數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用研究

李華波

摘要：隨著制造業(yè)信息化的不斷深入，數(shù)控加工技術(shù)開始引入到模具制造的過程中，并成為模具制造業(yè)的重要技術(shù)支持。數(shù)控加工技術(shù)在模具制造業(yè)中發(fā)揮著極大的作用，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率的同時(shí)，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量與精度，為企業(yè)帶來了最大化的效益。本文介紹了數(shù)控加工技術(shù)的同時(shí)，詳細(xì)的分析了數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用優(yōu)勢與特點(diǎn)，具有一定參考借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工技術(shù);機(jī)械模具;制造;運(yùn)用

0? 引言

隨著社會的不斷進(jìn)步與科技的不斷發(fā)展，全球工業(yè)化水平得到了提高，制造業(yè)開始向著信息技術(shù)的方向發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)成為了制造業(yè)信息化發(fā)展的具體體現(xiàn)。為提高工業(yè)制造效率;提高產(chǎn)品準(zhǔn)確性與質(zhì)量，數(shù)控加工技術(shù)開始為機(jī)械模具制造提供新的技術(shù)支持。目前，車削、銑削、電火花加工等技術(shù)在機(jī)械模具制造中廣泛普及。機(jī)械模具在眾多的制造業(yè)生產(chǎn)中，發(fā)揮著重要的使用功能，這就決定了對機(jī)械模具的結(jié)構(gòu)、特性等方面具有極高的加工技術(shù)。因此，探究數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用，具有重要的研究意義與研究價(jià)值。

1? 數(shù)控加工技術(shù)原理與應(yīng)用特征

1.1 原理

數(shù)控加工技術(shù)是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法。數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用可以分為兩部分：軟件和硬件。軟件主要是指在數(shù)控技術(shù)中所使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、程序編碼等。在這個(gè)體系下，根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸，材料和所加工組件的其他元素的要求，在機(jī)械化加工之前，首先進(jìn)行程序編碼的撰寫工作，然后在編碼程序的進(jìn)行下，開始機(jī)械自動化加工生產(chǎn)。硬件主要是指數(shù)控機(jī)床及其輔助設(shè)施。數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工技術(shù)的基礎(chǔ)，與需要手動控制生產(chǎn)過程的傳統(tǒng)機(jī)床的特性不同，數(shù)控機(jī)床的多種類型的傳感器可以用作參數(shù)的輸入和輸出部分，這有利于形成具有靈活性的自動化程序。

1.2 應(yīng)用特征

隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展與普及，數(shù)控加工技術(shù)開始呈現(xiàn)出自動化、集中化、柔性化等方面的應(yīng)用特征。首先，數(shù)控加工技術(shù)高度自動化的特征使其具備更佳的性能。不僅提高了生產(chǎn)效率與質(zhì)量，還節(jié)省了人力資源。其次，數(shù)控加工技術(shù)集中化的生產(chǎn)方式，大大的縮短了制造的時(shí)間，同時(shí)，該技術(shù)將各個(gè)程序之間的間隔縮短，將生產(chǎn)程序集中化處理，這就解決了空間問題，節(jié)省了占地資源，在相對較小的廠房，也依然可以實(shí)現(xiàn)集中化的大規(guī)模生產(chǎn)。最后，數(shù)控加工技術(shù)的柔性化，在一定程度上，很好的解決了目前面臨的矛盾。工人對傳統(tǒng)加工方法的熟練程度以及機(jī)床的應(yīng)用范圍導(dǎo)致生產(chǎn)線的靈活性不足，這通常需要大規(guī)模生產(chǎn)單個(gè)產(chǎn)品來攤銷成本改善了傳統(tǒng)的加工方式。而數(shù)控加工的智能化在一定程度上解決了規(guī)模與柔性的矛盾，具有一定的優(yōu)勢，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求。

2? 數(shù)控加工技術(shù)在模具應(yīng)用中的作用和特點(diǎn)

2.1 提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率

數(shù)控加工技術(shù)在應(yīng)用上具有高度自動化的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的加工技術(shù)相比，它在產(chǎn)品的加工制造上準(zhǔn)確性更好、精細(xì)度更佳。該技術(shù)采用的是數(shù)字信息系統(tǒng)，它可以對產(chǎn)品進(jìn)行精確的切割制造，避免了人為操作的失誤。數(shù)控加工技術(shù)在模具應(yīng)用中，大大的提高了加工產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率，縮短了加工產(chǎn)品的時(shí)間，加快了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期循環(huán)。

2.2 降低勞動成本

數(shù)控技術(shù)在模具加工制造的應(yīng)用中，其高度自動化的特點(diǎn)，使模具加工制造過程無需人工操作，大大的節(jié)省了人力資源，降低了勞動成本。

