鍛造模具的數(shù)控加工工藝

劉肖明　許媛媛

摘 要：鍛造模具是指將金屬加熱成為液態(tài)或軟化的狀態(tài)后放入的容器。一般來說，模具分為上模和下模，在鍛造的過程中有上模和下模的合閉過程，正因?yàn)榇嬖谏舷履镜暮祥]過程，所以模具內(nèi)的金屬溶液收到積壓，提高了鑄件的力學(xué)性能。在現(xiàn)代的實(shí)際生產(chǎn)中，大批量的鍛造工件會(huì)通過數(shù)控加工，這樣一方面降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面也提升了產(chǎn)品品質(zhì)，為工廠創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益。本文針對鍛造模具的數(shù)控加工工藝進(jìn)行分析，優(yōu)化鍛造模具的數(shù)控加工工藝，滿足市場對于鍛造模具的需求。

關(guān)鍵詞：加工工藝；鍛造模具；數(shù)控加工

隨著我國數(shù)控加工技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，在制造業(yè)中數(shù)控加工占有越來越大的比重，特別是在鍛造模具方面，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)成為必不可少的核心技術(shù)。但是由于數(shù)控加工中所涉及的技術(shù)含量較高，而且對數(shù)控加工的專業(yè)技術(shù)人員的數(shù)控機(jī)床操作經(jīng)驗(yàn)有一定的要求，因此，我國的鍛造模具數(shù)控加工工藝還存在生產(chǎn)率較低、制造的鍛造模具不符合使用要求等問題。為了解決上述問題，本文針對鍛造模具的數(shù)控加工工藝進(jìn)行深入分析，提出了可以提高鍛造模具的數(shù)控加工質(zhì)量和鍛造模具質(zhì)量的幾點(diǎn)建議。

1. 鍛造模具數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)

數(shù)控加工是一種基于編程實(shí)現(xiàn)的具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控銑床，可以實(shí)現(xiàn)在一次裝夾中用多把刀具實(shí)現(xiàn)多種加工的技術(shù)。運(yùn)用數(shù)控機(jī)床的最大優(yōu)點(diǎn)是可以減少裝夾次數(shù)，即使是形狀非常復(fù)雜的零件只要能用普通機(jī)床加工，數(shù)控機(jī)床就能在一次裝夾實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工過程。裝夾的次數(shù)多少直接關(guān)系到加工產(chǎn)品的加工質(zhì)量高低和加工精度高低，裝夾次數(shù)越少，加工質(zhì)量越高，加工精度越高，因此數(shù)控加工的加工質(zhì)量穩(wěn)定，加工精度高。此外，數(shù)控加工通過編程控制數(shù)控加工中心的走刀路線和換刀的操作，極大的減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，解放了大量的生產(chǎn)力，理論上，在不計(jì)刀具磨損的情況下，可以做到無限次加工，重復(fù)精度高。裝夾需要專業(yè)人員的對刀工序，如果所需加工的部位是視線不能觀測的部位，普通機(jī)床不能做到的數(shù)控加工機(jī)床也可以做到。但是在數(shù)控機(jī)床這些優(yōu)點(diǎn)的前提是，需要合理科學(xué)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃鍛造模具數(shù)控加工的工藝，同時(shí)還需要認(rèn)真的編寫數(shù)控程序，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)一絲細(xì)微的差錯(cuò)，都會(huì)導(dǎo)致最后得到的成品和預(yù)期千差萬別。所以，在設(shè)計(jì)鍛造模具數(shù)控加工的工藝過程時(shí)，應(yīng)認(rèn)真處理加工工藝中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，只有正確、合理、科學(xué)的鍛造模具數(shù)控加工工藝才能制造出合格的鍛造模具，才能優(yōu)化數(shù)控程序設(shè)計(jì)，才能提高編程效率、才能合理使用數(shù)控機(jī)床。

2. 鍛造模具數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)原則

2.1 最少定位次數(shù)原則

定位和裝夾一樣會(huì)影響加工產(chǎn)品的加工質(zhì)量和加工精度，正如上文所述，定位的次數(shù)多少直接關(guān)系到加工產(chǎn)品的加工質(zhì)量高低和加工精度高低，定位次數(shù)越少，加工質(zhì)量越高，加工精度越高。因此在數(shù)控加工中心加工鍛造模具時(shí)，應(yīng)該最大限度的集中工序，減少不必要的定位次數(shù)，以此來減少定位誤差，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品的精度。例如，對于有同軸度要求的孔系加工，應(yīng)盡量在一次定位的情況下利用換刀完成全部的加工工藝，避免在孔系的加工中加入別的加工步驟，以致于產(chǎn)生二次定位的定位誤差。

