數(shù)控加工技術(shù)在汽車機(jī)械模具制造中的應(yīng)用

摘要：隨著時(shí)代的快速進(jìn)步，傳統(tǒng)的制造技術(shù)現(xiàn)已無(wú)法滿足現(xiàn)代化制造業(yè)的發(fā)展與需求，而數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用最大化地提升了汽車機(jī)械模具制造業(yè)的水平與質(zhì)量，并且投資成本低，確保了信息化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的可持續(xù)發(fā)展?；诖耍饕獙?duì)數(shù)控加工技術(shù)與必要性進(jìn)行分析，探究數(shù)控加工技術(shù)在汽車機(jī)械模具制造中的應(yīng)用，為后期研究提供有效的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工技術(shù)；汽車；機(jī)械模具；制造；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U469 收稿日期：2023-05-22

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.10.024

1 前言

伴隨著新時(shí)代人工智能、數(shù)字化、信息技術(shù)等產(chǎn)生與發(fā)展，加工制造業(yè)得到迅速發(fā)展。數(shù)控加工技術(shù)在汽車機(jī)械模具制造中不僅可以提升生產(chǎn)效率，還能促進(jìn)汽車企業(yè)占據(jù)明顯的優(yōu)勢(shì)。加工技術(shù)與汽車模具制造具有十分緊密的關(guān)聯(lián)，而在模具加工技術(shù)制造中，汽車模具又是較為重要的基礎(chǔ)之一。數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)的重要構(gòu)成部分，也是汽車機(jī)械模具制造中尤為重要的一種關(guān)鍵性技術(shù)，其中數(shù)控機(jī)床現(xiàn)已成為模具加工環(huán)節(jié)中核心加工的重要代表[1]。近年來(lái)，伴隨著大數(shù)據(jù)與智能化、現(xiàn)代化等普及，汽車行業(yè)的市場(chǎng)環(huán)境得到不斷完善與提升，人們對(duì)汽車制造的質(zhì)量越來(lái)越關(guān)注，在國(guó)家政策扶持下數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用為汽車機(jī)械模具制造與生產(chǎn)效益等提供了有力的幫助。此次研究主要探討數(shù)控加工技術(shù)在汽車機(jī)械模具制造中的應(yīng)用。

2 數(shù)控加工技術(shù)概述

數(shù)控加工技術(shù)屬于比較先進(jìn)的一項(xiàng)新型制造技術(shù)。該技術(shù)主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的控制。與以往的加工技術(shù)相對(duì)比，數(shù)控技術(shù)各方面均更有優(yōu)勢(shì)，其自動(dòng)化、高效率等是數(shù)控技術(shù)的主要特性，具體體現(xiàn)在以下方面：

a.計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)程序編碼等是數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，在編碼程序完成后，還需全面解析加工構(gòu)件，如構(gòu)件材料、構(gòu)件尺寸等，隨后通過應(yīng)用程序來(lái)進(jìn)行智能化與自動(dòng)化的機(jī)械加工，并對(duì)加工過程中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，從而為柔性制造系統(tǒng)等提供有利的數(shù)據(jù)支撐[2]。

b.數(shù)控機(jī)床與機(jī)械設(shè)備方面，由于數(shù)控機(jī)床是數(shù)控加工技術(shù)開展的一項(xiàng)重要核心技術(shù)，與以往的技術(shù)相比，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用可以最大化地節(jié)省人力資源與成本，這主要是將模具的具體參數(shù)輸入到數(shù)控機(jī)床內(nèi)，并利用傳感器識(shí)別這些數(shù)據(jù)信息，這樣就可以實(shí)現(xiàn)智能化與自動(dòng)化的生產(chǎn)。由上可知，計(jì)算機(jī)程序編碼與數(shù)控機(jī)床等都是數(shù)控加工技術(shù)中尤為重要的構(gòu)成部分，兩者既是相互補(bǔ)充，又是重合的，在雙方高度配合下構(gòu)成一個(gè)完善的數(shù)控加工技術(shù)體系。

3 數(shù)控汽車機(jī)械模具加工的特征

3.1 減少加工誤差

在汽車機(jī)械模具加工中，數(shù)控加工技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)程序?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)置，進(jìn)而提升模具生產(chǎn)的精確度，最大化做到各項(xiàng)零件生產(chǎn)的高度匹配。圖1所示為數(shù)控機(jī)械模具加工原理。與傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的模具相對(duì)比，數(shù)控加工技術(shù)所生產(chǎn)的模具可以確保零件生產(chǎn)的誤差值，使其控制在極小范圍中，最大化做到生產(chǎn)的模具零件尺寸以及大小等要符合設(shè)計(jì)圖紙的要求與標(biāo)準(zhǔn)，有效提升模具生產(chǎn)的總體質(zhì)量，減少機(jī)械模具零件的誤差[3]。圖2所示為數(shù)控模具加工的特征。

