基于粉末注射零件的激光焊接金属眼镜自动化生产工艺的制作方法

本发明属于眼镜加工技术领域，涉及一种金属眼镜自动化生产工艺。

背景技术：

金属眼镜包括框线、脚头、中梁、镜脚等部件，传统的金属眼镜生产工艺：框线加工过程为：卷框、铣槽、冲孔、磨框线毛刺；中梁加工过程为：铣中梁、锉中梁毛刺、滚中梁毛刺、中梁画黑；脚头加工过程为：切脚头、切脚头R、去脚头毛刺；镜脚加工过程为：切脚尾长度、磨脚尾、切脚板、去脚板毛刺；然后把脚尾与铰链焊接在一起组成镜脚；框线上焊接中梁，再在框线上焊接鼻托，然后再焊接脚头，脚头与镜脚锁螺丝组装，然后清洗焊接的镜框、在中梁和脚头处磨线沟，经检验后进行抛光、电镀做色处理，最后与镜片装配得到金属眼镜成品。

传统工艺所得镜架，抛光过程依次为：原材料镜脚处理、原材料镜脚除蜡、折叠中梁正面处理、脚头处理、脚正面处理、抛中梁、打脚、焊点处理、粗抛框除蜡、锁紧折叠位螺丝、上架、装桶、下架、喷砂、处理下中梁、中抛、细抛、成品检查。

传统工艺：多工序人工操作，品质不稳定，随着人工和材料成本不断上涨，制造企业利润空间下降。原材料采用白铜、不锈钢，需经过手工抛光和锣切处理，人工焊接，一个焊接点一道工序，采用银焊线焊接，焊点大，人工操作，结构不稳定(后道组装、整形困难)，耗材多，不良率高；焊接架抛光：经高频焊接后焊点大，需经手工抛光处理；焊接结构不稳定，且经手工抛光，镜架易变形，组装时需对镜架进行较为复杂的整修，以达到要求。

金属粉末注射成形(Metal Injection Molding，MIM)是将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是在传统粉末冶金技术基础上，创造性地结合了塑料工业的注射成形技术而发展起来的一门新兴成形技术。MIM可以生产形状十分复杂的零件，可最大限度地制得最终形状的零件而无须后续机加工或只需用最少量的机加工，适合大批量生产，生产效率高。粉末注射成形不锈钢具有很好的耐蚀性，广泛应用于机械、化工、船舶、汽车、仪器仪表等行业。

技术实现要素：

为改善金属眼镜加工的自动化水平，提高金属眼镜生产质量，提高生产效率，本发明提供了一种基于粉末注射零件的激光焊接金属眼镜自动化生产工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：一种基于粉末注射零件的激光焊接金属眼镜自动化生产工艺，步骤如下：

一、框线加工：将框线绕成所需的形状，与镜片配合；将框线末端的凸槽铣切成凹槽；

二、折叠中梁加工：采用粉末注射成型工艺成型中梁主体、左折叠部、右折叠部，对中梁主体、左折叠部、右折叠部攻牙，然后通过螺丝将中梁主体与左折叠部、右折叠部连接一体，组成折叠中梁，对折叠中梁进行离心研磨达到表面处理的要求；

三、脚头加工：采用粉末注射成型工艺成型脚头，对脚头进行攻牙，与镜脚螺丝配合，攻牙后才能与镜脚组装锁螺丝；对脚头上附着的油污进行清洗；对脚头进行离心研磨达到表面处理的要求；

四、鼻托杆加工：将不锈钢板放入鼻托杆加工工装中，冲切出U型小板，然后冲压U型小板完成压圆背操作，最后冲切焊接面；

五、激光焊接：将框线、折叠中梁、脚头、鼻托杆分别固定在激光焊接组合夹具中，将激光焊接组合夹具安装在激光焊接机中，采用激光焊接折叠中梁与框线的两个焊接点、两个鼻托杆与框线的两个焊接点、两个脚头与框线的两个焊接点；