2.2 先粗加工后精加工原則

不僅是在鍛造模具數(shù)控加工中，在所有工件加工的過程中都應(yīng)該遵循先粗加工再精加工的原則，再完成所有的粗加工之后再開始精加工，把粗加工和精加工的工序完全分開。遵循這個(gè)原則的優(yōu)點(diǎn)是，在粗加工時(shí)可以盡可能加大加工余量，減少走刀次數(shù)，縮短加工時(shí)間，充分發(fā)揮粗加工的特點(diǎn)；在精加工時(shí)應(yīng)保證加工零件表面的精度和表面質(zhì)量，不過分追求快，可以提高存在模具的加工精度。

2.3 先近后遠(yuǎn)原則

在同一條加工線上，如果出現(xiàn)多個(gè)需要加工的位置，應(yīng)遵循先近后遠(yuǎn)的原則，先加工離刀具位置較近的加工位置，然后逐漸加工遠(yuǎn)的加工位置，縮短走刀距離，減少空行程時(shí)間，縮短加工時(shí)間。在加工的過程中，嚴(yán)格遵循先近后遠(yuǎn)的原則還可以保證鍛造模具的剛性，改善鍛造模具的切削條件。

2.4 先內(nèi)后外原則

對于不僅需要加工內(nèi)表面，還需要加工外表面的鍛造模具來說，應(yīng)遵循先內(nèi)后外的原則，這樣可以提高加工質(zhì)量和加工精度。但是需要特別注意的是在同時(shí)有銑平面和鏜孔的加工中，應(yīng)先銑平面再鏜孔。因?yàn)殂娖矫娴倪^程中對鍛造模具的切削力較大，鍛造模具可能發(fā)生變形，待變形恢復(fù)后再進(jìn)行鏜孔，可以提高加工質(zhì)量和加工精度，避免鍛造模具孔口產(chǎn)生毛刺和飛邊，影響后續(xù)的鍛造工藝進(jìn)行。

2.5 最少換刀次數(shù)原則

減少換刀次數(shù)可以最大限度的集中工序，可以減少空行程時(shí)間，可以縮短加工時(shí)間，可以提高加工效率，產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益。所以，在鍛造模具數(shù)控加工中應(yīng)把第一把刀在鍛造模具上的加工都完成以后再換下一把刀，這樣也可以節(jié)省換刀時(shí)間。

2.6 最短走刀路線原則

在保證鍛造模具加工質(zhì)量和加工精度的前提下，在設(shè)計(jì)、規(guī)劃走刀路線時(shí)應(yīng)遵循最短走刀路線原則。這樣，一方面可以節(jié)省空行程的時(shí)間，提高加工效率，另一方面可以減少刀具不必要的磨損。所以，在設(shè)計(jì)、規(guī)劃走刀路線時(shí)應(yīng)該著重注意加工工序的安排、走刀路徑的選擇、起刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的選擇等等都會(huì)縮短走刀路線。

2.7 特殊原則

馬克思主義中有一條重要原則：具體問題具體分析。以上六條原則在大多數(shù)情況下都應(yīng)該遵循，但是在某些特殊情況，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活的更改工藝設(shè)計(jì)方案，這就需要工藝設(shè)計(jì)人員具有足夠的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

3. 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)在鍛造模具數(shù)控加工中的應(yīng)用

針對鍛造模具數(shù)控加工時(shí)，有以下步驟：模具粗加工工藝參數(shù)選擇、模具粗加工走刀方式的選擇、模具精加工工藝參數(shù)的選擇、模具精加工走刀方式的選擇、模具數(shù)控加工CAPP技術(shù)實(shí)施等等。在對一些形狀特殊的鍛造模具進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，由于其形狀造型特殊，往往需要借助計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，這樣能提高鍛造模具的加工質(zhì)量、加工精度和加工效率，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。其中運(yùn)用到的CAPP技術(shù)即Computer Aided Process Planning的縮寫，中文名叫做計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)，是指借助計(jì)算機(jī)的硬件和軟件，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和推理等本應(yīng)該由制造工藝設(shè)計(jì)師完成的任務(wù)，可以為企業(yè)數(shù)據(jù)信息的采集打下良好的基礎(chǔ)。CAPP技術(shù)是在原有的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD和計(jì)算機(jī)輔助制造CAM的基礎(chǔ)上發(fā)展的一門新興制造技術(shù)，在未來我國乃至世界制造業(yè)行業(yè)的發(fā)展中具有廣闊的市場前景。

4. 結(jié)語

本文主要針對鍛造模具的數(shù)控加工工藝進(jìn)行了分析和討論，從鍛造模具的數(shù)控加工工藝特點(diǎn)和鍛造模具的數(shù)控加工的設(shè)計(jì)原則入手，提出了幾點(diǎn)注意事項(xiàng)和建議，希望引起鍛造模具的數(shù)控加工工藝方面的專家、學(xué)者和工作人員的關(guān)注。文章的最后，還簡單介紹了CAPP技術(shù)在鍛造模具的數(shù)控加工中的應(yīng)用，對CAPP技術(shù)未來的發(fā)展進(jìn)行了展望，希望得到鍛造模具的數(shù)控加工工藝方面的專家、學(xué)者和工作人員的重視。

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