譚 焓

（武漢軟件工程職業(yè)學院，武漢 430205）

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覆蓋件模具數(shù)控加工方法的研究

譚 焓

（武漢軟件工程職業(yè)學院，武漢 430205）

摘 要：在模具加工行業(yè)中，數(shù)控機床已經(jīng)成為不可缺少的核心設備。本文以汽車行業(yè)的覆蓋件模具的數(shù)控加工為例，闡述其研究具有的現(xiàn)實意義、研究現(xiàn)狀，介紹數(shù)控加工自身的特點，重點探析常見的加工方法，以期提供相關借鑒。

關鍵詞：模具 數(shù)控加工 數(shù)控機床 覆蓋件

數(shù)控加工對工作人員的要求較高，而數(shù)控機床的編程和操作本身很復雜，所以下面將對汽車覆蓋模具數(shù)控加工方法進行相關分析和研究，并提出一些改進性建議。

1 研究汽車覆蓋件模具數(shù)控加工方法的現(xiàn)實意義

現(xiàn)階段，我國的汽車使用人數(shù)正在大規(guī)模增長，這對汽車市場來說是一個非常好的局面。近幾年，我國實行積極的財政措施，不斷刺激國內市場，帶動消費，經(jīng)濟形勢一片大好?，F(xiàn)在的汽車以超過20%的增長率增長，一定程度上也帶來汽車領域里的模具產(chǎn)品需求大幅增長。在我國，數(shù)控技術發(fā)展很快，汽車覆蓋件模具市場的需求很大。很多企業(yè)加大技術改造的速度，一些新的企業(yè)也在崛起。比較著名的模具廠如一汽模具制造有限公司、四川成飛集成科技股份有限公司、天津汽車模具有限公司等，都已經(jīng)具備生產(chǎn)大中型汽車覆蓋模具200萬以上工時的能力。因此，汽車覆蓋件模具數(shù)控加工具有很好的發(fā)展前景。

2 汽車覆蓋件模具數(shù)控加工技術研究的現(xiàn)狀

簡單來說，汽車覆蓋件就是指汽車外部的一些設備，包括覆蓋汽車發(fā)動機、構成駕駛室的薄鋼板等表面的零件。它的特點是材料要求薄、形狀復雜、尺寸大、對質量要求高、成本高，一般的小公司無力承擔。加工一個成功的汽車覆蓋件，要經(jīng)過產(chǎn)品初設計、具體工藝尺寸的制定、實際模具的設計制造、樣品的調試與改進以及最終的生產(chǎn)產(chǎn)品。它的產(chǎn)生過程復雜，要花費大量的人力、物力，以及科技的支撐。其中，汽車覆蓋件所需要的模具設計是否符合要求顯得十分重要，是覆蓋件的核心。而覆蓋件模具的特點與其它器件又十分不同。它的曲面多，結構形狀具有高度的復雜性，尺寸大，尺寸精度要求嚴格，表面質量也要求很高。所以，覆蓋件模具制造技術的難度大，相應的開發(fā)周期長，要求的成本也高。近年來，科技的高速發(fā)展帶動了汽車工業(yè)的快速發(fā)展，且汽車行業(yè)內部相互競爭激烈，在消費者不斷追求完美的情況下，車型更替越來越快，對模具的要求也越來越高，迫使模具公司必須縮短模具的制造周期，從而提高公司的制造工藝水平，降低生產(chǎn)成本，提高模具質量，提高研發(fā)效率。

3 數(shù)控加工自身的特點

數(shù)控加工具有自動化程度高、生產(chǎn)效率高等基本特點。

自動化程度高，可以減少員工的人數(shù)。編好程序、輸入數(shù)據(jù)，操作者只需在機器旁監(jiān)測設備是否正常運行，同時處理裝卸零件和更換小工件等局部操作即可。當然，對于一些特殊性問題，往往需要工作人員具有較高的專業(yè)素養(yǎng)。例如，加工過程中要解決一些比較少見的數(shù)學問題、自動控制技術等。

效率高則體現(xiàn)在加工時可以在一次裝夾工程中增加很多等待加工的部位，以省去原有中間工序的時間，縮短準備時間。由于數(shù)控加工的零件形狀一致性好，即在精密機械的控制下，制造的產(chǎn)品可以保證一模一樣，這樣在最后產(chǎn)品檢驗的時候，只需有限抽檢就好，不必每件產(chǎn)品都檢測，不僅可節(jié)省時間和人力花費，又可以保證產(chǎn)品質量。

此外，數(shù)控加工便于研究。數(shù)控加工不同的產(chǎn)品并不需要改變其核心設備，而是通過改編程序來實現(xiàn)。

雖然數(shù)控加工具有諸多優(yōu)點，但是也存在一些不足。數(shù)控加工成本較高，一臺數(shù)控機床的價格是同類機床的好幾倍，同時它的零件也很貴。此外，一旦需要維修，需要技術搞定專家來修理，相應的維修費也高。數(shù)控機床要順利制造出成品，需要與其配套的專門編程用的計算機以及相應的外部配套設備。因此，一套成型的數(shù)控機床系統(tǒng)成本很高。同時，加工過程中不可以調整參數(shù)，一旦定下數(shù)據(jù)，機器將按照設定的數(shù)據(jù)來生產(chǎn)產(chǎn)品。然而，由于數(shù)控加工是精密機械，它的維護必須要專業(yè)人員進行維護，這無疑進一步加大了成本。

