數控加工在汽車模具制造中的應用分析

王英

摘要：隨著信息技術、大數據及人工智能技術的產生，加工制造業也得到有效提升，數控技術在汽車加工中的運用不僅可以提高汽車機械的制造效率，而且在車企市場整體競爭中具有明顯的競爭優勢。 加工制造技術與汽車模具制造聯系是較為密切的，汽車模具制造是設備加工制造的基礎。隨著時代的發展，傳統的機械制造技術已經遠遠不能滿足于當代制造業的發展需求，而數控加工技術的產生極大提高了機械加工制造業的水平，減少了資金投入，并且保障了行業信息化技術的發展。在此基礎上，文章全面分析了汽車模具數控加工技術的應用。

Abstract： With the emergence of information technology， big data and artificial intelligence technology， the processing and manufacturing industry has also been effectively improved. The application of NC technology in automobile processing can not only improve the manufacturing efficiency of automobile machinery， but also have obvious competitive advantages in the overall competition of automobile enterprise market. Processing and manufacturing technology is closely related to automobile mold manufacturing， which is the basis of equipment processing and manufacturing. With the development of the times， the traditional mechanical manufacturing technology has been far from meeting the development needs of contemporary manufacturing industry， and the emergence of NC machining technology has greatly improved the level of mechanical processing manufacturing industry， reduced capital investment， and guaranteed the development of industry information technology. On this basis， this paper comprehensively analyzes the application of automobile die NC machining technology.

關鍵詞：數控加工;汽車模具制造;應用

Key words： NC machining;automobile mould manufacturing;application

中圖分類號：TG174? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）24-0082-03

0? 引言

現階段，國外汽車模具的設計、加工、制造已進入相對專業化、規范化的階段，而且新型模具制造技術能力也比較先進，新制作工藝的應用相對廣泛。同行業內國內外發展情況可以看出，我國加工制造業總體發展水平較為落后，與國外相關領域技術發展仍然存在一定差距。當前，很大程度上我國汽車模具制造業均外企技術壟斷，國內擁有產品自主研發權的企業少之又少，因此我國汽車模具加工制造業發展較為緩慢，嚴重影響了汽車模具制造技術的提升。

1? 新時期背景下汽車模具行業的要求

1.1 集成化

為有效提升汽車模具的加工生產效率，必須實現汽車模具加工技術設計與制造的集成一體化。在模具開發制作過程中，綜合有效的信息及資源，對模型及結構設計進行分工協作，強化管理，通過資源整合，最大程度的整合當前有效資源，確保模具制作技術提升的順利進行。

1.2 標準化

在汽車模具加工技術中，提升生產效率最關鍵、最重要的手段即為模具加工的標準化要求。汽車模具加工行業應構建標準零部件數據庫以及典型標準數據庫模型，規范模具制作，使數據信息記錄及結構均標準化。在市場統一標準的前提下，可以在模具設計中就調用當前市面可見的標準備件。如遇特殊設計及需求時，就可以直接在企業非標件庫中查找相關結構標準，以此促進設計、制作人員開拓新思路，進一步提升工作效率，從而加快推進汽車模具的設計進程。

1.3 智能化

隨著當今時代科技技術的不斷進步及互聯網技術的進一步完善，汽車模具設計及加工未來的發展趨勢便為將專業知識和系統模具設計相結合，設計制作出智能程度較高的汽車模具。在相關領域專家的指導下，綜合設計人員的經驗、專業技術以及相關設計規范，通過構建完善的數據庫和模塊數據資源庫，能夠使得其在總體設計過程中給予靈感及指導。此外，在構建更加健全的模具設計專業教育指導時，專業的設計人員也可以運用更加靈活的設計方式。

2? 汽車模具加工制作的現狀

在汽車結構設計過程中，各類配件均已配備了與之相符的加工模具。一般常見的部件主要包含汽車圍板、發動機罩、散熱器及水箱，而由于各種工藝流程的成本不同，因此其加工精度的保證程度也具有不同差異。而模具加工制作中，普遍選用剛性優良的數控機床，機床轉速最好保持于6000轉/分以上。與此同時，機床主軸總功率也要最好保持在40kW。一些模具有對稱封閉的框架，也能用于機械加工，主要由于此類模具能夠合并雙邊部分;如若分開兩側，也可視其為半封閉形式，該種模具主要為單個平面對稱，比如鉸鏈和輪罩。而一些部件表面則呈凸起狀態，例如汽車蓋板、門內板等，因此就可以選用壓合面作為凸面配合面。在壓邊操作過程中，需將平整度調整到最佳狀態，在常規加工中，偏差應控制在0.06mm以內。