3.2 制作效率高

與傳統(tǒng)的加工技術(shù)相比，數(shù)控加工技術(shù)速度快，便捷性強(qiáng)，可有效縮短模具的生產(chǎn)時(shí)間，在降低生產(chǎn)時(shí)間的同時(shí)最大化提升模具的總體質(zhì)量以及模具生產(chǎn)的速度，降低成本，為汽車市場(chǎng)提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的高質(zhì)量產(chǎn)品與零件，并在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面有效提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，為后期的延續(xù)發(fā)展提供有效的發(fā)展空間。再者，數(shù)控汽車機(jī)械模具加工技術(shù)能利用計(jì)算機(jī)程序來(lái)進(jìn)行控制，不會(huì)受外界因素帶來(lái)的影響，在確保質(zhì)量的同時(shí)高效率地完成模具的生產(chǎn)任務(wù)?？梢?，在汽車機(jī)械模具加工中，數(shù)控加工技術(shù)可有效提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與質(zhì)量[4]。

3.3 可提前發(fā)現(xiàn)失誤，避免不必要的損失

如今，在數(shù)控加工技術(shù)汽車機(jī)械模具制造中應(yīng)用到的輔助軟件非常發(fā)達(dá)與便捷。針對(duì)機(jī)械模具較為復(fù)雜且精密的加工，多采用數(shù)控技術(shù)軟件來(lái)進(jìn)行輔助，從而使整個(gè)加工過程變得更為精確與完善。而應(yīng)用數(shù)控技術(shù)輔助軟件可以在加工過程中提前發(fā)現(xiàn)模具生產(chǎn)中存在的失誤，以便于提前研究與制定相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施，做到早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)解決加工問題與誤差。在汽車機(jī)械模具制造中時(shí)常會(huì)發(fā)生各項(xiàng)失誤情況，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量與導(dǎo)致產(chǎn)品缺陷。數(shù)控技術(shù)輔助軟件的應(yīng)用不但可以最大地減少或是避免失誤的發(fā)生，有效地避免不必要的損失，還提升了生產(chǎn)時(shí)效，精確控制模具生產(chǎn)的質(zhì)量，快速完成產(chǎn)品加工[5]。

4 數(shù)控加工技術(shù)在汽車模具制造的重要性

4.1 有利于提升汽車模具智能化制造與發(fā)展

智能化生產(chǎn)主要體現(xiàn)在企業(yè)的方方面面，如智能化管理等。企業(yè)想要進(jìn)行智能化管理，就需要引進(jìn)電子管理系統(tǒng)，使整個(gè)企業(yè)管理能可視化運(yùn)行、數(shù)據(jù)化運(yùn)行。而智能化生產(chǎn)主要通過云端平臺(tái)來(lái)開展，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)質(zhì)量等實(shí)現(xiàn)可視化的監(jiān)督與管理，針對(duì)物料、訂單等采取實(shí)時(shí)化更新，進(jìn)一步優(yōu)化與完善倉(cāng)儲(chǔ)、生產(chǎn)、配送等各項(xiàng)環(huán)節(jié)[6]。在汽車模具制造中，數(shù)控加工技術(shù)不僅可以使機(jī)床操作實(shí)現(xiàn)智能化，還能將智能化融入整個(gè)模具生產(chǎn)環(huán)節(jié)，促進(jìn)產(chǎn)品的智能化。

產(chǎn)品的智能化主要是指對(duì)機(jī)床進(jìn)行智能化的升級(jí)，如i5智能機(jī)床。機(jī)床又是汽車模具制造生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，并不是單獨(dú)存在的。隨著機(jī)床智能化的融入，整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)線的效率明顯提升，這就使得越來(lái)越多機(jī)床應(yīng)用到整體加工中。數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步推動(dòng)了汽車模具制造智能化的發(fā)展，并隨著智能化的融入，使汽車模具制造行業(yè)的質(zhì)量、生產(chǎn)效率明顯提升。可見，在汽車機(jī)械模具制造中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，可促進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)的培育和可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而可推進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等相結(jié)合，為國(guó)內(nèi)外企業(yè)的合作搭建了共贏的舞臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)整體升級(jí)。

