鍛造模具的數控加工工藝

劉肖明　許媛媛

摘 要：鍛造模具是指將金屬加熱成為液態或軟化的狀態后放入的容器。一般來說，模具分為上模和下模，在鍛造的過程中有上模和下模的合閉過程，正因為存在上下木的合閉過程，所以模具內的金屬溶液收到積壓，提高了鑄件的力學性能。在現代的實際生產中，大批量的鍛造工件會通過數控加工，這樣一方面降低了工人的勞動強度，另一方面也提升了產品品質，為工廠創造了更高的經濟效益。本文針對鍛造模具的數控加工工藝進行分析，優化鍛造模具的數控加工工藝，滿足市場對于鍛造模具的需求。

關鍵詞：加工工藝；鍛造模具；數控加工

隨著我國數控加工技術越來越發達，在制造業中數控加工占有越來越大的比重，特別是在鍛造模具方面，數控加工技術已經成為必不可少的核心技術。但是由于數控加工中所涉及的技術含量較高，而且對數控加工的專業技術人員的數控機床操作經驗有一定的要求，因此，我國的鍛造模具數控加工工藝還存在生產率較低、制造的鍛造模具不符合使用要求等問題。為了解決上述問題，本文針對鍛造模具的數控加工工藝進行深入分析，提出了可以提高鍛造模具的數控加工質量和鍛造模具質量的幾點建議。

1. 鍛造模具數控加工工藝的特點

數控加工是一種基于編程實現的具有自動換刀功能的數控銑床，可以實現在一次裝夾中用多把刀具實現多種加工的技術。運用數控機床的最大優點是可以減少裝夾次數，即使是形狀非常復雜的零件只要能用普通機床加工，數控機床就能在一次裝夾實現整個加工過程。裝夾的次數多少直接關系到加工產品的加工質量高低和加工精度高低，裝夾次數越少，加工質量越高，加工精度越高，因此數控加工的加工質量穩定，加工精度高。此外，數控加工通過編程控制數控加工中心的走刀路線和換刀的操作，極大的減少了工人的勞動強度，解放了大量的生產力，理論上，在不計刀具磨損的情況下，可以做到無限次加工，重復精度高。裝夾需要專業人員的對刀工序，如果所需加工的部位是視線不能觀測的部位，普通機床不能做到的數控加工機床也可以做到。但是在數控機床這些優點的前提是，需要合理科學的設計、規劃鍛造模具數控加工的工藝，同時還需要認真的編寫數控程序，其中任何一個環節出現一絲細微的差錯，都會導致最后得到的成品和預期千差萬別。所以，在設計鍛造模具數控加工的工藝過程時，應認真處理加工工藝中的每一個細節，只有正確、合理、科學的鍛造模具數控加工工藝才能制造出合格的鍛造模具，才能優化數控程序設計，才能提高編程效率、才能合理使用數控機床。

2. 鍛造模具數控加工工藝的設計原則

2.1 最少定位次數原則

定位和裝夾一樣會影響加工產品的加工質量和加工精度，正如上文所述，定位的次數多少直接關系到加工產品的加工質量高低和加工精度高低，定位次數越少，加工質量越高，加工精度越高。因此在數控加工中心加工鍛造模具時，應該最大限度的集中工序，減少不必要的定位次數，以此來減少定位誤差，提高生產率和產品的精度。例如，對于有同軸度要求的孔系加工，應盡量在一次定位的情況下利用換刀完成全部的加工工藝，避免在孔系的加工中加入別的加工步驟，以致于產生二次定位的定位誤差。

2.2 先粗加工后精加工原則

不僅是在鍛造模具數控加工中，在所有工件加工的過程中都應該遵循先粗加工再精加工的原則，再完成所有的粗加工之后再開始精加工，把粗加工和精加工的工序完全分開。遵循這個原則的優點是，在粗加工時可以盡可能加大加工余量，減少走刀次數，縮短加工時間，充分發揮粗加工的特點；在精加工時應保證加工零件表面的精度和表面質量，不過分追求快，可以提高存在模具的加工精度。

2.3 先近后遠原則

在同一條加工線上，如果出現多個需要加工的位置，應遵循先近后遠的原則，先加工離刀具位置較近的加工位置，然后逐漸加工遠的加工位置，縮短走刀距離，減少空行程時間，縮短加工時間。在加工的過程中，嚴格遵循先近后遠的原則還可以保證鍛造模具的剛性，改善鍛造模具的切削條件。

2.4 先內后外原則

對于不僅需要加工內表面，還需要加工外表面的鍛造模具來說，應遵循先內后外的原則，這樣可以提高加工質量和加工精度。但是需要特別注意的是在同時有銑平面和鏜孔的加工中，應先銑平面再鏜孔。因為銑平面的過程中對鍛造模具的切削力較大，鍛造模具可能發生變形，待變形恢復后再進行鏜孔，可以提高加工質量和加工精度，避免鍛造模具孔口產生毛刺和飛邊，影響后續的鍛造工藝進行。

2.5 最少換刀次數原則

減少換刀次數可以最大限度的集中工序，可以減少空行程時間，可以縮短加工時間，可以提高加工效率，產生更高的經濟效益。所以，在鍛造模具數控加工中應把第一把刀在鍛造模具上的加工都完成以后再換下一把刀，這樣也可以節省換刀時間。

2.6 最短走刀路線原則

在保證鍛造模具加工質量和加工精度的前提下，在設計、規劃走刀路線時應遵循最短走刀路線原則。這樣，一方面可以節省空行程的時間，提高加工效率，另一方面可以減少刀具不必要的磨損。所以，在設計、規劃走刀路線時應該著重注意加工工序的安排、走刀路徑的選擇、起刀點和換刀點的選擇等等都會縮短走刀路線。

2.7 特殊原則

馬克思主義中有一條重要原則：具體問題具體分析。以上六條原則在大多數情況下都應該遵循，但是在某些特殊情況，應根據實際情況靈活的更改工藝設計方案，這就需要工藝設計人員具有足夠的工程實際經驗。

3. 計算機輔助工藝設計在鍛造模具數控加工中的應用

針對鍛造模具數控加工時，有以下步驟：模具粗加工工藝參數選擇、模具粗加工走刀方式的選擇、模具精加工工藝參數的選擇、模具精加工走刀方式的選擇、模具數控加工CAPP技術實施等等。在對一些形狀特殊的鍛造模具進行數控加工時，由于其形狀造型特殊，往往需要借助計算機輔助工藝設計，這樣能提高鍛造模具的加工質量、加工精度和加工效率，創造更高的經濟效益。其中運用到的CAPP技術即Computer Aided Process Planning的縮寫，中文名叫做計算機輔助工藝過程設計，是指借助計算機的硬件和軟件，利用計算機進行數值計算、邏輯判斷和推理等本應該由制造工藝設計師完成的任務，可以為企業數據信息的采集打下良好的基礎。CAPP技術是在原有的計算機輔助設計CAD和計算機輔助制造CAM的基礎上發展的一門新興制造技術，在未來我國乃至世界制造業行業的發展中具有廣闊的市場前景。

4. 結語

本文主要針對鍛造模具的數控加工工藝進行了分析和討論，從鍛造模具的數控加工工藝特點和鍛造模具的數控加工的設計原則入手，提出了幾點注意事項和建議，希望引起鍛造模具的數控加工工藝方面的專家、學者和工作人員的關注。文章的最后，還簡單介紹了CAPP技術在鍛造模具的數控加工中的應用，對CAPP技術未來的發展進行了展望，希望得到鍛造模具的數控加工工藝方面的專家、學者和工作人員的重視。

參考文獻

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