沖壓模具的數控加工工藝分析與制造效率提升

伊延吉

摘 要：沖壓模具的加工是工業生產的重要制造手段，傳統的模具制造方法耗時長、效率低下，已經不適應現代化工業生產的要求，利用先進的數控技術加工沖壓模具，在提高生產效率的同時，還能提升模具的加工精度與實際作業質量，因此制備良好的加工工藝、設計合理的加工程序是數控加工沖壓模具及相關零件的基礎保證。

關鍵詞：沖壓模具；數控加工；工藝；效率提升

中圖分類號：TG385；TG659 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.08.014

使用模具進行機械化沖壓成型是工業中的常用加工方法，沖壓模具不僅可以加工金屬零件，還可以對一些非金屬材料進行加工，使用的范圍非常廣泛，涉及到了機械零件、生活用品、汽車鈑金、電子產品等很多產業。而隨著科技的不斷進步，對于以模具沖壓方式加工零件的要求也越來越高，傳統的模具制造方法在效率、精確程度、使用壽命和零件成型質量等方面表現出了越來越多的不足，針對以上問題，為了能夠更加高效、精確、高速的加工出高質量的沖壓模具，利用現代化的數控加工方式制造沖壓磨具，是模具技術發展的一個新方式。

1 數控加工沖壓模具的優點說明

（1）由于數控加工的便捷性與快速性，能夠很大程度的縮短模具的生產制造時間，并提高模具的工作質量，為生產企業降低模具的加工成本提供幫助。這有利于在現階段機械制造業在競爭壓力下獲得新的發展空間。數控技術由于是程序控制，生產質量十分穩定，能夠有效保證不同模具所加工出零件的形狀與品質的一致性。

（2）有利于提升模具各個零件之間的匹配程度。與傳統的機加、打磨加工模具相比，數控加工的模具零件有效減少了實際使用中的誤差，并能保證模具通過加工后，實際裝配的尺寸能更加貼近最初設計的理想尺寸，增加模具使用過程中的整體質量。

（3）由于現代化數控加工的輔助軟件十分發達，在對復雜模具的加工過程中，可以通過仿真軟件對整個加工過程進行仿真加工，能夠及早發現加工問題或是設計失誤，減少實際加工的材料損失和時間耽擱，并能夠精確地控制模具的制造質量，以便快速完成加工過程。

2 數控加工沖壓模具的工藝分析

2.1 沖壓模具的圖紙讀取

在對沖壓模具進行數控加工之前，必須要對模具的組成結構、零部件功能、主體和細節尺寸等因素進行詳細的了解，要明確模具加工的詳細信息，對模具的設計圖紙進行準確讀取是十分必要的。（1）在對沖壓模具進行數控加工的過程中，在讀取圖紙時要盡量保證數控加工所需尺寸與零件圖紙的標注尺寸相一致，數控加工使用圖紙的標注尺寸應便于編程使用，同時方便對加工零件的尺寸檢測，避免尺寸標注造成的制造誤差。（2）對零件的幾何特征進行分析與了解，明確精確加工位置、粗加工和不加工位置，通過對零件特點和功能的解讀，指導數控加工沖壓模具相關零件的形式，以便于數控加工模具零件的相關工藝編制。

2.2 沖壓模具的工藝安排

在完成對零件圖紙的解讀后，應該對其直接和間接的尺寸進行一定的校對與整理，確認無誤后方可開始對沖壓模具數控加工的工藝安排，具體安排順序如下。

（1）根據零件圖紙的材料要求和外形尺寸要求，為模具零件選取合適的毛坯材料，毛坯材料的尺寸應留有后續加工的充足余量，同時盡可能使用標準尺寸的材料，以降低購買材料的成本消耗。

（2）通過對圖紙的理解和細節的思考，為模具零件的加工制定多種工藝方案，通常需制定兩種以上的工藝方案，工藝方案需確定零件的固定方式；車削加工、銑削加工、轉孔加工等先后順序；并制定熱處理方式，以及熱處理后的磨削加工及精修加工等。通過討論分析定位簡易程度、加工精確度、工序集中程度等關鍵加工問題，從預定方案中選取出最佳的工藝方案。

（3）對于沖壓模具的零件圖紙進行一定的分類，大體上可以將需要制造的零件分為三類。一是工藝零件，它是沖壓模具的主要組成部分，其主要材料是合金鋼，具有硬度指標良好的特點。由于工藝零件的自身硬度高，它的加工成型步驟較為繁瑣，除應用傳統的車削和銑削加工外，常常還需要使用激光加工和電火花加工進行輔助，以保證關鍵部件的加工質量。二是結構零件，結構零件通常包括了模座、凸凹模的固定板、限位支撐板以及模柄等組成，結構零件主要起連接固定作用，所使用的材料多為優質低碳鋼和鑄鐵、鑄鋼等。這些零件結構較為簡單，易于數控加工。三是定位輔助零件，主要用于凸凹模具結合時的導向與定位工作，包括了定位銷、導向銷、擋料銷等，常用材料以淬火鋼與中碳鋼材料為主，具有較好的使用壽命。

