數(shù)控加工在汽車模具制造中的應(yīng)用

王飛

摘 要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展讓人們對(duì)技術(shù)水平的要求不斷提升，尤其是在現(xiàn)代很多產(chǎn)品的零部件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，對(duì)于模具制造的要求相對(duì)較高。文章主要對(duì)數(shù)控加工在汽車模具制造中的應(yīng)用進(jìn)行探討，在汽車模具制造中應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)，在彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)不足的同時(shí)，能夠提升產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工;汽車模具制造;應(yīng)用分析

引言

數(shù)控加工的先進(jìn)性使得該技術(shù)在當(dāng)前的制造業(yè)范圍內(nèi)得到了非常普遍的應(yīng)用，尤其是在模具加工環(huán)節(jié)數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為了核心加工設(shè)備。我國(guó)汽車市場(chǎng)發(fā)展迅速，且近年來(lái)也會(huì)繼續(xù)地保持良好而穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢(shì)。一來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，二來(lái)我國(guó)財(cái)政政策的大力支持對(duì)汽車市場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生明確的積極作用，數(shù)控加工對(duì)汽車模具制造起到的促進(jìn)效果也具有重要的現(xiàn)實(shí)研究意義。

1數(shù)控加工的概念

數(shù)控就是使用各類數(shù)控機(jī)床，高精度的，可以加工零件（例如，可以直接將一整塊鐵銑成臉盆）也可以加工模具。既可以加工模具，也可以加工零件。通俗來(lái)講是指通過(guò)在計(jì)算機(jī)上預(yù)先編制好模具加工的每一步程序，使得設(shè)備可以按照標(biāo)準(zhǔn)化的流程自動(dòng)的進(jìn)行汽車模具的機(jī)械加工?，F(xiàn)今數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)深入到我們生活的方方面面，在社會(huì)生產(chǎn)的諸多環(huán)節(jié)都有數(shù)控機(jī)床自動(dòng)機(jī)械生產(chǎn)的參與。我國(guó)數(shù)控機(jī)床機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)發(fā)展迅猛，汽車制造行業(yè)數(shù)控技術(shù)以每年極快的速度遞增，數(shù)控技術(shù)編程化流水線汽車配件制造替代人工成為大勢(shì)所趨，數(shù)控技術(shù)汽車制造產(chǎn)業(yè)成為最具前景的發(fā)展方向。

2數(shù)控加工在模具制造中的作用

2.1有利于提高模具制造的精準(zhǔn)度

在模具制造的過(guò)程中，要求生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品具有非常高的精準(zhǔn)度。模具制造行業(yè)中對(duì)于模具的公差，要求不能超出1/5～1/10的范疇，特別是對(duì)于模具結(jié)合的位置上，具有更高的精度要求。在實(shí)際的生產(chǎn)中，相關(guān)人員的CNC加工技術(shù)安全意識(shí)淡薄，導(dǎo)致了在生產(chǎn)中操作不規(guī)范、不專心、敷衍了事的情況的出現(xiàn)，這種觀念極易引發(fā)安全問(wèn)題，在生產(chǎn)中臨時(shí)頂替的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，讓未掌握數(shù)控操作技術(shù)與操作經(jīng)驗(yàn)不足的人員進(jìn)行生產(chǎn)，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降的情況，對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)了極大的負(fù)面影響。而數(shù)控模具加工技術(shù)的應(yīng)用可以很好的改善這樣的情況，從而極大提高模具生產(chǎn)的精度[1]。

2.2零件質(zhì)量穩(wěn)定

數(shù)控加工技術(shù)對(duì)自身精度和重復(fù)精度的要求都比較高，零件的一致性得到認(rèn)證，有助于降低機(jī)床加工環(huán)節(jié)技術(shù)人員失誤問(wèn)題產(chǎn)生的概率。數(shù)控加工技術(shù)不僅在零件精度方面滿足了汽車模具制造要求，且實(shí)際生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，在實(shí)際落實(shí)加工工作期間，能夠有序開(kāi)展質(zhì)量管控工作。此外，需要格外注重工藝設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的合理性，這樣在按照規(guī)定程序進(jìn)行操作時(shí)，就能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。

3汽車模具制造中數(shù)控加工的應(yīng)用舉措

3.1數(shù)控車削加工技術(shù)

在汽車模具制造中，對(duì)數(shù)控車削加工技術(shù)進(jìn)行正確應(yīng)用，技術(shù)人員可以利用虛擬加工的開(kāi)放式加工過(guò)程，來(lái)對(duì)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而高效開(kāi)展相應(yīng)的輔助工作。對(duì)于虛擬加工平臺(tái)而言，其是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)基礎(chǔ)依據(jù)，主要就是對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行仿真和對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)價(jià)， 通過(guò)這樣的方式找到效果較好的切削參數(shù);之后對(duì)緊緊依據(jù)加工平臺(tái)所預(yù)測(cè)的各項(xiàng)條件，以應(yīng)用優(yōu)化算法的方式為主對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，甚至也能給數(shù)控程序進(jìn)行自動(dòng)編輯和修改。對(duì)于整體數(shù)控程序而言，切削參數(shù)中包含的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等數(shù)據(jù)，都是由相應(yīng)的數(shù)控指令所控制，并且背吃刀量也隱藏在數(shù)控程序中。在此種狀況下，就可以通過(guò)數(shù)控程序化的方式，對(duì)加工過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化，在確定主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速之后就能對(duì)其他變量進(jìn)行優(yōu)化。此外，考慮到機(jī)床功率、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量的具體允許范圍，甚至為了能夠?qū)ψ兞窟^(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，在粗加工階段就要充分考慮切削功率、切削刀這兩項(xiàng)因素;在精加工階段則要充分考慮表面粗糙度這一因素。緊緊依據(jù)在程序中實(shí)際獲取的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度各項(xiàng)信息，進(jìn)一步獲取虛擬加工期間切削深度信息之后，在對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行充分應(yīng)用，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)修正模塊和優(yōu)化切削打參數(shù)數(shù)控程序的目的。此外， 因?yàn)樵诳刂浦鬏S轉(zhuǎn)速等參數(shù)期間，就已經(jīng)開(kāi)展了分割和離散處理，那么在修正程序過(guò)程中，也要加入新的程序段來(lái)制定和優(yōu)化相關(guān)參數(shù)信息[2]。

