沖壓模具零件數控加工工藝研究

張勁英

摘 要：文章通過闡述沖壓成型工藝零件在電子、機械等領域的應用以及沖壓模具常用加工方法來導入沖壓模具的零件數控加工工藝，針對模具零件的不同結構采用不同的加工方法與手段，對模具零件的數控加工工藝進行重點分析，包括沖壓模具零件圖解讀、沖壓模具零件加工工序的劃分、零件切削加工用量的合理選擇、沖壓模具零件的自動編程等等，希望通過此次對沖壓模具零件的數控加工工藝的分析與解讀，能為模具零件的制造過程提供一些建設性的意見。

關鍵詞：沖壓成型 沖壓模具 工藝安排 數控加工

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（c）-0070-02

沖壓成型加工是一種常見的機械加工方法，其應用領域非常廣泛，既可以加工金屬，又可以加工非金屬等材料，在機械零件、電子產品、日用五金、交通運輸工具等產業都可以看到它的身影。諸如壓力容器的封頭、汽車的大梁、內外覆蓋件等大型零件，以及儀表類尺寸較小的精密級零件，都在其加工范圍之內。在科技不斷進步與發展的今天，以沖壓成型工藝為基礎的各行各業面臨著巨大的挑戰。如何高速、高精、高效地生產出合格的沖壓模具，將成為從事沖壓行業的企業或個人生存的關鍵。

1 沖壓成型工藝的應用

依靠各類壓力機與對應的沖壓模具對條料、板料、管料等施加外部壓力，使之產生塑性變形或分離，用來獲得所需工件形狀、尺寸和性能的加工成型方法，稱之為沖壓成型。沖壓成型件的整體質量輕、零件厚度薄、結構剛性與強度高、加工質量穩定性好，通常不需要再經過機械切削的二次加工即可投入使用。其主要的加工特性包括以下幾方面。

（1）材料的利用率高達90%～95%。

（2）擅長加工薄壁類零件和形狀較復雜的零件。

（3）沖壓成型件在形狀與尺寸方面具有良好的互換性。

（4）設備操作簡單、零件廢品率低、機械化與自動化程度高。

2 沖壓模具零件的組成

沖壓成型件的形狀與尺寸精度主要依靠沖壓模具的精度來保證，沖壓模具的制造精度決定了沖壓成型件的制造精度。因此，沖壓模具零件的制造與裝配精度是沖壓成型能夠順利實施的關鍵。下面就沖壓模具的主要組成零部件及制造加工方法進行說明。

2.1 工作零件

凸凹模是沖壓模的工作部分，主要由高硬度的合金鋼組成。用于安裝在壓力機上，通過上下的往復運動實現沖壓成型件的加工。由于其本身的硬度較高，形狀較為復雜，通常采用電火花、線切割等特種加工的方法來實現其制造過程。

2.2 支承零件

沖壓模具的支承零件由上、下模座、模柄、凸、凹模固定板以及限位支承板等裝置組成，用來保證沖壓模具工作部件的可靠連接。主要由優質低碳鋼或球墨鑄鐵組成，硬度適中，形狀較簡單。通常采用高速銑削的方式實現其制造過程。

2.3 定位零件

沖壓模具的定位零件由擋料銷、導正銷、定位銷、導料板、承料板等裝置組成，用來確定沖壓模具工作部件與毛坯件在沖壓過程中的正確位置，防止支承部件在沖壓力的作用下造成的位置偏移；同時還用于保證毛坯料對沖壓模具刃口相對位置的正確，確保加工出合格的產品。定位零件主要用淬火鋼與中碳鋼材料制造，外形簡單，中等硬度。

2.4 導向零件

沖壓模具的導向零件主要由導柱、導套、導筒等裝置組成，通常在零件精度要求較高、生產批量大、模具壽命要求較長的工作場合下使用。主要采用優質低碳鋼進行制造，利用高精度的數控車床加工而成。

