淺析數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的具體應(yīng)用

楊鵬

摘 要：數(shù)控加工，就是結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過程序控制機(jī)床加工實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的一項(xiàng)技術(shù)。隨著數(shù)控機(jī)床的相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，其自動(dòng)化、集中化、柔性化的優(yōu)勢(shì)讓其在領(lǐng)域中脫穎而出，得到廣泛的應(yīng)用。部分機(jī)械模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，總體生產(chǎn)量比較少，其對(duì)精度的要求較高，采用數(shù)控加工技術(shù)就能夠很好的解決這些問題。文章將根據(jù)機(jī)械模具的結(jié)構(gòu)特征，分析數(shù)控加工技術(shù)的工藝規(guī)劃、數(shù)控編程以及仿真驗(yàn)證等具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工 機(jī)械模具 工藝規(guī)劃

1 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用廣泛，涉及多個(gè)領(lǐng)域。其中，信息技術(shù)也廣泛應(yīng)用于制造領(lǐng)域，而數(shù)控加工技術(shù)，就是信息技術(shù)應(yīng)用的具體表現(xiàn)之一。我國(guó)不斷推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程，在加工領(lǐng)域，結(jié)合信息技術(shù)，不斷探索提高工業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的方法。目前，機(jī)械模具在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣泛。數(shù)控加工技術(shù)，為制造機(jī)械模具提供新的技術(shù)支持，滿足機(jī)械模具在用途、結(jié)構(gòu)等方面的較高的要求。文章將闡述數(shù)控加工技術(shù)的原理，探究在機(jī)械模具制造領(lǐng)域，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，這對(duì)我國(guó)制造業(yè)的良好發(fā)展有重要價(jià)值。

2 數(shù)控加工技術(shù)的原理

數(shù)控加工技術(shù)，就是利用計(jì)算機(jī)程序控制機(jī)床加工構(gòu)件的技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。這項(xiàng)技術(shù)包括硬件、軟件兩個(gè)部分。所謂軟件，就是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工所具備的計(jì)算機(jī)、程序編碼等系統(tǒng)。在生產(chǎn)之前，需要制作完成編碼程序，之后，了解所需要加工的構(gòu)件的相關(guān)尺寸以及合適的材質(zhì)，讓程序自動(dòng)完成機(jī)械加工。在整個(gè)加工的過程中，會(huì)產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)柔性制造系統(tǒng)非常有利，可以將數(shù)據(jù)全部收集加以利用。所謂硬件，就是與機(jī)械加工有關(guān)的數(shù)控機(jī)床以及相關(guān)的配套設(shè)施。若想要發(fā)揮數(shù)控加工技術(shù)的作用，數(shù)控機(jī)床是重要的基礎(chǔ)。對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)床而言，需要一些工作人員人工操縱機(jī)械，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn);而數(shù)控機(jī)床可以盡可能減少人力，相關(guān)的工作人員可以將所需要制造的模具參數(shù)輸入到數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的傳感器中，傳感器自動(dòng)識(shí)別、生產(chǎn)，使得模具制造實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)。

3 數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用特征

數(shù)控加工技術(shù)，其在制造領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用特征，主要包括自動(dòng)化、集中化和柔性化。

3.1 數(shù)控加工技術(shù)的自動(dòng)化

自動(dòng)化生產(chǎn)，極大提高機(jī)械生產(chǎn)的效率。同時(shí)，所需要的操作人員很少，極大的降低生產(chǎn)的人力成本。從整體來看，有效提高企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 數(shù)控加工技術(shù)的集中化

傳統(tǒng)的加工技術(shù)，每一環(huán)節(jié)相對(duì)分散，占用的時(shí)間和空間較多。集中化的數(shù)控加工技術(shù)，將加工的每一道工序集中管理，減少工序之間的零碎時(shí)間以及多種機(jī)械占用的空間，降低數(shù)控加工技術(shù)對(duì)空間的要求，使得企業(yè)能夠在較小的生產(chǎn)環(huán)境中完成大規(guī)模的生產(chǎn)，有利于降低機(jī)械制造的成本。