3? 數控加工技術在汽車模具加工中的運用優勢

當前階段，數控加工技術已經成為汽車模具制造的關鍵應用技術。與傳統加工技術相比，數控加工技術具有精度高、自動化程度高等特征。作為加工成品的母機，汽車模具的制造精度應遠遠高于成型品。故而，須對汽車模具加工的精度進行更深層次的把控，方可最終確保成品的質量。在汽車模具加工中，應運用數控技術進行深加工，以此提升模具的精度。加工時，除加工一些平面或者旋轉曲面的零部件，一些部件多為復雜的不規則圖形，而當代更加先進的數控加工技術加工制作的汽車模具剛好滿足目前汽車制作需要。故而，應用數控加工技術成為汽車模具制作的必然選擇。除此之外，數控加工技術在汽車模具加工制作中的運用具有顯著的優勢。該類技術能夠實現大批量或者小批量的生產，小批量的模具生產精度也更高，滿足復雜的制造工藝需求。當今，數控加工技術具有許多類不同類型的工藝，例如，數控線切割工藝、數控電火花工藝和銑削工藝，能夠有效實現模具制造的多樣化。而今，數控加工技術已成為汽車模具加工的核心技術，促進此項技術的深層次發展是民眾關注的焦點。

4? 數控加工在汽車模具制造中的應用要點

4.1 數控銑削加工技術

數控銑床是現階段一種加工性能極強的數控加工機床，其快速發展起來的柔性加工單元、加工中心等均為在數控銑床的加工基礎上產生的，二者均離不開先進的銑削方式。因為數控銑削工藝較為復雜，存在的技術性問題也較多，故此，汽車生產工程技術人員在研究和開發系統及相關軟件時，也始終將銑削加工作為重點技術。在汽車模具加工中，數控加工技術的數控銑削技術通常用于斜模和凹凸模。隨著此項技術的全面應用，復雜的外觀也能夠考慮到精加工的運用，這在斜模的加工制造中較為常見。比如，在加工汽車模具時，運用數控銑削技術，選用電機的生產方式，不但可以產生火花放電，更可以深層次滿足生產加工的需求。數控銑削加工不僅具有傳統的銑床加工特征，也包含以下幾方面特點：一是零部件的加工適應性較強、也較為靈活，可以加工形狀較為復雜或難以標明尺寸的零部件，比如，形狀復雜的汽車模具、殼體類零件等;二是可以加工傳統機床難以加工的零件，例如，運用數學模型的復雜曲線或者三維空間曲面類的汽車模具零件;三是可以加工一次裝夾定位完成后，需要開展多道工序的加工零部件;四是滿足加工需求的精度高、質量高的零部件，數控設備的脈沖當量通常為0.001mm，高準確度的數控系統基本為0.1μm，除此之外，數控加工還能夠有效避免相關人員的操作失誤;五是生產自動化較高，能夠極大減少操作人員的勞動強度。有益于生產管理的自動化;六是生產效率較高，通常情況下，數控銑床不需運用專用夾具等設備設施，在零部件更換時僅僅需要調用存儲于數控設備中的加工程序、裝夾工具以及刀具數據就可以，因而極大減少了生產周期。此外，數控銑床具有銑床、鏜床、鉆床等幾大性能，各個工序高度集中，極大提升了生產效率。與此同時，數控銑床的主軸轉速和進給速度均為無級變速，故而有益于選用最佳切削用量。因此數控銑削技術的應用在汽車模具制造行業較為普遍。如圖1所示。

4.2 高精度機械加工

數控技術在汽車加工中的應用，可應用高精度的加工技術。由于汽車模具加工的剛度具有一定特性，鋁合金及鈦合金是主材，因此運用高速切削技術時應嚴格控制切削力，以確保零部件的加工質量。一是不斷增強對于加工設施的檢查、維修以及維護，進一步提升生產率。在汽車模具生產加工過程中，是一個繁瑣且復雜的過程，一般情況涉及整車的制造工作。因此為更加高效地生產符合規范的汽車模具產品，須確保加工設施的正常運行。故而，高精度的機械加工設施應進行嚴格的、反復的試驗、檢查，及時消除隱患。比如，相關人員可以在生產前對機械的精密度進行再次校準;也可以編制標準的生產流程，定期檢查并維護機械設施;相關部門也可以明確分工，每位工作人員均要管理相應的設備，并將責任落實到個人，增加投入，引進先進設備。二是轉變傳統的磨削加工工藝，進一步提升模具加工精度。磨削過程能夠整體反映出一個行業的制造水平。而磨削是設備加工生產的重要環節，也是直接影響加工精度的重要工序。近些年來，制造行業在轉變磨削工藝方面也具有較大的進展。比如，某一區域的機床廠MGA1432A高精度萬能外圓磨床以及其他城市內的第二機床廠生產MG1332C/MG1432C高精度數控機床均處于行業內的領先水平，非常適用于加工車間小批量零部件的加工。汽車機械加工中，大型鈦合金鏤空是較為常見的，其代替了螺絲進行零件的連接，進一步增強了設備的便攜性，使得不同設備的零件也更加穩固安全，剛性及強度也得到了進一步提高。因此，為確保汽車模具加工的精度，數控技術的運用率遠遠高于傳統技術。如圖2所示。