六、镜脚与脚头锁螺丝，得到镜框。

进一步的，前述步骤所得镜框需要进行抛光处理，过程如下：

上架：将焊接好的镜架固定在滚桶所用的架具上；

装桶：将固定好眼镜架的滚桶架具，安放在滚桶内进行滚光作业；

下架：滚光后取下眼镜架；

喷砂：对表面局部需要做砂面效果的进行喷砂；

细抛：对喷砂部位周边进行细抛，将喷砂时周边斑点抛掉。

旧金属眼镜生产工艺的零件表面前处理：因旧工艺的零件采用的铜镍合金，表面硬度相对不足，原材本来就有坑洞，再加上原材冲压成型工艺过程中会造成表面不同程度的压痕等表面瑕疵，故零件来料后我司需需通过人工手动抛光对原材料进行不同程度的抛光处理。焊接架焊点处理：因采用银焊线填充焊接，故焊接后会出现不同程度的焊接点，对于每个焊接点需进行抛光处理。

本发明的生产工艺，因为脚头、折叠中梁、铰链采用注塑成型，不经过机械加工，不会产生压痕、坑洞等问题，只需通过自动离心研磨即可达到表面效果；不需要人工研磨；本发明的镜框焊接点：通过激光焊接的点，焊接点光滑，不需要通过抛光处理；所以本发明激光焊接所得镜框，直接上架到滚光桶中，滚光即可。

进一步优选，所述激光焊接组合夹具包括底座模、气缸、压紧滑动板、压框模、鼻托杆模、中梁模、框线形腔模、脚头模，所述底座模的前方设有一个中梁模和两个框线形腔模，中梁模和框线形腔模与底座模一体成型两个框线形腔模分别位于中梁模的左右两侧，左侧的框线形腔模左侧设置左脚头模，右侧的框线形腔模右侧设置右脚头模，两个脚头模通过螺丝固定在底座模上，所述气缸固定在底座模下侧，气缸的气缸推杆穿过底座模与压紧滑动板固定连接，底座模上安装两根导柱，压紧滑动板沿导柱滑动，压紧滑动板上安装两个鼻托杆模，压紧滑动板的两端分部安装一个压框模，压框模通过螺丝钉安装在压紧滑动板上。

更具体的是，所述折叠中梁粉末注射成型过程如下：

(1)制粒，将金属粉末与粘结剂通过密炼机进行共混，成为具有流变性的粒料；

(2)注射成型，将粒料注入具有中梁主体、左折叠部、右折叠部形状的模具型腔中形成毛坯件，中梁主体、左折叠部、右折叠部分别成型；

(3)脱脂，清除毛坯件中的部分粘结剂；

(4)烧结，去除粘结剂，并使金属粉末发生固相反应，得到中梁主体、左折叠部、右折叠部。

更具体的是，所述脚头粉末注射成型过程如下：

(1)制粒，将金属粉末与粘结剂通过密炼机进行共混，成为具有流变性的粒料；

(2)注射成型，将粒料注入具有脚头形状的模具型腔中形成毛坯件，脚头零件设计时，毛坯件的外表面适当凸起；

(3)脱脂，清除毛坯件中的部分粘结剂；

(4)烧结，去除粘结剂，并使金属粉末发生固相反应，得到脚头半成品。

更特别的是：脚头和折叠中梁成型后，表面处理过程如下：采用离心式研磨机，用撬管撬离心式研磨机开料桶桶盖，用水瓢取4-6瓢的研磨石，水瓢规格为￠150*h120，再加入700-1000个粉末注射零件，再注入清水，清水漫过粉末注射零件表面，再加入400-600ml研磨液，加料完成后，用撬管盖好箱盖，确保箱盖的密封性避免料桶在运转的过程中漏水射出；以50r/min的转速研磨54-70min。

