機(jī)械模具加工精度控制技術(shù)研究

張仕靖

摘要：在機(jī)械加工機(jī)床中，機(jī)床及機(jī)械模具的精度直接影響加工零件的精度。為確保加工零件的加工精度，機(jī)床及機(jī)械模具的精度應(yīng)當(dāng)與所加工零件要求的精度相適應(yīng)。機(jī)械模具的加工精度受夾具、刀具、量具選擇的差異性，加工過程中會(huì)使機(jī)械加工精度受到不同程度的影響。加強(qiáng)對影響機(jī)械模具加工精度的因素的控制，就可以有效的提高機(jī)械模具加工的進(jìn)度。本文介紹了機(jī)械模具高精度加工的要求，分析了影響機(jī)械模具加工精度的主要因素。在此基礎(chǔ)上探討了機(jī)械模具加工精度控制策略。旨在為機(jī)械模具高精度加工制造提供一些參考。

Abstract： In the summary of machining machines， the precision of machine tools and dies directly affects the precision of machined parts. In order to ensure the machining accuracy of machined parts， the accuracy of machine tools and mechanical dies should be compatible with the required accuracy of machined parts. The machining accuracy of mechanical dies is affected by the differences in the selection of fixtures， cutters and measuring tools， which will affect the machining accuracy to varying degrees in the machining process. Strengthening the control of the factors affecting the machining accuracy of the mechanical mold can effectively improve the machining progress of the mechanical mold. This paper introduces the requirements of high precision machining of mechanical dies， and analyzes the main factors affecting the machining accuracy of mechanical dies. On this basis， the control strategy of machining precision of mechanical die is discussed. The purpose is to provide some references for high-precision machining and manufacturing of mechanical dies.

關(guān)鍵詞：機(jī)械模具;加工精度;控制技術(shù);數(shù)控技術(shù)

Key words： mechanical mold;machining accuracy;control technology;numerical control technology

中圖分類號：TG76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）02-0086-02

0? 引言

機(jī)械模具是機(jī)械制造零部件加工的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備的精密化程度要求越來越高。機(jī)械設(shè)備的精密化對機(jī)械零部件加工的精度提出了更高的要求，同時(shí)也對機(jī)械模具加工精度提出了更高的要求。對于機(jī)械加工制造企業(yè)而言，提升機(jī)械模具的加工精度，是提高機(jī)械制造企業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵。為此，機(jī)械加工制造企業(yè)必須加強(qiáng)模具加工標(biāo)準(zhǔn)化程度、專業(yè)化程度的建設(shè)，應(yīng)用數(shù)控技術(shù)加強(qiáng)機(jī)械模具加工制造工藝的控制。研究機(jī)械模具加工精度控制技術(shù)對機(jī)械加工制造企業(yè)完成模具加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化程度建設(shè)有著重要的意義。

1? 機(jī)械模具高精度加工的要求

1.1 適應(yīng)模具使用條件

機(jī)械模具是機(jī)械零部件加工制造的基礎(chǔ)。加工高精度的機(jī)械模具，首要條件是確保模具能夠適應(yīng)機(jī)械零件加工使用的調(diào)價(jià)，符合機(jī)械零件加工精度的要求。根據(jù)機(jī)械零件機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量兩方面的需求，模具的加工也需要控制好機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量誤差。模具機(jī)械加工精度受尺寸、位置、形狀實(shí)際幾何參數(shù)與理想?yún)?shù)的加工誤差影響較大。幾何參數(shù)的誤差超過規(guī)定的加工誤差，就會(huì)導(dǎo)致模具無法適應(yīng)機(jī)械加工件的制造需求。因此，高精度模具加工必須滿足對加工誤差的控制。

1.2 明確各施工段細(xì)節(jié)

模具加工工藝環(huán)節(jié)多且復(fù)雜，施工各個(gè)環(huán)節(jié)的工藝要求及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范較多。任何一個(gè)環(huán)節(jié)中的細(xì)節(jié)問題都可能影響模具加工精度。因此模具加工必須加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)加工工藝的管理，盡可能的將加工工藝環(huán)節(jié)細(xì)化，采取精細(xì)化管理和質(zhì)量控制手段。對于一些極易影響機(jī)械模具加工精度的重點(diǎn)要素，要實(shí)施細(xì)節(jié)化分析和精細(xì)化管控，做好幾何參數(shù)精度的調(diào)整和程序編碼的編寫。所有程序編碼在正式的應(yīng)用于制造環(huán)節(jié)前，都必須要經(jīng)過反復(fù)的測試與調(diào)整，來確保各項(xiàng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化控制，以防細(xì)節(jié)疏漏造成模具加工精度不達(dá)標(biāo)的問題。