3.3 數(shù)控加工技術(shù)的柔性化

在傳統(tǒng)的加工方式中，工人的熟練程度不同，每一機(jī)床的適用范圍也不盡相同，這對(duì)生產(chǎn)線的柔性造成一定的影響。企業(yè)為降低生產(chǎn)的成本，往往需要大規(guī)模生產(chǎn)同一產(chǎn)品。數(shù)控加工技術(shù)的智能化，使生產(chǎn)線更加的柔性化，更加適應(yīng)當(dāng)下市場(chǎng)環(huán)境的個(gè)性化需求，在一定程度上，緩解了生產(chǎn)柔性化和生產(chǎn)規(guī)模之間的矛盾。

4 數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的應(yīng)用價(jià)值

在機(jī)械模具的制造過程中，數(shù)控加工技術(shù)，具有非常廣泛的應(yīng)用價(jià)值。企業(yè)生產(chǎn)制造工業(yè)零件，最常用的工具就是機(jī)械模具。對(duì)于模具制造行業(yè)，機(jī)械模具的制作要求較高。機(jī)械模具的形狀各不相同，生產(chǎn)數(shù)量相對(duì)于成品零件而言數(shù)量較少。一般情況下，制造企業(yè)接到的模具訂單，大部分機(jī)械模具對(duì)企業(yè)而言相對(duì)比較陌生，而企業(yè)需要在盡可能短的時(shí)間里完成生產(chǎn)作業(yè)。由于機(jī)械模具的生產(chǎn)量相對(duì)較小，部分企業(yè)不允許出現(xiàn)報(bào)廢的情況。這對(duì)機(jī)床的加工提出更高的要求。數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，很好的滿足機(jī)械加工要求。多次校驗(yàn)編碼程序，機(jī)床可以通過編碼程序，精準(zhǔn)控制產(chǎn)品的各項(xiàng)參數(shù)，快速生產(chǎn)出產(chǎn)品。對(duì)于不同型號(hào)不同批次的機(jī)械模具，在生產(chǎn)的過程中，只需要調(diào)整程序編碼，改變模具參數(shù)即可。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，很少出現(xiàn)產(chǎn)品報(bào)廢的情況。因此，數(shù)控加工技術(shù)非常適用于加工難度較高的機(jī)械模具。

5 數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具制造中的應(yīng)用方法

5.1 機(jī)械模具的加工特征

過去，相關(guān)工作人員只能生產(chǎn)幾何參數(shù)比較簡(jiǎn)單模具，在生產(chǎn)機(jī)械模具時(shí)，按照規(guī)范的步驟生產(chǎn)即可。我國(guó)市場(chǎng)不斷增加對(duì)機(jī)械模具的需求，機(jī)械模具趨于復(fù)雜，同時(shí)，不斷鉆研加工技術(shù)，生產(chǎn)技術(shù)日益先進(jìn)。在實(shí)際應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)時(shí)，需要考慮機(jī)械模具的加工特性。在實(shí)際的加工過程中，設(shè)計(jì)人員通過分析制造領(lǐng)域和合作企業(yè)對(duì)機(jī)械模具的要求，找到其中的相似點(diǎn)，例如：孔、角等基本特征，再以編程代碼的編寫為基礎(chǔ)，利用典型特征建立模型，從而將設(shè)計(jì)人員的人工識(shí)別與數(shù)控加工技術(shù)相結(jié)合。在選擇具體的機(jī)床設(shè)備和刀具時(shí)，需要分析機(jī)械模具的相關(guān)參數(shù)，從而保證所選擇的設(shè)備和刀具最適合生產(chǎn)。

5.2 機(jī)械模具的工藝

為保證生產(chǎn)機(jī)械模具具有高品質(zhì)和高效率，企業(yè)需要在前期向數(shù)控加工技術(shù)投入大量的資金，并嚴(yán)格控制生產(chǎn)成本，保證經(jīng)濟(jì)效益。這就需要企業(yè)機(jī)械模具的制造進(jìn)行合理的工藝規(guī)劃，建立穩(wěn)固的編程代碼。機(jī)械模具，作為制造零件的模具，需要盡可能減少誤差，在模具生產(chǎn)的過程中，要盡可能一次性的、高質(zhì)量的完成，降低生產(chǎn)的成本。對(duì)于同一軸線的孔，需要定位一次就加工完成，盡可能的減少更換刀具和移動(dòng)模具的情況，縮短加工的時(shí)間，提高產(chǎn)品的精度。在設(shè)計(jì)刀具的路徑時(shí)，盡可能減少路徑的長(zhǎng)度。在每一道工序完成后，工作人員觀察刀具所處的位置，將刀具移動(dòng)量最少的工序優(yōu)先安排，減少每一工序之間的時(shí)間。另外，還要按照粗加工到精加工的順序，進(jìn)行集中化的生產(chǎn)，最大限度的提高經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，不同的刀具也要做好規(guī)劃，減少因刀具切割后材料產(chǎn)生細(xì)微的變形影響加工質(zhì)量。

