手机外壳型芯的电极设计范文

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《模具制造杂志》2016年第三期

摘要：

以手机外壳型芯为例，基于UG软件用电极设计模块与建模模块相结合的方法进行了主要电极的设计，并完成主体电极的EDM工程图，采用优化的数控加工工艺对模具零件进行数控编程加工。实验结果表明该零件的加工质量达到了预期的要求，为模具型芯的电极设计和加工提供了设计思路和方法。

关键词：

UG；电极设计；编程；型芯

1引言

在塑胶模具的制造中，模具有细、窄缝、清角位等结构时，普通机械加工难以完成，就需用电火花加工（EDM），因此在模具加工中电火花得到了广泛应用。电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来[1]。电火花加工必须制作形状吻合的电极，电极的设计与加工则是进行放电加工的前提，本文以手机外壳型芯为代表对电极的设计与加工进行研究。

2电极的设计

电极设计是根据模具零件的结构确定放电加工部位，设计出电极。电极所用的材料目前多数为紫铜和石墨。本手机外壳型芯见如图1所示。

2.1电极的设计原则电极的设计首先要考虑可加工性，结构上要避免直角、尖角等难以加工的部位；其次要考虑放电加工时的安全性和效率，因放电加工的时间相对比较长，应尽量将电极设计为整体式电极；最后还要注意材料成本，尽可能节省材料。要综合考虑以上3点才能设计出合理的电极。

2.2电极的结构设计一个完整的电极由放电加工工作部分（电极头）、避空直身位部分和基座3部分组成。放电加工工作部分形状要与模具结构吻合。避空位要根据放电加工零件的形状与部位，一般使基准面离放电加工零件部位的最高处不少于3mm，有利于加工过程中冲走残渣。其中基座包含校表部位和基准角，基座高度一般不小于5mm，为了便于校表，基座侧壁与避空直身位部位的距离一般单边不小于3mm。基准角是一个标记，主要用于确定安装电极的位置。采用电极设计模块与建模命令来完成电极的设计，常用命令有初始化电极项目、创建箱体、求差、分割实体、替换面、拉伸、修剪与延伸、毛坯设计、倒角等。利用UG建模命令创建电极头，利用电极设计模块毛坯设计命令自动设计定位、合并避空位和基准板。出图命令生成电极的EDM加工工程图，并做关键加工尺寸的标注。该手机外壳型芯共需设计7个电极，这里列举3个电极的设计，并选主体电极出EDM加工工程图。

2.2.1电极1该手机外壳型芯边缘部分有很多内斜角、凹槽等，为提高效率，设计一个主体电极，如图2所示。但考虑主体电极的可加工性，还需要增加一些其它电极来完成手机外壳型芯的加工。

2.2.2电极2手机外壳型芯的头部卡扣部分有内斜角如图3所示，因此电极设计如图4所示。

2.2.3电极3手机外壳型芯的尾部卡扣部分有内斜角如图5所示，因此电极设计如图6所示。

2.3电极的EDM工程图出电极的EDM工程图也是模具加工中的一个重要环节，主体电极的EDM工程图如图7所示。在图7中标注主要尺寸是表达电极在模具中的具体位置，以便操作工能清楚地校表并取得准确的碰数。其它的与主体电极的EDM工程图方法相同，这里从略。

3电极的加工

手机外壳型芯的电极有曲面形状，用数控铣削来加工，但因放电间隙要求使其与一般机械零件的加工有所不同，不同之处在于以下两点。（1）用圆鼻刀和球刀加工时，精加工余量设置为负值。在用UG软件编程时，用圆鼻刀和球刀加工时，精加工余量直接设置为负值，通过过切来使电极成型部分变小，从而获得放电间隙。（2）用平底刀加工某些部位时，精加工余量不可设置为负值。a.在加工电极成型部位陡峭面或直立面必须使用平底刀时，陡峭面侧面余量或直立面的部件均不可以设置负余量，该部位采用骗刀法加工火花位。这种方法是也是利用过切来使电极成型部分变小，获得放电间隙。设火花间隙是S，实际使用的平底刀直径为D，在软件中将加工余量设为0，将刀具直径设为D-2×S（即小刀算），实际加工时采用直径为D的平底刀加工（即大刀走），这样就可以做到过切得到放电间隙。b.用平底刀加工电极成型部位平面部分时，该平面的底部余量不能设置为负余量，可以对编程得到的刀轨进行变换，即在z轴方向移动一个负余量值从而将该刀轨向下偏置负余量。这里选取电极2进行数控编程，它的加工程式单如表1所示。其余电极的加工方法相似。

4结束语

本文以手机外壳型芯为例，基于UG软件用电极设计模块与建模模块相结合的方法进行了主要电极的设计，并选取电极2进行数控编程，编程过程中电极头及避空位精加工余量为负值得到火花位，基准板精加工余量仍为0，平底刀加工无法设置负余量时，可采用骗刀方法或刀轨变换来得到火花位间隙。

参考文献

[1]周旭光.特种加工技术（第二版）[M].西安：西安电子工业出版社，2011.

[2]陈玉文.基于UG家电产品外壳型腔电极设计与数控加工[J].模具制造，2013，（11）

作者：雷芳 单位：东莞职业技术学院