機(jī)械模具加工精度控制技術(shù)的使用和效力研究

（武漢輕工大學(xué)，湖北 武漢 430023）

目前，我國(guó)機(jī)械設(shè)備的制造與應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)用到的知識(shí)越來(lái)越廣泛，并且知識(shí)跨度越來(lái)越大，在這種背景下，機(jī)械設(shè)備的復(fù)雜程度也呈現(xiàn)快速提升的趨勢(shì)。因此，對(duì)于設(shè)備本身的精度要求也越來(lái)也高。而為了生產(chǎn)質(zhì)量高、精度更高的設(shè)備，機(jī)械模具的加工精度就成為廣大機(jī)械制造人員的研究重點(diǎn)。并且，根據(jù)目前機(jī)械技術(shù)應(yīng)用發(fā)展形勢(shì)，我國(guó)技術(shù)人員深入分析了影響機(jī)械模具加工精度的原因，并從加工工藝、加工器具、加工手段等方面對(duì)相關(guān)的技術(shù)手段進(jìn)行探討和分析。

一、影響機(jī)械模具加工精度的原因

（一）加工工藝不適合

目前，模具的材料相對(duì)豐富，并且對(duì)于不同生產(chǎn)工藝需要選擇的材料也有一定的差別。而由于模具材料的差別，也需要對(duì)其加工工藝進(jìn)行調(diào)整。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常常能夠遇到模具形狀類似，但是由于材料不同而選擇不同的加工工藝。并且，隨著材料體積的變化，加工工藝也需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

比如，在加工金屬制模具的過(guò)程中，如果采用切削工藝，那么就需要考慮機(jī)床磨具與材料之間摩擦所產(chǎn)生的熱量。由于摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱，因此材料會(huì)在熱脹冷縮作用下發(fā)生體積的變化，進(jìn)而影響機(jī)械模具的精度。換句話說(shuō)，材料的溫度變化會(huì)影響模具的精度。

（二）加工設(shè)備精度不達(dá)標(biāo)

目前，很多機(jī)械模具的加工需要應(yīng)用到數(shù)控車(chē)床，但是由于企業(yè)沒(méi)有對(duì)數(shù)控車(chē)床進(jìn)行有效的維護(hù)，因此車(chē)床本身的精度就很難達(dá)到實(shí)際加工需求，進(jìn)而影響機(jī)械模具的精度。另外，在模具加工過(guò)程中，同樣也會(huì)使用到電鍍等技術(shù)，如果電鍍?cè)O(shè)備本身無(wú)法達(dá)到理想的加工效果，那么機(jī)械模具就容易出現(xiàn)電鍍層不均勻等問(wèn)題，進(jìn)而影響模具本身的精度。

（三）人為因素導(dǎo)致的精度問(wèn)題

目前，我國(guó)一些機(jī)械加工廠聘請(qǐng)的技工并沒(méi)有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，因此并不能熟練操作加工設(shè)備完成加工工作。具體來(lái)說(shuō)，會(huì)存在材料基準(zhǔn)面位置確定不正確等問(wèn)題，或者存在材料未牢固夾持在加工設(shè)備上，這些問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致機(jī)床加工過(guò)程中發(fā)生振動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械模具精度達(dá)不到機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)。另外，如果技術(shù)人員沒(méi)有合理安排車(chē)床走刀順序，那么也會(huì)容易出現(xiàn)精度控制問(wèn)題，影響機(jī)械模具的精度。

（四）機(jī)械模具材料質(zhì)地不均勻

機(jī)械模具材料質(zhì)地不均勻的問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致材料在加工過(guò)程中發(fā)生不規(guī)律形變，從而導(dǎo)致模具精度出現(xiàn)問(wèn)題。而機(jī)械模具材料質(zhì)量控制，又于加工企業(yè)的技術(shù)水平有著密切的關(guān)系。如果加工企業(yè)的技術(shù)人員能夠準(zhǔn)確識(shí)別原材料的質(zhì)量情況，那么就能有效避免這類問(wèn)題的發(fā)生。另外，有一些加工企業(yè)為了降低成本，選擇價(jià)格較低的劣質(zhì)材料，同樣會(huì)出現(xiàn)材料質(zhì)地不均勻等問(wèn)題，從而影響機(jī)械模具的精度。

