齊重數(shù)控裝備股份有限公司工藝部主任 徐忠和

齊重數(shù)控借重大專項促高端汽車模具發(fā)展

齊重數(shù)控裝備股份有限公司工藝部主任 徐忠和

在汽車眾多零部件制造當中，絕大部分是靠模具成形技術來完成的。而這些模具的制造水平高低，又制約著高端汽車行業(yè)的提升與發(fā)展，是當前模具行業(yè)的一個難題。

目前，我國汽車模具制造企業(yè)已經(jīng)形成了相當?shù)臄?shù)量與規(guī)模，但多處于低端重復建設中，甚至出現(xiàn)中、低端模具產(chǎn)能過剩的局面。對于汽車的高端發(fā)展，所需要的高端模具制造還遠遠未達到要求。對高端模具的開發(fā)設計與制造能力，還遠不能完全滿足我國汽車產(chǎn)業(yè)的需求，高端模具仍需大量進口。

為改變上述局面，解決高端模具依賴進口這一難題，需提高我國模具的制造水平。我國汽車行業(yè)的高速發(fā)展，急需研制及制造一些高端的模具，從根本上來講，制約模具制造技術的根源，就是加工模具的高端多軸聯(lián)動數(shù)控機床。為打開這一局面，需要大力提升多軸聯(lián)動數(shù)控機床在汽車模具的制造中的品質(zhì)和保有量，使在模具制造的過程中，高端數(shù)控多軸聯(lián)動機床的國產(chǎn)占有率能大幅度提高，這些機床應具備高速、復合、智能、環(huán)保等功能。

汽車模具的發(fā)展方向

（1）重點發(fā)展計算機技術 模具制造技術發(fā)展的重點，在于突出計算機的應用，越來越多的人從生產(chǎn)現(xiàn)場轉(zhuǎn)移到計算機前。實體設計加上數(shù)控編程，取代了人工實型制作和機床操作。精細模面設計和精細數(shù)控編程大大減少了鉗修，高精度加工取消了模具的研合、修配。

（2）一體化加工 機加工車間現(xiàn)場，有三種數(shù)控加工線：第一種是由幾臺床身可互換的數(shù)控機床組成的加工線；第二種是帶立體倉庫的無人職守的柔性加工機群，這是90年代初的產(chǎn)物；第三種是近年才投入使用的粗精加工一體化、高速、高精度、五軸加工中心。

（3）模具的精細化制造是必然趨勢 所謂的模具精細化制造，對模具的開發(fā)過程和制造結果而言，具體地表現(xiàn)為沖壓工藝和模具結構設計的合理化、模具加工的高精度、模具產(chǎn)品的高可靠性和技術管理的嚴密性。

（4）數(shù)字化模具技術已成主流方向 數(shù)字化汽車模具技術主要包括以下方面：①可制造性設計（DFM），即在設計時考慮和分析可制造性，保證工藝的成功。②模具型面設計的輔助技術，發(fā)展智能化的型面設計技術。③CAE輔助分析和仿真沖壓成形的工藝過程，預測和解決可能出現(xiàn)的缺陷和成形問題。④用三維的模具結構設計取代傳統(tǒng)的二維設計。⑤模具的制造過程采用CAPP、CAM和CAT技術。⑥在數(shù)字化技術指導下處理解決試模過程中和沖壓生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題。

（5）模具加工自動化迅猛發(fā)展 先進的汽車模具企業(yè)中配有自動換刀裝置(ATC)、自動加工的光電控制系統(tǒng)、工件在線測量系統(tǒng)等已不鮮見。數(shù)控加工已由單純的型面加工發(fā)展到型面和結構面的全面加工，由中低速加工發(fā)展到高速加工，加工自動化技術發(fā)展十分迅速。

汽車模具制造的難點

（1）制造質(zhì)量要求高 模具制造不僅要求加工精度高，而且要求加工表面質(zhì)量要好，一般來說，模具工作部分的制造公差都應控制在±0.01mm以內(nèi)，有的要求甚至更高；模具加工后的表面不僅不允許有任何缺陷，且其工作面粗糙度值不得低于Ra=0.4μm。

（2）形狀復雜 模具的工作部分一般都是二維或三維的復雜曲面，而不是一般機械加工的簡單幾何體。

（3）材料硬度高 一般都是用淬火工具鋼等材料制成，若用傳統(tǒng)的機械加工方法，往往感到十分困難。

（4）單件生產(chǎn) 通常生產(chǎn)少量沖壓件，一般都需要3～5副模具，模具制造一般都是單件生產(chǎn)。每制造一副模具，都必須從設計開始，大約需要一個多月甚至十幾個月的時間才能完成，設計、制造周期都比較長。

五軸聯(lián)動數(shù)控復合加工中心加工高端模具的優(yōu)勢

1.產(chǎn)品的技術性能

齊重數(shù)控裝備股份有限公司生產(chǎn)的五軸聯(lián)動數(shù)控復合加工中心系列產(chǎn)品，在高端模具加工中具有與國際同等水平相當?shù)募夹g實力，其中HDVTM160×10/8L-MC是2010年國家重大專項項目。

樂視網(wǎng)所在的互聯(lián)網(wǎng)視頻行業(yè)在2010年在中國仍是新興行業(yè)，創(chuàng)立伊始的幾年來公司結合行業(yè)特征和公司自身的具體特點，著力打造“平臺+內(nèi)容+終端+應用”的“樂視生態(tài)系統(tǒng)”，樂視網(wǎng)基于其可持續(xù)業(yè)務生態(tài)模式不斷調(diào)整上下游及周邊領域戰(zhàn)略，不斷完善“樂視生態(tài)”模式，大力提高品牌宣傳投入吸引用戶以提高用戶規(guī)模并同步推動公司各主營業(yè)務持續(xù)發(fā)展。

