数控加工技术 浅析模具制造与数控加工技术

　　【摘 要】数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。本文讨论了模具数控加工的特点及其技术要点，探讨了数控加工在模具制造中的应用。
　　【关键词】模具制造；数控加工；数控车削技术；数控铣削技术
　　1、模具的数控加工
　　1）模具数控加工的特点
　　（1）模具的制造是单件生产。每一副模具都是一个新的项目，有着不同的结构特点，每一个模具的开发都是一项创造性的工作。
　　（2）模具的开发并非最终产品，而是为新产品的开发服务，一般企业新产品的开发在数量上、时间上并不固定，从而造成模具生产的随机性强、计划性差，包括客户变动大、产品变化多，因此对模具制造企业的人员有更高的要求，要求模具企业的员工必须能快速反应，也就是要有足够的基础知识和实践经验。
　　（3）模具制造要快速。新产品的开发周期越来越短，而模具又是新产品开发费时最多的项目之一，模具开发的周期随之缩短，因此模具从报价到设计制造过程都要有很快捷的反应。特别是模具制造过程必须要快，才能达到客户的要求。因此就要求模具的加工工序应高度集成，并优化工艺过程，在最短的加工工艺流程中完成模具的尽量多的加工。
　　（4）模具结构不确定。模具需要按制件的形状和结构要素进行设计，同时由于模具所形成的产品往往是新产品，所以在模具开发过程中需要有更改，或者在试模后，对产品的形状或结构作调整，而这些更改需要进行重新加工。
　　（5）模具加工的制造精度要求高。为了保证成形产品的精度，模具加工的误差必须时行有效控制，否则模具上的误差将在产品上放大。模具的表面粗糙度要求高，注塑模具或者压铸模具，为了达到零件表面的光洁，以及为了使熔体在模具内流动顺畅，必须有较低的表面粗糙度值。
　　2）模具数控加工的技术要点
　　（1）模具为单件生产，很少有重复开模的机会。因此，数控加工的编程工作量大，对数控加工的编程人员和操作人员就有更高的要求。
　　（2）模具的结构部件多，而且数控加工工作量大。模具通常有模架、型腔、型芯、镶块或滑块、电极等部件，需要通过数控加工成形。
　　（3）模具的型腔面复杂，而且对成形产品的外观质量影响大，因此在加工腔型表面时必须达到足够的精度，尽量减少、最好能避免模具钳工修整和手工抛光工作。
　　（4）模具部件一般需要多个工序才能完成加工，应尽量安排在一次安装下全部完成，这样可以避免因多次安装造成的定位误差并减少安装时间。通常模具成形部件会有粗铣、精铣、钻孔等加工，并且要使用不同大小的刀具进行加工，合理安排加工次序和选择刀具就成了提高效率的关键因素之一。
　　（5）模具的精度要求高。通常模具公差范围在达到成形产品的1/5～1/10，而在配合处的精度要求更高。只有达到足够的精度，才能保证不溢料，所以在进行数控加工时必须严格控制加工误差。
　　（6）模具通常是“半成品”，还需要通过模具钳工修理或其他加工，如电火花加工等，因此在加工时，要考虑到后续工序的加工方便，如为后续工序提供便于使用的基准等。
　　（7）模具材料通常要用到很硬的钢材，如压铸模具所用的H13钢材，通常在热处理后，硬度会达到52～58HRC，而锻压模具的硬度更高。所以数控加工时必须采用高硬度的硬质合金刀具，选择合理的切削用量进行加工，有条件的最好用高速铣削来加工。
　　（8）模具电极的加工。模具加工中，对于尖角、肋条等部位，无法用机加工加工到位。另外某些特殊要求的产品，需要进行电火花加工，而电火花加工要用到电极。电极加工时需要设置放电间隙。模具电极通常采用纯铜或石墨，石墨具有易加工、电加工速度快、价格便宜的特点，但在数控加工时，石墨粉尘对机床的损害极大，要有专用的吸尘装置或者浸在液体中进行加工，需要用到专用数控石墨加工中心。
　　（9）标准化是提高效率、缩短加工时间的有效途径。对于模具而言，尽量采用标准件，可以减少加工工作量。同时在模具设计制造过程中，使用标准的设计方法，如将孔的直径标准化、系列化，可以减少换刀次数，提高加工效率。
　　2、数控加工在模具制造中的应用
　　1）模具的数控加工技术按其能量转换形式不同可分为：
　　（1）数控机械加工技术。模具制造中常常用到的如数控车削技术、数控铣削技术，这些技术正在朝着高速切削的方向发展。
　　（2）数控电加工技术，如数控电火花加工技术、数控线切割技术。
　　（3）数控特种加工技术。包括新兴的、应用还不广泛的各种数控加工技术，通常是利用光能、声能、超声波等来完成加工的，如快速原型制造技术等。
　　这些加工方式为现代模具制造提供了新的工艺方法和加工途径，丰富了模具的生产手段。但应用最多的是数控铣床及加工中心；数控线切割加工与数控电火花加工在模具数控加工中应用也非常普遍；而数控车床主要用于加工模具杆类标准件，以及回转体的模具型腔或型芯；数控钻床的应用也可以起到提高加工精度和缩短加工周期的作用。
　　在模具数控制造中，应用数控加工可以起到提高加工精度、缩短制造周期、降低制造成本的作用，同时由于数控加工的广泛应用，可以降低对模具钳工经验的过分依赖。因而数控加工在模具中的应用给模具制造带来了革命性的变化。当前，先进的模具制造企业都以数控加工为主来制造模具，并以数控加工为核心进行模具制造流程的安排。
　　2）数控车削加工
　　数控车削在模具加工中主要用于标准件的加工，各种杆类零件如顶尖、导柱、复位杆等。另外，在回转体的模具中，如瓶体、盆类的注塑模具，轴类、盘类零件的锻模，冲压模具的冲头等，也使用数控车削进行加工。
　　3）数控铣削加工
　　数控铣削在模具加工中应用最为广泛，也最为典型，可以加工各种复杂的曲面，也可以加工平面、孔等。对于复杂的外形轮廓或带曲面的模具，，如电火花成形加工用电极、注塑模、压铸模等，都可以采用数控铣削加工。
　　4）数控电火花线切割加工
　　对于微细复杂形状、特殊材料模具、塑料镶拼型腔及嵌件、带异形槽的模具，都可以采用数据电火花线切割加工。线切割主要应用在各种直壁的模具加工，如冲压模具中的凹凸模，注塑模中的镶块、滑块，电火花加工用电极等。
　　5）数控电火花成形加工
　　模具的型腔、型孔，包括各种塑料模、橡胶模、锻模、压铸模、压延拉深模等，可以采用数控电火花成形加工。
　　总之，模具具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点。应用数控加工模具可以大副度提高加工精度，减少人工操作，提高加工效率，缩短模具制造周期。同时，模具的数控加工具有一定的典型性，比普通产品的数控加工有更高的要求。
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