3 沖壓模具零件數控加工工藝分析

3.1 沖壓模具零件圖解讀

分析沖壓模具零件圖紙尺寸精度與工藝要求是制定數控加工工藝的第一步驟，主要內容包括零件的加工要素，加工部位尺寸的標注、零件輪廓的幾何要素解讀等等。

3.1.1 零件加工部位尺寸標注解讀

沖壓模具零件圖上的尺寸標注應該與數控加工的特點相吻合，必須滿足數控程序編制與加工的要求，并做到基準的統一。通常情況下，零件尺寸標注的方式應便于數控加工程序的編制以及零件的設計基準、加工的工藝基準和檢驗的測量基準三者相統一。如果沖壓模具零件圖上沒有進行尺寸設計基準的標注，加工者可以在不影響沖壓模具零件精度的前提下自行選擇適合的加工基準。

3.1.2 零件輪廓幾何要素的解讀

對沖壓模具零件的輪廓進行數控加工工藝分析時，必須將零件所具有全部幾何元素重新進行數控形式的定義，以滿足數控編程的基本要求。例如零件的組成要素、輪廓的導出要素、刀具軌跡的提取要素以及其他的幾何要素等等。

3.2 沖壓模具零件加工工序的劃分

沖壓模具零件的數控加工過程主要是指將零件的有效加工部位集中在同一工序下一次性加工完成，其工序的劃分主要遵循以下原則。

3.2.1 以保證加工精度為原則

沖壓模具零件的加工部位與內容確定后，要分析零件各部位的直接尺寸精度與間接尺寸精度之間的聯系，避免已加工部位的尺寸對未加工部位尺寸精度的影響；若切削變形和切削力對沖壓模具零件的尺寸精度影響較大時，應考慮以加工精度的高低來劃分加工工序。

3.2.2 以提高生產效率為原則

對沖壓模具零件進行數控加工時，應對數控加工的工序和工步進行合理地安排，選擇合適、正確的加工工具，優化數控加工的刀具運行軌跡并能夠有效地減少加工過程中的換刀次數，以提高勞動生產率。

3.3 合理選擇零件切削加工用量

3.3.1 輪廓粗加工

對于沖壓模具零件的粗加工，完成加工工件內、外輪廓表面大余量的去除是粗加工的首要任務與工作，因此在刀具性能與數控機床性能所允許的范圍內應盡可能采用最大的背吃刀量和最快的進給速度；與此同時，還要考慮加工刀具的退刀與換刀距離零件表面的位置遠近，盡量縮短加工刀具在加工過程中的空行程。

3.3.2 輪廓精加工

對于沖壓模具零件的精加工，考慮的重點是如何保證加工零件的尺寸精度、位置精度和表面質量。此時對刀具的性能要求最高，對切削用量選擇的要求也最高；此時在保證刀具耐磨性能的前提下，選擇中等的切削速度，消除工件的振動；選擇較小的背吃刀量，控制零件表面質量；選擇適當的進給量，避免纏屑與不必要的劃痕。同時應對切削刀具進行充分地冷卻。

3.4 沖壓模具零件的自動編程

對于形狀復雜的沖壓模具零件，我們可以采用自動編程的方式進行加工。在進行自動編程之前，操作者首先要建立沖壓模具零件加工輪廓的建模，完整的表示出將要加工零件的全部幾何要素與加工特征，并在此建模的基礎上設置加工工件坐標、刀具幾何參數、刀具切削參數以及機床后置處理參數等，選定所需加工方式。

4 結語

綜上所述，沖壓模具零件的功用與其數控加工工藝的安排對零件的加工有著非常重要的指導作用，在制定出合理的數控加工工藝、擬定出高效的加工方案的同時，盡量向自動化編程的方向上靠攏，減少操作者的勞動強度，提高沖壓模具零件的加工效率。

參考文獻

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