高精度鏡片模具加工工藝分析

1、高精度鏡片模具的加工制造鳳凰光學(xué)股份有限公司模具課汪濤關(guān)鍵詞：同心度錐形精定位 一次同步加工 穆爾磨床引言：隨著光電市場(chǎng)的迅猛發(fā)展和鏡頭相關(guān)工藝的突破，鏡頭制造加工業(yè)成為 加工業(yè)的熱點(diǎn)，各種塑料鏡片（尤其是塑料非球面鏡片）以優(yōu)于玻璃鏡片的透光率， 優(yōu)于玻璃鏡片的清晰成像效果和極低的生產(chǎn)成本得到鏡頭制造商的追捧，但要制造 加工出高像質(zhì)，性能穩(wěn)定的塑料鏡片必需有高鏡度的鏡片模具來(lái)保證，2006年以前國(guó)內(nèi)還沒有能加工同心度在0。003MM以內(nèi)鏡片模具的廠家，許多公司都只能把模 具發(fā)給了日本模具廠家制造，模具費(fèi)用昂貴的同時(shí)，納期也非常長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了鏡 頭的開發(fā)進(jìn)度和成本，為改變這種被動(dòng)局面，鳳凰光學(xué)作

2、為國(guó)內(nèi)的最大鏡片制造商， 從2004年6月開始白行開發(fā)研究，克服種種困難，經(jīng)過(guò)近 3年的時(shí)間積累和沉淀， 形成了一套高精度鏡片模具的加工制造體系，制品偏心值控制在鏡頭設(shè)計(jì)要求的 0.003mm,為鏡頭的開發(fā)制造贏得了先機(jī)。1. 模具結(jié)構(gòu)介紹：如圖1所示：圖1是公司鏡片模的典型結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)模具不同的是模具采用 的是整板，在動(dòng)靜模中增設(shè)了高精密級(jí)錐型精定位（同心度0。002以上，加止轉(zhuǎn)型2. 模具制造加工工藝模具加工流程：（1）備料（2）開粗（3）熱處理（4）半精加工（5）檢測(cè)（6） 精加工（7）檢測(cè)（8）模具組立（1）備料：為保證模具的穩(wěn)定和壽命。模具采用了性能穩(wěn)定，淬火后高硬度（HRC55），

3、耐腐蝕的S136不銹模具鋼材料，模具型芯采用了 STAVAX 材料鍍鐐加工。（2）開粗：為盡量減少加工引起模板的變形，模具所有模板全部采取開粗 一淬火一半精加工一精加工的加工程式，使因加工余量引起模板變形和模板應(yīng) 力變形因素降到了最低！模具的穩(wěn)定性得到了保障，開粗時(shí)銃床和線割按 圖加工所有型腔孔，導(dǎo)柱孔和精定位孔留半精加工余量0。3mm。（3）熱處理：將完成開粗模板轉(zhuǎn)入熱處理，先對(duì)模板進(jìn)行去應(yīng)力回火，消除加工產(chǎn)生的應(yīng)力，接下來(lái)將模板真空淬火加硬至HRC55,淬火后模板還應(yīng)進(jìn)行一次回火處理。(4) 半精加工：將熱處理完畢的模板轉(zhuǎn)入普磨-精磨(為后續(xù)加工準(zhǔn)確要注意 保證六面角尺在0。01mm以內(nèi)，

4、保證平面精度必需要控制在 0。002以 內(nèi))-慢走絲線割(將動(dòng)靜模板分別校邊，校面作好校調(diào)基準(zhǔn)標(biāo)識(shí)，型芯孑L,導(dǎo)柱孔，精定位孔慢割保留精加工量 0。03mm) -CNC (按校調(diào)基 準(zhǔn)校調(diào)，加工型腔，各尺寸保留加工余量 0。03mm。(5) 檢測(cè)：利涌三次元檢測(cè)模板平面度和各導(dǎo)柱孔， 型芯孔，精定位孔的數(shù)劇， 確認(rèn)平面度和各孔位置及加工余量。(6) 精加工：將檢測(cè)合格的模板轉(zhuǎn)入穆爾坐標(biāo)磨床， 坐標(biāo)磨床依據(jù)動(dòng)靜模板前 加工基準(zhǔn)進(jìn)行校調(diào)，先加工模板的分型面，此工序關(guān)鍵在于各孔和型腔的 加工一定要在一次裝夾內(nèi)完成，才能保證各型腔與型芯孔的同心度一致， 而導(dǎo)柱孔和精定位孔的加工也必需同時(shí)完成， 加工后