2.3 降低生產(chǎn)難度

在模具制造中，往往需要制造很多復(fù)雜的模具。在以前制造業(yè)不發(fā)達(dá)的時(shí)候，采用傳統(tǒng)的人力切割制造，對于精細(xì)、復(fù)雜的產(chǎn)品，難免會出現(xiàn)不可控制的失誤，也存在著很對難以解決的問題。隨著工業(yè)化的發(fā)展，數(shù)據(jù)加工技術(shù)的出現(xiàn)，很好的解決的以前的困難，它在產(chǎn)品的加工制造上，準(zhǔn)確性更好、精細(xì)度更佳，之前被認(rèn)為復(fù)雜的工序和工作都可以解決。數(shù)控技術(shù)在模具制造上，減少了人為操作，避免了不可控因素，降低生產(chǎn)難度。

2.4 需要專業(yè)的知識水平

數(shù)控加工技術(shù)雖然高度自動化，降低了勞動成本與生產(chǎn)的難度，但與此同時(shí)，相比傳統(tǒng)的技術(shù)而言，它需要操作人員具有更專業(yè)的知識水平。數(shù)控技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中，采用的是數(shù)字信息系統(tǒng)，將自動控制和信息數(shù)字化相結(jié)合。因此，數(shù)控加工技術(shù)要求操作人員需要熟練的掌握程序的操作與控制。計(jì)算機(jī)、機(jī)床方面的控制與操作的掌握程度是決定模具質(zhì)量的基礎(chǔ)，相關(guān)人員只有具備熟練的專業(yè)知識，才能夠更好的使用設(shè)備，發(fā)揮最大效益。

3? 數(shù)控加工技術(shù)在模具生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

3.1 便于模具分類

在模具加工和生產(chǎn)之前，首要的工作是將模具進(jìn)行分類。數(shù)控電火花加工、數(shù)控電火花線切割、數(shù)控車削等都是常見的加工分類。根據(jù)分類的不用，來匹配適合的機(jī)床進(jìn)行下一步的加工制造。但在實(shí)際的應(yīng)用中，數(shù)控加工技術(shù)具有兼容性的特點(diǎn)，便于模具的分類。這就簡化了生產(chǎn)程序，提高了生產(chǎn)效率。

3.2 生產(chǎn)技術(shù)精進(jìn)

由于數(shù)控加工技術(shù)采用的是數(shù)字信息系統(tǒng)，將數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用到模具生產(chǎn)中，可以改進(jìn)傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)。通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來控制加工機(jī)床，生產(chǎn)復(fù)雜的模具。如今，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也得到了極大的提升。模具的生產(chǎn)效率與質(zhì)量也越來越高，生產(chǎn)技術(shù)不斷精進(jìn)，攻克了很多技術(shù)難題。數(shù)控加工技術(shù)的出現(xiàn)，使得一些工藝技術(shù)要求較高的模具得到了集中化的加工制造。在專業(yè)人才培養(yǎng)的過程中，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)在實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的首要目標(biāo)。

3.3 加工程序優(yōu)化

數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用，通常情況下會受到加工程序因素的影響。優(yōu)化的加工程序得到的模具制造也就更加高質(zhì)量，加工水平也就越高，這將會給企業(yè)帶到最大化的利益。因此，在數(shù)控加工技術(shù)的信息程序設(shè)計(jì)中，程序設(shè)計(jì)人員需要從實(shí)際情況考慮。從產(chǎn)品的加工程序、加工時(shí)間、加工工藝出發(fā)，不斷的調(diào)試與優(yōu)化，設(shè)計(jì)出最佳的執(zhí)行程序。這樣才能實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、高效益發(fā)展。

3.4 可精度加工

在模具加工制作中，一些程序需要操作人員進(jìn)行操作。比如在進(jìn)行換面加工、銜接加工等程序時(shí)，需要人工進(jìn)行換取操作，這就不可避免的會產(chǎn)生一些誤差，將會影響模具的精準(zhǔn)度。數(shù)控加工技術(shù)在模具加工中是高度自動化的，采用數(shù)字信息系統(tǒng)，因此可以減少人工操作帶來的誤差。在主軸定性化基準(zhǔn)下，可嚴(yán)格明確各類刀具等部位的功能，同時(shí)，在參數(shù)信息的設(shè)定下，各項(xiàng)加工部件將嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)指令來運(yùn)行，以提高模具產(chǎn)品的精準(zhǔn)性。但是，這并不代表精確度是百分百的，在長期的工作運(yùn)行下，機(jī)械設(shè)備磨損也會帶來一定的誤差，因此。相關(guān)技術(shù)人員需要對數(shù)控加工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期的檢查與維修，結(jié)合實(shí)際情況，對誤差進(jìn)行分析，不斷的調(diào)試儀器設(shè)備，才能夠保障模具的精準(zhǔn)度。

3.5 機(jī)械模具的仿真驗(yàn)證

數(shù)控加工技術(shù)可以極大的降低誤差，提高模具的精準(zhǔn)度。但是也需要考慮實(shí)際的環(huán)境因素。在實(shí)際加工生產(chǎn)模具的過程中，不可避免的會發(fā)生一些摩擦與碰撞等突發(fā)情況，因此，在數(shù)控加工生產(chǎn)之前，程序員對設(shè)備進(jìn)行編碼程序后，需要進(jìn)行仿真模擬進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件下的環(huán)境與加工動態(tài)進(jìn)展進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)。