4.2 有利于提升汽車模具制造的精度

在汽車機(jī)械模具制造中所生產(chǎn)的零件具有較高的精確度要求，所以在模具中的公差不能超出1/5或者是1/10的范圍，尤其是與模具相結(jié)合的部位，具有較高的精度要求。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，因操作人員缺乏安全意識(shí)，使得生產(chǎn)時(shí)常出現(xiàn)不規(guī)范操作與不專心以及敷衍等情況，進(jìn)而引發(fā)不必要的安全問題，同時(shí)還存在臨時(shí)頂替情況的發(fā)生，讓經(jīng)驗(yàn)不足、操作不熟練的人員進(jìn)行操作生產(chǎn)，這就使得整體質(zhì)量明顯下降，為整個(gè)生產(chǎn)帶來(lái)不必要的負(fù)面影響。而隨著數(shù)控加工技術(shù)的普及與應(yīng)用，則可以有效改善以上情況，進(jìn)而提升汽車模具制造的精度與質(zhì)量[7]。

4.3 有利于提高企業(yè)的整體生產(chǎn)效率

企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)本質(zhì)就是生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本等競(jìng)爭(zhēng)，都是在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下開展的，所以不斷提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率與質(zhì)量是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)鍵，隨著產(chǎn)品生產(chǎn)效率與質(zhì)量的提升，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。在汽車機(jī)械模具生產(chǎn)與制造中融入數(shù)控加工技術(shù)能進(jìn)一步提升模具的總體生產(chǎn)效率，同時(shí)還能有效降低影響模具生產(chǎn)效率的影響，如降低因人工操作不當(dāng)帶來(lái)的影響，減少生產(chǎn)過程中的失誤等[8]。

4.4 有利于提升模具的標(biāo)準(zhǔn)化制造

汽車模具種類不同，其材料與形式、特點(diǎn)等也不同，各類型間存在著明顯的差異，其中尤為突出的是結(jié)構(gòu)形式上的不同。因模具是由單件進(jìn)行生產(chǎn)的，而非大批量進(jìn)行生產(chǎn)，因此在制造中不會(huì)出現(xiàn)相同狀況。同時(shí)，在數(shù)控汽車模具制造中，企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照其標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范性進(jìn)行操作，科學(xué)合理地進(jìn)行制造工作。

5 數(shù)控加工技術(shù)在汽車模具制造中的應(yīng)用策略

5.1 電解技術(shù)在汽車模具制造中的應(yīng)用

為了使汽車制造業(yè)更好地利用數(shù)控加工技術(shù)還應(yīng)結(jié)合電解技術(shù)。電解技術(shù)屬于一項(xiàng)新型的數(shù)控加工技術(shù)，其工作原理則是將金屬融入電解液之中，通過電離的作用來(lái)對(duì)金屬進(jìn)行溶解，促進(jìn)汽車模具加快成形的速度。在電解技術(shù)應(yīng)用中可獲取10倍的電火花技術(shù)生產(chǎn)時(shí)速，預(yù)后效果更為顯著。在電解工藝中未出現(xiàn)其他切削狀況，因此在較為復(fù)雜的模具制造中常采用電解技術(shù)。電解技術(shù)應(yīng)用在汽車機(jī)械制造工藝中，需要對(duì)產(chǎn)品原材料等質(zhì)量、性能進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才能更好地確保其產(chǎn)品的質(zhì)量，提升數(shù)控加工制造的精度。

5.2 超聲波技術(shù)在汽車模具制造中的應(yīng)用

在汽車機(jī)械模具制造中為了更好地融合數(shù)控加工技術(shù)，應(yīng)結(jié)合超聲波技術(shù)聯(lián)合使用。在超聲波加工技術(shù)中，超聲波構(gòu)成的超聲頻振與動(dòng)力進(jìn)行磨料，通過磨料的打擊作用，使汽車模具達(dá)到預(yù)期的形狀；在常規(guī)汽車機(jī)械模具制造中，超聲波技術(shù)多以“半導(dǎo)體材料”“導(dǎo)電材料”“不導(dǎo)電材料”等為主應(yīng)用，尤其是在脆性材料模具方面的加工中應(yīng)用效果更為顯著。

5.3 高壓水切割技術(shù)在汽車模具制造中的應(yīng)用

在汽車模具制造中，高壓水切割技術(shù)主要是通過利用水動(dòng)能與水壓力來(lái)對(duì)模具進(jìn)行加工制造的一種加工技術(shù)。在高壓水切割技術(shù)應(yīng)用過程中通常需要用到射流手段來(lái)對(duì)模具材料進(jìn)行有效的切割，隨后利用加壓方式來(lái)促進(jìn)水流的持續(xù)輸出并將高壓水轉(zhuǎn)化為超音速水，向汽車模具材料射流，從而得到優(yōu)化模具的目的。

5.4 強(qiáng)化數(shù)控機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)的控制

汽車模具設(shè)計(jì)之后，就會(huì)進(jìn)入數(shù)控汽車模具制造工藝中，在該流程中模具的質(zhì)量主要受數(shù)控機(jī)床的影響。如在數(shù)控機(jī)床上放置汽車模具，模具位置則受機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)的影響，如果主軸在旋轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)問題，就會(huì)使模具在制造中精度偏低，所以在模具制造流程中需要工作人員對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行有效的控制。

