數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用探討

楊 鋒

（河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺 054000）

現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)正處于飛速發(fā)展，隨著科技不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)也得以迅猛發(fā)展，市場競爭日趨激烈。在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中，以往落后加工技術(shù)已難于達(dá)到模具生產(chǎn)質(zhì)量要求。數(shù)控加工技術(shù)合理應(yīng)用到其中，可以滿足生產(chǎn)精度和規(guī)格的要求，隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷優(yōu)化和升級，推進(jìn)了模具制造業(yè)發(fā)展，提升其生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的技術(shù)原理和特點(diǎn)

1.1 技術(shù)原理

在專業(yè)解釋中，數(shù)控加工技術(shù)指在數(shù)控機(jī)床上對機(jī)械零件進(jìn)行加工，具體采用數(shù)字化信息系統(tǒng)控制零件和刀具在生產(chǎn)過程的具體功能。主要應(yīng)用可以分兩部分。1）數(shù)控機(jī)床和其相關(guān)輔助設(shè)施。在數(shù)控加工技術(shù)中，數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)的需要手動(dòng)控制加工設(shè)備的生產(chǎn)特性是不同的。數(shù)控機(jī)床傳感器類型有多個(gè)，主要用來參數(shù)的輸入和輸出，具有自動(dòng)化的特征。2）數(shù)控加工技術(shù)采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和程序編程。在數(shù)控體系中，直接按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置好的模具尺寸、規(guī)格、材料以及其他加工組件的要求，在進(jìn)行機(jī)械加工生產(chǎn)之前，先完成程序編程工作，然后再運(yùn)用數(shù)控加工設(shè)備進(jìn)行加工生產(chǎn)[1]。

1.2 應(yīng)用特點(diǎn)

模具制造中應(yīng)合理應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)，其集中化、自動(dòng)化、柔軟化等應(yīng)用特征得以呈現(xiàn)。集中化特點(diǎn)是將模具制造中的生產(chǎn)進(jìn)行集中化處理，不僅節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間成本，還節(jié)省了占地空間。就算是在規(guī)模很小的工廠中也能夠正常開展模具制造和大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品。數(shù)控加工技術(shù)的高度自動(dòng)化特點(diǎn)在模具生產(chǎn)中廣泛運(yùn)用，減少了人力成本，增強(qiáng)了性能，提升了效率和質(zhì)量。柔軟化特點(diǎn)在一定程度中解決了當(dāng)前模具制造中面臨的問題。傳統(tǒng)加工技術(shù)和設(shè)備的落后和局限性極大地降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，究其根本原因是工人操作傳統(tǒng)加工機(jī)床設(shè)備的熟練程度以及應(yīng)用范圍導(dǎo)致了生產(chǎn)線效率低，數(shù)控加工技術(shù)的智能化特性有效解決了這個(gè)矛盾。

2 數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的優(yōu)勢

2.1 有利于提升產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益

數(shù)字化信息系統(tǒng)（即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）其實(shí)就是數(shù)控加工采用開展機(jī)械加工生產(chǎn)模具的一種現(xiàn)代化高新加工技術(shù)。其代替了傳統(tǒng)的加工技術(shù)，做出了其不能夠做到的精密度和高規(guī)格的模具生產(chǎn)，并且有效處理了傳統(tǒng)加工技術(shù)中的耗時(shí)、耗力、低質(zhì)量等問題，提高了模具企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 有利于推進(jìn)和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用到模具生產(chǎn)過程中，不僅能確保加工產(chǎn)品的整體質(zhì)量，還可推進(jìn)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化，主要體現(xiàn)在以下兩方面。1）我國當(dāng)前數(shù)控加工技術(shù)設(shè)備需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行操控，不需要投入太多人工成本生產(chǎn)和制造，因此，使用數(shù)控加工設(shè)備的人員需要有專業(yè)理論知識以及標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平，才能夠?qū)⑵渥饔冒l(fā)揮到最大化，加工自動(dòng)化水平因數(shù)控加工技術(shù)得到了不斷提高，同時(shí)生產(chǎn)效率也就提高了。2）隨著科技不斷發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)得到了廣泛運(yùn)用，確保了生產(chǎn)質(zhì)量，降低生產(chǎn)過程中的廢品率。實(shí)現(xiàn)全面的智能化和自動(dòng)化是數(shù)控加工技術(shù)未來發(fā)展方向[2]。

