沖壓模具的數(shù)控加工工藝分析與制造效率提升

伊延吉

摘 要：沖壓模具的加工是工業(yè)生產(chǎn)的重要制造手段，傳統(tǒng)的模具制造方法耗時長、效率低下，已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的要求，利用先進的數(shù)控技術(shù)加工沖壓模具，在提高生產(chǎn)效率的同時，還能提升模具的加工精度與實際作業(yè)質(zhì)量，因此制備良好的加工工藝、設(shè)計合理的加工程序是數(shù)控加工沖壓模具及相關(guān)零件的基礎(chǔ)保證。

關(guān)鍵詞：沖壓模具；數(shù)控加工；工藝；效率提升

中圖分類號：TG385；TG659 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.08.014

使用模具進行機械化沖壓成型是工業(yè)中的常用加工方法，沖壓模具不僅可以加工金屬零件，還可以對一些非金屬材料進行加工，使用的范圍非常廣泛，涉及到了機械零件、生活用品、汽車鈑金、電子產(chǎn)品等很多產(chǎn)業(yè)。而隨著科技的不斷進步，對于以模具沖壓方式加工零件的要求也越來越高，傳統(tǒng)的模具制造方法在效率、精確程度、使用壽命和零件成型質(zhì)量等方面表現(xiàn)出了越來越多的不足，針對以上問題，為了能夠更加高效、精確、高速的加工出高質(zhì)量的沖壓模具，利用現(xiàn)代化的數(shù)控加工方式制造沖壓磨具，是模具技術(shù)發(fā)展的一個新方式。

1 數(shù)控加工沖壓模具的優(yōu)點說明

（1）由于數(shù)控加工的便捷性與快速性，能夠很大程度的縮短模具的生產(chǎn)制造時間，并提高模具的工作質(zhì)量，為生產(chǎn)企業(yè)降低模具的加工成本提供幫助。這有利于在現(xiàn)階段機械制造業(yè)在競爭壓力下獲得新的發(fā)展空間。數(shù)控技術(shù)由于是程序控制，生產(chǎn)質(zhì)量十分穩(wěn)定，能夠有效保證不同模具所加工出零件的形狀與品質(zhì)的一致性。

（2）有利于提升模具各個零件之間的匹配程度。與傳統(tǒng)的機加、打磨加工模具相比，數(shù)控加工的模具零件有效減少了實際使用中的誤差，并能保證模具通過加工后，實際裝配的尺寸能更加貼近最初設(shè)計的理想尺寸，增加模具使用過程中的整體質(zhì)量。

（3）由于現(xiàn)代化數(shù)控加工的輔助軟件十分發(fā)達，在對復(fù)雜模具的加工過程中，可以通過仿真軟件對整個加工過程進行仿真加工，能夠及早發(fā)現(xiàn)加工問題或是設(shè)計失誤，減少實際加工的材料損失和時間耽擱，并能夠精確地控制模具的制造質(zhì)量，以便快速完成加工過程。

2 數(shù)控加工沖壓模具的工藝分析

2.1 沖壓模具的圖紙讀取

在對沖壓模具進行數(shù)控加工之前，必須要對模具的組成結(jié)構(gòu)、零部件功能、主體和細節(jié)尺寸等因素進行詳細的了解，要明確模具加工的詳細信息，對模具的設(shè)計圖紙進行準確讀取是十分必要的。（1）在對沖壓模具進行數(shù)控加工的過程中，在讀取圖紙時要盡量保證數(shù)控加工所需尺寸與零件圖紙的標注尺寸相一致，數(shù)控加工使用圖紙的標注尺寸應(yīng)便于編程使用，同時方便對加工零件的尺寸檢測，避免尺寸標注造成的制造誤差。（2）對零件的幾何特征進行分析與了解，明確精確加工位置、粗加工和不加工位置，通過對零件特點和功能的解讀，指導(dǎo)數(shù)控加工沖壓模具相關(guān)零件的形式，以便于數(shù)控加工模具零件的相關(guān)工藝編制。