4 覆蓋件模具數(shù)控加工方法

在汽車覆蓋件模具數(shù)控加工方法中，有兩種很重要的技術決定著數(shù)控加工的質量：一是曲面造型方法，二是刀具運動軌跡的生成方法。

4.1 刀具運動軌跡滿足的條件

刀具的運動軌跡應該沒有切、扎刀等引起質量問題，分布整齊，方便鉗工的修理，不能因主軸的碰撞而毀壞機床，要提高生產(chǎn)效率，要使刀具受力均勻。

4.2 單曲面刀具運動軌跡的生產(chǎn)方法

第一種是旋轉面。這種方式的刀具運動軌跡分布均勻，對后續(xù)的鉗工階段大有助益。粗加工刀具運動軌跡的走刀方式采用往復走刀式，切削方式是軸的方向，刀具運動方式是先淺后深。而精加工刀具運動軌跡的切削方向是圓周方向，運動軌跡與粗加工相比，具有整齊均勻的特點，旋轉面具有可選擇性，具有其他方式不具備的優(yōu)點，實際生活中較多采用這種方式。

第二種是直紋面。直紋面刀具運動軌跡無論是粗加工或者是精加工，切削方向都是周邊方向，軌跡分布則不同于其他方式，是先深后淺，所以加工精度高、刀具的受力均勻，且排屑功能強大、加工時間短。

第三種是倒圓曲面。在倒圓曲面的粗加工刀具運動軌跡中，它的切線方向是沿著交線的方向，而精加工刀具運動軌跡的切削方向則是圓弧方向。沿交線方向可以減少加工時間，圓弧方向則具有較高的加工精度。在實際生活中，根據(jù)不同的要求選擇不同的方式。

第四種是修剪曲面。在實際的生產(chǎn)過程中，必須要慢慢修整運動軌跡，因為刀具運動軌跡會在切削材料時有些許偏轉，時間長了就必須調整。具體的方法是選擇需要被調整曲面的最外面曲線，指定加工方式。在指定加工公差和殘留精度的方法下，可以控制零件的加工精度。在做完以上工作后，就可以生成修剪曲面的刀具運動軌跡。

4.3 多曲面連續(xù)加工刀具運動軌跡的生產(chǎn)方法

多曲面連續(xù)加工是按照設計者的要求對一組曲面同時進行數(shù)控加工，同時還要提供每個曲面內部的啃刀檢驗以及防止有的曲面因為過度切割而導致加工失敗的方法。它的刀具運動軌跡由給定的切削間距和運動方向的導線來決定。它的加工深度由一組事先定義好的加工曲面來控制，即事先就已將計算好的符合實際要求的一組加工曲面，以得到最終確定的工件。

多面連續(xù)加工刀具又細分為平行截面刀具運動軌跡、放射狀刀具運動軌跡和流動型刀具運動軌跡。

在平行截面刀具運動軌跡中，它的導線是由一些互相平行的直線段組成，且其具有相同的偏移距離。要生成多曲面連續(xù)加工刀具需要滿足下面幾個必須條件：首先，要求設計出需要加工的刀具球心的包絡面；其次，對這些包絡面進行一些必要處理，使其具有共同的邊界線；最后，規(guī)定一些必須位置的平面，還要設置符合要求的切削間距。值得注意的是，還要規(guī)定一些加工參數(shù)，如切削公差、切削方向等。

而放射狀刀具運動軌跡則不同。它的運動導線是由一些直線段組成。這些直線段都會通過一個公共點，且這些點必須在規(guī)定的半徑的圓周上偏移，類似于醫(yī)學上的放射線?？刂频毒咧行倪\動的導線是在一定范圍內運動，最后形成一條射線。從大體形狀來看，就在一條弧線上運動。

流動型刀具運動軌跡則由前面兩種方法綜合改進而來。它的定義方式不同會導致加工方式的不同。具體來說，一種是偏移型加工方式。導線的運動是一組與基本曲線偏移給定距離的線，這條線可以是直線，也可以是弧線、樣條曲線，或者是它們的組合。它的切削間距由導動線之間的偏移量決定，不同間距決定著不同的產(chǎn)品參數(shù)，這就取決于具體的設備和編程。另外一種則是混合加工方式。它會給出基本曲線和限制性曲線，而在這兩種曲線之間會生成一些過渡的中間曲線，這就是導動線的由來。這些中間曲線的范圍則決定著混合加工方式的范圍。這些中間曲線具有分布均勻的特點。最后一種是樣板加工方式。簡單來說，它的板曲面都是一樣的，統(tǒng)一的參數(shù)設置。它的曲面參數(shù)形成的曲線是控制刀具中心運動的導動線。從定義導線的方法可以看出，這種定義方式比較死板，但不會出錯，一旦設置好有關參數(shù)，刀具運動就會有規(guī)律地運動，幾乎不會出現(xiàn)錯誤，具有很好的穩(wěn)定性。不過，若想中途改變，它則不可能實現(xiàn)。

4.4 清根加工刀具運動軌跡的生產(chǎn)方法

清根是指刀具與兩被加工曲面雙切。在他們的交線方向，刀具跟隨運動的方向形成軌跡，這種加工方法主要是去除交線處的多余材料，以使零件表面的棱線更加清晰，方便后續(xù)鉗工修整。

5 總結

現(xiàn)階段，覆蓋件模具數(shù)控加工的方法正在不斷改進中，以上的簡單介紹，望能夠對相關行業(yè)人員提供一定參考和借鑒。

參考文獻

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Research on NC Machining Method of Panel Die

TAN Han
（Wuhan software engineering， Career Academ y， Wuhan 430205）

Abstract:In the mold proces sing industry， the numerical control machine tool has become the indispensable core equipment. This paper to the autom otive industry cover mold NC machining for example， expatiates the research has practical significance，the present situation of the research， introduces characteristics of NC machining， the emphasis is l aid on the analysis of common processing method， in order to provide relevant reference.

Key words:mold， CNC machining， CNC m achine tools，covering parts