數控加工技術在汽車機械模具加工制造中的應用

摘 要：在新的時代背景下，信息科技飛速發展，已經深入到社會的方方面面。在制造業中，數控加工技術是信息化的一個重要體現，在國家大力推動工業化進程的同時，對汽車機械模具制造業來說，要與信息化相結合，進行產業生產方式的革新，以提升產業的效率與品質。基于此，本文主要對數控加工技術在汽車機械模具加工制造中的優勢及應用進行分析，緊接著分析提高汽車機械模具數控加工制造精度的有效措施，最后提出數控加工技術在汽車機械模具加工制造中的發展趨勢，以供參考。

關鍵詞：數控加工 機械模具 加工制造 技術應用

0 引言

我國的模具制造業總體發展處于穩定狀態，在裝備和工藝持續創新的大環境下，模具生產的效率和精度得到極大提高，然而，模具制造業的整體效益卻沒有得到最大限度的發揮，這就要求從業者不斷地推陳出新，加速科研的腳步。而汽車機械模具的制造依賴于高科技的運用，特別是數控的高效率、高精度的加工裝備，只有把數控加工技術和機械模具加工制造緊密結合起來，才能把模具制造業推向一個新的高度。所以，在模具加工制造中廣泛而高效地使用數控加工技術，已經成為模具制造業的發展方向。

1 數控加工技術在汽車機械模具加工制造中的應用優勢

1.1 有利于減小勞動強度和提高生產效率

通過使用數控加工技術，可以在整個生產過程中減少處理時間，讓加工處理工作變得更加合理，同時也極大地提升車間工作的智能化程度，這樣就可以節約人力生產成本。其次，在生產管理工作上變得更加容易，同時對車間的人員管理也進行優化，從而減少管理工作和生產成本。因為傳統的機器生產流水線以零點五自動化生產線為主，許多崗位的加工工作都要靠工人去做。而新技術如數字控制技術、液壓技術和傳感器等，給現代工業帶來了很大的變革，而且生產制造的現代化、物流系統不僅可以減少加工工序的輔助時間，還可以減少工人的勞動強度，從而提高生產效率。

1.2 有利于減少汽車機械模具加工時間

從汽車機械模具數控加工制造技術的具體應用流程來看，科技人員能夠統籌好數控加工技術的運用，并將各個方面的有關生產信息都整合起來，從而系統地安排和協調汽車機械模具的數控加工制造技術的具體應用。將技術應用的整個過程以書面的方式進行標準化，融入人力資源和生產信息，在對汽車機械模具進行加工之后，還要對數控加工制造的生產精度進行進一步優化。現階段，國內汽車機械模具的數控加工制造技術已經處于一個比較高的層次，在技術上具有很高的創新性，生產過程的數控化效率也比較高，可以讓實際的生產進程得到很大提高，同時也能對有關的技術內容進行有效討論與研究。特別是對于一些零件的加工工作，需要有很高的技術水平，運用汽車機械模具的數控加工制造技術，可以確保零件的細節加工，也就是采用智能的工作方式，提高模具的整體生產效率。

1.3 有助于提高產品品質

傳統模具加工制造工藝中的工序具有重復性，特別是在大型模具的加工制造階段，手工操作難以提升品質，甚至會影響到整體的品質，從而不利于機械模具的正常、高效率生產。在汽車機械模具加工制造的工作流程中，運用數控加工技術，對各個工藝環節、整個加工過程進行嚴格規范的技術措施，在電子軟件的協同作用下，模具的制造精度得到提升，能使制造出來的模具就能滿足原始設計圖紙的技術要求。同時，利用數控加工技術，在制造過程中實現多個坐標系之間的高關聯度，在滿足高復雜度、高標準化模型的前提下，提高模型制作的工作效率，保證產品的質量，并借助智能化技術和標準化技術，提升產品的質量，推動模具制造業的高效發展[1]。

2 數控加工技術在汽車機械模具加工制造中的應用

2.1 CNC機床的自動控制進給速率最優調節

在外包層模具的數控加工中，工件的加工余量和刀具的切割面積都會隨著時間的推移而發生一定的變化，同時，切削力的大小與進給速度相互協同，在適當的比例關系下，不僅可以提高加工效率，還可以提高模面的加工質量。然而，現有的CNC工藝參數設置方法多采用勻速進給，不能依據切削力的變化實現進給速度的自動調節，而且采用手動方式進行進給，會導致刀具損傷概率增大，無法適應外包層模具的自動化生產和高精度的需要。