五軸聯(lián)動機床

該產(chǎn)品為工作臺移動立式銑車復合加工中心，既能完成大型立車具有的車削功能，又能完成大型五面體龍門銑具有的銑削功能，工件一次裝夾后可高效、高精度地連續(xù)完成車、銑、鉆、鏜、攻絲等多種工序的加工，選用數(shù)控系統(tǒng)西門子840D，可實現(xiàn)七軸控制五軸聯(lián)動功能。

本機床適用于大型螺旋傘齒輪、整體葉輪、核電發(fā)動機主軸及汽車高端大型模具等零件的高速、高效及高精度加工。

2.五軸聯(lián)動機床復合加工中心機床整體布局與技術參數(shù)

本機床采用工作臺移動、龍門架固定的結構形式，配有直驅(qū)萬能銑頭和車銑雙刀庫，萬能銑頭可與車削刀架自動互換，實現(xiàn)機床的銑車復合。主要由龍門架、工作臺床身、工作臺、橫梁、垂直刀架、直驅(qū)萬能銑頭、車削刀庫、機床保護、拖鏈、鐵屑輸送器、液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等組成。

該機床共有七個坐標軸，均為全閉環(huán)控制。分別為刀架的水平進給X軸、滑枕的垂直進給Z軸、橫梁的垂直進給W軸、工作臺的縱向移動Y軸、工作臺的回轉(zhuǎn)進給C軸、銑頭的擺動軸B軸、銑頭的轉(zhuǎn)動軸C'軸。主要技術參數(shù)有：

（1）X、Y、Z軸定位精度≤0.006mm/1000 mm。

（2）X、Y、Z軸重復定位精度≤0.003mm。

（3）工作臺端徑跳精度均為0.003 mm。

（4）工作臺車削轉(zhuǎn)速范圍2.5～315r/min。

（5）工作臺銑削轉(zhuǎn)速范圍0.002～2r/min。

（6）銑削主軸最高轉(zhuǎn)速12000r/min。

3.機床主要部件結構特點

（1）工作臺、主傳動及C軸 機床的主傳動由兩套28kW交流主電動機驅(qū)動，分別經(jīng)二級變速箱、傘齒輪、工作臺Ⅱ軸傳至工作臺主軸，使工作臺得到2.5～315r/min的轉(zhuǎn)速范圍。工作臺采用滾動導軌結構，徑向采用高精度雙列圓柱滾子軸承定心，軸向采用高精度推力軸承做滾動導軌。工作臺回轉(zhuǎn)進給選用18000線的海德漢圓光柵（RCN729）全閉環(huán)控制。

（2）工作臺床身 床身采用整體鑄造而成，床身上裝有3條SP級直線導軌，由導軌作為導向?qū)к?。工作臺床身上裝有Y軸進給機構，由1FT6105交流伺服電動機，經(jīng)減速器降速后驅(qū)動P3級滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工作臺Y軸進給及快速移動。

（3）龍門架 左、右立柱與聯(lián)接梁聯(lián)結組成高剛度框架式結構，左、右立柱分別設有橫梁進給箱，進給箱內(nèi)帶有失電制動器，對橫梁進給進行失電保護。立柱導軌為階梯導軌，采用恒壓閉式靜壓導軌。

（4）橫梁 橫梁采用整體鑄造結構而成，為保證橫梁前后方向的受力平衡，避免橫梁前傾，橫梁背部的設計為突出式，使橫梁的中心通過絲杠中心。橫梁到位后自動夾緊，采用碟簧夾緊，液壓放松。

（5）垂直刀架 垂直刀架由回轉(zhuǎn)滑座、滑枕兩部分組成，橫梁滑座、回轉(zhuǎn)滑座合為一體，滑枕的垂直移動為滾滑復合導軌，滑枕右為靠鐵，左為斜鐵。滑枕的平衡采用雙平衡油缸形式，平衡滑枕重量80%。為保證垂直定位精度絲杠采用P3級，進給采用全閉環(huán)控制。

（6）直驅(qū)萬能銑頭 直驅(qū)萬能銑頭整體外購，銑頭帶有B軸、C'軸。銑頭為附件頭形式，銑削采用電主軸驅(qū)動，B軸、C'軸采用伺服電動機控制。

（7）刀庫 本機床帶有車、銑刀庫，右為12工位車削落地刀庫，左為24工位鏈式刀庫。車削刀庫采用西門子電動機經(jīng)減速機降速后對刀庫進行伺服分度，由位置開關進行到位檢測。刀庫裝有空刀位識別開關，對刀庫換刀點進行有、無刀檢測。

結語

由于我公司生產(chǎn)的五軸聯(lián)動系列產(chǎn)品具有高速、高效、高精的特點，在與山特和山高等高性能高速球形刀具配合使用時，可充分發(fā)揮出刀具的性能，再利用該機床五軸聯(lián)動的特性，能夠高效率地加工出復雜、高硬度、高精度的二維或三維幾何圖形，可以很好地完成一些高端復雜的汽車模具的加工。從而改善我國高端汽車模具一直依賴進口的現(xiàn)狀，順應了我國汽車模具制造行業(yè)從低端到高端發(fā)展的趨勢。

20130412）