5.5 加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床加工溫度與力度的控制

在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用模具制造工藝中，數(shù)控機(jī)床上的加工力度與溫度等可直接影響模具的精度。如果在模具加工中不能將模具撥正，就會(huì)導(dǎo)致模具精度與質(zhì)量降低，因此在加工中應(yīng)嚴(yán)格控制數(shù)控機(jī)床的加工力度、加工溫度等，使其可以有效地避免不必要的模具變形、模具斷裂、模具扭曲等質(zhì)量問題，最大化地提高汽車模具的精度。如在數(shù)控機(jī)床上，刀具處于高溫中就會(huì)出現(xiàn)摩擦生熱情況，最終導(dǎo)致刀具與模型發(fā)生變化，對(duì)整體工藝精度帶來(lái)巨大影響。因此，依照模具生產(chǎn)的具體情況來(lái)配比符合的刀具，進(jìn)一步優(yōu)化與完善切削深度以及其尺寸，通過冷卻潤(rùn)滑劑給予降溫措施。

5.6 反復(fù)檢驗(yàn)數(shù)控汽車機(jī)械模具

在汽車機(jī)械模具生產(chǎn)中，一旦汽車模具制造中發(fā)生較小的誤差，都會(huì)造成汽車模具精度與質(zhì)量的差異。因此，在數(shù)控汽車機(jī)械模具生產(chǎn)中要加強(qiáng)對(duì)精確度進(jìn)行有效的控制，最大化地降低人為因素的失誤，避免不必要的操作引起的資源、能源等浪費(fèi)情況，在生產(chǎn)過程中相關(guān)人員需要對(duì)汽車模具通過多次與反復(fù)的檢驗(yàn)，依據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，從而確保模具的質(zhì)量達(dá)標(biāo)與合理。同時(shí)，遵循多試驗(yàn)與多檢測(cè)等原則，進(jìn)一步掌握汽車機(jī)械模具數(shù)控制造的要求與機(jī)床類型等相關(guān)信息，最大化地降低加工誤差提升其精確度［9］。

6 汽車模具數(shù)控加工技術(shù)實(shí)際案例

以汽車覆蓋件模具數(shù)控加工案例進(jìn)行分析，對(duì)其加工工程進(jìn)行研究，了解汽車覆蓋件模具加工的改進(jìn)方法并對(duì)其進(jìn)行總結(jié)。其中在拉延模數(shù)控加工中需要充分考慮凹模與凸模以及壓邊圈數(shù)控等內(nèi)容，而其他技術(shù)在使用中均可以在銑床上完成或是技術(shù)人員自行編程完成。

例如，在進(jìn)行凸模數(shù)控加工過程中需要考慮其各項(xiàng)性能要求；在凸模輪廓方面的數(shù)控加工，其中進(jìn)給量參數(shù)為100 mm/min，主軸參數(shù)400 r/min，對(duì)加工各方面進(jìn)行落實(shí)，體現(xiàn)在：a.防止型面加工過程中曲面余量突然上升等情況，不然會(huì)導(dǎo)致刀具受力受損；b.針對(duì)曲面使用大刀具不能切除的交界余量的問題，使用小刀具對(duì)其處理，從而來(lái)滿足產(chǎn)品精度的要求。

經(jīng)分析可發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際模具數(shù)控加工中最重要的就是對(duì)現(xiàn)有的模具圖進(jìn)行細(xì)化分析，并全面了解設(shè)計(jì)圖的用意，科學(xué)合理地應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)，從而來(lái)滿足加工方案中的各項(xiàng)要求，這樣既可以提升數(shù)控加工質(zhì)量，又可以避免大規(guī)模的返修，這對(duì)汽車模具數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的意義。

7 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控加工技術(shù)在汽車機(jī)械模具制造中的應(yīng)用是對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的突破，也是對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的改革與創(chuàng)新。數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用不但可以提升汽車模具的生產(chǎn)質(zhì)量，還能提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，從而確保汽車行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益等協(xié)同發(fā)展。同時(shí)，在數(shù)控加工中，由編程至加工的整體生產(chǎn)流程需要嚴(yán)格按照相應(yīng)的操作與規(guī)范執(zhí)行。由此可知，科學(xué)合理地應(yīng)用數(shù)控技術(shù)是促進(jìn)企業(yè)和諧穩(wěn)定發(fā)展的重要前提。

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作者簡(jiǎn)介：

鄧萍華，男，1973年生，講師，工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)電類專業(yè)教學(xué)、智能制造技術(shù)。