探究机械模具数控加工制造技术

　　摘要：在数控生产制造中，模具属于常见、典型工件产品，相关人员应该对零件结构进行充分了解，对零件图进行分析，对总装图进行充分了解，以此分析机械模具工艺，进而科学应用加工技术。本文阐述了模具数控加工技术概述，介绍了数控技术应用优势，提出几点机械模具生产中数控加工技术应用要点。

　　关键词：机械模具;数控加工;制造技术

　　0引言

　　在机械加工中，机械模具属于基础工具，其主要特点就是样式复杂、种类多样。对于制造业来讲，开展大规模生产活动时，经常应用到机械模具。对于机械模具质量具有较高要求，涵盖硬度、强度、精准度以及其他参数。因此，相关人员应该积极研究机械模具，充分了解市场变化，保证多样化生产需求得到充分满足。数控制造技术促使机械模具设计与加工充分实现智能化发展，通过机械完成劳动强度大、复杂的工作，充分提高产品质量，减少生产成本[1]。

　　1模具数控加工技术概述

　　在机械制造行业中，产品制造与模具品质具有紧密联系，但是相关模具规划设计以及操作等较为复杂。模具加工活动中，一般经常发生加工工艺复杂、加工精度高以及加工工期短等问题。若是加工制造中的技术优化与服务支援不足，则无法实现预期目标。开展常规生产加工活动时，应该让专业技能突出的人员操作设备。相关人员能力对于模具外壳表面实际加工品质产生影响。在工业自动化水平不断提高过程中，常规模具加工行业也不断进行技术升级工作[2]。

　　主要原因在于，国民经济建设过程中，对于高精度与高品质加工模具的需求日益增多。另外，由于手工操作缺乏良好确定性，制造企业采用手工方式开展产品加工活动已经无法满足经济建设需求，对相关企业发展产生一定阻碍，而数控技术能够对相关问题进行有效处理。在数控加工领域中数控技术与数控编程属于主要类型，两者联系较为紧密。两种技术能够做到取长补短，同时可以提高自身技术优势，可以代替人类工作，同时可以接着预先设定程序模式提高成品加工精度。

　　2机械模具的数控加工基本要求

　　2.1对产品特征进行初步明确因为生产机械模具时，主要选择单件生产方法，所以各种模具的特征存在一定差异。基于此种问题，若是工作人员不予以足够重视，则会导致开模过程中发生失误问题。所以，工作人员若是选择数控技术开展模具加工活动，则需要对自身技术能力理解进行持续优化，尤其对于复杂磨具的生产活动来讲，需要合理利用辅助软件，可以为模具加工准确性提供良好保障，对产品加工特征进行有效明确。

　　2.2强化加工误差控制能力模具生产精度是判断模具质量的关键指标，开展生产活动时该精度非常重要。为了保证在模具加工中有效控制已经发生的误差问题，工作人员应该对自身操作方式进行有效规范，防止出现操作失误问题。同时，相关公司需要在生产环节中，积极提高数控监督力度。关键原因在于模具内部结构较为复杂，所以极有可能由于工作人员出现疏忽问题对加工质量产生影响，因此企业需要借助有效监督手段，进而确保模具加工环节中的相应误差问题可以得到进一步控制。

　　2.3有效把控加工环节中相关不确定因素总体而言，选择数控技术开展模具加工活动时，工作人员主要工作目的并非是为了制造最终零部件，主要是基于原有零部件，进一步开发与优化零部件，进而充分强化模具性能。所以，开展加工活动时，工作人员一般需要面对一些不确定性，所以每次加工模具在相关参数方面具有较大差异，对此要求工作人员可以按照模具实际情况进行合理调整。对此，企业需要积极招聘实践经验丰富的模具人员，进而才可以有效控制加工环节中相关不确定因素。

　　3数控技术应用优势

　　3.1充分减少生产周期，强化生产效率

　　通过数控设备能够充分改变机械模具生产模式，数控设备可以充分替代人工模式，有效节约人工成本，但是对于数控技术相关指标较为严格。如果采用数控制造，则应该保证模具加工行业中相关数据能够汇总同时稳定运行。