結(jié)合運(yùn)動學(xué)原理建立三維運(yùn)動場景，結(jié)合實(shí)際情況編制完整的控制程序。將加工指令導(dǎo)入編程中，開始掃描模擬，生成顯示結(jié)果。為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，需要將計(jì)算過程與布爾減預(yù)算同時(shí)處于相互獨(dú)立的狀態(tài)。需要注意的是，NC文件解析過程中還需要注意掃面體的構(gòu)造。與此同時(shí)，啟動插補(bǔ)運(yùn)算功能，等候驗(yàn)證結(jié)果生成。通過動態(tài)圖像的變化，分析數(shù)控加工程序在模具加工制造存在的問題。

4? 數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 特征處理要點(diǎn)

數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中需要注意三類特征處理，即圓角、倒角和孔的特征處理。在實(shí)際操作過程中，特征處理過程主要分為識別和簡化兩步。不同特征的簡化既可以選擇整體化的方案，也可以選擇分布處理的方式進(jìn)行。根據(jù)模具制造的實(shí)際情況合理利用。以下將展開進(jìn)行說明。

首先是圓角的處理，秉持著條件匹配的原則，需要從二邊流形體的維度提取特征。在具體的操作中，還需要對圓角從邊界角度進(jìn)行分類，將其分成類柱圓角和普通圓柱。將模具的曲率、曲面半徑等作為指標(biāo)對不同圓角的特征進(jìn)行界定。

其次是倒角的處理，可提取其長度、廣度等作為特征指標(biāo)進(jìn)行，特征處理時(shí)可以將邊替換為錐面或平面。需要注意的是實(shí)踐中生成的倒角特征往往呈現(xiàn)為帶狀幾何結(jié)構(gòu)。

最后是孔的處理，一般將孔的內(nèi)環(huán)作為特征進(jìn)行提取。內(nèi)環(huán)特征主要指入口處的直徑等參數(shù)，特征處理應(yīng)注意對方向性的判斷。還需要注意其向支持面的延伸特征以便進(jìn)一步區(qū)分、識別。

4.2 實(shí)體建模要點(diǎn)

數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造進(jìn)行編碼程序后，需要進(jìn)行仿真模擬進(jìn)行驗(yàn)證。需要注意實(shí)體建模。實(shí)體建模是仿真驗(yàn)證的關(guān)鍵一步。在實(shí)體建模中，程序人員可以選擇邊界、構(gòu)造或空間分割等不同方法進(jìn)行。在邊界法進(jìn)行時(shí)，具有數(shù)據(jù)小、速度快的優(yōu)勢，但缺少必要的整體性描述。在構(gòu)造法進(jìn)行時(shí)，具有光柵處理速度快的優(yōu)勢。但存在邊界的描述不足。最有效的方法是空間分隔法，其中最為常見的八叉樹表示法對復(fù)雜的機(jī)械模具建模更加有效。

在實(shí)體建模的過程中，需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬運(yùn)算。耗時(shí)長、占用內(nèi)存大，因此對于內(nèi)存資源不足的設(shè)備會出現(xiàn)驗(yàn)證速度卡頓的情況，影響生產(chǎn)的進(jìn)度。但是如果過度的簡化數(shù)據(jù)，將會影響仿真模擬的精準(zhǔn)度。因此，實(shí)際操作中，我們要具體情況具體分析，實(shí)現(xiàn)精度與效度的平衡。

5? 結(jié)語

社會的不斷進(jìn)步與科技的不斷發(fā)展，使得全球工業(yè)化水平得到了提高，數(shù)控技術(shù)的推廣和使用使得模具制造行業(yè)得到了長足的發(fā)展與進(jìn)步。采用數(shù)字信息系統(tǒng)，以高度自動化、集中化和柔性化等方面的應(yīng)用特征，大大的提高了產(chǎn)品制造效率;提高了產(chǎn)品制造的準(zhǔn)確性與質(zhì)量;降低了人力資源;加快了生產(chǎn)速度;促進(jìn)了企業(yè)的最大效益化。數(shù)控技術(shù)在模具制造方面的發(fā)展，具有便于模具分類、生產(chǎn)技術(shù)精進(jìn)、加工程序優(yōu)化、可精度加工的特點(diǎn)，使得數(shù)控技術(shù)成為模具制造業(yè)的重要技術(shù)支持。總之，數(shù)控加工技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景與價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]王宇.數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中運(yùn)用探討[J].科技風(fēng)，2020（07）：160.

[2]徐留明，毛雪.數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的應(yīng)用探討[J].輕工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2020（01）：109-111.

[3]岳彩虹.機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].河北農(nóng)機(jī)，2019（12）：64.

[4]齊楊洋.數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的應(yīng)用分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（21）：54-55.