機械模具加工精度控制技術(shù)分析

楊春帶

摘要：伴隨著市場經(jīng)濟的持續(xù)性發(fā)展，機械模具市場需求不斷提高，這也間接推動者機械模具加工技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展。機械模具加工精度的準(zhǔn)確控制不僅可以有效提高機械模具的市場競爭力，同時還能夠顯著的提升市場經(jīng)濟效益。對此，為了更好的推動機械生產(chǎn)行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展，本文簡要分析機械模具加工精度控制技術(shù)，希望可以為相關(guān)工作者提供理論性幫助。

關(guān)鍵詞：機械模具；加工精度；控制技術(shù)

引言

機械模具加工的精度控制簡單而言就是在機械模具加工期間，借助對機械模具加工工藝的優(yōu)化選擇、刀具的優(yōu)化選擇以及加工形狀的準(zhǔn)確控制，實現(xiàn)對模具加工效益的提升，提升加工的精確度與準(zhǔn)確度。一般狀況下，比較常見的機械模具加工精度控制是以工藝控制、刀具控制、程序控制等為主，借助這一些控制措施能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的加工精度優(yōu)化，對此，探討機械模具加工精度控制技術(shù)顯得非常重要。

1.機械模具數(shù)控加工基礎(chǔ)要求

首先，需要明確產(chǎn)品的基礎(chǔ)特征。對于模具制造過程而言，不同模具在結(jié)構(gòu)方面都有特殊的特征，在生產(chǎn)過程中并不村咋任何重復(fù)開模的問題，這對于機床控制以及數(shù)控編程等工作提出了比較苛刻的要求。假設(shè)模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，此時便需要借助其他的機械軟件進(jìn)行輔助性的設(shè)計，從而保障機械模具的加工精度[1]。其次，模具開發(fā)期間存在許多的不確定性因素，此時在設(shè)計時為了更好的保障產(chǎn)品的開發(fā)效益，需要做好產(chǎn)品的形式保障。在模具的開發(fā)時間以及數(shù)量方面需要做好不確定性與隨機性的優(yōu)化，模具的設(shè)計人員本身具備較強的適應(yīng)性能力，此時為了更好的滿足模具開發(fā)期間的不確定性與隨機性，需要設(shè)計人員具備豐富的工作經(jīng)驗，能夠根據(jù)實際情況隨機應(yīng)變。再次，誤差方面的控制非常重要，對于機械模具的數(shù)控加工工作而言，精確度屬于一個非常重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，要求加工人員在模具加工期間嚴(yán)格控制誤差的發(fā)生，其中涉及到設(shè)計與加工雙方面。最后，在機械加工方面的規(guī)范化特征。普遍而言，模具內(nèi)部的結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，所以在機械加工的過程中很容易發(fā)生加工不到位的現(xiàn)象，此時便需要借助其他的機械方式手段進(jìn)行再加工。此時加工的規(guī)范化便會直接決定加工的質(zhì)量精度。

2.機械模具加工精度控制技術(shù)

2.1幾何誤差方面的精度控制方法

加工工藝系統(tǒng)一般是根據(jù)相應(yīng)的程序?qū)δ＞哌M(jìn)行加工，但是在加工過程中，往往會因為機床主軸、刀具的精度而影響加工模具的精度。首先，機床的主軸在加工過程中主要是起到一個傳遞的作用，主軸的旋轉(zhuǎn)狀況決定著加工與工件的相對位置，其會影響工件加工表面的整體平整程度，主軸在加工過程中很容易發(fā)生回轉(zhuǎn)誤差，也就是主軸在不同時間的回轉(zhuǎn)軸線中偏離標(biāo)準(zhǔn)中心軸線，同時偏離形成的誤差會直接體現(xiàn)在模具上，主軸產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)誤差主要原因有主軸磨損、軸承匹配程度不高、主軸同軸度不高等。為了有效的預(yù)防主軸的回轉(zhuǎn)誤差，需要按照嚴(yán)格的要求完成主軸的裝配，并定時做好主軸的潤滑保養(yǎng)工作，減少主軸回轉(zhuǎn)誤差對于模具精度的影響[2]；其次，在刀具精度方面。刀具的精度會直接決定模具的加工精度，特別是在一些較為特殊的加工方式當(dāng)中，刀具精度對工件的加工精度會呈現(xiàn)決定性的作用。刀具在切削的時候，切削刃、刀面和工件、切削形成的摩擦力，都會促使刀具發(fā)生磨損，在刀具磨損到一定程度之后，工件的表面粗糙程度就會越大，同時切削的顏色以及形狀便會發(fā)生改變，并形成振動。刀具磨損會直接決定切削的生產(chǎn)效率以及加工質(zhì)量、成本。為了有效的提升刀具的安裝精度以及成型精度，除了在安裝刀具時需要應(yīng)用對刀樣板或?qū)Φ讹@微鏡，同時還可以采用新型耐磨的刀具材料，正確采用冷卻潤滑劑，從而減少刀具在加工過程中的磨損程度，延長刀具使用壽命。