　　数控加工无需借助计算机系统参与，能够充分实现数控技术应用。对数控技术与人工方式进行有机结合，能够充分强化模具精准度。在模具生产中应用数控技术，可以充分减小模具加工周期，充分提高加工效率以及提高生产水平。现阶段，数控技术以及获得较大进步，并形成机械装置对手工操作远距离控制加工方案进行替代，充分节省加工成本。但是，基于特殊情况下，还是会由于数控技术方法缺乏健全性等，难以保证模具加工要求得到充分满足，导致稳定性受到影响以及生产效率降低。当先，数控技术已经形成指挥加工系统，即能够实现智能化加工，充分提高加工效率与精度，可以充分提高模具加工效率[3]。

　　3.2柔性化、集成化以及网络化发展趋势

　　在科技不断进步过程中，机械加工中的数控技术开始呈现出集成化与网络化发展趋势。其主要具有以下特点以及优势：逐步建立以数控加工单体设备、复合型材料生产设备、数控加工制造中心为基础的，向以FTL、FML、FMC、FMS为基础的生产线体系，发展成为分散网络系统与单体生产模块集成的制造模式。

　　同时相关人员应该对该发展趋势的科学性与实用性多加注意。机械模具加工不断朝着柔性化方向发展，具有较高灵活性特点，在加工过程中，涵盖以下要点：①使用数控技术的基础就是可以对相关模具进行快速校对。②技术能力能够满足模具加工中相关要求，同时能够对加工制造行业间进行持续扩充。数控技术柔性制造可以充分连接CAPP、MTS、CAM、CAD以及其他系 统，实现数据共享，对生产线数据与信息实施进行充分互联互通，进而逐步形成机械模具加工行业柔性化、集成化与网络化发展。

　　4机械模具生产中数控加工技术应用分析

　　4.1借助数控技术开展模具分类

　　可以借助数控技术对模具分类工作进行优化，因为机械模具加工结构比较复杂，所以开展生产实践工作时，需要有效筛选生产原料，保证材料物理性能符合模具加工精度要求。机械模具加工操作的数控机床种类较为丰富，各种数控机床主要针对某种原料展开加工制作，需要相关人员在加工实践过程中科学分类原材料，同时结合各种分类情况合理打磨加工机械模具，以充分提高生产质量。

　　然而若是仅仅借助人工方式开展模具分类工作，则肯定会发生人为失误问题，进而导致模具加工质量发生问题，所以将数控技术应用于加工实践中，能够促使数控机床分类传送模具、车削原材料、电火花切割以及其他制作流程。另外，还能够在加工程序以及加工工具相同条件下，针对同类型模具开展同时加工处理，能够充分减少模具加工时间，通过此种加工方式，能够充分防止模具加工中经常需要更换机床的现象，充分保证模具加工效率[4]。

　　4.2借助数控技术开展接触式信息采集工作

　　在对模具产品进行信息采集和检测等工作环节中，应用接触式信息采集方法时，一般是借助力的激发原理将连续式扫描与触发式信息采集装置触发，基于此过程中，应该借助超声波与磁场感应方式准确扫描实体结构，并记录结构数据。相关人员在实践中一般会在三坐标坐测量仪器中放置物体，之后借助坐标测量仪器并通过计算机公布模具不同方面测量点分布情况与数据。开展测量工作时，相关人员还能够借助触头测量技术，借助触发式信息采集结合触头探针，在触头探针与模具表面接触过程中，探针即受到外界压力，导致变形问题。此过程中能够将探针内部开关激活，但是采集系统会对基于外界压力下的探针坐标值及时进行记录。

　　借助此种方式，能够准确得到模具测量的轮廓信息坐标。一般有3种形式的接触式探针仪器应用于数控技术中。即应变式、压电陶瓷、机械式三种触发探头。此种探测头一般在模具表面测量中的应用较为广泛，另外，因为触发式探头的通用性与可利用性较为突出，所以在尺寸测量中也具有良好适用性。同时，开展测量活动时，因为测量设备始终保持低速、直线、匀速状态，所以测量设备记录的坐标并不会影响模具轮廓。然而开展测量工作时，借助此种探测头无法对模具的局部细节进行测量，进而无法将模具实际形状充分反映出来[5]。