本发明的优点：1、工序减少，工序自动化、标准化、高精度、结构稳定、成品率高，减少人工作业，管理简单。2.原材料采用粉末注射零件，硬度高，对于比较复杂的结构比较容易注射实现，如花纹和异形等，传统零件通过冲挤压较难达到；3.尺寸精度高，±0.02mm，传统零件±0.2mm，无法满足激光焊接精度要求；4.加工方式：零件无需进行锣切前处理，零件直接成型，零件研磨采用自动水研磨；5.激光焊接：一次性六个部件焊接完毕，精度高、效率高、结构稳定；焊接后不用手工抛光，无需处理焊点；6.容易组装：因焊接结构稳定，不经手工抛光，镜架结构稳定统一，组装简单。

附图说明

图1是传统工艺流程图。

图2是本发明的流程图。

图3为激光焊接组合夹具的结构示意图。

图4为激光焊接组合夹具的俯视图。

具体实施方式

下面参照附图进一步阐明本发明的实现方式。

图2中给出了基于本发明的金属眼镜自动化生产工艺流程图，但是并不局限于图2，附图用于辅助理解本发明的工艺，未在图2中显示的步骤，以说明书文字记载为准。

参照图2，本发明的基于粉末注射零件的激光焊接金属眼镜自动化生产工艺，步骤如下：

一、框线加工：将框线绕成所需的形状，与镜片配合；将框线末端的凸槽铣切成凹槽；

二、折叠中梁加工：采用粉末注射成型工艺成型中梁主体、左折叠部、右折叠部，对中梁主体、左折叠部、右折叠部攻牙，然后通过螺丝将中梁主体与左折叠部、右折叠部连接一体，组成折叠中梁，对折叠中梁进行离心研磨达到表面处理的要求；锁螺丝前最好去油清洗。图1所示的老工艺采购的是供货商组合好的中梁，价格高；采购回来后需进行中梁左右侧边进行铣切处理，铣切出的台阶和框线进行配合焊接；因铣切会产生毛刺，还要对毛刺进行处理。本发明采用粉末注射成型零件，直接攻牙组装，无需铣切，标准化程度高，降低成本。

三、脚头加工：采用粉末注射成型工艺成型脚头，对脚头进行攻牙，与镜脚螺丝配合，攻牙后才能与镜脚组装锁螺丝；对脚头上附着的油污进行清洗；对脚头进行离心研磨达到表面处理的要求；图1的旧工艺：需先对脚头进行铣切出台阶与框线焊接配合；因旧工艺采用机械冲压工艺，精度不够，无法冲压处符合要求的台阶，故须进行后道铣切出台阶。本发明的脚头零件通过注塑成型，精度高，可以直接成型符合要求的台阶。

四、鼻托杆加工：将不锈钢板放入鼻托杆加工工装中，冲切出U型小板，然后冲压U型小板完成压圆背操作，最后冲切焊接面；

五、激光焊接：将框线、折叠中梁、脚头、鼻托杆分别固定在激光焊接组合夹具中，将激光焊接组合夹具安装在激光焊接机中，采用激光焊接折叠中梁与框线的两个焊接点、两个鼻托杆与框线的两个焊接点、两个脚头与框线的两个焊接点；

六、镜脚与脚头锁螺丝，得到镜框。

七、前述步骤所得镜框需要进行抛光处理，过程如下：

上架：将焊接好的镜架固定在滚桶所用的架具上；

装桶：将固定好眼镜架的滚桶架具，安放在滚桶内进行滚光作业；

下架：滚光后取下眼镜架；

喷砂：对表面局部需要做砂面效果的进行喷砂；

细抛：对喷砂部位周边进行细抛，将喷砂时周边斑点抛掉。

旧金属眼镜生产工艺的零件表面前处理：因旧工艺的零件采用的铜镍合金，表面硬度相对不足，原材本来就有坑洞，再加上原材冲压成型工艺过程中会造成表面不同程度的压痕等表面瑕疵，故零件来料后我司需需通过人工手动抛光对原材料进行不同程度的抛光处理。焊接架焊点处理：因采用银焊线填充焊接，故焊接后会出现不同程度的焊接点，对于每个焊接点需进行抛光处理。