3.2數(shù)控加工電火花技術(shù)

使用ATC（自動(dòng)電極交換裝置）后，機(jī)床開(kāi)機(jī)回到機(jī)械原點(diǎn)，將要加工的電極裝入電極庫(kù)之內(nèi)，然后將基準(zhǔn)電極插入主軸夾頭，以手動(dòng)控制的方式完成基準(zhǔn)電極中心對(duì)工件零點(diǎn)的定位，準(zhǔn)確地記憶基準(zhǔn)電極的中心偏移量。當(dāng)使用自動(dòng)編程軟件制作程序之后可以先將使用的電極號(hào)輸入，確定加工深度和執(zhí)行檢索相關(guān)的加工條件，將所有制作好的程序全部保存， 再調(diào)出執(zhí)行程序后即可開(kāi)始加工過(guò)程。數(shù)控電火花機(jī)床的加工環(huán)節(jié)當(dāng)中， 可自動(dòng)測(cè)量加工電極中心偏移量進(jìn)行自動(dòng)定位，保障整個(gè)自動(dòng)加工過(guò)程的正確執(zhí)行。不具備ATC電極庫(kù)的數(shù)控電火花操作過(guò)程與這一操作過(guò)程基本類似，但涉及到中心偏移量測(cè)量的有關(guān)工作需要手動(dòng)操作，但仍然可以打破傳統(tǒng)的繁瑣加工模式[3]。

3.3高速銑削加工技術(shù)

利用高速切削技術(shù)進(jìn)行模具的制造和加工時(shí)可以有效地降低機(jī)動(dòng)加工時(shí)間和加工精度，保持表面質(zhì)量。大量生產(chǎn)實(shí)踐工作也表明，通過(guò)高速銑削加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD可以有效地推動(dòng)汽車模具制造的發(fā)展。這里以五軸聯(lián)動(dòng)銑削加工為例，在該技術(shù)的支持下可以獲得良好的曲線型近似表面并保障刀具可以切到工件上的任意坐標(biāo)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的三軸聯(lián)動(dòng)銑削加工進(jìn)行對(duì)比，五軸聯(lián)動(dòng)的主要優(yōu)勢(shì)在于可以隨時(shí)調(diào)整刀具軸線的方向， 讓刀具軸線和工件表面的夾角與實(shí)際切削速度保持平衡。換言之我們可以通過(guò)有目的地改變和確定刀具方位的方式來(lái)改變?cè)械那邢鬟^(guò)程和幾何運(yùn)動(dòng)參數(shù)，然后從刀具磨損、加工過(guò)程的穩(wěn)定性要求方面展開(kāi)相應(yīng)的優(yōu)化工作。但需要注意的是銑削加工本身的數(shù)控編程方法比較復(fù)雜，對(duì)于計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算能力提出了更高的要求。以機(jī)床主軸的工作過(guò)程來(lái)說(shuō)，高速切削機(jī)床的轉(zhuǎn)速范圍為10000-100000m/min，主軸功率在15kW以上，高速主軸通常采取液體靜壓軸承式結(jié)構(gòu)方法，配合熱油氣潤(rùn)滑或噴射潤(rùn)滑等技術(shù)，主軸冷卻采用主軸內(nèi)部水冷/氣冷。為了滿足模具高速加工的需要， 還可使用機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，保持良好的進(jìn)給速度和加速度。高速數(shù)字控制回路能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)的前饋控制，發(fā)揮預(yù)處理功能和誤差補(bǔ)償功能[4]。

結(jié)束語(yǔ)：總之，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升，我國(guó)汽車制造業(yè)的發(fā)展速度顯著提升，無(wú)形中人們對(duì)汽車產(chǎn)品的性能、外觀、質(zhì)量等因素都提出了嚴(yán)格要求，也為汽車更新?lián)Q代加快速度創(chuàng)造條件。此外，數(shù)控加工技術(shù)使得企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程中的自動(dòng)化性能得到了全面發(fā)展，降低了人工投入的比例，減少了作業(yè)人員的高強(qiáng)度勞動(dòng)，有效提升了生產(chǎn)效益。合理應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)推動(dòng)了模具制造行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展，確保了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性，為汽車零部件提供了更安全、穩(wěn)定、快速的生產(chǎn)，保證零件成形質(zhì)量，提升汽車使用性能和安全可靠性。

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