　　4.3借助数控技术开展非接触式采集工作

　　对于不可直接触碰检测和检测部位受到限制的模具产品，可利用非接触式信息采集技术，主要是借助光学原理开展数据收集工作，当前常用非接触式信息采集技术主要涵盖结构光探测、激光三角探测以及激光测距技术等。应用数控加工技术时，相关人员选择非接触式信息采集技术，能够充分强化模具信息采集速度以及精准度，另外，借助该技术能够充分降低信息采集活动中出现的摩擦力与接触压力，进而能够充分防止在测量工作发生一定测量误差问题。

　　另外，非接触式信息采集技术和接触式采集技术之间差异在于，借助非接触式信息采集技术测量机械模具过程中，能够防止接触式侧头和待测模具表面因为曲率影响形成伪劣点，另外，非接触式采集技术开展采集活动时，能够获得巨大密集云信息，同时能够测量接触式探头无法测量的位置，能够将被测模具充分反映出来。结合相关数据资料表明，因为非接触式信息采集技术主要选择非接触式探头，开展模具信息采集活动时，无需接触模具表面，所以每次采集数据一般保持在50次/s-20000次/s范围内，一般根据模具形状复杂情况确定采集速度[6]。

　　4.4借助大数据技术处理数据

　　对于模具行业中，借助数控技术开展数据处理活动时，相关人员一般是借助CAD模型重构数据模型。主要是对模型被测量数据进行海量数据点与一般数据点划分处理，之后对各种测量系统中获得的数据转换为统一格式，之后向CAD软件的重构模型单元输入，能够多重转化数据格式。因为，在数控技术中心，各个坐标测量工作的测量范围均较为固定，开展模具测量活动时，生产人员无法基于相同坐标系以此完成模具几何数据测试工作。

　　所以要求相关人员能够基于不同坐标系测量模具结构，之后统一处理测量数据结果，输入到统一坐标系中，但是此过程中需要通过多视觉数据展开定位对其处理，即通过数控技术进行多式点云拼合处理。针对数据展开多次对其处理时，相关人员应该借助专用测量软件直接对其测量数据，或是先构建模型，之后再对齐数据。对其数据时，相关人员可以借助四元数法、ICP算法以及其他对齐方法，可以直接对接数据，对齐相应模型。在大数据技术中，数据分割也属于常用技术，具有良好实用性，数据分割能够区分曲面类数据，进而保证模具具有良好精度。

　　5数控加工技术在机械模具中的具体应用

　　5.1数控车削技术

　　对于数控车削技术，主要是以传统车削工艺为基础，与数字化编程技术进行有机结合，强化模具工艺效率与精度，在具体应用数控车削技术过程中，主要工艺流程如下：

　　第一，对加工工序进行合理确定。在机械模具中应用数控技术，在采用数控车削工艺过程中，需要结合模具实际设计要求以及生产状况对工艺流程进行确定，与传统车削工艺相比，并无较大差异。比如，对基准面进行确定、开展粗车与精车操作等工艺工法，完成整体加工之后开展局部加工作业。

　　第二，对影响因素进行确定。结合模具毛坯的设计要求与材质情况，选用的车削刀具同样各具特点，在工艺因素中，刀具在工件质量方面具有较大影响，科学选择刀具的主要目的就是对走刀距离进行科学控制，进而保证模具精确性符合设计要求。

　　第三，科学选择工具。对于数控车削技术，不仅需要关注刀具，对于夹具、量具等工具对于工件质量也会产生较大影响，开展编程处理时，借助规范参数设计以及规范操作促使模具有效性得到充分强化。工艺人员应该全面分析加工工艺，同时应该对零件装配图进行充分分析，对现场设备状况进行充分了解，结合具体状况明确加工定位，积极根据设计规格要求保证模具的实用性与工艺性。

　　5.2数控铣削技术

　　在模具设计中存在螺纹、齿轮、花键、沟槽等成形面时，需要选择数控铣削技术。模具铣削技术已经非常成熟，相比于传统铣削工艺，两者差异性主要体现在铣削编程以及数字化处理等自动化技术，数控铣削的自动化生产、精度以及效率等方面优势更加显著，同时编程基础和数字化测量，在凹凸结构中也可以开展加工互动，其重点工艺流程如下：