1.3 排除加工環(huán)節(jié)不確定性因素

模具加工制造過程中，各個(gè)環(huán)節(jié)都存在許多的不確定性因素。這些因素可能來自于設(shè)備、工藝、人員操作失誤、電力及其他環(huán)境因素等等。不確定因素最大的管理難點(diǎn)就在于不確定性。在機(jī)械模具實(shí)際加工中，很多的模具精度問題都是因?yàn)榧庸きh(huán)節(jié)不確定性因素管理失效造成。高精度模具加工必須全面排除加工環(huán)節(jié)中的不確定性因素和安全隱患，來保證模具加工的標(biāo)準(zhǔn)化。只有這樣，才能滿足批量模具加工的精度控制，生產(chǎn)出高標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械模具。為此，企業(yè)需要加強(qiáng)對模具加工環(huán)節(jié)的環(huán)境條件、設(shè)備工藝、幾何參數(shù)等等的數(shù)據(jù)記錄，并利用大數(shù)據(jù)分析來預(yù)測機(jī)械模具加工環(huán)境的不確定性因素，再結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)明確各項(xiàng)不確定因素，制定不確定因素管理和預(yù)防措施，來確保機(jī)械模具加工的精度。

2? 影響機(jī)械模具加工精度的主要因素

2.1 主要因素

2.1.1 尺寸、形狀、位置精度因素

①尺寸精度。尺寸精度是指加工后零件的實(shí)際尺寸與理論尺寸公差中心的符合程度。尺寸精度通過尺寸公差控制。尺寸公差越大，說明機(jī)械模具的加工精度越低。相反，尺寸公差在有效的控制手段下越小，機(jī)械模具加工精度則越高。尺寸公差受刀具、夾具、量具等選擇與加工誤差的影響較大。切削量較大、夾具固定偏移、量具選擇不當(dāng)?shù)龋紩?huì)造成尺寸公差增大，機(jī)械模具加工精度降低。

②形狀精度。形狀精度是指模具加工后零件表面實(shí)際幾何形狀與理想幾何形狀的相符合程度。形狀精度受直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓等參數(shù)影響較大。形狀精度通過形狀公差來控制。形狀公差越大，說明模具加工精度越低。通過采取有效的手段控制形狀公差，形狀公差越小，模具的加工精度越高。

③位置精度。位置精度是指模具加工后零件有關(guān)表面之間的實(shí)際位置精度差別。位置精度受平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對稱度、位置度、圓跳動(dòng)、全跳動(dòng)等因素影響交到。位置精度通過位置公差控制。位置公差越大，說明機(jī)械模具加工精度越低。通過采取有效手段控制位置公差，位置公差越小，機(jī)械模具加工精度相應(yīng)提高。

2.1.2 工藝系統(tǒng)因素

機(jī)械加工過程中，機(jī)床、夾具、刀具、零件共同組成了一個(gè)相互聯(lián)系的完整系統(tǒng)，即機(jī)械加工工藝系統(tǒng)。機(jī)械加工工藝系統(tǒng)存在的誤差會(huì)直接影響到機(jī)械模具加工誤差，即原始誤差。系統(tǒng)誤差受夾具、量具及工具本身影響，影響工藝系統(tǒng)受力、受熱變形、刀具磨損、內(nèi)應(yīng)力變形、測量誤差等。以上誤差的發(fā)生都會(huì)導(dǎo)致原始誤差的發(fā)生。通過控制加工工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形、刀具磨損、內(nèi)應(yīng)力變形等問題，就能相應(yīng)的減少原始誤差。此外，機(jī)械工藝系統(tǒng)還可能引起機(jī)床誤差、刀具的制造誤差和磨損、加劇的誤差和磨損、調(diào)整誤差等等。其中機(jī)床誤差包括主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差、傳動(dòng)鏈誤差等。誤差發(fā)生的原因可能是切削力作用點(diǎn)的變化、切削力大小的變化、夾具夾緊力變化，以及重力、慣性、傳動(dòng)力變化引起的誤差等等。

2.2 影響因素的控制方法

對于機(jī)械模具的尺寸精度、形狀精度、位置精度，可以通過加強(qiáng)切削的反復(fù)測試、刀具的反復(fù)調(diào)整、選擇定尺寸刀具來控制。此外，還可以在測量裝置、進(jìn)給裝置、切削裝置上安裝傳感器自動(dòng)監(jiān)測和采集測量尺寸、進(jìn)給量、切削量，將測量裝置、進(jìn)給裝置、切削裝置與控制系統(tǒng)尺寸組合成一套自動(dòng)控制加工系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械模具加工的自動(dòng)控制。自動(dòng)控制的優(yōu)勢在于系統(tǒng)能夠自動(dòng)的識別幾何參數(shù)的誤差，并在加工過程中及時(shí)的自動(dòng)將各項(xiàng)加工誤差調(diào)整到符合標(biāo)準(zhǔn)的程度。當(dāng)零件尺寸達(dá)到加工要求后，機(jī)床將自動(dòng)退刀并停止加工。

