林朝陽

（東莞理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，廣東 東莞 523808）

機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)分析

林朝陽

（東莞理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，廣東 東莞 523808）

文章首先簡要闡述了數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上對數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析，在模具加工制造中，機(jī)械模具制造加工技術(shù)具有相當(dāng)重要的作用，本文介紹了機(jī)械模具數(shù)控加工中提出的要求并展望了機(jī)械模具制造數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢。期望通過本文的研究能夠?qū)Υ龠M(jìn)數(shù)控加工技術(shù)在模具制造業(yè)中的推廣應(yīng)用有所幫助。

機(jī)械模具；數(shù)控加工技術(shù)；數(shù)控機(jī)床

1 數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢

數(shù)控加工是一種先進(jìn)的加工技術(shù)，它以數(shù)控機(jī)床為載體，運(yùn)用數(shù)字化和信息化技術(shù)，控制待加工零件及刀具的位移，該技術(shù)的出現(xiàn)，使得復(fù)雜零件的加工效率和精度得以大幅度提升，真正意義上地實(shí)現(xiàn)了加工作業(yè)的高效化和自動(dòng)化。大體上可將數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢歸納為以下幾個(gè)方面。

1.1有助于提升產(chǎn)品精度

數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行模具加工的過程中的各項(xiàng)加工條件全部都是由指令代碼預(yù)先設(shè)定好的，對零件的整個(gè)加工過程由機(jī)床自動(dòng)完成，由此減少了一些裝備時(shí)間和一些無意義的工作降低了人為操作不規(guī)范造成的加工誤差，產(chǎn)品精度大幅度提高。

1.2明確產(chǎn)品的基本特征

在加工模具制造過程中一般都是單件生產(chǎn)，因此每一件要加工的模具都具有自身的結(jié)構(gòu)特征如要加工的結(jié)構(gòu)，精度等。在實(shí)際生產(chǎn)加工的過程中，不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)開模的情況，因此對加工數(shù)控編程的編寫、機(jī)床實(shí)際的控制都要求比較嚴(yán)格。

假如要加工的模具的結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，加工精度要求比較高時(shí)，就有必要輔助應(yīng)用其他的機(jī)械軟件來完成整個(gè)機(jī)械模具加工了。

1.3有利于縮短加工時(shí)間

通過數(shù)控機(jī)床對零件進(jìn)行加工時(shí)，只要編輯好程序輸入程序，裝卸好刀具就可以進(jìn)行加工。相對減少了對工件的裝卸，刀具的調(diào)整和更換的輔助時(shí)間以及加工過程中產(chǎn)生的加工誤差等還可以縮短機(jī)動(dòng)時(shí)間，由此能夠進(jìn)一步提高加工效率。

與一般的通用型機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速更高、進(jìn)給量的范圍更大，并且加工過程中的每道工序都能夠選取最有利的切削用量，同時(shí)數(shù)控機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)剛性較大，這允許其進(jìn)行強(qiáng)力切削，由此使得機(jī)動(dòng)時(shí)間顯著縮短。此外，數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件在定位時(shí)，不僅采用了加速和減速措施，而且還選用了較高的空行程運(yùn)送速度，這樣一來使非切削時(shí)間縮短。

1.4能夠增加經(jīng)濟(jì)效益

由于數(shù)控機(jī)床是由電腦程序進(jìn)行控制，在程序控制下能夠自動(dòng)完成程序。所以它可以完成一些重復(fù)性的操作不需要進(jìn)行繁重復(fù)的操作，并且能連續(xù)自動(dòng)完成在保證加工精度的情況下加工件尺寸的一致性，由此使得次品率大幅度減低。

同時(shí)，數(shù)控機(jī)床對零件進(jìn)行加工時(shí)，省略了許多專用工裝環(huán)節(jié)，如手工制作靠模、樣件、鉆模板等，從而使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降，由此產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1.5規(guī)劃好產(chǎn)品的基本形狀特征