2.2受熱與受力方面的精度控制方法

機械的模具質(zhì)量將會直接決定機械加工的質(zhì)量以及機械的使用壽命。一些汽車模具本身就存在材料的質(zhì)量問題。例如，在材料加工過程中因為受到較大的力量影響或溫度影響出現(xiàn)變形、扭曲以及斷裂問題[3]。受熱與受力主要是呈現(xiàn)在刀具摩擦的過程中。機械加工中刀具對工件進(jìn)行剪切的時候，切削和刀具摩擦?xí)纬纱罅康臒崃浚毒咴诟邿崃康沫h(huán)境之下會發(fā)生熱變形，同時不同材料的刀具在變形現(xiàn)象方面也有所不同，但是相同的是這一種變化都是由快至慢并最終趨向于穩(wěn)定。因為刀具的熱變形現(xiàn)象，工件在被切削的尺寸方面普遍會提升，從而導(dǎo)致工件的精度不足。在加工工藝中，需要采用合適的刀具，注重切削程度，并采用冷卻控制熱變形的發(fā)生，從而提高汽車模具的加工精度。在加工過程中，工件會因為切削形成的熱量因素影響導(dǎo)致熱變形的發(fā)生，同時工件的熱變形會對加工的精度形成直接影響。例如，在刨床上加工長方體的錘頭表面時，加工表面會因為刨刀的擠壓而快速提高切削的溫度，并且在工件下表面溫度降低時，工件在受熱不均勻的情況下會發(fā)生熱變形，發(fā)生中部彎曲、上表面凸出的情況，導(dǎo)致切削量過多，而影響工件的整體精度。減少工件熱變形的措施有兩個方面，一方面是保障冷卻潤滑劑的合理使用，預(yù)防加工過程中溫度的過多提升。另一方面是對工件非加工的其他表面進(jìn)行預(yù)冷，從而減少溫度差異導(dǎo)致的熱變形狀況。另外，為了保障模具的整體精度，還需要在材料方面實行相應(yīng)的保護(hù)。正確的選擇和實施的檢測原材料是降低機械加工工藝影響因素的直接措施，同時也是提升產(chǎn)品質(zhì)量以及降低生產(chǎn)成本的有效途徑。在原材料選擇方面，必須選擇能夠滿足機械運行需求的材料，同時需要將這一項工作當(dāng)做是核心管理工作。在材料的選擇方面，最核心的便是按照機械加工工藝產(chǎn)品的使用需求以及性能指標(biāo)等進(jìn)行選擇，不僅需要保障原材料的材質(zhì)以及價格，同時還需要優(yōu)先考慮綜合性性價比，也就是在材質(zhì)滿足基本要求的情況下選擇價格最優(yōu)的材料，并考慮材質(zhì)與性能等因素。想要有效的提升機械加工工藝的質(zhì)量，就必須嚴(yán)格掌控原材料的選擇關(guān)，將客戶的使用體驗作為首要目標(biāo)，不能將目光放在經(jīng)濟效益方面，尤其是杜絕想要獲取經(jīng)濟效益而以壓低價格的行為。