（4）完成加工刀具及器具的選擇，由于沖壓模具的加工方式比較特殊，這就要求模具整體的剛性和硬度都比較大，這也是傳統模具較難加工的主要原因之一，數控化的加工方式，由于加工精度高，對于復雜形狀模具的加工能力強，因此在程序編制準確合理的條件下，只要刀具的質量和壽命能夠達到加工要求，那么就能保證模具加工的精確性，因此應根據形狀特點選取壽命長、剛性好的刀具用于模具的加工。

2.3 零件的粗精加工工藝過程

2.3.1 輪廓粗加工

除去模具零件的復雜形狀編程之外，在粗加工時，應當充分利用數控機床的性能，確保零件粗加工在機床的可控范圍內的前提下，盡可能的使用最大吃刀量和最快進給速度，同時注意預留內部倒角尺寸，保證在加工過程中對退刀和換刀的距離有科學合理的控制，在保證粗加工質量和合理性的同時，最大程度的提升粗加工的工作效率，通常來說車削粗加工的余量在13 mm為宜，銑削粗加工的余量在10 mm為宜，磨削粗加工的余量在03 mm為最佳。

2.3.2 輪廓精加工

精加工是模具制造的關鍵環節，在對零件輪廓進行精加工時，需要著重考慮尺寸精度、表面質量和位置精度的實現與控制，同時對刀具切削量的選擇也很重要，在加工開始和批量制造的過程中，還應注意對刀具的質量和耐磨性做常規的檢查，以保證刀具的切削性能。一般來說車削半精加工的余量在045 mm左右、精加工的余量在025 mm左右、銑削半精加工的余量在05 mm為宜、磨削精加工的余量在02 mm以下為最佳，這樣不僅保證了沖壓模具的精加工質量，避免出現相同零件間的質量波動，還有效提升了精加工的整體工作效率。

2.4 建模與編程

對于復雜的數控加工模具，應當利用三維建模軟件進行模型制作，常用的軟件包括UG、SolidWorks、Pro-E等，通過計算機的仿真三維建模，能夠對需加工模具的各個幾何元素進行細致的仿真與規劃，并通過自動編程軟件完成程序的編制，程序編制完成后需對加工過程和具體的坐標、切削參數和刀具參數進行考慮與驗證，存在問題或需要優化可以適當修改程序，力爭為模具試加工與正式加工提供便利。

3 數控制造沖壓模具的效率提升方式

3.1 優質數控程序的編寫

數控編程的質量對加工的復雜程度與實際加工質量都有較大的影響，一個簡潔、正確的數控程序能夠顯著提高機床的工作效率。首先，通過對程序的優化能夠顯著降低設備走空刀的概率。其次，優秀的編程會考慮到自身機床的優勢與不足，為指定設備量身定制的程序有利于提高機床加工的精確度與可靠性，減少試制零件的廢品率和零件的調試時間。再次，對數控程序的優化能夠進一步提升數控機床的加工能力，嘗試探索新的加工方式與工藝，極大程度的提升機床的加工潛力。最后，數控編程人員與工藝人員應不斷提升自身的專業能力，更新自身對數控專業的認知程度，提升數控編程的優質程度。

3.2 做好數控機床的調整與維護工作

想要保持數控機床良好的工作效率和加工精度。必須定期對機床設備進行調整與維護保養工作，使機床長期保持良好的工作狀態，不要因為趕任務而使機床長期高負荷運轉，盡管密集的工作會在短時間內提高勞動生產效率，但由于缺乏了維護與保養，容易造成數控機床的故障產生與壽命減短，還會影響模具的加工精度與實際裝配質量。

3.3 合理設計刀具的工作位置

在對模具的批量生產作業中，要使數控機床擁有最佳的工作效率，就必須根據零件的實際特點設計合理的加工計劃。對于刀具的更換位置進行合理選取，以便于優化加工過程中的刀具行走路線，減少空走刀過程中的時間消耗，并提升換刀的準確性，降低刀具損耗的相關成本。

4 總結

綜上所述，利用數控技術完成沖壓模具的加工工作，能夠很大程度的提升模具的加工效率，尤其對于形狀較為復雜的凸凹模具，其在加工精確程度、批量模具的一致性及模具整體裝配質量等方面都具有明顯的優勢。同時，要做好數控技術對沖壓模具的加工工作，還要認真分析并制定合理的加工工藝，并編寫科學的加工程序，以滿足沖壓模具對精度和效率的高要求。

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