模具数控加工的工艺要求

模具数控加工的工艺要求

1 .数控加工工艺的基本要求

数控加工工艺，就是用数控机床气工零件的一种工艺方法，数控加工与通用机床加工在方法和内容上有许多相似之处，是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术。不同点主要表现在控制方式上。以机械加工为例，用通用机床加工零件时，就某边工序而言，其工步的安排、机床运动的先后次序、位移量、走刀路线及有关的lIJ 刘参勿的选掸等，都异由操作人员自行考虑和确定的，且是用手工操作方式来过卜控制灼如果采月自动车床、仿型车床或仿型铣床加工，虽然也能达到对加工过程实现自动控制的目的，但其控制方式也是通过预先配置的凸轮、挡块或靠模来实现的。而用数控机床加工时，编程人员要把原先由操作人员考虑和决定的操作内容和动作，如工步的划分与顺序、走刀路线、位移量和切削参数等，按规定的数码形式编排程序，经输人介质送到数控系统进行运算和控制并指挥进给系统进行相应的运动，自动加工出我们所需要的零件形状。因此数控加工的工序更加集中，对加工内容的规定更加具体，对整个工艺过程的考虑更加慎密，不容有丝毫的差错。由于数控机床的自动化程度高而自适性较差，往往稍有不慎就酿成严重的事故，所以，对数控加工工艺的要求更加严格。

( 1 )数控加工工艺设计时一定要扬长避短，充分发挥数控加工的优越性，主要包括以下内容：

l )选择并决定零件的数控加工内容。

2 )对加工零件进行数控工艺性分析，比如确认几何尺寸、精度要求、定位基准，考虑是否有必要在毛坯上增设工艺凸耳等等。

3)数控加工的工艺路线设计，在这里主要考虑工序的划分、顺序的安排以及和后续加工的衔接问题。

4 )数控加工工序的设计，把本工序的加工内容、加工用量、工艺装备、定位夹紧方式和刀具运动轨迹都具体确定下来，为编程作好充分准备。

5 )数控加工专用技术文件的编写，这些文件既是数控加工的依据、产品验收依据，也是操作者遵守、执行的规程，有的则是加工程序的具体说明或附加说明。

( 2 )数控加工工序的划分一般方法有：

1 )以一次安装的加工作为一道工序，适合于加工内容不断的工件。

2 )以同一把刀具加工的内容划分工序，这种划分方法最为常用，适合于较复杂零件的综合切削加工。

3 )以加工部位划分工序，这适合于加工内容很多的零件。

4 )以粗、精加工划分工序，对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。

( 3 )加工顺序安排的原则：

1 )上道工序的加工不能影响下道工序的定位和夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。

2 )先进行内型内腔加工工序，后进行外形加工工序。

3 )以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连接进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。

4 )在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。

2 .模具数控加工工艺规划的影响因素

在现代模具制造中，数控加工所占的比例越来越大。数控加工工艺不仅决定了模具的制造质量和产品精度与表面质量、模具寿命、制造周期，更重要的是决定着模具的制造成本，因而历来为人们所关注。

在确保模具质量的前提下，制造周期短、成本低是合理选用模具数控加工工艺的基本准则。同一套模具可以有多种不同的制造方法，充分利用现场条件达到更好的质量、更低的成本、更短的交货期，应考虑以下诸因素：

l )模具的类型、结构及其工作零件的尺寸、形状与构成首先要区分待生产的模具属于刃口类的冲裁模还是成型类的锻模、压铸模或注塑模。刃口件与型腔件的要求和加工工艺不同，使用的加工设备也不相同，模具工作零件的尺寸大小、形状与构成，影响其制造工艺及使用的加工设备。

2 )模具主要工作零件的材料、尺寸精度、表面粗糙度及热处理硬度通常，模具刃口的尺寸精度高，模具型腔表面粗糙度R a值要求严。高精度模具刃口件必须用高精度磨削设备加工，高精度切线割机也只能进行半精加工，模具型腔一般都要进行研磨抛光。不同材料的模具刃口件或型腔件，不仅加工设备与工艺有别，而且还影响其切削参数的选择。

