劉爽

【摘要】 近些年來，我國的數(shù)控技術(shù)在模具制造上獲得了廣泛的應(yīng)用，其在傳統(tǒng)的加工設(shè)備以及制造方法上具有一定的局限性，因此，使用數(shù)控加工技術(shù)可以有效推進(jìn)其發(fā)展，基于此，本文論述了數(shù)控加工技術(shù)在模具制造之中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)控加工；模具制造；應(yīng)用

引言

模具是制造業(yè)中的一種重要的加工工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展的根基。用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品，其價(jià)值一般是模具自身價(jià)值的幾十倍到幾百倍。在各行各業(yè)中，特別在航空、航天、機(jī)械、汽車、電子、電器、儀表、家用電器等產(chǎn)品之中大多數(shù)的零、部件都要依賴于模具成型，模具設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)水平?jīng)Q定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，也顯示了這個(gè)企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)能力和市場競爭能力。我國已加入國際世貿(mào)組織，正在由一個(gè)制造大國向制造強(qiáng)國發(fā)展，模具行業(yè)的發(fā)展將起到重要作用，模具行業(yè)的振興和發(fā)展已經(jīng)受到廣泛的重視和關(guān)注，國家已經(jīng)把模具工業(yè)列為機(jī)械工業(yè)改造和發(fā)展的重要工程項(xiàng)目。模具制造的基本要求是制造精度高、使用壽命長、制造周期短、模具成本低。模具制造的特點(diǎn)是制造質(zhì)量要求高、形狀復(fù)雜、材料硬度高、通常單件生產(chǎn)。目前，有各種各樣的工藝及由這些工藝組合起來的新工藝來制造模具。這些工藝得以發(fā)展是由模具本身的復(fù)雜性和被加工材料的力學(xué)性能決定的。另外，為了提高生產(chǎn)自動(dòng)化，加速模具制造速度和提高模具制造質(zhì)量，出現(xiàn)了一些新工藝和設(shè)備。數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床給模具制造帶來了巨大變化，數(shù)控技術(shù)已成為模具制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造和計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)高速制造和智能化制造等，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上的。數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的必不可少的物質(zhì)手段。

1、模具數(shù)控加工的特點(diǎn)

1.1、模具制造為單件生產(chǎn)，每一副模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都具有一定的差異，且生產(chǎn)制造過程中，幾乎沒有重復(fù)開模的機(jī)會(huì)，因而在數(shù)編程以及機(jī)床控制方面都有較高的要求。在加工較為復(fù)雜的模具時(shí)，往往需要采用第三方機(jī)械軟件進(jìn)行自動(dòng)編程而后有模具制造工藝人員進(jìn)行修訂。

1.2、模具的設(shè)計(jì)開發(fā)并非作為最終產(chǎn)品而出現(xiàn)，而是為新產(chǎn)品項(xiàng)目研發(fā)而服務(wù)的，因而在開發(fā)數(shù)量、開發(fā)時(shí)間等方面均不固定，制造隨機(jī)性較強(qiáng)，因而模具設(shè)計(jì)制造人員應(yīng)該具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，并且需要具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，對(duì)于模具型腔面的復(fù)雜加工來說，工藝要求加工腔型表面時(shí)必須達(dá)到足夠的精度，盡量減少、最好能避免模具鉗工修整和手工拋光工作。

1.3、模具制造中包含著特殊的機(jī)械加工。一般來說，模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜中，對(duì)于尖角、肋條等部位，無法用機(jī)加工加工到位。另外某些特殊要求的產(chǎn)品，需要進(jìn)行電火花加工，而電火花加工要用到電極。電極加工時(shí)需要設(shè)置放電間隙。模具電極通常采用純銅或石墨，石墨具有易加工、電加工速度快、價(jià)格便宜的特點(diǎn)，但在數(shù)控加工時(shí)，石墨粉塵對(duì)機(jī)床的損害極大，要有專用的吸塵裝置或者浸在液體中進(jìn)行加工，需要用到專用數(shù)控石墨加工中心。

2、數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用

基于對(duì)模具數(shù)控加工的研究可知，模具制造中對(duì)于機(jī)械加工技術(shù)的要求較高，而數(shù)控加工作為現(xiàn)代化機(jī)械加工的方式能夠滿足于模具制造的特殊要求，特別是數(shù)字控制技術(shù)以及數(shù)控機(jī)床的精準(zhǔn)度已經(jīng)有所提高。在模具數(shù)控制造中，應(yīng)用數(shù)控加工可以起到提高加工精度、縮短制造周期、降低制造成本的作用，同時(shí)由于數(shù)控加工的廣泛應(yīng)用，可以降低對(duì)模具鉗工經(jīng)驗(yàn)的過分依賴。因而數(shù)控加工在模具中的應(yīng)用給模具制造帶來了革命性的變化。當(dāng)前，先進(jìn)的模具制造企業(yè)都以數(shù)控加工為主來制造模具，并以數(shù)控加工為核心進(jìn)行模具制造流程的安排。