2.3 有利于提高產(chǎn)品的性能

在傳統(tǒng)加工技術(shù)中，設(shè)備在生產(chǎn)過程中都需要人去看護(hù)和操作，這種加工技術(shù)會造成模具生產(chǎn)過程中出現(xiàn)質(zhì)量以及廢品率高等問題。模具制造將數(shù)控加工技術(shù)的合理且有效應(yīng)用，可以提高模具生產(chǎn)精準(zhǔn)率，提升了其產(chǎn)品性能。

3 數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的運(yùn)用和影響

3.1 三類特點(diǎn)

數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用在模具制造中時(shí)需要注意的要點(diǎn)分別是圓角、倒角和孔三類特點(diǎn)的處理，其處理過程分別為識別和簡化。不同特征的簡化處理過程又包含整體化和分布化兩種。

1）圓角的特點(diǎn)首先要根據(jù)實(shí)際中具體的操作而定，秉持著條件匹配的原則，從二邊流形體的維度提取特征，再將圓角從邊界角度分成類柱圓角和普通圓柱，最后再限定不同圓角的特征，需要注意的是其指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要取其模具的曲率、曲面半徑。2）在處理倒角時(shí)，取其特點(diǎn)可以按照長度和廣度等為標(biāo)準(zhǔn)，將倒角邊替換為錐面或者平面。3）在處理孔特點(diǎn)時(shí)，主要對孔的入口處直徑參數(shù)進(jìn)行提取。

3.2 實(shí)體建模

實(shí)體建模主要適用于數(shù)控加工技術(shù)在模具制造進(jìn)行編碼程序后的仿真模擬驗(yàn)證。程序工作人員在實(shí)體建模中運(yùn)用邊界、結(jié)構(gòu)、空間分割等不同的方法。邊界法擁有數(shù)據(jù)小和速度快的優(yōu)勢，但缺乏整體性描述。使用結(jié)構(gòu)法時(shí)，光柵處理速度快是其優(yōu)勢，但對邊界缺乏描述。

3.3 數(shù)控加工對機(jī)械模具加工器選擇及工藝的影響

在機(jī)械模具加工過程中，存在著多種多樣的加工器具，而且數(shù)量上也是很多的。這主要是在模具加工涉及的加工工藝和根據(jù)實(shí)際的情況去選擇相應(yīng)合適的加工器具。如果按照傳統(tǒng)加工技術(shù)的手法需要人為地去手動(dòng)選擇加工器具，則會造成選擇性的偏差，加工的效率也會降低。使用數(shù)控加工技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)去操控設(shè)備，在各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)定選擇最合適的、正確的加工器具，不論是對再復(fù)雜的模具加工生產(chǎn)，都能夠完好無損，并且還能夠保證其生產(chǎn)成品的質(zhì)量。這就是數(shù)控加工技術(shù)中所說科學(xué)性的、智能化地對器具進(jìn)行選擇。這對于如今的機(jī)械模具制造業(yè)來說，滿足其加工需求，是機(jī)械模具加工過程中必須實(shí)行的技術(shù)。同時(shí)，因?yàn)闄C(jī)械模具生產(chǎn)樣式的繁雜性，其不同樣式的模具生產(chǎn)需要使用不同的加工工藝。人工進(jìn)行加工時(shí)一旦出現(xiàn)了技術(shù)上的差錯(cuò)，那么直接會導(dǎo)致整個(gè)模具損壞甚至報(bào)廢。在使用數(shù)控加工技術(shù)后可以完全避免這種問題。數(shù)控技術(shù)可以準(zhǔn)確判斷出加工工藝的正確性，按照機(jī)械模具制造的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制加工工藝技術(shù)，保障其工藝的精準(zhǔn)度，生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的模具產(chǎn)品。這也是我國一直在追求的數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的自動(dòng)化、科學(xué)化的應(yīng)用目標(biāo)。

4 數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的具體應(yīng)用

4.1 應(yīng)用和分類

在我國模具制造業(yè)中，對模具進(jìn)行加工生產(chǎn)前，首先要從使用上對模具做相關(guān)的分類。車削加工、電火花加工和銑削加工技術(shù)是數(shù)控加工技術(shù)中最常用，也是最普及的三類。