3 )现场模具设计与制造的技术水平和生产条件模具结构与制造精度的设计既要满足产品零件的技术要求，还要与现场条件及技术水平相适应。

4 )要求的制造周期(交货期)客户不仅要求模具质量好，寿命高，造价低，往往还要求交货期短，所以必须合理选用制模工艺。而提高模具标准化程度、改进模具结构并提高其制造工艺性则是压缩制造周期的关键。

5 )要求的模具寿命模具主要工作零件的材料及其制造工艺是模具寿命的决定性因素。一般轻载冲模刃口材料用碳素工具钢T7 ~ T10 或优质碳素工具钢T7~ T10A ;形状复杂、冲裁料厚t > 3mm 的重载刃口件可选用Crl2 、Crl2MoV 及GCrl5 等高碳高铬合金工具钢。这些材料的加工工艺及使用设备都有所不同。

模具制造业经常利用数控铣削来完成模具型腔、型芯和电极加工，其NC 程序通常由CAM 软件获得。由于模具加工工艺规程有其特殊规律性，为刀位轨迹的简化、优化提供了方向：首先，

有几类模具如锻模、铸模、注塑模等都要考虑拔模斜度，其角度在一个有限范围内;有些成型模具如网球拍模、电热管成型模等截面形状有规律可循，因此，利用成形刀具可以简化刀位轨迹。其次，模具型腔、型芯、电极中自由曲面常常占有相当大的比例，这部分加工内容往往十分复杂，加上精度要求又高，所以难度很大，一般只能利用CAM 软件中现有的算法进行加工，但由于个人认识不同，获得的刀位轨迹也千差万别，因此，刀位轨迹的优化即在于如何充分利用CAM 软件、高效高质量地获得NC 程序。

3 .粗加工原则一“多快好省”

粗加工过程由于余量大，切削条件恶劣，我们更加注重于加工效率。在合适的环境下，采用实用的成形刀具进行粗加工，可以很好地贯彻“多快好省”的原则：

l ) “多”是指在同样的条件下去除尽量多的加工余量。在腔槽铣削过程中，常采用阶梯层状粗加工方式，为了使得粗加工后留下的余!比较均匀，往往减少每一层的加工深度，尽管机床和刀具的载荷远远没有达到最大。若采用成形刀具，因其形状与模具型面能较好贴合，所以在保证刀具刚度的前提下，切削深度可以达到最大。

2 ) “快”是指通过优化工艺规程来提高加工效率，采用成形刀具可以用简单的刀位轨迹快速加工出型面，节约加工时间.

3 ) “好”是指保证加工质量、防止过切等，成形刀具形状接近模具型面，易于控制加工余量，并使得加工余量尽量均匀。

4 ) “省”是指尽可能减少损耗，降低加工成本，成形刀具因为均经过重新刃磨，可以利用旧刀具磨制，起到二次利用的效果。

4 .精加工原则― “保证质丛，提高效率”

质量和效率本身就是一对矛盾，模具对精度要求很高，因此我们的原则是在保证质量的前提下尽量提高效率。在编制数控加工工艺时首先要了解CAM 软件系统所具备的生成刀位轨迹的能力，然后选用合适的方法完成多曲面加工。CAM 软件中产生雕塑曲面刀位轨迹的算法有参数线法、截面线法等。参数线法是将加工表面沿参数线方向细分，生成的点位作为加工时刀具与曲面的切触点，因此要求曲面的参数完整，如果因裁剪或分割等编辑动作而丢失了部分参数，除非进行曲面重构，并且重构前的曲面片间的拼接在公差范围内必须是光顺的，否则无法采用此法。所以，虽然参数线法刀位轨迹生成速度快，但建模过程复杂，一般不太使用，而更倾向于采用截面线法。截面线法是以一个参数完整的曲面作为参考，获得一组参考刀位点，然后沿着指定的投影方向对待加工表面进行切割，截出一系列交线，刀具与加工表面的切触点就沿着这些点进行运动，完成曲面加工。现在的CAM 软件通常采用此法。等距面法是通过生成待加工表面的等距面直接获得刀心位置，算法上相对简单得多，运算速度较快，但一般只适用于球形刀加工。在软件的实际应用中，则只要参考面和投影方向选择得当，就可以使得刀位轨迹均匀，避免存在刀具下行，提高切削精度，达到最优化的情况。

作者：汽车模具 /