淺析數控加工技術在機械模具制造中的具體應用

楊鵬

摘 要：數控加工，就是結合計算機技術，通過程序控制機床加工實現自動化生產的一項技術。隨著數控機床的相關技術不斷發展，其自動化、集中化、柔性化的優勢讓其在領域中脫穎而出，得到廣泛的應用。部分機械模具結構比較復雜，總體生產量比較少，其對精度的要求較高，采用數控加工技術就能夠很好的解決這些問題。文章將根據機械模具的結構特征，分析數控加工技術的工藝規劃、數控編程以及仿真驗證等具體應用。

關鍵詞：數控加工 機械模具 工藝規劃

1 引言

隨著信息技術的不斷發展，計算機技術應用廣泛，涉及多個領域。其中，信息技術也廣泛應用于制造領域，而數控加工技術，就是信息技術應用的具體表現之一。我國不斷推進工業化進程，在加工領域，結合信息技術，不斷探索提高工業生產效率和產品質量的方法。目前，機械模具在機械加工領域的應用比較廣泛。數控加工技術，為制造機械模具提供新的技術支持，滿足機械模具在用途、結構等方面的較高的要求。文章將闡述數控加工技術的原理，探究在機械模具制造領域，數控加工技術的應用，這對我國制造業的良好發展有重要價值。

2 數控加工技術的原理

數控加工技術，就是利用計算機程序控制機床加工構件的技術，并實現自動化生產。這項技術包括硬件、軟件兩個部分。所謂軟件，就是實現數控加工所具備的計算機、程序編碼等系統。在生產之前，需要制作完成編碼程序，之后，了解所需要加工的構件的相關尺寸以及合適的材質，讓程序自動完成機械加工。在整個加工的過程中，會產生一些數據，這些數據對柔性制造系統非常有利，可以將數據全部收集加以利用。所謂硬件，就是與機械加工有關的數控機床以及相關的配套設施。若想要發揮數控加工技術的作用，數控機床是重要的基礎。對于傳統的機床而言，需要一些工作人員人工操縱機械，實現生產;而數控機床可以盡可能減少人力，相關的工作人員可以將所需要制造的模具參數輸入到數控機床內部的傳感器中，傳感器自動識別、生產，使得模具制造實現自動化、柔性化生產。

3 數控加工技術的應用特征

數控加工技術，其在制造領域的應用日益廣泛。數控加工技術的應用特征，主要包括自動化、集中化和柔性化。

3.1 數控加工技術的自動化

自動化生產，極大提高機械生產的效率。同時，所需要的操作人員很少，極大的降低生產的人力成本。從整體來看，有效提高企業生產的經濟效益。

3.2 數控加工技術的集中化

傳統的加工技術，每一環節相對分散，占用的時間和空間較多。集中化的數控加工技術，將加工的每一道工序集中管理，減少工序之間的零碎時間以及多種機械占用的空間，降低數控加工技術對空間的要求，使得企業能夠在較小的生產環境中完成大規模的生產，有利于降低機械制造的成本。

3.3 數控加工技術的柔性化

在傳統的加工方式中，工人的熟練程度不同，每一機床的適用范圍也不盡相同，這對生產線的柔性造成一定的影響。企業為降低生產的成本，往往需要大規模生產同一產品。數控加工技術的智能化，使生產線更加的柔性化，更加適應當下市場環境的個性化需求，在一定程度上，緩解了生產柔性化和生產規模之間的矛盾。

4 數控加工技術在機械模具制造中的應用價值

在機械模具的制造過程中，數控加工技術，具有非常廣泛的應用價值。企業生產制造工業零件，最常用的工具就是機械模具。對于模具制造行業，機械模具的制作要求較高。機械模具的形狀各不相同，生產數量相對于成品零件而言數量較少。一般情況下，制造企業接到的模具訂單，大部分機械模具對企業而言相對比較陌生，而企業需要在盡可能短的時間里完成生產作業。由于機械模具的生產量相對較小，部分企業不允許出現報廢的情況。這對機床的加工提出更高的要求。數控加工技術的應用，很好的滿足機械加工要求。多次校驗編碼程序，機床可以通過編碼程序，精準控制產品的各項參數，快速生產出產品。對于不同型號不同批次的機械模具，在生產的過程中，只需要調整程序編碼，改變模具參數即可。在實際的生產過程中，很少出現產品報廢的情況。因此，數控加工技術非常適用于加工難度較高的機械模具。