2.3加工操作方面的精度控制方法

首先，裝夾與調(diào)整。在機械加工的過程中，伴隨著工序的進(jìn)行對工件往往需要進(jìn)行多次裝夾或調(diào)整，但是在裝夾與調(diào)整的過程中，因為手工操作的精度無法準(zhǔn)確控制，很難確保工件與刀具的相對理想位置狀態(tài)，裝夾調(diào)整中細(xì)小的偏差便會導(dǎo)致工件的加工量發(fā)生變化，從而導(dǎo)致模具的誤差擴大，降低精度。對此，在機械加工過程中，需要規(guī)范性操作，減少再裝夾與調(diào)整的頻率及誤差，對于大批量的模具加工工藝，可以采用固定夾具或適當(dāng)?shù)妮o助工具對其進(jìn)行裝夾與調(diào)整，從而減少裝夾調(diào)整所呈現(xiàn)的誤差。其次，測量誤差。測量是工件加工過程中最為基礎(chǔ)的步驟，其可以確保工件在加工尺寸方面的合理性，同時給予相應(yīng)的調(diào)整。測量的準(zhǔn)確性將會直接決定加工模具的整體精度，如果在測量過程中采用的測量方式不合理或無法正確使用測量工具，便會導(dǎo)致模具發(fā)生較大的誤差。為了減少這一誤差，必須規(guī)范性操作測量行為，確保量具的使用效果。

2.4優(yōu)化加工期間自動化技術(shù)的應(yīng)用

因為人為操作過多會導(dǎo)致誤差問題的提高，所以在加工過程中需要不斷的提高自動化、網(wǎng)絡(luò)化程度在加工的效率以及加工質(zhì)量等方面向著網(wǎng)絡(luò)化、自動化、開發(fā)化方向發(fā)展，不僅可以顯著提升機械加工制造本身的加工效率，同時還可以更好的適應(yīng)并控制加工的過程，自動形成加工工藝的具體參數(shù)，實現(xiàn)前饋控制以及電機參數(shù)的調(diào)整，自動識別相應(yīng)模型，實現(xiàn)簡化的變成以及簡化的操作等，應(yīng)用自動化的自動變成以及自動化的人機界面。機械工程當(dāng)中的大多數(shù)系統(tǒng)都需要保持較高的穩(wěn)定性，同時具備較高的緊急應(yīng)對能力以及恢復(fù)能力，對于系統(tǒng)的頻率必須采取動態(tài)化的控制模式，從而保障系統(tǒng)的安全性。變頻系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用可變成的控制器和控制系統(tǒng)相結(jié)合的方式可以有效的改造以往的控制回路，并應(yīng)用可編程控制器的方式實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的控制，從而確保系統(tǒng)本身的工作正常性。PLC控制系統(tǒng)屬于機械加工中的一種有效控制系統(tǒng)，是否可以正常運行會直接決定整個生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。PLC的數(shù)據(jù)輸入與輸出、正常啟動、高速運轉(zhuǎn)、中速運轉(zhuǎn)、低速和輸入端口的連接是分離的，其能夠直接性的控制系統(tǒng)的啟動以及初始化等操作功能，同時還能夠有效的控制系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)時的高速、中速以及低速之間無法有效組合的問題，進(jìn)而促使控制系統(tǒng)在工作過程中可以更好的實現(xiàn)多段化的速度控制效果，從而保障加工的整體精度效益。

3.結(jié)語

綜上所述，為了更好的實現(xiàn)模具加工精度的控制效益持續(xù)提升，需要持續(xù)性的提升機械模具加工期間操作人員的專業(yè)技術(shù)水平，同時做好工具、工藝以及程序水平的優(yōu)化，持續(xù)性完善加工企業(yè)內(nèi)部的管理相關(guān)體系，并不斷的強化加工技術(shù)的質(zhì)量水平，進(jìn)而實現(xiàn)機械模具加工精度的調(diào)整與優(yōu)化，促使現(xiàn)代化機械生產(chǎn)技術(shù)得到持續(xù)提升，推動機械生產(chǎn)行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]岳彩旭，朱磊，劉俊，etal.面向銑削力控制的凸曲面拼接模具硬態(tài)銑削工藝優(yōu)化[J].機械科學(xué)與技術(shù)，2018，31（14）：466-467.

[2]郭偉民，李義龍，任康帥.無人值守模具孔加工的精度提升措施[J].模具技術(shù)，2018，No.214，14（04）：46-51.

[3]王興龍，周志成，曲廣吉.視覺測量誤差對空間機械臂捕獲目標(biāo)衛(wèi)星控制精度的影響分析[J].航天器工程，2017，23（3）：233-234.

（作者單位：鹿寨維安汽車配件有限責(zé)任公司）