2.2 沖壓模具的工藝安排

在完成對零件圖紙的解讀后，應(yīng)該對其直接和間接的尺寸進行一定的校對與整理，確認無誤后方可開始對沖壓模具數(shù)控加工的工藝安排，具體安排順序如下。

（1）根據(jù)零件圖紙的材料要求和外形尺寸要求，為模具零件選取合適的毛坯材料，毛坯材料的尺寸應(yīng)留有后續(xù)加工的充足余量，同時盡可能使用標準尺寸的材料，以降低購買材料的成本消耗。

（2）通過對圖紙的理解和細節(jié)的思考，為模具零件的加工制定多種工藝方案，通常需制定兩種以上的工藝方案，工藝方案需確定零件的固定方式；車削加工、銑削加工、轉(zhuǎn)孔加工等先后順序；并制定熱處理方式，以及熱處理后的磨削加工及精修加工等。通過討論分析定位簡易程度、加工精確度、工序集中程度等關(guān)鍵加工問題，從預(yù)定方案中選取出最佳的工藝方案。

（3）對于沖壓模具的零件圖紙進行一定的分類，大體上可以將需要制造的零件分為三類。一是工藝零件，它是沖壓模具的主要組成部分，其主要材料是合金鋼，具有硬度指標良好的特點。由于工藝零件的自身硬度高，它的加工成型步驟較為繁瑣，除應(yīng)用傳統(tǒng)的車削和銑削加工外，常常還需要使用激光加工和電火花加工進行輔助，以保證關(guān)鍵部件的加工質(zhì)量。二是結(jié)構(gòu)零件，結(jié)構(gòu)零件通常包括了模座、凸凹模的固定板、限位支撐板以及模柄等組成，結(jié)構(gòu)零件主要起連接固定作用，所使用的材料多為優(yōu)質(zhì)低碳鋼和鑄鐵、鑄鋼等。這些零件結(jié)構(gòu)較為簡單，易于數(shù)控加工。三是定位輔助零件，主要用于凸凹模具結(jié)合時的導(dǎo)向與定位工作，包括了定位銷、導(dǎo)向銷、擋料銷等，常用材料以淬火鋼與中碳鋼材料為主，具有較好的使用壽命。

（4）完成加工刀具及器具的選擇，由于沖壓模具的加工方式比較特殊，這就要求模具整體的剛性和硬度都比較大，這也是傳統(tǒng)模具較難加工的主要原因之一，數(shù)控化的加工方式，由于加工精度高，對于復(fù)雜形狀模具的加工能力強，因此在程序編制準確合理的條件下，只要刀具的質(zhì)量和壽命能夠達到加工要求，那么就能保證模具加工的精確性，因此應(yīng)根據(jù)形狀特點選取壽命長、剛性好的刀具用于模具的加工。

2.3 零件的粗精加工工藝過程

2.3.1 輪廓粗加工

除去模具零件的復(fù)雜形狀編程之外，在粗加工時，應(yīng)當充分利用數(shù)控機床的性能，確保零件粗加工在機床的可控范圍內(nèi)的前提下，盡可能的使用最大吃刀量和最快進給速度，同時注意預(yù)留內(nèi)部倒角尺寸，保證在加工過程中對退刀和換刀的距離有科學(xué)合理的控制，在保證粗加工質(zhì)量和合理性的同時，最大程度的提升粗加工的工作效率，通常來說車削粗加工的余量在13 mm為宜，銑削粗加工的余量在10 mm為宜，磨削粗加工的余量在03 mm為最佳。