5 數控加工技術在機械模具制造中的應用方法

5.1 機械模具的加工特征

過去，相關工作人員只能生產幾何參數比較簡單模具，在生產機械模具時，按照規范的步驟生產即可。我國市場不斷增加對機械模具的需求，機械模具趨于復雜，同時，不斷鉆研加工技術，生產技術日益先進。在實際應用數控加工技術時，需要考慮機械模具的加工特性。在實際的加工過程中，設計人員通過分析制造領域和合作企業對機械模具的要求，找到其中的相似點，例如：孔、角等基本特征，再以編程代碼的編寫為基礎，利用典型特征建立模型，從而將設計人員的人工識別與數控加工技術相結合。在選擇具體的機床設備和刀具時，需要分析機械模具的相關參數，從而保證所選擇的設備和刀具最適合生產。

5.2 機械模具的工藝

為保證生產機械模具具有高品質和高效率，企業需要在前期向數控加工技術投入大量的資金，并嚴格控制生產成本，保證經濟效益。這就需要企業機械模具的制造進行合理的工藝規劃，建立穩固的編程代碼。機械模具，作為制造零件的模具，需要盡可能減少誤差，在模具生產的過程中，要盡可能一次性的、高質量的完成，降低生產的成本。對于同一軸線的孔，需要定位一次就加工完成，盡可能的減少更換刀具和移動模具的情況，縮短加工的時間，提高產品的精度。在設計刀具的路徑時，盡可能減少路徑的長度。在每一道工序完成后，工作人員觀察刀具所處的位置，將刀具移動量最少的工序優先安排，減少每一工序之間的時間。另外，還要按照粗加工到精加工的順序，進行集中化的生產，最大限度的提高經濟效益。除此之外，不同的刀具也要做好規劃，減少因刀具切割后材料產生細微的變形影響加工質量。

5.3 機械模具的數控編程

機械模具加工的柔性化，極大的提高編程的工作量。合理的編程，對機械模具的加工效率具有積極影響。傳統的G代碼，并不適用于部分復雜的刀具移動軌跡，如今，以CAM為代表的數控編程軟件在實際的應用中得到發展。當生產較為復雜的機械模具時，可以將模具的幾何特征，通過計算機轉化為相對應的參數，將其輸入到軟件中。編程人員根據軟件參數列表確定機床設備、刀具等，再通過簡化后的特征，設計工序，對工序進行人工審核，然后將編碼導入到相關設備中，這樣，盡可能的降低人工編碼的出錯率。

5.4 機械模具的仿真驗證

數控加工技術主要是由計算機控制，其出錯率很低，但是，當實際的生產環境發生變化時，在生產的過程中很容易出現碰撞、過切等情況。為了保證所設計的編碼和加工工序適應實際的生產，需要對其進行仿真模擬實驗。仿真模擬實驗，就是工作人員依據實際的生產環境，模擬不同的因素對加工的影響，為實際加工提供參考。排除這些干擾，有效提高機械加工效率。目前，最常見的仿真模擬軟件，是將仿真驗證過程通過動態的圖形顯示出來，通過對圖形的變化進行分析，發現數控加工程序存在的問題，及時完善。

6 數控加工技術在機械模具制造中的應用要點

6.1 特征處理要點

機械模具的特征處理，主要包括圓角、孔和倒角三種。整個特征處理過程，主要包含識別和簡化兩個過程。處理圓角時，可以將模具的曲率和曲面半徑等作為指標來界定圓角。在識別圓角時，可以通過分析是否有一條以上的光滑邊，以此作為識別要素。對于孔而言，分析內徑入口的直徑參數，以此為識別標準。對于倒角而言，可以將長度和廣度等作為特征指標記性識別，之后替換為平面或者是錐面作簡化處理。每一種特征的簡化可以采用整體簡化法，亦可以采用分布簡化法。不同的機械模具使用不同的方法。

6.2 實體建模要點

在仿真驗證的過程中，實體建模是最關鍵的技術。在實際建模的過程中，可以采用邊界法、構造法或者是空間分割法。不同的方法具有不同的優缺點。邊界法，其優點是所需要的數據少，建模快;缺點是缺乏整體性的描述。構造法，其優點是提升光柵的處理速度;缺點是對邊界的描述不足。空間分割法對于復雜的機械模具而言更加有效。在實際建模的過程中，會產生大量的數據，內存不足時，影響驗證速度;若簡化數據，則會降低驗證的有效性。這就需要在實際的建模中，使用合適的建模方法，平衡精度和效度。

7 結語

在實際的機械模具的制造過程中，機械模具往往有一些特殊的制造要求，而數控加工技術，能夠讓企業高質量、高效率的生產機械模具。企業要不斷的對加工流程和數控程序進行優化，并利用仿真實驗對其進行驗證，減少生產成本，提高生產質量，促進制造業的發展。

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