在模具制造中應(yīng)用數(shù)控車削加工技術(shù)非常普遍，發(fā)揮著重要作用。數(shù)控車削加工技術(shù)在模具加工過程中選擇的技術(shù)方式比較單一，根據(jù)分析出的不同模具的形狀的特征，使用數(shù)控車削加工技術(shù)進(jìn)行模具加工生產(chǎn)，其便利性會比其他的數(shù)控加工技術(shù)強(qiáng)一些。軸類模具、塑類模具以及平面模具都是在加工中常見的模具[3]。

在模具制造中，數(shù)控電火花加工技術(shù)是一種重要的、可以提升加工效率的技術(shù)。但在特殊材料模具生產(chǎn)過程中，無法應(yīng)用數(shù)據(jù)去控制電火花的程度。因此，需要人為定時(shí)控制。在應(yīng)用電火花加工技術(shù)時(shí)，其脈寬和間歇有著決定性作用，放電時(shí)間需要結(jié)合具體情況控制，如果脈寬值和峰值電流一直保持不變，那么平均電流就會隨著間歇性時(shí)間的不斷推移而變化，這時(shí)電火花的能力就需要保持在恒定狀態(tài)。

數(shù)控銑削加工技術(shù)在模具制造中占據(jù)著不可動(dòng)搖的地位，其主要應(yīng)用在凹凸面模具和曲面模具中。對比電火花和車削加工技術(shù)，數(shù)控銑削加工技術(shù)存在著一定的復(fù)雜性。在實(shí)際模具生產(chǎn)過程中，對外殼復(fù)雜的、不平滑的模具進(jìn)行加工時(shí)，數(shù)控銑削加工技術(shù)不僅能夠生產(chǎn)出平面結(jié)構(gòu)的模具，還可以將曲面和凹凸模具進(jìn)行加工，生產(chǎn)出更多復(fù)雜多樣的產(chǎn)品。

4.2 提升加工技術(shù)，重視程序升級

因傳統(tǒng)加工技術(shù)上的缺陷與不足，數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在模具生產(chǎn)中，首先通過計(jì)算機(jī)技術(shù)去控制機(jī)床，才能夠根據(jù)設(shè)定好的模具形狀和規(guī)則生產(chǎn)出模具成品。數(shù)控加工技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)科技技術(shù)不斷進(jìn)步也得以提高，其提高的最終體現(xiàn)就是模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到了保障和提高，同時(shí)解決了傳統(tǒng)加工生產(chǎn)技術(shù)上的難題。在模具的傳統(tǒng)加工技術(shù)制作過程中，有些程序需要人為操控，這時(shí)就會出現(xiàn)精準(zhǔn)度偏差的問題。數(shù)控加工技術(shù)將各類刀具部位的功能進(jìn)行了精確的設(shè)置，并設(shè)定了準(zhǔn)確的參數(shù)，各項(xiàng)加工部件都按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)置的指令運(yùn)行，就很好地解決了人工操作設(shè)備時(shí)出現(xiàn)生產(chǎn)誤差的問題，提高了模具產(chǎn)品的精準(zhǔn)性[4-5]。

加工程序是影響數(shù)控加工技術(shù)的因素之一，不斷地優(yōu)化加工程序，加工技術(shù)也會得以提高，在模具制造中生產(chǎn)出來的模具精準(zhǔn)度和質(zhì)量也會更高。隨之而來的就是企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到明顯的增長，將利益最大化。因此，在設(shè)計(jì)數(shù)控加工技術(shù)的信息程序時(shí)，程序設(shè)計(jì)工作者一定要從實(shí)際情況和從加工的時(shí)間、材料、工藝制造、加工程序等方面出發(fā)，通過調(diào)試實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，得出最佳執(zhí)行方案，如此就能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量、效率、效益的最大化。相較于前兩者，空間分割法是最有效的，尤其是對復(fù)雜的模具建模，其中八叉樹表示法具有高效的效果。

5 結(jié)束語

毋庸置疑，科技的進(jìn)步和創(chuàng)新是促進(jìn)各類生產(chǎn)制造工業(yè)化向前發(fā)展的重要力量。結(jié)合本文分析，模具制造需要數(shù)控加工技術(shù)的加持，其作用和應(yīng)用對整個(gè)機(jī)械制造業(yè)都具有顯著意義，它攻克了傳統(tǒng)加工技術(shù)在生產(chǎn)上的不足，能夠用最短的時(shí)間、最低的成本、最精準(zhǔn)的自動(dòng)化加工技術(shù)生產(chǎn)出各類復(fù)雜的模具，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。