模具制造一般情況下基本都是單件生產(chǎn)的，相當(dāng)來說每一件加工的模具都具有自身的結(jié)構(gòu)特征的。但在實(shí)際生產(chǎn)的過程的中，一般境況下不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)開模的情況，因此對在加工過程中數(shù)控編程、數(shù)控機(jī)床操作控制的要求比較是嚴(yán)格。假如要加工結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜的模具時(shí)，就有必要應(yīng)用其他的機(jī)械軟件來輔助完成整個(gè)機(jī)械模具加工。

1.6可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度

數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床最大的區(qū)別就是加工過程數(shù)控化，操作者在操作數(shù)控機(jī)床過程中只需要按要加工零件的要求程序完成加工零件的裝卸以及定期更換刀具即可，由此使得勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度降低。由于整個(gè)操作過程非常簡單，從而減少了對熟練技術(shù)工人的需求量。

1.7可減少操刀頻率與設(shè)置不合理的影響

通過數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行模具大規(guī)模批量加工生產(chǎn)時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)膿Q刀方式可以縮短很多輔助時(shí)間，減少機(jī)床的磨損，降低維護(hù)成本，在一定程度上提高經(jīng)濟(jì)效益。與一般的通用型機(jī)床相比數(shù)控機(jī)床換刀頻率都很合理，設(shè)置的加工走刀線路、選擇的夾具、刀具的安裝位置及其順序都有詳細(xì)的步驟。在加工過程中，很大程度上提高了機(jī)床的工作效率。

2 機(jī)械模具制造中數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

2.1 數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的具體應(yīng)用

由于模具制造具有單件性、結(jié)構(gòu)不確定性、對精度要求高等特點(diǎn)，如果用傳統(tǒng)的加工方式對其進(jìn)行制造，不但周期長，而且模具的質(zhì)量也無法獲得有效的保證。數(shù)據(jù)加工技術(shù)的出現(xiàn)及其在模具制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，使這一問題得到了解決，在機(jī)械模具的制造中，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

2.1.1數(shù)控車削的應(yīng)用

一般來說由于數(shù)控車削大多用于加工軸類標(biāo)準(zhǔn)件的，如各種類桿類零件，包括頂尖、導(dǎo)柱等，在就是可以用于回轉(zhuǎn)體模具的制造加工，如外圓體、內(nèi)圓盆類的注塑模具，軸類、盤類零件的鍛模，沖壓模具的沖頭等。由于數(shù)控車削能夠有效提高位置精度，能夠有效提高位置精度，這是傳統(tǒng)車床無法比擬的，因此，可將之應(yīng)用于機(jī)械模具標(biāo)準(zhǔn)件的加工以及各種桿類零件的加工。

此外數(shù)控車削能夠?qū)Ω鞑课槐砻娲植诙纫蟛煌牧悴考M(jìn)行加工，這種零件多以回轉(zhuǎn)體居多，所以可應(yīng)用數(shù)控車削加工鍛模。

2.1.2數(shù)控銑削的應(yīng)用

在機(jī)械模具的加工過程中，由于模具加工過程中外部結(jié)構(gòu)多為平面結(jié)構(gòu)，同時(shí)多為凹凸型面以及曲面的加工結(jié)構(gòu)等，因而數(shù)控銑床的應(yīng)用較多，采用數(shù)控銑床對模具可以進(jìn)行加工外形輪廓較為復(fù)雜或者帶有曲面的模具。隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，目前大型數(shù)銑加工中心在模具制造中較為常用。 數(shù)控銑削的應(yīng)用范圍最廣，同時(shí)也是數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的典型應(yīng)用，現(xiàn)在相當(dāng)多的模具外部結(jié)構(gòu)都是二維或三維平面結(jié)構(gòu)，一般都是凹凸型或與曲面組成，這就必須需要采用數(shù)控銑削加工技術(shù)來完成加工。例如，可以通過數(shù)控銑削加工對各種形狀復(fù)雜的外形輪廓進(jìn)行加工曲面或平面，還可加工一些外形輪廓比較復(fù)雜的模具，如壓鑄模，注塑模等。