二、提升機(jī)械模具加工精度的措施

（一）優(yōu)化加工工藝

車(chē)工、鉗工等都是常見(jiàn)的機(jī)械加工工藝，在機(jī)械模具加工中更是有著廣泛的應(yīng)用。并且，目前也出現(xiàn)了沖壓工藝、激光工藝、3D打印技術(shù)等等機(jī)械模具加工工藝。尤其是新型加工工藝，在繼承傳統(tǒng)工藝優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，也進(jìn)一步提升了其加工能力以及加工精度，并且有效解決了傳統(tǒng)加工工藝中存在的問(wèn)題。同樣，無(wú)論是傳統(tǒng)加工工藝還是新型加工工藝，都有著不同的特點(diǎn)，因此在實(shí)際加工過(guò)程中，也需要技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的加工工藝。例如，常用的車(chē)削加工工藝的精度能夠達(dá)到IT8～I(xiàn)T7，其表面粗糙度則處于1.6～0.8μm。因此，如果機(jī)械模具的精度要求在這一范圍內(nèi)，則可以考慮選擇該技術(shù)作為加工工藝。想要進(jìn)一步提升加工精度，那么就可以考慮采用加工精度為IT10～I(xiàn)T7的半精車(chē)或精車(chē)工藝，該供給的表面粗糙度甚至能夠達(dá)到10～0.16μm。對(duì)于精密儀器的機(jī)械模具來(lái)說(shuō)，一般會(huì)選用精度更高的精面車(chē)削加工工藝，這種工藝的加工精度能夠維持在IT7～I(xiàn)T5。不管是哪種工藝，在加工時(shí)都要根據(jù)整個(gè)產(chǎn)品要求以及功能確定模具質(zhì)量以及具體尺寸，如一些玩具產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求高，但模具精度要求較低；照相機(jī)以及汽車(chē)零件等對(duì)加工精度的要求很高。此時(shí)，加工精度直接影響整個(gè)產(chǎn)品使用壽命，所以在加工時(shí)，要特別注意加工精度，觀察脫模斜度是否合理，這是因?yàn)槊撃Ｐ倍戎苯佑绊懙阶⑸涞捻樌闆r，只有斜度與塑膠制品在成型分?；蚴欠帜Ｃ姹３忠恢虏艜?huì)保證尺寸精度，因此在進(jìn)行加工時(shí)，要注意加工工藝中的脫模斜度。

在設(shè)計(jì)模型時(shí)候，首先需要對(duì)實(shí)物進(jìn)行觀察，如幾何形狀、尺寸、公差、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、技術(shù)要求以及表面要求等，還要注意制品的投影面積與注射機(jī)的鎖摸力、模具外形尺寸與注射機(jī)安裝模具的有效面積等，等到掌握這些必要數(shù)據(jù)后，再對(duì)型腔數(shù)量進(jìn)行核算以及統(tǒng)計(jì)，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以便能夠更好地控制設(shè)計(jì)精度。在對(duì)機(jī)械模具進(jìn)行加工時(shí)，還有一個(gè)十分重要的步驟，就是選擇模胚。

一般來(lái)說(shuō)，工字型模胚口型更適合模胚闊度≤250mm的加工要求下；直立有面板模胚則更適合模胚闊度在250～350mm的情況；如果模胚闊度較大，即大于400mm時(shí)，則可以采用直立有面板模胚，但是需要有行位，如果沒(méi)有行位，則需要選擇直立無(wú)面板模胚，同時(shí)不需保證面板具有碼?？祝瑫r(shí)需要增加碼?？?。I字型模胚則適合用在深度為19～24mm的細(xì)水口模胚中。

一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)狀誤差必須在機(jī)械另加設(shè)計(jì)加工過(guò)程中得到充分的考慮和計(jì)算，并將有可能出現(xiàn)的形狀誤差均進(jìn)行計(jì)算和分析，并將其控制在公差范圍之中。另外，同樣需要讓位置誤差能夠處于小于尺寸公差的狀態(tài)。從另外一個(gè)角度分析，即零件形狀精度的要求相比其他元件來(lái)說(shuō)更高，只有先確定形狀精度，才能去確定位置精度，尺寸精度則應(yīng)該放在最后進(jìn)行確定，這樣才能有效保證機(jī)械模具的精確度符合技術(shù)要求以及設(shè)計(jì)要求。