本发明的生产工艺，因为脚头、折叠中梁、铰链采用注塑成型，不经过机械加工，不会产生压痕、坑洞等问题，只需通过自动离心研磨即可达到表面效果；不需要人工研磨；本发明的镜框焊接点：通过激光焊接的点，焊接点光滑，不需要通过抛光处理；所以本发明激光焊接所得镜框，直接上架到滚光桶中，滚光即可。

八、组装

1.电镀框流程：

委外电镀作色：抛光后的眼镜架外发给电镀厂进行电镀颜色；

电镀框品检：电镀好的电镀框回来后进行品检。

2.镜片流程

镜片检验、贴膜：对来料镜片进行品检，品检合格后对镜片正反面贴保护膜；

裁片：按照图纸要求将镜片裁成所需的形状。

3.装配流程

脚套印字：在镜脚所穿的脚套上印刷型号规格；

穿鱼丝线：在镜框上将鱼丝线穿上；

锁鼻托：在鼻秋上锁上鼻托，贴合鼻子；

穿脚套：将脚套穿在镜脚上；

压弯：对脚套进行压成所需的弯度；

钩片：将裁好的镜片装在镜框上；

调整：对眼镜整体进行整形。旧工艺结构不稳定且经过手工抛光，整形难度大。

新工艺结构稳定整形容易，效率提升；

撕保护膜：将镜片上的保护膜撕掉；

OCD检测：检验镜片的光学指标；

擦眼镜：对镜片进行擦拭清洁；

成镜检验：对成品眼镜进行品检；

包装：对成品进行包装。

本发明的生产工艺，最大的特点在于，对激光焊接组合夹具作了改进，使其适用于金属眼镜焊接，且可一次性焊接六个焊接点，大大提高生产效率，并将激光焊接组合夹具按照在激光焊接机上，实现了金属眼镜激光焊接自动化操作。

参照图3和图4，所述激光焊接组合夹具包括底座模1、气缸2、压紧滑动板4、两个压框模6、两个鼻托杆模8、一个中梁模9、两个框线形腔模10、两个脚头模11，所述底座模1的前方设有一个中梁模9、两个框线形腔模10，中梁模9和框线形腔模10与底座模1一体成型，如通过车床、铣床加工得到，两个框线形腔模10分别位于中梁模9的左右两侧，左侧的框线形腔模10左侧设置左脚头模11，右侧的框线形腔模10右侧设置右脚头模11，脚头模11通过螺丝固定在底座模1上，所述脚头模11配备锁紧装置12，并且在左框线形腔模10与左脚头模11之间设置竖直的定位销13，定位销13的下端设有定位帽14，定位销13通过安装在底座模1上的定位销安装板固定，定位销13可上下移动，用于调节脚头的位置，同理，右框线形腔模10与右脚头模11之间也设置一个竖直的定位销13。所述气缸2固定在底座模1下侧，气缸2的气缸推杆3穿过底座模1与压紧滑动板4固定连接，底座模1上安装两根导柱5，压紧滑动板4沿导柱5滑动，压紧滑动板4上安装两个鼻托杆模8，压紧滑动板4的两端分部安装一个压框模6，压框模6通过螺丝钉7安装在压紧滑动板4上。

所述中梁模9内开设用于固定金属眼镜中梁的形腔，左侧的框线形腔模10开设用于固定金属眼镜左框线的形腔，右侧的框线形腔模10开设用于固定金属眼镜右框线的形腔，鼻托杆模8开设用于固定鼻托杆的形腔，所述脚头模11开设用于固定脚头的形腔，中梁模9、框线形腔模10、鼻托杆模8、脚头模11的相对位置根据眼镜的尺寸规格来确定。所述脚头模11内开设脚头槽，通过旋转锁紧装置12可锁紧脚头槽内的脚头。把框线放置在框线形腔模10内，脚头放置在脚头模11内，中梁放置在中梁模9内，鼻托杆放置在鼻托杆模8内，气缸2运动，压框模6压紧框线，即可用于两个鼻托杆与框线的两个点焊接，两个脚头与框线的两个点焊接，中梁两端与框线的两个点焊接，共六个焊接点。