2.1.3數(shù)控切割的應(yīng)用

數(shù)控電火花加工多用于快速成形加工，其加工精度較高，而且相對來說編程難度也較低，數(shù)控電火花額高于于微細(xì)復(fù)雜形狀、特殊材料模具、塑料鑲拼型腔及嵌件、帶異形槽的模具的加工。

在一般數(shù)控切割的情況下通過數(shù)控機(jī)床上的電火花線切割工藝，能夠?qū)Ω鞣N直壁的模具加工或者一些形狀復(fù)雜、材料特殊以及帶有異型槽的模具進(jìn)行加工。該加工工藝常被用于直壁模具的加工，如沖壓模中的凹凸模，注塑模中的鑲塊、滑塊，電火花加工用電極等。

2.2機(jī)械模具制造數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢

為了滿足機(jī)械模具制造的需要，在未來，數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)當(dāng)朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。

2.2.1柔性化

就現(xiàn)階段數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的應(yīng)用情況看，柔性化將是該技術(shù)未來發(fā)展的一個(gè)主流方向。通過實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的柔性化，其在進(jìn)行模具制造加工時(shí)，便可適應(yīng)被加工對象產(chǎn)生的各種變化，這樣就能在同一個(gè)數(shù)控機(jī)床上對不同的零件進(jìn)行加工，由此可以給用戶的使用帶來極大的方便。

2.2.2智能化

從目前模具數(shù)控加工的實(shí)際情況上看，雖然加工過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但與全智能化的目標(biāo)仍有一定的差距，操作人員并沒有得到完全的解放，因此，在未來一段時(shí)期，數(shù)控加工將會(huì)朝著全智能化的方向發(fā)展，真正意義上解放操作者，由此不但可以使模具的加工質(zhì)量得到有效的控制，而且還能在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升工作效率。

2.2.3網(wǎng)絡(luò)化

在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中所有的信息資源均可以得到共享，這對于推動(dòng)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展非常有利。因此，數(shù)控加工技術(shù)在未來要逐步實(shí)現(xiàn)模具加工網(wǎng)絡(luò)化，通過FMS系統(tǒng)和CIMS系統(tǒng)的應(yīng)用，并借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上的網(wǎng)絡(luò)接口，可對數(shù)控加工進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、技術(shù)診斷。通過網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控加工系統(tǒng)的構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)制造全球化，所有的技術(shù)資源可在全世界范圍得到共享。

3 結(jié)論

綜上所述，數(shù)控加工作為先進(jìn)的制造技術(shù)，其具有傳統(tǒng)加工工藝無法比擬的優(yōu)勢，在機(jī)械模具制造中應(yīng)用該技術(shù)，不但能夠提高零件的精度和質(zhì)量，而且還能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，更為重要的是可以給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益，這對于推動(dòng)模具制造業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

［1］ 王義林，王耕耘，李志剛，等. 面向C I M S的覆蓋件模具CAD/CAM 技術(shù)［J］. 中國機(jī)械工程，2013（4）:110～112.

［2］ 高崇輝，周雄輝，王玉，等. 面向模具制造的 CAPP 系統(tǒng)研究與開發(fā)［J］. 模具技術(shù)，2013（5）:50～53.

［3］ 黃曉峰，葛友華. Power MILL 在模具高速加工中的應(yīng)用［J］.工具技術(shù)，2014（6）:40～42.

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Mold machinery CNC manufacturing technology

TG659

1009-797X（2016）10-0108-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.10.044

林朝陽（1983-），男 ，助理工程師，研究放向?yàn)闄C(jī)械自動(dòng)化。

2016-03-25