2.2 外包層模具數控化加工參數庫的構建

外包層模具是車身外形的重要組成部分，其剛度、尺寸穩定、外形美觀度都是必不可少的。外包模的外形要求光滑，棱線清晰，不能有任何皺折等缺陷，同時要保證其尺寸精度，所以對外包模的制造質量要求非常高。在數控加工外包套模具時，要盡量避免在粗加工階段出現過切和下切現象。其中，超切削不能保證制品的質量，而欠切削又會影響后續加工的穩定性、刀具用量和加工效率。在建立CNC加工工藝參數庫時，需要先對加工中使用的機床及刀具參數進行分析，并將這些參數組織成相應的數據包。在粗加工時，為提高加工效率，可選用大進給量刀具，通常采用盤形銑刀或牛鼻刀。而二次加工則采用整體硬質合金刀刃型的球頭銑刀。最后，在確定刀具的材料特性、加工參數和規范之后，相關人員可以對刀具進行選擇，具體的參數會被分配到數據庫中[2]。

2.3 數控優化軟件的應用

基于NC技術的多變量多目標協同優化方法，通過數值模擬方法，解決復雜環境下外覆件沖裁過程中的切削力與殘余高度控制問題。通過加工仿真、程序校驗、程序優化等方法，降低數控機床程序驗證的繁瑣程度，提高機床加工效率。其次，通過對數控加工全流程的檢測，可以有效地防止錯誤的產生。在采用優化軟件對機床進行數控加工時，該優化軟件可以自動判斷刀具軌跡和刀具余量，并通過添加刀具路徑實現對切削力和殘余高度的控制。在傳統的CNC加工中，進給速度的調整一般采用人工操作，而采用最優軟件后，可以將進給速度調整到數控編程中，并在此基礎上進行刀具路徑的優化，從而實現進給速度的自動設置。

2.4 自動控制數控加工進給的數控編程優化

針對外覆件模的數控加工，采用新的進給速度控制方法，利用數控程序對切削力和進給速度進行協調控制，既能提高生產率，又能提高加工精度，其中，數控機床的最優速度、最優進給參數，是根據外包層模具的數控加工情況來決定。在此基礎上，構建刀具路徑優化數據庫，為后續制定數控加工方案提供依據，將刀具種類、直徑、長度、余量等信息加入程序代碼中，并將相關信息設置在軟件中，確保刀具和余量信息能被自動輸入優化軟件，降低人為輸入帶來的錯誤，同時也為數控編程提供必要的信息支持。

2.5 CBN數控球頭銑刀在模具中的應用

數控加工技術在機械模具生產過程中的運用，體現在對刀具類型、型號的選擇上，由于外包層模具所形成的部件主要采用合金鑄鐵，因此可以采用CBN數控球頭銑刀進行拉伸和成型。CBN數控球頭銑刀硬度高、化學穩定性高、導熱性能好、摩擦系數小，適用于拉深模具和成形模具。利用CBN數控球頭銑刀，可以提高對模具型面的精整效率，并且在進給速度上都能滿足機床的要求。精整后的輪廓面光潔度好，而且無需更換刀具，不僅節約更換刀具的時間，而且減少更換刀具所帶來的誤差[3]。

3 提高汽車機械模具數控加工制造精度的有效措施

3.1 加強熱和力對精度和控制

成形精度是影響模具材料質量的重要因素，這一性質受力和溫度等因素的影響更為直接，若操作不當，可能會引起變形、扭曲、斷裂等危險事故。首先，刀具過熱所引起的溫度過高是導致其危險性的一個重要因素，在此過程中，刀具與其他零件之間的摩擦是其主要熱源。在這種溫度作用下，工件的熱變形難以避免，同時，刀具的切割尺寸也將改變，這將嚴重制約機床的加工精度。其次，選用適當的切削工具，調整切削深度，通過適當冷卻方式對切削過程中產生的熱變形進行控制，是提高切削精度的重要途徑之一。比如，在用刨機或錘頭對工件進行加工時，因受創刀擠壓而使其他工件表面溫度上升是困難的。因此，需要對其進行有效冷卻及退火處理。若鋼板中部受熱不均，則在中間部位將發生彎曲，并在頂面產生一個隆起，對板材的加工精度造成很大的影響。另外，切削力大的機床也有可能由于長時間的使用而處于不利地位，從而對精度造成不良的影響。合理使用冷卻潤滑油，并對未預冷的零件表面材料進行預冷，可有效減少零件過熱對零件加工精度的不利影響。