　　第一，对切削量进行科学计算。借助机械模具实际设计要求，借助应用软件对留量进行合理计算，重点内容就是根据进给量开展数据计算工作。第二，技术指标与设计参数。对技术参数进行合理选择，涵盖确定毛坯工件、刀具选型、切削余量以及其他指标，会直接影响铣削技术的模具精度、质量与应用效率等。第三，精检工序与工艺流程。数控铣削技术主要以传统铣削工艺为基础，借助软件编程深度加工凹凸面与曲面，为加工效率提供保障，所以完成编程工作后，应该精确检验工艺流程，为加工精度提供良好保障。同时，工艺人员需要注意，一些需求方在设计方面存在特殊要求，应该严谨分析零件图纸，同时根据生产操作对加工作业进行规范操作。

　　5.3电火花技术

　　在模具加工处理过程中，主要是借助该技术切割模具，电火花技术为特种加工技术，在导电材料精密切割中具有良好适用性。基于控制系统作用，电火花技术效率高、方法简单，在数控加工中具有广泛应用。

　　第一，确定电火花工艺。在铣削工艺与车削工艺无法满足设计要求时，可以选择电火花工艺，比如一些精密沟槽、复杂表面、设计中存在异度角与不规则腔缝、毛坯件的长径比存在异常问题等情况，即应该选择电火花方式开展加工活动。第二，毛坯的预加工。在电火花技术的原材料中，电极极易发生损耗问题，所以，要想充分降低电火花工作量，应用该技术过程中应该尽量将毛坯件材料余量充分去除掉，进而减少加工表面。

　　第三，模具装夹的方案。电火花工艺对于刀具以及其他较强外力并不需要进行考虑，所以，通常选择正弦磁台、导磁块、永磁吸盘等方式校正装夹，之前需要借助计算机软件设计编程电极，自动拆装电极，之后对毛坯工件和电极开展校正与装夹工作。

　　第四，电参数设置。完成校正处理后，结合设计标准对毛坯加工参数、工作液处理手段以及电机数量进行确定，以充分减少工件表面缺陷的发生概率，为自动化生产提供基础设计保障。现阶段，电火花技术持续发展，充分提高模具制造效率与精密性，数控电火花技术应用也更加广泛，相关加工企业均将电火花技术应用于数控机床中，促使模具行业加工需求得到充分满足，可以处理各种复杂工件，同时加工作业时主要借助电能实现。

　　6结语

　　在现代制造行业中，由于数控技术具有高效加工效果，所以其具有较高地位。借助数控技术开展模具加工活动，能够为模具加工质量与精度提供保障，还能够保证模具实际加工效率，进而充分提高模具加工效率。要想充分强化模具数控加工效率与精度，相关人员应该充分分析数控技术具体应用情况，以数控技术关键点作为切入点，有效控制数控加工活动。

　　参考文献：

　　[1]朱哲煜，张玉兰.探究MasterCAM的纺织机械模具型腔零件的数控加工[J].轻纺工业与技术，2021，50(05)：5-6.

　　[2]江明，朱小明，黄凌森，柯世金.Mastercam宏程序编程在模具加工在线检测中的应用[J].工具技术，2021，55(05)：104-107.

　　[3]董选普，左春林，凌宏江.V法铸造模具的FDM增材制造工艺研究[A].中国铸造协会(ChinaFoundryAssociation).第十六届中国铸造协会年会暨第五届全国铸造行业创新发展论坛论文集[C].中国铸造协会(ChinaFoundryAssociation)：中国铸造协会，2020：8.

　　[4]黎成辉.数控加工技术在机械模具制造中的应用——评《机械及数控加工知识与技能训练》[J].现代雷达，2021，43(04)：106.

　　[5]周新福.立铣刀在模具型面数控加工中的妙用[C].全国地方机械工程学会.2017年第七届全国地方机械工程学会学术年会暨海峡两岸机械科技学术论坛论文集.全国地方机械工程学会:海南省机械工程学会，2017：280-283.

　　作者：张斌ZHANGBin