2.1、計(jì)算機(jī)建模

按照客戶的要求，將二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維圖紙，使用UG軟件對(duì)虛擬模具進(jìn)行分模，然后由編程人員根據(jù)數(shù)控機(jī)床的實(shí)際性能進(jìn)行編程，將所編的程序轉(zhuǎn)化格式類型，處理成數(shù)據(jù)機(jī)床能夠自動(dòng)識(shí)別的運(yùn)行程序。應(yīng)用虛擬的計(jì)算機(jī)模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)物，具有很多的優(yōu)點(diǎn)，不僅縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低了產(chǎn)品的研發(fā)費(fèi)用，而且在工程設(shè)計(jì)方面具有重要的意義。同時(shí)計(jì)算機(jī)建模時(shí)也要充分地考慮模具設(shè)計(jì)和加工工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問題，把模具的加工余量、收縮余量等都要考慮在內(nèi)。

2.2、模具的機(jī)械加工

模具的機(jī)械加工方法是選擇合適的專用刀具進(jìn)行必要的粗加工和精加工。刀具的選擇直接影響著模具加工的質(zhì)量、效率和成本，因此數(shù)控加工要合理地選擇刀具。以模具的銑削加工為例，在銑削加工時(shí)常用的刀具有圓角立銑刀、平端立銑刀、錐度銑刀、球頭刀等。在選擇刀具時(shí)，一般以被加工模具的型面形狀為依據(jù)。對(duì)于凹形表面，在粗加工時(shí)可以選擇圓角立銑刀或平端立銑刀，而在精加工時(shí)則要選擇球頭刀，這樣既能使不同的刀具物盡其用，又能獲得極佳的表面效果；對(duì)于凸型表面，粗加工時(shí)選擇圓角立銑刀或平端立銑刀都可以，但在精加工時(shí)考慮到圓角立銑刀的幾何條件好，宜選擇圓角立銑刀。此外，在選擇刀具時(shí)也要遵循一定的原則，比如從大到小地選擇刀具，粗加工時(shí)盡可能地選擇圓角立銑刀等，遵循這些原則，不僅有利于保證模具加工的質(zhì)量，而且大大延長了刀具的使用壽命。在選擇好合適的刀具后，還要嚴(yán)格控制切削的參數(shù)以及工件坐標(biāo)系的參數(shù)、加工安全平面的參數(shù)、加工余量的參數(shù)和后置處理的參數(shù)。同時(shí)根據(jù)被加工模具表面的幾何特征，在保證模具精度的前提下，確定走刀方式和切削方式，盡量縮短切削時(shí)間，保證刀具的受力平穩(wěn)。

3、模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1、具有多功能的復(fù)合模具

這類模具是在多工位級(jí)進(jìn)模的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)研究的。多功能模具除了可以沖壓成形的零件之外，還可以擔(dān)負(fù)疊壓、轉(zhuǎn)位、鉚接、攻絲等相關(guān)組裝任務(wù)。通過這類多功能模具生產(chǎn)出的不再是單個(gè)的零件，而成為成批的組件。

3.2、模具產(chǎn)品更加精密，并且呈現(xiàn)出大型化趨勢(shì)

隨著工業(yè)生產(chǎn)水平以及一模多腔模具生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，模具產(chǎn)品成形零件呈現(xiàn)大型化的趨勢(shì)；而隨著模具結(jié)構(gòu)發(fā)展需求以及零件的微型化，使得模具的精度也由原來的5μm提高到現(xiàn)在的2～3μm，甚至有些模具加工精度要求在1μm以下，這就使得模具加工朝著超精的方向發(fā)展。

3.3、氣體輔助注射模

通過氣體輔助進(jìn)行注射成型，屬于一種塑料成型的新工藝技術(shù)。它不僅可以使制品的變形小，同時(shí)注射壓力低，很容易成形，表面良好，壁厚的差異也較大，可以使產(chǎn)品的質(zhì)量得到有效保證，并且能夠大幅度地降低成本。

3.4、熱流道模具技術(shù)

在塑料模具中，由于采用熱流道技術(shù)，可以使模具制造質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到提高，并且能夠節(jié)約很多能源以及原材料，因此，采用熱流道技術(shù)是生產(chǎn)塑料模具的一大變革，在國外，已經(jīng)很早就在使用熱流道技術(shù)，收到了很好的效果。

3.5、快速經(jīng)濟(jì)模具

當(dāng)前，快速經(jīng)濟(jì)模具在生產(chǎn)中占的比例越來越高。這是因?yàn)?，一方面，制品的花樣變化快，要求模具的生產(chǎn)周期越短越好；另一方面，制品的使用周期越來越短，品種更新速度快。

4、結(jié)語

隨著數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，在模具制造中應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)，可以使模具的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率得到更大的提高；并能縮短模具的制造周期，使生產(chǎn)成本降低，提高新產(chǎn)品的競爭力。因此，數(shù)控加工在模具制造中起著重要的作用和不可替代的位置，也自然成為模具先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇艷紅.高速切削加工技術(shù)及其在模具制造中的應(yīng)用[D].四川大學(xué)，2005.

[2]鄒二勇，劉濟(jì)慧.淺論數(shù)控加工在模具制造中的作用與地位[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2009，09：55-56.

[3]周紅珠.數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用探析[J].中國城市經(jīng)濟(jì)，2011，15：139.