5.3 機(jī)械模具的數(shù)控編程

機(jī)械模具加工的柔性化，極大的提高編程的工作量。合理的編程，對(duì)機(jī)械模具的加工效率具有積極影響。傳統(tǒng)的G代碼，并不適用于部分復(fù)雜的刀具移動(dòng)軌跡，如今，以CAM為代表的數(shù)控編程軟件在實(shí)際的應(yīng)用中得到發(fā)展。當(dāng)生產(chǎn)較為復(fù)雜的機(jī)械模具時(shí)，可以將模具的幾何特征，通過計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的參數(shù)，將其輸入到軟件中。編程人員根據(jù)軟件參數(shù)列表確定機(jī)床設(shè)備、刀具等，再通過簡(jiǎn)化后的特征，設(shè)計(jì)工序，對(duì)工序進(jìn)行人工審核，然后將編碼導(dǎo)入到相關(guān)設(shè)備中，這樣，盡可能的降低人工編碼的出錯(cuò)率。

5.4 機(jī)械模具的仿真驗(yàn)證

數(shù)控加工技術(shù)主要是由計(jì)算機(jī)控制，其出錯(cuò)率很低，但是，當(dāng)實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，在生產(chǎn)的過程中很容易出現(xiàn)碰撞、過切等情況。為了保證所設(shè)計(jì)的編碼和加工工序適應(yīng)實(shí)際的生產(chǎn)，需要對(duì)其進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)。仿真模擬實(shí)驗(yàn)，就是工作人員依據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境，模擬不同的因素對(duì)加工的影響，為實(shí)際加工提供參考。排除這些干擾，有效提高機(jī)械加工效率。目前，最常見的仿真模擬軟件，是將仿真驗(yàn)證過程通過動(dòng)態(tài)的圖形顯示出來，通過對(duì)圖形的變化進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)控加工程序存在的問題，及時(shí)完善。

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

6.1 特征處理要點(diǎn)

機(jī)械模具的特征處理，主要包括圓角、孔和倒角三種。整個(gè)特征處理過程，主要包含識(shí)別和簡(jiǎn)化兩個(gè)過程。處理圓角時(shí)，可以將模具的曲率和曲面半徑等作為指標(biāo)來界定圓角。在識(shí)別圓角時(shí)，可以通過分析是否有一條以上的光滑邊，以此作為識(shí)別要素。對(duì)于孔而言，分析內(nèi)徑入口的直徑參數(shù)，以此為識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于倒角而言，可以將長(zhǎng)度和廣度等作為特征指標(biāo)記性識(shí)別，之后替換為平面或者是錐面作簡(jiǎn)化處理。每一種特征的簡(jiǎn)化可以采用整體簡(jiǎn)化法，亦可以采用分布簡(jiǎn)化法。不同的機(jī)械模具使用不同的方法。

6.2 實(shí)體建模要點(diǎn)

在仿真驗(yàn)證的過程中，實(shí)體建模是最關(guān)鍵的技術(shù)。在實(shí)際建模的過程中，可以采用邊界法、構(gòu)造法或者是空間分割法。不同的方法具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。邊界法，其優(yōu)點(diǎn)是所需要的數(shù)據(jù)少，建模快;缺點(diǎn)是缺乏整體性的描述。構(gòu)造法，其優(yōu)點(diǎn)是提升光柵的處理速度;缺點(diǎn)是對(duì)邊界的描述不足?？臻g分割法對(duì)于復(fù)雜的機(jī)械模具而言更加有效。在實(shí)際建模的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，內(nèi)存不足時(shí)，影響驗(yàn)證速度;若簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)，則會(huì)降低驗(yàn)證的有效性。這就需要在實(shí)際的建模中，使用合適的建模方法，平衡精度和效度。

7 結(jié)語

在實(shí)際的機(jī)械模具的制造過程中，機(jī)械模具往往有一些特殊的制造要求，而數(shù)控加工技術(shù)，能夠讓企業(yè)高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)機(jī)械模具。企業(yè)要不斷的對(duì)加工流程和數(shù)控程序進(jìn)行優(yōu)化，并利用仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，減少生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量，促進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。

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