淺析數(shù)控技術(shù)在機(jī)械模具制造中的應(yīng)用

廖春華

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，數(shù)控技術(shù)在各個行業(yè)被推廣和應(yīng)用，尤其在機(jī)械制造業(yè)，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用，我國的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用還有很大發(fā)展空間，因此，對數(shù)控加工技術(shù)的進(jìn)一步研究將對我國機(jī)械模具制造行業(yè)有著很大影響，本文闡述了機(jī)械模具制造領(lǐng)域中數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用并進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);機(jī)械制造;模具制造;生產(chǎn)應(yīng)用

中圖分類號：TG596? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）16-0165-02

1? 關(guān)于數(shù)控加工技術(shù)的概述

數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字化信息對設(shè)備的運(yùn)行及其加工過程進(jìn)行控制的一種自動化技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)由數(shù)控裝置、存儲裝置、伺服驅(qū)動單元、反饋裝置等組成，數(shù)控機(jī)床通過輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理、邏輯判斷最后發(fā)出控制信號通過驅(qū)動電機(jī)控制機(jī)床運(yùn)動，數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)械、電子、自動控制、計(jì)算機(jī)和檢測技術(shù)密切結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品，簡稱CNC，數(shù)控技術(shù)是實(shí)現(xiàn)制造過程自動化的基礎(chǔ)，是柔性制造系統(tǒng)的核心，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的重要組成部分。數(shù)控加工技術(shù)對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。利用數(shù)控技術(shù)可以大幅度地縮短產(chǎn)品的制造周期，解決復(fù)雜零件的加工制造問題，提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用已成為一個國家機(jī)械制造業(yè)水平的重要指標(biāo)之一。

數(shù)控加工的特點(diǎn)是：①適合小批量生產(chǎn)，根據(jù)不同的程序可以加工不同的零件。②工序高度集中，多軸數(shù)控機(jī)床、加工中心可以一次裝夾完成所有工序，保證了精度避免了裝夾誤差。③精度高，能夠加工復(fù)雜表面。

2? 模具生產(chǎn)制造過程的特點(diǎn)與要求

模具生產(chǎn)體現(xiàn)出多品種，小批量;生產(chǎn)周期短，任務(wù)急;涉及領(lǐng)域廣，尺寸差異大等特征。為縮短模具生產(chǎn)周期，模具生產(chǎn)已經(jīng)減少了鉗工等手工操作，特別是復(fù)雜曲面型腔的手工加工，采用了數(shù)控鏜床、數(shù)控仿形銑床、精密磨床、加工中心及數(shù)控電火花和數(shù)控線切割機(jī)床等來加工。對于多品種小批量生產(chǎn)使用的模具，也廣泛采用快速制模技術(shù)，模具生產(chǎn)技術(shù)主要有以下三方面的要求：①擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)化程度，組織批量生產(chǎn)，以改善單件生產(chǎn)狀態(tài)。②各類零件有各自精度要求，其模具工作部分的零件精度必須高于制件1～2個以上精度等級，并且達(dá)到產(chǎn)品零件的形狀和力學(xué)、物理性能及使用性能等技術(shù)要求。③應(yīng)采用高性能模具材料，為提高模具性能充分發(fā)揮高效生產(chǎn)的特點(diǎn)，通常采用高性能合金鋼制造。

3? 數(shù)控技術(shù)對機(jī)械制造行業(yè)的作用

3.1 減少加工時間

機(jī)械制造行業(yè)的改革和創(chuàng)新離不開數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械加工要完成一個零件的加工往往需要多個工序，多次裝夾完成，極大的降低了產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率，機(jī)械制造業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，起著推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用，因此，數(shù)控技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用對提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會效益起著至關(guān)重要的作用，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展也推動著制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3.2 提高了產(chǎn)品的精度

制造行業(yè)已經(jīng)應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ畹暮艽蟛糠?，人們對于產(chǎn)品質(zhì)量和要求越來越高，在模具的制造過程中采用數(shù)控機(jī)床加工可以提高模具的精度，數(shù)控技術(shù)具有很大的靈活性、適配性，能滿足人們多元化需求，對于形狀復(fù)雜、精度要求更高的模具零件利用四軸、五軸加工中心配以自動換刀裝置能有效的保證了各種產(chǎn)品的質(zhì)量。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，利用數(shù)控技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，其尺寸、形位公差都能夠達(dá)到很高的精度，足以滿足當(dāng)今市場對產(chǎn)品的需求。