5、再翻面加工反面的與 型芯加大部分配合的尺寸。(7) 檢測(cè)：將精加工完成的模板用三次元檢測(cè)，得出動(dòng)靜模各相對(duì)應(yīng)型腔數(shù)據(jù)。(8) 模具組立：在檢測(cè)判定合格后，由模具主擋當(dāng)完成組模，送成型試模。3. 模具高精度的保證：如圖1所示模具保證同心精度的關(guān)鍵在于：(1) 模具動(dòng)，靜模板型腔加工的絕對(duì)位置度誤差和動(dòng)靜模板組合后的各型腔對(duì) 應(yīng)位置，針對(duì)高精度要求，模具的動(dòng)靜模全部采用整板，在模具4導(dǎo)柱的基礎(chǔ)上又增加了 4個(gè)高精度錐形精定位導(dǎo)柱，有效的消除了型塊和模板配 合間隙，導(dǎo)柱導(dǎo)套間隙給型腔位置度帶來(lái)的行位偏差，加工動(dòng)靜模板時(shí)為保證各對(duì)應(yīng)型腔的對(duì)應(yīng)位置，消除二次裝校誤差帶來(lái)的精度損失，對(duì)起決 定作用的型芯孔

6、型腔精定位孔，導(dǎo)柱孔精加工時(shí)在穆爾坐標(biāo)磨床上一次加 工完成，（穆爾磨床的重復(fù)定位精度達(dá) 0。001mm）,采用在穆爾座標(biāo)磨床 一次裝夾動(dòng)（靜）模板，將模板上所有通孔一次性加工完成，作為不通部 分的型腔也可以通過(guò)在穆爾磨床上裝上高速合金銃刀，輸入編好的程序來(lái) 同時(shí)完成，（原來(lái)多采用在火花機(jī)放電加工，多了一次校調(diào)，會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤 差）這樣加工下來(lái)，動(dòng)靜模板上各加工型腔的位置精度和各導(dǎo)柱孔，精定 位孔基本等同于穆爾磨床的機(jī)床重復(fù)定位精度0。001mm,模具各型腔加工的相對(duì)位置度得到了保證，接下來(lái)要解決的是動(dòng)靜模組合以后各對(duì)應(yīng)型 腔間位置度（同心度）的保證。（2）精定位與模板孔的配合由于導(dǎo)柱和導(dǎo)柱孔之間

7、寸在 0.03 0.04mm的配合間隙，對(duì)于動(dòng)靜模型 腔同心度要在0。002mm精度的鏡片模來(lái)說(shuō)，這是致命的，為達(dá)到同心度要求， 在模具上增設(shè)了 4對(duì)高精密級(jí)的錐度精定位（同心度在 0.002mm以上），從圖2 可以看到由于主工作面是錐形，每對(duì)精定位在合模狀態(tài)中的間隙為0,在模具工作時(shí)可起到非常精確的定位，由于精定位和模板精定位孔存在裝配關(guān)系為保證位 置不因它們的間隙發(fā)生偏差，精定位與精定位孔采取了過(guò)盈配合（精定位比模板 精定位孔大0。001-0。003mm）裝配時(shí)采取模板先加熱至 70攝氏度，此時(shí)由于 熱漲精定位孔會(huì)變大0.005左右，精定位可以很容易的裝入，等模板冷卻下來(lái)以 后精定位與模板

8、的配合間隙等同于 0,此時(shí)動(dòng)靜模板組合后在模具閉合狀態(tài)時(shí)對(duì) 模具定位起決定作用的是4對(duì)精定位裝置，各對(duì)應(yīng)型腔的同心精度可以得到了很 好的保證。(3) 型芯與型芯孔的配合間隙與主配合尺寸的確定及型芯設(shè)計(jì)為保證同心度，對(duì)鏡片模具的型芯與型芯孔的主配合段以及配合間隙也必 需嚴(yán)格規(guī)定和控制，如下圖所示型芯孔的小端是和導(dǎo)柱孔精定位孔一次裝夾加工 完成；而型芯孔大端是翻面后再次校調(diào)后加工完成的，相對(duì)型腔同心度和位置度 小孔的偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大孔，因此在型芯的配合上，采取了小端為主配合尺寸，在 靜模配合間隙為0.0020.003mm,大端由于2次校調(diào)偏差大一些，為避免影響精 度，將大端配喝間隙放大到 0。0080。015mm,在動(dòng)模因大部分型芯要頂出鏡 片，為保證頂出的順暢防止型芯“咬死”間隙放大到0。003 0。005mm,同時(shí)在配合處開置排氣孔，在型芯上涂抹特制的低油耐高溫潤(rùn)滑脂。結(jié)束語(yǔ)：從模具的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，鏡片模的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但鏡片模的