汽車覆蓋件模具數(shù)控加工工藝及模板開發(fā)

陸 鵬

（寧波工程學院機械學院，浙江 寧波315000）

汽車用戶個性化需求日益增強，汽車企業(yè)面臨著如何更快速地開發(fā)出高質量新產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，而汽車覆蓋件模具的設計與制造是制約整個汽車更新?lián)Q代的關鍵因素之一。數(shù)控加工的先進性使得數(shù)控機床在汽車制造業(yè)中的應用越來越普遍，特別是在汽車零件模具加工中已成為必不可少的核心設備，加上CAM技術、UG三維軟件、PowerMILL軟件等在模具制造領域中的日益普及，促使汽車覆蓋件模具加工朝著自動化方向發(fā)展，模具加工精度和效率、模具零部件加工質量顯著提高。由于模具結構比較復雜，數(shù)控編程人員進行加工編程時采用的加工工藝、走刀方式、加工工藝參數(shù)不盡相同，而受到個人工作經(jīng)驗、技術嫻熟程度限制，不能兼顧各方面因素來對加工工藝路線和參數(shù)進行優(yōu)化，加工質量仍有待提高。為此，有必要針對相似結構特征，開發(fā)基于軟硬件環(huán)境的適合汽車冷沖模具程序化加工的工藝模板，規(guī)范汽車覆蓋件模具加工工藝規(guī)程。

1 數(shù)控加工原理及優(yōu)勢

數(shù)控加工是一種在數(shù)控機床上加工零件的工藝方法，主要是采用直線插補、圓弧插補原理，通過數(shù)字信息控制機床位置、機床位移和加工內容來實現(xiàn)機械加工，加工出靠人力經(jīng)驗無法加工出的圓弧和曲面，它是解決零件品種多變、批量小、形狀復雜、精度高等問題和實現(xiàn)高效化、自動化加工的有效途徑。由于數(shù)控加工加工精度和效率很高，對工裝要求較低，具有先進性和柔性制造的特點，其在汽車覆蓋件模具加工過程中的應用越來越廣泛，帶型面和刃口的模具制造基本上都需要采用數(shù)控加工才能得以實現(xiàn)。與此同時，數(shù)控加工也推動著數(shù)控編程技術的發(fā)展。

2 汽車覆蓋件模具數(shù)控加工工藝

（1）拉延模。典型拉延模型面曲面面積大，曲率半徑變化大，起伏大，結構復雜，對該類型型面結構特征加工工藝進行制定時，要按照以下工序進行：①模具定位、夾緊后根據(jù)毛坯給的粗基準進行找正，確定加工坐標系，留1～2mm余量進行試加工，檢測毛坯各加工部位切削余量是否均勻，毛坯是否存在鑄造缺陷；②對模具型面毛坯進行粗加工，去除毛坯余量；③保證機床平穩(wěn)工作，避免切削方向和載荷出現(xiàn)急劇變化現(xiàn)象；④清角加工或清根加工，將毛坯角落處刀具未能加工到的材料清除干凈，以使半精加工中加工量保持均勻，不留余量；⑤半精加工，將上道工序的殘留加工變平滑，并保留一層均勻加工余量，之后進行清角加工，清除拐角處未清理的材料，比如對于凸模的半精加工，由于凸模中間高四周低，宜采用隨形銑，采用由內往外的走刀方式，留余量0.4mm；⑥輪廓精加工，嚴格按照設計要求進行，不留余量，確保加工精度和表面質量。凸模、凹模、壓邊圈需要進行數(shù)控加工。其余可在普通銑床上完成。

（2）模具上模。刀塊型面分開加工方式對上模進行數(shù)控加工。模具加工工序為型腔銑開粗——粗加工——精加工。刃口加工工序：開粗加工——精加工——清角加工。壓件器加工工序：逆銑粗加工——型面粗清根加工——型面粗加工——型面精加工——型面清根加工——順銑輪廓精加工。

3 加工工藝模板的開發(fā)

由于模具結構比較復雜，數(shù)控編程人員進行加工編程時采用的加工工藝、走刀方式、加工工藝參數(shù)不盡相同，而受到個人工作經(jīng)驗、技術嫻熟程度限制，不能兼顧各方面因素來對加工工藝路線和參數(shù)進行優(yōu)化，往往不能給出合理的工藝方案，模具加工工藝隨意性較強，加工質量仍有待提高。為此，有必要針對相似結構特征，開發(fā)基于軟硬件環(huán)境的適合汽車冷沖模具程序化加工的工藝模板，使生產(chǎn)中汽車覆蓋件模具各個部分加工得到規(guī)范，使數(shù)控加工編程人員可快速、設計出與生產(chǎn)需求相適應的工藝路線和加工程序。文章主要基于UG三維軟件，利用其強大數(shù)控加工功能進行數(shù)控編程，利用其方便的工藝模板開發(fā)接口進行汽車覆蓋件模具加工工藝模板的開發(fā)。

首先根據(jù)每種結構特征的加工工藝特性確定其加工工藝流程，然后根據(jù)每個環(huán)節(jié)的加工工藝特點，從軟件中找到與之相匹配的加工策略，對加工工藝參數(shù)進行定義。將每一步的加工策略和工藝參數(shù)以模板形式保存于軟件加工策略同一模板目錄中，加工工藝模板的開發(fā)由此完成。

對于數(shù)控加工編程，應遵循以下原則：依據(jù)開粗——粗清根加工——粗加工——半精清根——半精加工——精加工——精清根的加工順序；拉延面或內板后序模較平緩可省略半精加工；清根、清角最小刀具Φ6mm；對加工邊界進行合理劃分，對走刀方向進行優(yōu)化；對于深度大于150mm的位置采用牛鼻刀粗加工和精加工；加工誤差的補償應在余量中考慮；修邊凹凸模輪廓程序按照設計要求留間隙；凹模與凸模之間間隙值為0.5-1mm；對所有程序進行相互校對，標明加工坐標系、高度、加工順序、程序名稱、刀具使用、加工內容、注意事項等。

4 結語

總之，要提高汽車覆蓋件模具加工質量和效率，數(shù)控加工是比不可少的，數(shù)控加工技術水平高低直接影響模具加工質量，進而影響到汽車零件的表面質量，另外，汽車覆蓋件模具數(shù)控加工的規(guī)劃化作業(yè)對加工質量和效率也有著重要影響。未來，在大力推廣高效、先進數(shù)控加工技術的同時，務必要進一步完善從編程到加工的一系列動態(tài)標準流程和編程操作規(guī)范，使汽車覆蓋件模具的數(shù)控加工有章可循，使加工質量和效率從參差不齊到大幅度、大面積提高。

[1]馬賀威,姜偉.汽車覆蓋件模具數(shù)控加工工藝[J].金屬加工(冷加工)，2011，（4）:46-47.

[2]張宏武,朱林.典型汽車覆蓋件模具的數(shù)控加工工藝研究[J].模具制造，2011，（7）:75-78.

[3]郭宏軍,陳平,楊玻.高速切削加工技術在汽車覆蓋件模具制造中的應用[J].金屬加工(冷加工)，2014，（1）:68-71.

[4]張智霞,章志兵,柳玉起,武朋飛.基于模板的汽車覆蓋件交互式模具設計系統(tǒng)的研究[J].精密成形工程，2014，（6）:127-132.

[5]姜志鵬.汽車覆蓋件模具高效銑削軌跡規(guī)劃[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學,2014.