3.3 降低勞動強(qiáng)度及提高生產(chǎn)率

采用數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程中能夠減少加工時間及輔助時間，使機(jī)械加工作業(yè)更加合理，使車間自動化程度提高，節(jié)省了人工成本，在管理上更簡潔，優(yōu)化了車間人員管理環(huán)節(jié)，為企業(yè)降低管理成本，傳統(tǒng)的機(jī)械制造生產(chǎn)線多數(shù)為半自動生產(chǎn)線，很多崗位的工作需要工人手動完成，比如說上料、下料、換刀、裝夾定位等。數(shù)控、液壓、傳感器等高新技術(shù)的發(fā)展引起了制造業(yè)的變革，產(chǎn)品生產(chǎn)自動化，物料傳送系統(tǒng)節(jié)省了加工過程輔助時間，同時減輕了勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

3.4 有效的推動制造業(yè)自動化的發(fā)展

當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，信息技術(shù)也飛速發(fā)展，制造行業(yè)與信息技術(shù)的結(jié)合已成必然趨勢，市場需求及競爭也越來越激烈。數(shù)控加工技術(shù)推動了智能工業(yè)機(jī)器人、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感技術(shù)有效發(fā)展，面對產(chǎn)品個性化的要求和不斷上漲的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)靈活性已經(jīng)是廣大廠家迫切需求。柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS）應(yīng)運(yùn)而生，這其實(shí)是數(shù)控加工的擴(kuò)展與延伸。①柔性制造單元由一個或者多個數(shù)控機(jī)床或加工中心組成，一個單元可以根據(jù)不同工件自動更換模具或其他配件。②柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng)，它包括多個柔性單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。

柔性制造技術(shù)是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的統(tǒng)稱，柔性制造技術(shù)集自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制作加工技術(shù)于一體，以往工廠企業(yè)中相互孤立的工程設(shè)計(jì)、制造、經(jīng)營管理等過程，在計(jì)算機(jī)、軟件和數(shù)據(jù)庫的支持下，構(gòu)成一個有機(jī)整體。因此，深入研究數(shù)控技術(shù)在械制造行業(yè)的應(yīng)用對我國制造業(yè)的發(fā)展起到舉足輕重的作用。

4? 機(jī)械模具的加工方法及適用范圍

根據(jù)模具形狀的復(fù)雜程度，加工制造可以采用不同的方法。對于形狀復(fù)雜的型腔和凹模型孔等零件的加工，通常以機(jī)械加工和電加工為主。另一部分零件，可采用超聲波加工、化學(xué)及電加工、點(diǎn)解磨削、擠壓成型、鑄造成型等加工方法。目前模具都采用特種加工技術(shù)。由于該技術(shù)精度高，生產(chǎn)效率高且安全可靠，所以得到了廣泛的應(yīng)用。

4.1 數(shù)控電火花加工

電火花加工是利用電、熱能量對金屬進(jìn)行加工的方法，依靠放電時對局部、瞬時產(chǎn)生高溫把金屬去除掉。它在模具制造中主要用于加工用切削加工方法難以加工的凹模型孔，采用電火花加工可以不用鑲拼結(jié)構(gòu)，而采用整體結(jié)構(gòu)，這樣既可以節(jié)約模具設(shè)計(jì)和制造工時，又能提高凹模強(qiáng)度，但是加工中電極的損耗影響加工精度，難以達(dá)到小的表面粗糙度，要獲得小的棱邊和尖角也比較困難。隨著電火花加工技術(shù)的日臻完善，這些問題將會逐步解決。

4.2 數(shù)控線切割加工

數(shù)控線切割加工是用線狀電極（銅絲或鉬絲）靠火花放電對工件進(jìn)行切割，故稱電火花切割。數(shù)控線切割主要用于制造平面形狀的模具零件，如沖模、拉拔模、成形刀具外形、各種樣板、凸輪等。隨著錐度切割功能的發(fā)展，包括上下異性面在內(nèi)的立體形狀加工也迅猛增加。