3.2 采用幾何誤差精密控制技術

程序設計是機械加工工藝體系的重要特點，但機床主軸和刀具等非人為因素對加工效果有很大影響，這些因素對機床主軸轉動的影響最大，從而對加工精度產生影響。首先，主軸是機床的主要傳動部件，各部件之間的相對位置對加工效果有不可忽視的影響，這體現在對整個產品的外觀及表面平整度上。在一件工件上，由于主軸和基準中心軸在轉動過程中出現偏差，從而造成許多誤差。與此同時，原主軸承也會產生固定的磨損，與其他原軸承的配合不夠，與主軸轉速不一致等原因，也可視為主軸轉動時，軸心與標準中心軸偏移。其次，為了有效地減少或防止在運行中產生這樣的錯誤，需要根據特定的要求對主軸進行裝配，并對其進行恰當的潤滑維護，以便將主軸轉動時對操作者準確性造成的擾動降到最低。針對某一種方式進行加工時，工具的精度會對整體結構產生影響，在采取一種特殊的方法進行加工時，需要將該方法所用的工具的精度以及對整體結構產生的直接影響加以考慮。另外，切削刃與刀具表面及其他零件間的摩擦效應也是導致此類零件最大損耗的根源，這一現象的產生，主要是由于切削加工時，工件的表面粗糙度增大，導致切削面的變形，進而導致零件的振動特性產生偏差，而且切削加工的精度直接關系到切削效率、質量、成本以及精度。所以，為了盡量減少系統的誤差，可以采用刀模板或刀顯微鏡等設備，在不同的加工工藝中適時地采用新的耐磨材料加工工具。在此過程中，為了降低工具的損耗，提高工具的使用壽命，需要采用適當的冷卻潤滑劑。

3.3 強化汽車機械模具的反復檢驗

在汽車機械模具加工制造中，微小的偏差會對產品質量產生很大影響。首先，要注意對成品精度進行嚴格的控制，防止由于工人的不當操作而造成的資源和能量的浪費。其次，對模具進行多次反復的檢查，根據檢查的結果及時對制作過程進行調整，以保證刀具的質量和角度的合理性。在多檢測多試驗的基礎上，對汽車機械的模具進行全面的了解，了解加工制造需要，并在大量的實驗中減少加工誤差，從而提高模具制作的精度[4]。

4 數控加工技術在汽車機械模具加工制造中的發展趨勢

4.1 靈活性

當前，數控加工技術已成為推動我國機械制造向柔性化方向發展的一個主要方向，推動數控加工工藝的柔性化發展，既能讓員工更加直觀地把握加工設備的工作狀況，還可以使員工不斷地優化和改善現有的數控程序和系統，使之更適合于機械模具的加工需求，以此來持續提升機械模具的加工效率、精度與速度。

4.2 高效化

隨著數控加工技術的發展，如何有效地提高數控機床的加工效率，已成為人們關注的焦點。要確保數控加工工藝的高效性，就需要持續地提高其切割速率，最大限度地確保其工作的穩定，避免其在切割時產生顯著的變形。另外，為了改善數控機床的排屑性能，提高其加工精度與品質非常重要。同時，在不經過精加工過程的情況下，利用數控加工技術使工件的表面質量能夠直接達到精整的需求，從而有效地減少機模的制造周期，提高模具的制造效率。

4.3 智能化

隨著科學技術的迅猛發展，智能化技術也在不斷地發展，智能化思想和技術已經滲透到了社會的各個領域。根據當前數控工藝的發展趨勢，采用智能制造工藝是今后數控工藝發展的重點，通過提升數控加工技術的智能化水平，一方面能夠大幅度地提升機械模具加工工業人員的工作負荷，另一方面能夠對數控加工機床的工作效率與質量進行有效的提升，實現更佳的加工結果，為國家機械模具制造業的可持續發展做出貢獻[5]。

4.4 高精度

要想進一步提升我國的數控工藝水平，就需要對其進行嚴格的工藝控制，以確保其具備優良的幾何精度與加工精度，最大限度地避免在數控機床加工中出現的各種不穩定因素，提升其加工效率，確保其在高精度的同時，也能滿足對零件的更高要求。

5 結語

綜上所述，由于機械加工制造行業的快速發展，所生產的產品種類日益繁多，模具是完成產品加工的基本保證，為滿足生產要求，要有效地控制模具的生產效率和精度。數控加工技術是指在加工要求的基礎上，提前編制好生產工藝所需要的程序，將有關的程序調用起來，各個機械部件就能根據程序中設置的動作軌跡來加工和生產，具有更大的靈活性，特別適合于小批量、高精度的產品。因此，將數控技術應用于機械模具的加工與制造，具有很強的技術優勢，可以為促進我國機械制造業的進一步發展提供技術保障。

參考文獻：

[1]侯志丹.數控高速切削加工技術在機械制造中的應用[J].科技創新與應用，2022（025）：012.

[2]王燕平，孫曉丹.數控加工技術在機械模具制造中的運用分析[J].時代汽車，2023（13）：121-123.

[3]陳大龍.基于數控加工技術在機械模具制造中的實踐分析[J].河北農機，2022（7）：97-99.

[4]沈佳淵.數控技術在機械模具制造中的應用及改進建議分析[J].現代工業經濟和信息化，2022（008）：012.

[5]鄭旭明，鄭燕青.數控技術在現代機械加工中的應用探究[J].汽車博覽，2022（17）：84-86.