塑料模具型腔数控加工过程优化

塑料模具型腔数控加工过程优化

摘要：数控以通过建立专门的参数优化体系，来提升对特定模具生产过程的质

量把控和运作效率。塑料模具型腔数控加工曲面轨迹是掌握数控加工优化设计的

基础，本文结合作者实际的工作经验，对塑料模具的加工。曲面切削参数，目标

函数及约束条件等影响因素进行分析。同时根据专业知识对数据库的设计和优化

进行表述，结合模块化生产模式的特点对。塑料模具型腔数控加工的具体优化方

式进行介绍和分析。目前已知对模具型腔进行加工优化，能够确实提升生产效率

和生产质量，但想要达到理想的效果，对于整个模具的参数掌握熟悉程度，以及

模型的数据信息收集会有很高的要求，而且具体的数控加工系统建立以及参数的

调整，要结合长时间的工作经验和实际模型的特点来最终进行确定。

关键词：数量模型；数控加工；优化

引言

模具是通过外力将物体进行物理变形，使其能够形成设计所需的特定形状和

参数，完成产品的加工定制需求，根据生产产品使用特点使用对象和使用功能的

区别，配套不同部位的零件来进行设计和生成，模具的数控加工过程。能够完成

工业零部件和基础材料一体化工序化的生产，使其生产过程能够以同样的标准来

进行，这样一来就避免了过去由于不同生产线所出的模具，由于质量把控问题所

造成的标准不一致的情况，实现了标准化模型化的生产模式转型。除此之外还有

一个潜在的优势在于它将具体的参数规格进行了标准化设定之后，不同的流水线

经过参数调整，都可以通过数控加工技术生产同样的零部件，这样一来整体生产

规模和生产效率都能得到大幅度的释放，使得生产能力得到进一步提升。

1.塑料模具型腔数控加工过程近些年的演进

与过去的生产模式相比，在数控加工机床的标准化制作过程中，能够实现工

业原材料和零部件标准化生产生产过程效率高且生产成品质量稳定，通过大批量

生产可以有效分摊成本，一个合适的模具优化体系，能够生产大批量的特定零部件。模具生产已经成为了我国工业发展推动经济进步和产业升级的一个重要基础

产业，每年我国都会产生大量的塑料产品，随着市场需求的扩张，塑料产品的生

产量和需求量都得到了明显的增长数量，模具的生产和设计直接影响到数量产品

的质量和生产成本。

对于工业生产过程而言，只有大幅度提升生产规模才能够分摊模具研发成本，从而提高生产效率和生产进度，塑料工业的发展在一定程度上是基于模具工业的

发展来确定上限的。传统的数量模具设计是以设计人员将自己的生产经验和调试

技术为主要生产要素进行的。由于技术人员的经验和专业素质的掌握程度有很大

的区别，所以模型优化和设计的完成度也存在很大的出入，存在很强的主观性和

不确定性。经由不同技术人员所制定和优化的模具参数都会有或多或少的区别，

而对于标准化的工业生产而言，这样的不一致性会严重影响到模具的定型和生产

规模，而筛选其中的不确定因素，又会造成大量的成本激增，影响到生产效率和

生产成本的控制，一直是模具生产厂商头痛的问题，随着数控加工优化设计的诞生，这种以人工为主要生产模式和影响生产结果的过程有望。得到彻底的改变，

从而形成更具优势，根据效率的新型生产设计思路来适应当前社会对于大批量塑

料成品和模具的需求。

精密塑料生产产业的发展是由计算机应用技术，信息电子工程技术作为新时

期技术发展的主力推动来进行的，随着计算机编程水平和模具应用程序的改进和

发展，现代生产企业有了更多的途径能够替代过去的人工生产，人工参与生产优

化巨大的问题，就在于个人的经验和主观意愿，对于最终完成品的效果会产生极

大的影响，但是这又是一个不确定的因素，计算机所设立的模具则是由标准的数

字模型搭建而成的，只要计算机模型参数保持一致，那么生产出的模具成品就一

定是分毫不差的。这种标准化的效果是大规模工业生产的基础和前提。

2.塑料模具型腔数控加工曲面切削加工过程

2.1塑料模具型腔数控加工曲面轨迹

曲面的三轴加工是塑料模具形象复杂型面数控加工的一种重要参与形式，可

以帮助制图软件系统完成更加精确的数控编辑。刀具的进退方式，对于加工精度，加工质量和工件的寿命，以及整个生产过程的安全稳定性都有较大的影响，刀具

的实际切入角度以及最大的应力和应变之间成反比。螺旋进刀是一种比较理想的

进退刀方式，尤其是适应于薄壁类型塑料零件的生产任务，其具体的效果是能够

有效的减少在刀具进刀过程中，刀具本身所承载的载荷变化量。在进行进到方式

的选择时要考虑到加工余量和加工时间这两个重要因素。环形走道方式，通过加

工区域边界参数提取轮廓轨迹，其加工余量更均匀，而行切式则是通过加工区域

平行截切平面得到直线轨迹加工，长度较长，加工时间短，但是加工余量分布不

均匀。在正常的加工过程中不可能有这种典型的加工方式单独使用的情况，一般

是根据模型实际的形状和特点选择。环切走刀和行切走刀相结合。

3.刀具轨迹常用生成算法

3.1等参数切线法

刀具沿曲面的三维参数线进行运动，运动过程能够呈现一个较为完整且平整

的曲线轨迹，这类方法的计算方式更为简单，所以行程速度快可以应用于曲面分

布较均匀的塑料模具加工，实际的轨迹排列要以最小的削切宽度作为标准来制定。

3.2截面法

利用截面截取加工曲面，得到一组交线和刀具的切割轨迹，它能够实现整个

走道的光滑，但由于整个过程需要考虑了，影响参数众多，所以对于系统来说计

算量较大，而且在实际走的过程中模具的表面一般是不规则图形，所以切割的精

度会受到更多的影响，整体精度控制无法达到太高的程度。在实际的生产过程中，由于加工间距不能及时进行调整和控制，所以也会出现实际的切面形状和设计图

纸之间存在出入的情况。

3.3投影法

根据三维曲面离散模型预先设计好刀具的行走轨迹，然后利用竖直线与曲面

投影进行计算，转化为刀具在曲面上的实际削切轨迹。这类方法与其他加工方式

相比计算的稳定性很高，而且适应于不同的形状模型，加工方式更为灵活，具有

更为广泛的应用场景，特别适应于多曲面模型的加工，但由于在实际操作过程中

难以实施跟踪局面变化情况，所以加工精度不高，而且进行投影时这种误差又会

被进一步的放大，很容易出现刀具轨迹分布不均匀的情况，展现在模具表面就是

零件表面的厚度分布不一致。

4.结束语

塑料模具型腔数控加工消切参数优化系统，能够更深层次的应用的计算机辅

助制图软件来达成标准化模型设计的要求。但想要达成理论效果，还需要对知识

库和数据库进行不断的充实，根据具体模具设计特点，选择加工刀具的进退方式

和轨迹生成算法。

参考文献：