4.3 數(shù)控機(jī)床加工

數(shù)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種數(shù)控設(shè)備中，模具的尺寸精度、形狀、位置要求都很高，因此采用數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)模具成為當(dāng)今主要方法之一，不同的模具采用不同的加工方法，具有曲面結(jié)構(gòu)、凹凸槽結(jié)構(gòu)的模具用數(shù)控銑床加工，凸模在機(jī)械模具的加工中廣泛使用，像沖裁模圓形用數(shù)控車床加工?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床因?yàn)槠涮赜械母呔?、高靈敏度，驅(qū)動電機(jī)采用伺服電機(jī)驅(qū)動，擁有高速切削性能，配上高速切削刀具能夠快速、穩(wěn)定的加工出相應(yīng)的模具，隨著CAM技術(shù)的發(fā)展還可以對需要加工的模具進(jìn)行模擬切削對工件進(jìn)行刀具軌跡規(guī)劃、和瞬時切削情況進(jìn)行調(diào)整，確保效率最大化。

5? 數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械、模具制造中的應(yīng)用列舉

5.1 數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)

在現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)中，確保生產(chǎn)安全是首要考慮的因素。工業(yè)生產(chǎn)過程中的各種自動化作業(yè)操作系統(tǒng)是以自動計(jì)算機(jī)操作為主要驅(qū)動控制源，再結(jié)合自動控制處理單元、驅(qū)動控制單元和其他執(zhí)行控制機(jī)構(gòu)共同發(fā)揮作用從而形成一個新的自動化操作體系，工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于材料加工、零件制造、產(chǎn)品檢驗(yàn)和裝配。其中零件制造包括鍛造、焊接等。檢驗(yàn)產(chǎn)品表面質(zhì)量和幾何形狀、零件的尺寸。裝配、緊固零件等工序。它不僅能有效達(dá)到企業(yè)信息戰(zhàn)術(shù)技能和管理規(guī)范，最主要的特點(diǎn)是使它能有效確保企業(yè)安全生產(chǎn)，提高企業(yè)工作效率。

5.2 在汽車制造行業(yè)的應(yīng)用

當(dāng)前我國汽車行業(yè)市場發(fā)展迅速，人們?nèi)粘Ｉ顚ζ嚨氖褂眯枨笤絹碓酱?，汽車生產(chǎn)企業(yè)更加重視汽車制造業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，信息技術(shù)與傳感技術(shù)等高新技術(shù)越來越多應(yīng)用在汽車身上，汽車制造企業(yè)必須跟隨科技的發(fā)展進(jìn)行創(chuàng)新，創(chuàng)建多元化生產(chǎn)線，例如發(fā)動機(jī)汽缸蓋和機(jī)體零件都很復(fù)雜，通過數(shù)控加工中心的生產(chǎn)線可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的發(fā)動機(jī)零件，采用精密鑄造方式生產(chǎn)的毛坯精度很高，對于關(guān)鍵零部件的部分尺寸檢測采用三坐標(biāo)測量儀、探傷技術(shù)等先進(jìn)的檢測儀器保證零部件的質(zhì)量，這些都和信息技術(shù)與數(shù)控技術(shù)密不可分，借助于數(shù)控技術(shù)，尤其是對于大型汽車專用零部件的設(shè)計(jì)加工與制造組裝來說，數(shù)控技術(shù)及其機(jī)器人自動化的廣泛應(yīng)用最為顯著，汽車裝配無人工廠就是集數(shù)控技術(shù)、智能機(jī)器人等一體的柔性制造生產(chǎn)線。

5.3 數(shù)控技術(shù)在3D打印技術(shù)方面的應(yīng)用

3D打印技術(shù)的發(fā)展，是因?yàn)槠洳僮骱啽?，使用便捷，既能夠在大型工廠中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，更能夠在小規(guī)模、小范圍進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。表面上來講，3D打印技術(shù)似乎比數(shù)控技術(shù)更加具有科技感，可是3D打印技術(shù)實(shí)際上是與數(shù)控技術(shù)并存的，二者是相輔相成的，也可以說3D技術(shù)是基于數(shù)控技術(shù)發(fā)展起來的，3D打印即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)也在珠寶、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工、汽車，航空航天、教育其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

6? 結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控技術(shù)所發(fā)揮的積極作用是值得肯定的，在很多領(lǐng)域都起到借鑒和輔助作用，特別是機(jī)械制造行業(yè)，對于柔性制造系統(tǒng)和生產(chǎn)線是很重要的角色，機(jī)械制造業(yè)要處于世界先進(jìn)水平，數(shù)控技術(shù)、智能制造、機(jī)器人等相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)必須有更多突破，我國機(jī)械制造行業(yè)朝著高新技術(shù)的領(lǐng)域不斷實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，讓我國機(jī)械制造生產(chǎn)行業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)自動化、集成化與智能化發(fā)展，帶動國家經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，提升我國在國際中的地位。

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