數控加工在模具制造中的應用研究

劉爽

【摘要】 近些年來，我國的數控技術在模具制造上獲得了廣泛的應用，其在傳統的加工設備以及制造方法上具有一定的局限性，因此，使用數控加工技術可以有效推進其發展，基于此，本文論述了數控加工技術在模具制造之中的具體應用。

【關鍵詞】 數控加工；模具制造；應用

引言

模具是制造業中的一種重要的加工工藝裝備，模具工業是國民經濟各部門發展的重要基礎，是一個國家工業發展的根基。用模具生產的最終產品，其價值一般是模具自身價值的幾十倍到幾百倍。在各行各業中，特別在航空、航天、機械、汽車、電子、電器、儀表、家用電器等產品之中大多數的零、部件都要依賴于模具成型，模具設計與制造的技術水平決定了最終產品的質量和經濟效益，也顯示了這個企業新產品研發能力和市場競爭能力。我國已加入國際世貿組織，正在由一個制造大國向制造強國發展，模具行業的發展將起到重要作用，模具行業的振興和發展已經受到廣泛的重視和關注，國家已經把模具工業列為機械工業改造和發展的重要工程項目。模具制造的基本要求是制造精度高、使用壽命長、制造周期短、模具成本低。模具制造的特點是制造質量要求高、形狀復雜、材料硬度高、通常單件生產。目前，有各種各樣的工藝及由這些工藝組合起來的新工藝來制造模具。這些工藝得以發展是由模具本身的復雜性和被加工材料的力學性能決定的。另外，為了提高生產自動化，加速模具制造速度和提高模具制造質量，出現了一些新工藝和設備。數控技術與數控機床給模具制造帶來了巨大變化，數控技術已成為模具制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的關鍵技術，計算機輔助設計與輔助制造和計算機集成制造技術高速制造和智能化制造等，都是建立在數控技術之上的。數控技術是提高產品質量、提高勞動生產率的必不可少的物質手段。

1、模具數控加工的特點

1.1、模具制造為單件生產，每一副模具結構特點都具有一定的差異，且生產制造過程中，幾乎沒有重復開模的機會，因而在數編程以及機床控制方面都有較高的要求。在加工較為復雜的模具時，往往需要采用第三方機械軟件進行自動編程而后有模具制造工藝人員進行修訂。

1.2、模具的設計開發并非作為最終產品而出現，而是為新產品項目研發而服務的，因而在開發數量、開發時間等方面均不固定，制造隨機性較強，因而模具設計制造人員應該具有較強的適應能力，并且需要具有豐富的實踐經驗。同時，對于模具型腔面的復雜加工來說，工藝要求加工腔型表面時必須達到足夠的精度，盡量減少、最好能避免模具鉗工修整和手工拋光工作。

1.3、模具制造中包含著特殊的機械加工。一般來說，模具的內部結構較為復雜中，對于尖角、肋條等部位，無法用機加工加工到位。另外某些特殊要求的產品，需要進行電火花加工，而電火花加工要用到電極。電極加工時需要設置放電間隙。模具電極通常采用純銅或石墨，石墨具有易加工、電加工速度快、價格便宜的特點，但在數控加工時，石墨粉塵對機床的損害極大，要有專用的吸塵裝置或者浸在液體中進行加工，需要用到專用數控石墨加工中心。

2、數控加工技術在模具制造中的應用

基于對模具數控加工的研究可知，模具制造中對于機械加工技術的要求較高，而數控加工作為現代化機械加工的方式能夠滿足于模具制造的特殊要求，特別是數字控制技術以及數控機床的精準度已經有所提高。在模具數控制造中，應用數控加工可以起到提高加工精度、縮短制造周期、降低制造成本的作用，同時由于數控加工的廣泛應用，可以降低對模具鉗工經驗的過分依賴。因而數控加工在模具中的應用給模具制造帶來了革命性的變化。當前，先進的模具制造企業都以數控加工為主來制造模具，并以數控加工為核心進行模具制造流程的安排。