2.3.2 輪廓精加工

精加工是模具制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在對零件輪廓進行精加工時，需要著重考慮尺寸精度、表面質(zhì)量和位置精度的實現(xiàn)與控制，同時對刀具切削量的選擇也很重要，在加工開始和批量制造的過程中，還應(yīng)注意對刀具的質(zhì)量和耐磨性做常規(guī)的檢查，以保證刀具的切削性能。一般來說車削半精加工的余量在045 mm左右、精加工的余量在025 mm左右、銑削半精加工的余量在05 mm為宜、磨削精加工的余量在02 mm以下為最佳，這樣不僅保證了沖壓模具的精加工質(zhì)量，避免出現(xiàn)相同零件間的質(zhì)量波動，還有效提升了精加工的整體工作效率。

2.4 建模與編程

對于復(fù)雜的數(shù)控加工模具，應(yīng)當利用三維建模軟件進行模型制作，常用的軟件包括UG、SolidWorks、Pro-E等，通過計算機的仿真三維建模，能夠?qū)π杓庸つ＞叩母鱾€幾何元素進行細致的仿真與規(guī)劃，并通過自動編程軟件完成程序的編制，程序編制完成后需對加工過程和具體的坐標、切削參數(shù)和刀具參數(shù)進行考慮與驗證，存在問題或需要優(yōu)化可以適當修改程序，力爭為模具試加工與正式加工提供便利。

3 數(shù)控制造沖壓模具的效率提升方式

3.1 優(yōu)質(zhì)數(shù)控程序的編寫

數(shù)控編程的質(zhì)量對加工的復(fù)雜程度與實際加工質(zhì)量都有較大的影響，一個簡潔、正確的數(shù)控程序能夠顯著提高機床的工作效率。首先，通過對程序的優(yōu)化能夠顯著降低設(shè)備走空刀的概率。其次，優(yōu)秀的編程會考慮到自身機床的優(yōu)勢與不足，為指定設(shè)備量身定制的程序有利于提高機床加工的精確度與可靠性，減少試制零件的廢品率和零件的調(diào)試時間。再次，對數(shù)控程序的優(yōu)化能夠進一步提升數(shù)控機床的加工能力，嘗試探索新的加工方式與工藝，極大程度的提升機床的加工潛力。最后，數(shù)控編程人員與工藝人員應(yīng)不斷提升自身的專業(yè)能力，更新自身對數(shù)控專業(yè)的認知程度，提升數(shù)控編程的優(yōu)質(zhì)程度。

3.2 做好數(shù)控機床的調(diào)整與維護工作

想要保持數(shù)控機床良好的工作效率和加工精度。必須定期對機床設(shè)備進行調(diào)整與維護保養(yǎng)工作，使機床長期保持良好的工作狀態(tài)，不要因為趕任務(wù)而使機床長期高負荷運轉(zhuǎn)，盡管密集的工作會在短時間內(nèi)提高勞動生產(chǎn)效率，但由于缺乏了維護與保養(yǎng)，容易造成數(shù)控機床的故障產(chǎn)生與壽命減短，還會影響模具的加工精度與實際裝配質(zhì)量。

3.3 合理設(shè)計刀具的工作位置

在對模具的批量生產(chǎn)作業(yè)中，要使數(shù)控機床擁有最佳的工作效率，就必須根據(jù)零件的實際特點設(shè)計合理的加工計劃。對于刀具的更換位置進行合理選取，以便于優(yōu)化加工過程中的刀具行走路線，減少空走刀過程中的時間消耗，并提升換刀的準確性，降低刀具損耗的相關(guān)成本。

4 總結(jié)

綜上所述，利用數(shù)控技術(shù)完成沖壓模具的加工工作，能夠很大程度的提升模具的加工效率，尤其對于形狀較為復(fù)雜的凸凹模具，其在加工精確程度、批量模具的一致性及模具整體裝配質(zhì)量等方面都具有明顯的優(yōu)勢。同時，要做好數(shù)控技術(shù)對沖壓模具的加工工作，還要認真分析并制定合理的加工工藝，并編寫科學(xué)的加工程序，以滿足沖壓模具對精度和效率的高要求。

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