3? 機(jī)械模具加工精度控制策略

3.1 應(yīng)用數(shù)控技術(shù)加強(qiáng)誤差控制

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床中的應(yīng)用能有效的提高零件自動(dòng)加工的適應(yīng)能力，提高機(jī)械模具加工的精度、加工效率以及批量機(jī)械模具加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。特別在加工一些復(fù)雜型面的機(jī)械模具時(shí)，能夠使工序居中，發(fā)揮一機(jī)多用的效果。在機(jī)械模具加工工藝系統(tǒng)中，建議引進(jìn)數(shù)控設(shè)備及數(shù)控技術(shù)。在機(jī)械模具實(shí)踐生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用要充分考慮技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)水平和實(shí)踐操作能力。技術(shù)人員必須具備豐富的數(shù)控編碼相關(guān)的知識儲(chǔ)備，來確保數(shù)控機(jī)床機(jī)械模具加工自動(dòng)調(diào)節(jié)的可靠性，來保障機(jī)械模具加工的精度。

3.2 加強(qiáng)數(shù)控編碼調(diào)整與控制

數(shù)控編碼的程序正確與否直接影響著機(jī)械模具自動(dòng)加工過程中誤差的調(diào)節(jié)作用。為確保機(jī)械加工工藝系統(tǒng)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)的有效性，建議企業(yè)要加強(qiáng)數(shù)控程序編碼及對數(shù)控編碼的調(diào)整與控制，來確保加工設(shè)備與加工工藝的適應(yīng)性。在手工編程時(shí)，應(yīng)該充分分析機(jī)械模具加工的圖像、設(shè)計(jì)零件加工的工藝路線、數(shù)控編碼調(diào)整的內(nèi)容、數(shù)控加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)等，認(rèn)真仔細(xì)的編制加工程序單，確保程序輸入的正確性。編程完成后，還需要對編碼進(jìn)行反復(fù)校驗(yàn)與測試。采用自動(dòng)編碼時(shí)，編碼完成后也需要進(jìn)行反復(fù)的測試。通過測試檢驗(yàn)絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)編程的準(zhǔn)確性、可靠性。

3.3 優(yōu)化加工工藝

針對機(jī)械模具加工工藝系統(tǒng)誤差對機(jī)械模具加工精度的影響，建議企業(yè)不斷的優(yōu)化加工工藝。在機(jī)械模具實(shí)際加工中，建議根據(jù)不同類型模具及模具不同階段加工性能的要求，來選擇加工設(shè)備和調(diào)整加工工藝。要根據(jù)市場機(jī)械加工工藝技術(shù)發(fā)展情況，及時(shí)的引進(jìn)機(jī)械模具加工的新技術(shù)、新工藝、新標(biāo)準(zhǔn)，對加工工藝及系統(tǒng)進(jìn)行升級，不斷的提高機(jī)械模具加工的進(jìn)度和對精度控制的有效性。

3.4 加強(qiáng)技術(shù)人員的培訓(xùn)

現(xiàn)代機(jī)械模具加工都采用數(shù)控機(jī)床加工制造。數(shù)控技術(shù)對工人的數(shù)控專業(yè)技術(shù)要求較高。為確保工人對設(shè)備操作和數(shù)控編碼調(diào)整的正確性，企業(yè)需要對技術(shù)人員加以培訓(xùn)。培訓(xùn)不僅要面向已有的設(shè)備、技術(shù)及工藝程序，還應(yīng)該面向新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝、人員安全意識及其他綜合素質(zhì)。每個(gè)技術(shù)人員除具備專業(yè)的設(shè)備操作技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)外，還需要具備較高的安全素質(zhì)、責(zé)任心等綜合素養(yǎng)。對技術(shù)人員的培訓(xùn)應(yīng)通過考核來檢驗(yàn)，并將考核結(jié)果與績效、責(zé)任制相關(guān)聯(lián)，來督促員工認(rèn)真職守，確保所有機(jī)械模具生產(chǎn)線的生產(chǎn)精度。

4? 結(jié)語

機(jī)械模具的精度與模具工作零件的精度和相關(guān)部位的配合精度有著緊密的關(guān)系。機(jī)械模具加工過程中，影響模具精度的因素較多。企業(yè)在實(shí)際的管理中，應(yīng)該將模具加工通過應(yīng)用數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)加工各環(huán)節(jié)的精細(xì)化管理。建議在機(jī)械模具加工工藝中引入數(shù)控技術(shù)來加強(qiáng)影響因素的控制。全面控制靜態(tài)精度與動(dòng)態(tài)精度，確保模具加工實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化程度。只有應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)提升模具加工專業(yè)化水平，加強(qiáng)生產(chǎn)控制，才能為模具加工精度的控制提供可靠保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李靖，孫海影.對機(jī)械模具加工精度控制技術(shù)的分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（23）：73-74.

[2]呂玲.數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（14）：186-187.

[3]李曉斌.機(jī)械模具加工精度控制技術(shù)探討[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（04）：158-159.

[4]霍春燕.機(jī)械模具加工精度控制技術(shù)研究[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2019（13）：51.

[5]董少崢.淺析機(jī)械模具加工精度控制技術(shù)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016（12）：83.