2.1、計算機建模

按照客戶的要求，將二維圖紙轉化為三維圖紙，使用UG軟件對虛擬模具進行分模，然后由編程人員根據數控機床的實際性能進行編程，將所編的程序轉化格式類型，處理成數據機床能夠自動識別的運行程序。應用虛擬的計算機模型代替傳統的實物，具有很多的優點，不僅縮短了產品的研發周期，降低了產品的研發費用，而且在工程設計方面具有重要的意義。同時計算機建模時也要充分地考慮模具設計和加工工藝設計時應該注意的問題，把模具的加工余量、收縮余量等都要考慮在內。

2.2、模具的機械加工

模具的機械加工方法是選擇合適的專用刀具進行必要的粗加工和精加工。刀具的選擇直接影響著模具加工的質量、效率和成本，因此數控加工要合理地選擇刀具。以模具的銑削加工為例，在銑削加工時常用的刀具有圓角立銑刀、平端立銑刀、錐度銑刀、球頭刀等。在選擇刀具時，一般以被加工模具的型面形狀為依據。對于凹形表面，在粗加工時可以選擇圓角立銑刀或平端立銑刀，而在精加工時則要選擇球頭刀，這樣既能使不同的刀具物盡其用，又能獲得極佳的表面效果；對于凸型表面，粗加工時選擇圓角立銑刀或平端立銑刀都可以，但在精加工時考慮到圓角立銑刀的幾何條件好，宜選擇圓角立銑刀。此外，在選擇刀具時也要遵循一定的原則，比如從大到小地選擇刀具，粗加工時盡可能地選擇圓角立銑刀等，遵循這些原則，不僅有利于保證模具加工的質量，而且大大延長了刀具的使用壽命。在選擇好合適的刀具后，還要嚴格控制切削的參數以及工件坐標系的參數、加工安全平面的參數、加工余量的參數和后置處理的參數。同時根據被加工模具表面的幾何特征，在保證模具精度的前提下，確定走刀方式和切削方式，盡量縮短切削時間，保證刀具的受力平穩。

3、模具技術的發展趨勢

3.1、具有多功能的復合模具

這類模具是在多工位級進模的基礎上進行開發研究的。多功能模具除了可以沖壓成形的零件之外，還可以擔負疊壓、轉位、鉚接、攻絲等相關組裝任務。通過這類多功能模具生產出的不再是單個的零件，而成為成批的組件。

3.2、模具產品更加精密，并且呈現出大型化趨勢

隨著工業生產水平以及一模多腔模具生產技術的發展，模具產品成形零件呈現大型化的趨勢；而隨著模具結構發展需求以及零件的微型化，使得模具的精度也由原來的5μm提高到現在的2～3μm，甚至有些模具加工精度要求在1μm以下，這就使得模具加工朝著超精的方向發展。

3.3、氣體輔助注射模

通過氣體輔助進行注射成型，屬于一種塑料成型的新工藝技術。它不僅可以使制品的變形小，同時注射壓力低，很容易成形，表面良好，壁厚的差異也較大，可以使產品的質量得到有效保證，并且能夠大幅度地降低成本。

3.4、熱流道模具技術

在塑料模具中，由于采用熱流道技術，可以使模具制造質量和生產效率得到提高，并且能夠節約很多能源以及原材料，因此，采用熱流道技術是生產塑料模具的一大變革，在國外，已經很早就在使用熱流道技術，收到了很好的效果。

3.5、快速經濟模具

當前，快速經濟模具在生產中占的比例越來越高。這是因為，一方面，制品的花樣變化快，要求模具的生產周期越短越好；另一方面，制品的使用周期越來越短，品種更新速度快。

4、結語

隨著數控技術和計算機軟硬件技術的發展，在模具制造中應用數控加工技術，可以使模具的加工質量、生產效率得到更大的提高；并能縮短模具的制造周期，使生產成本降低，提高新產品的競爭力。因此，數控加工在模具制造中起著重要的作用和不可替代的位置，也自然成為模具先進制造技術發展的重點。

參考文獻

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