（二）加工器具的處理

從加工器具的角度控制模具精度，最基礎(chǔ)的就是要保證加工器具表面處于光潔的狀態(tài)，同時(shí)也需要保證加工器具結(jié)構(gòu)的合理性，另外，加工器具的壽命、成本、對(duì)尺寸要求的程度都會(huì)影響機(jī)械模具的加工精度。因此，技術(shù)人員除了需要選擇正確的加工工藝，還需要選擇符合相關(guān)技術(shù)要求的加工器具，這樣才能讓機(jī)械模具的精度達(dá)到技術(shù)要求。

數(shù)控車(chē)床、平面磨床、銑床、倒角機(jī)等設(shè)備都是常用且常見(jiàn)的加工器具。對(duì)于尺寸較小的方孔，一般選擇線切割的方式，鉆床則是運(yùn)用螺絲來(lái)固定模具配件的器具。通過(guò)總結(jié)加工經(jīng)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，煅燒出爐的夾子是對(duì)加工精度影響最大的工具，另外還有鉗子等工具，因此如果鉗子或者夾子的選擇不符合實(shí)際要求，那么也很難將精度控制在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。所以，精度較高的模壓鉗，則成為機(jī)械模具加工的首選工具。這種鉗子為中控腔體，并且會(huì)在長(zhǎng)邊一側(cè)的兩端分別設(shè)計(jì)輔助腔體，并且中空腔體和輔助強(qiáng)力處于聯(lián)通狀態(tài)。同時(shí)，這種鉗子每個(gè)角上也設(shè)計(jì)有輔助腔體，因此在安裝不同方向彈簧時(shí)也十分方便，整個(gè)技術(shù)流程的操作也相對(duì)簡(jiǎn)單，并且具有靈活方便的特點(diǎn)。從另一個(gè)角度來(lái)看，如果沒(méi)有選擇適合的加工器具，那么機(jī)械模具的加工精度將受到嚴(yán)重的影響。

（三）加工手段

精加工、半加工、粗加工是常見(jiàn)的加工手段，根據(jù)字面意思我們可以發(fā)現(xiàn)，不同加工手段對(duì)于加工精度也有著直接的影響。一般來(lái)說(shuō)，仍然需要根據(jù)模具的具體類型來(lái)選擇適合的加工手段，同時(shí)加工要求也是影響加工手段選擇的主要因素。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于應(yīng)用汽車(chē)、飛機(jī)、醫(yī)療設(shè)備等方面的機(jī)械模具，往往必須使用精加工的手段，才能滿足相應(yīng)的精度需求。

同時(shí)，在加工模具的過(guò)程中，需要明確連板與各個(gè)腔模具之間存在的浮動(dòng)量，這樣能夠保證模具加工過(guò)程中能夠處于靈活的開(kāi)合狀態(tài)。一般來(lái)說(shuō)，需要讓連板與單模之間的空隙控制在0.50～1.0mm之間，如果縫隙超過(guò)這個(gè)范圍，那么在使用時(shí)就會(huì)出現(xiàn)偏旋轉(zhuǎn)軸油封結(jié)構(gòu)模具研制斜過(guò)大，模具的壽命會(huì)受到直接的影響。反之，就會(huì)導(dǎo)致模腔之間發(fā)生互相干涉的問(wèn)題，進(jìn)而在加工過(guò)程中發(fā)生卡殼等問(wèn)題。

三、總結(jié)

綜上所述，加工工藝不適合、加工設(shè)備精度不達(dá)標(biāo)、人為因素導(dǎo)致的精度問(wèn)題、機(jī)械模具材料質(zhì)地不均勻是導(dǎo)致機(jī)械模具加工精度達(dá)不到技術(shù)要求的主要原因，想要解決這些問(wèn)題，就需要從從加工工藝、加工器具、加工手段等方面采取相應(yīng)的技術(shù)手段。但是，由于技術(shù)處于不斷發(fā)展的狀態(tài)，想要從根源上提升機(jī)械加工精度，就需要機(jī)械人員能夠認(rèn)真研究材料、設(shè)備、加工措施之間的關(guān)系，并明確材料形變、性質(zhì)變化等規(guī)律，并能夠運(yùn)用現(xiàn)有規(guī)律對(duì)加工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。同時(shí)，作為企業(yè)來(lái)講，也要積極開(kāi)展技術(shù)人員培訓(xùn)工作，杜絕人為因素所導(dǎo)致的加工精度問(wèn)題，并積極鼓勵(lì)技術(shù)人員提出有效的精度控制措施，促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部形成良好的技術(shù)研究氛圍，同時(shí)從側(cè)面促進(jìn)企業(yè)加工技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，提升企業(yè)的綜合實(shí)力。