4.3 數控機床車削生產加工技術

在汽車模具加工中，在制造后橋標準件時，運用數控加工技術的關鍵所在是數控機床車削生產加工技術，以此有效完成旋轉體、桿件等不同形狀模具的加工制作。旋轉體模具加工主要包括軸類零件、盆實體模型、注塑實體模型以及瓶子實體模型等。而在數控車削生產加工技術方面，模具的平面生產加工一般較為簡單，也極易操作。因此，在制作過程中，運用數控車削生產加工技術通常僅僅在模具中進行部分零部件的平面加工。運用數控車削生產加工技術進行汽車模具加工一般是生產加工一些較為分散的零件，而后按照實際需求再配合其他技術進行總體的模具加工制作。如圖3所示。

4.4 復合機械與五軸聯動機械加工

汽車模具加工能夠通過五軸聯動技術確保3D曲面零件的精度，采用切削技術達到最佳的幾何角度和形狀。這種加工技術在汽車模具精加工方面具有顯著優勢，同時也可以提升切削效率。

銑削可以獲得良好的彎曲面。球頭刀具用于三軸聯動銑削時，通過X、Y、Z不同方向的直線運動，能夠將刀具切削到模具的任意坐標位置。由于刀具軸方向不可改變時，某一部位的點實際切削速度為零，刀具中心的容屑空間也較小。因此如若這些參照點被切削，較差的切削條件也會造成模具加工面的質量下降，此外，刀片磨損程度的加深及加工時間過長，也會使得刀具材料不能得以充分利用。

相較于三軸銑削技術，五軸銑削具有更多的優勢。此種技術通過兩個轉軸的運動，能夠隨意調整刀具軸線方向，使銑刀軸線與工件表面的夾角和實際切削速度保持一致，也能夠更加靈活地設置刀具路徑，以滿足模具表面深度較大的需求。此外，運用球頭刀具進行加工時，不管刀具相對于模具本身處在何種方位，切屑總是在半球面上分離。故而，每次總是切斷相同幾何形狀和尺寸的切屑，而發生變化的是刀片在分離切屑時的運動軌跡，由此能夠確定刀片接觸條件和切割幾何運動條件一致。換言之，即為能夠通過針對性較強地改變和明確刀具方向來影響模具被切削過程和幾何運動參數，并能夠從刀具磨損、表面加工過程穩定性等方面對其進行調整。總的分析看來，此種技術的主要架構及數控信息系統較為復雜，成本偏高，操作難度較大，需要組織操作人員進行崗前專業技術培訓，以此達到生產需求。

4.5 數控電火花加工技術

作為數控車床加工技術的重要組成部分，電火花加工技術在汽車模具加工中具有主導地位。運用該項技術進行汽車模具加工能夠滿足模具快速成型的需求。相較于編程方式，數控電火花加工技術的生產加工技術水平較低，汽車模具加工中的線切割工況通常均為直壁模具，例如在沖壓模具的生產過程中制作凹凸模具，或者電極在數控電火花加工技術中的應用。在汽車模具加工中，按照電極操作技術，運用數控電火花加工技術，能夠得到更好的技術效果，確保加工過程的直線度及平整度。擴展數控電火花加工技術的運用范圍，能夠進一步提升汽車模具的加工技術實力，從而進一步提升汽車模具的加工精度。

5? 汽車模具數控加工技術未來發展趨勢

數控技術在汽車模具加工制造中的應用是符合現代社會發展的，是當今時代的必要創新舉措，當前的數控技術具有開放性和靈活性等特征。對于汽車模具加工產業而言，也是提升加工技術水平的關鍵技術手段。數控技術在汽車加工環節的應用，憑借該技術靈活的特點，對加工內容進行模塊化設計管理，有益于提升數控技術的運用靈活性和效率，滿足汽車加工的多樣化需求。未來汽車模具的加工趨勢必向智能化、數字化方向發展，數控技術在汽車領域發展的推動下也會越來越完善，并逐漸展現出其開放的特征，此種技術也有利于汽車加工資源的共享。

6? 結束語

綜上可知，科學地運用數控加工技術不但能夠有效提高汽車模具制造的水平，也能夠提升其制作效率，從而保證該行業的社會效益及經濟效益的協同發展。因此，應更加重視數控加工技術在汽車模具的制作運用，應用該種技術提高機械制造業的生產質量。

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