为了方便定位，两个鼻托杆模8的中部通过一个连板连接，这样可以固定两个鼻托杆模8的相对位置，更不会摆动。所述底座模1安装有安装孔，通过安装孔与旋转轴连接，在激光焊接时，通过旋转旋转轴旋转该组合夹具，方便焊接各个焊接点。

左侧的框线形腔模10的框线形腔包括前侧的用于放置金属眼镜顶框线的第一框线形腔1001和一端用于放置鼻托杆侧框线的第二框线形腔1002，右侧的框线形腔模10的框线形腔与左侧的框线形腔对称。左侧的框线形腔模10与左脚头模11之间留有第一缺口1003，金属眼镜的左侧框线位于第一缺口1003内，左脚头与框线的焊接点位于第一缺口1003内，左侧的框线形腔模10与中梁模9之间留有第二缺口1004，中梁左端的焊接点和左鼻托杆的焊接点位于第二缺口1004位置，中梁模9与右侧的框线形腔模10之间留有第三缺口1005，中梁右端的焊接点和右鼻托杆的焊接点位于第三缺口1005位置，右侧的框线形腔模10与右脚头模11之间留有第四缺口1006，右脚头与框线的焊接点位于第一缺口1003内。采用这样的结构，六个焊接点位于缺口位置，方便激光照射聚焦，可防止误伤夹具。

本发明的另一个创新之处在于：脚头和折叠中梁采用粉末注射成型，粉末注射成型零件具有硬度高、尺寸稳定性好的特点，适于大批量标准化生产，有助于降低金属眼镜生产成本，所得脚头适于机械化球磨抛光，产品适于激光焊接，可应该与金属眼镜激光焊接连续式生产，提升了金属眼镜制造的自动化智能化程度。

所述折叠中梁粉末注射成型过程如下：

(1)制粒，将金属粉末与粘结剂通过密炼机进行共混，成为具有流变性的粒料；

(2)注射成型，将粒料注入具有中梁主体、左折叠部、右折叠部形状的模具型腔中形成毛坯件，中梁主体、左折叠部、右折叠部分别成型；

(3)脱脂，清除毛坯件中的部分粘结剂；

(4)烧结，去除粘结剂，并使金属粉末发生固相反应，得到中梁主体、左折叠部、右折叠部。

所述脚头粉末注射成型过程如下：

(1)制粒，将金属粉末与粘结剂通过密炼机进行共混，成为具有流变性的粒料；

(2)注射成型，将粒料注入具有脚头形状的模具型腔中形成毛坯件，脚头零件设计时，毛坯件的外表面适当凸起；

(3)脱脂，清除毛坯件中的部分粘结剂；烧结，去除粘结剂，并使金属粉末发生固相反应，得到脚头半成品。

由于粉末注射零件在加工过程中会存在收缩，对于纯平面的零件会产生局部凹陷，使的后期抛光不易处理，影响美观。为了避免收缩造成零件表面的凹陷，脚头和折叠中梁零件毛坯设计时外表面适当凸起。也就是，模具型腔设计过程中，对应脚头和折叠中梁的平面位置凹陷，使得粉末注射成型得到毛坯件外表面凸起。

脚头和折叠中梁成型后，表面处理过程如下：采用离心式研磨机，用撬管撬离心式研磨机开料桶桶盖，用水瓢取4-6瓢的研磨石，水瓢规格为￠150*h120，再加入700-1000个粉末注射零件，再注入清水，清水漫过粉末注射零件表面，再加入400-600ml研磨液，加料完成后，用撬管盖好箱盖，确保箱盖的密封性避免料桶在运转的过程中漏水射出；以50r/min的转速研磨54-70min。通过离心球磨的方法抛光粉末注射零件，抛光效率高，质量稳定，抛光无死角，节省了人力成本，抛光所得零件(桩头、中梁)可直接用于金属眼镜镜框激光焊接组装，提高了金属眼镜生产机械化水平。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。