冲压模具的数控加工工艺分析与制造效率提升

伊延吉

摘 要：冲压模具的加工是工业生产的重要制造手段，传统的模具制造方法耗时长、效率低下，已经不适应现代化工业生产的要求，利用先进的数控技术加工冲压模具，在提高生产效率的同时，还能提升模具的加工精度与实际作业质量，因此制备良好的加工工艺、设计合理的加工程序是数控加工冲压模具及相关零件的基础保证。

关键词：冲压模具；数控加工；工艺；效率提升

中图分类号：TG385；TG659 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.08.014

使用模具进行机械化冲压成型是工业中的常用加工方法，冲压模具不仅可以加工金属零件，还可以对一些非金属材料进行加工，使用的范围非常广泛，涉及到了机械零件、生活用品、汽车钣金、电子产品等很多产业。而随着科技的不断进步，对于以模具冲压方式加工零件的要求也越来越高，传统的模具制造方法在效率、精确程度、使用寿命和零件成型质量等方面表现出了越来越多的不足，针对以上问题，为了能够更加高效、精确、高速的加工出高质量的冲压模具，利用现代化的数控加工方式制造冲压磨具，是模具技术发展的一个新方式。

1 数控加工冲压模具的优点说明

（1）由于数控加工的便捷性与快速性，能够很大程度的缩短模具的生产制造时间，并提高模具的工作质量，为生产企业降低模具的加工成本提供帮助。这有利于在现阶段机械制造业在竞争压力下获得新的发展空间。数控技术由于是程序控制，生产质量十分稳定，能够有效保证不同模具所加工出零件的形状与品质的一致性。

（2）有利于提升模具各个零件之间的匹配程度。与传统的机加、打磨加工模具相比，数控加工的模具零件有效减少了实际使用中的误差，并能保证模具通过加工后，实际装配的尺寸能更加贴近最初设计的理想尺寸，增加模具使用过程中的整体质量。

（3）由于现代化数控加工的辅助软件十分发达，在对复杂模具的加工过程中，可以通过仿真软件对整个加工过程进行仿真加工，能够及早发现加工问题或是设计失误，减少实际加工的材料损失和时间耽搁，并能够精确地控制模具的制造质量，以便快速完成加工过程。

2 数控加工冲压模具的工艺分析

2.1 冲压模具的图纸读取

在对冲压模具进行数控加工之前，必须要对模具的组成结构、零部件功能、主体和细节尺寸等因素进行详细的了解，要明确模具加工的详细信息，对模具的设计图纸进行准确读取是十分必要的。（1）在对冲压模具进行数控加工的过程中，在读取图纸时要尽量保证数控加工所需尺寸与零件图纸的标注尺寸相一致，数控加工使用图纸的标注尺寸应便于编程使用，同时方便对加工零件的尺寸检测，避免尺寸标注造成的制造误差。（2）对零件的几何特征进行分析与了解，明确精确加工位置、粗加工和不加工位置，通过对零件特点和功能的解读，指导数控加工冲压模具相关零件的形式，以便于数控加工模具零件的相关工艺编制。

2.2 冲压模具的工艺安排

在完成对零件图纸的解读后，应该对其直接和间接的尺寸进行一定的校对与整理，确认无误后方可开始对冲压模具数控加工的工艺安排，具体安排顺序如下。

（1）根据零件图纸的材料要求和外形尺寸要求，为模具零件选取合适的毛坯材料，毛坯材料的尺寸应留有后续加工的充足余量，同时尽可能使用标准尺寸的材料，以降低购买材料的成本消耗。

（2）通过对图纸的理解和细节的思考，为模具零件的加工制定多种工艺方案，通常需制定两种以上的工艺方案，工艺方案需确定零件的固定方式；车削加工、铣削加工、转孔加工等先后顺序；并制定热处理方式，以及热处理后的磨削加工及精修加工等。通过讨论分析定位簡易程度、加工精确度、工序集中程度等关键加工问题，从预定方案中选取出最佳的工艺方案。

（3）对于冲压模具的零件图纸进行一定的分类，大体上可以将需要制造的零件分为三类。一是工艺零件，它是冲压模具的主要组成部分，其主要材料是合金钢，具有硬度指标良好的特点。由于工艺零件的自身硬度高，它的加工成型步骤较为繁琐，除应用传统的车削和铣削加工外，常常还需要使用激光加工和电火花加工进行辅助，以保证关键部件的加工质量。二是结构零件，结构零件通常包括了模座、凸凹模的固定板、限位支撑板以及模柄等组成，结构零件主要起连接固定作用，所使用的材料多为优质低碳钢和铸铁、铸钢等。这些零件结构较为简单，易于数控加工。三是定位辅助零件，主要用于凸凹模具结合时的导向与定位工作，包括了定位销、导向销、挡料销等，常用材料以淬火钢与中碳钢材料为主，具有较好的使用寿命。

（4）完成加工刀具及器具的选择，由于冲压模具的加工方式比较特殊，这就要求模具整体的刚性和硬度都比较大，这也是传统模具较难加工的主要原因之一，数控化的加工方式，由于加工精度高，对于复杂形状模具的加工能力强，因此在程序编制准确合理的条件下，只要刀具的质量和寿命能够达到加工要求，那么就能保证模具加工的精确性，因此应根据形状特点选取寿命长、刚性好的刀具用于模具的加工。

2.3 零件的粗精加工工艺过程

2.3.1 轮廓粗加工

除去模具零件的复杂形状编程之外，在粗加工时，应当充分利用数控机床的性能，确保零件粗加工在机床的可控范围内的前提下，尽可能的使用最大吃刀量和最快进给速度，同时注意预留内部倒角尺寸，保证在加工过程中对退刀和换刀的距离有科学合理的控制，在保证粗加工质量和合理性的同时，最大程度的提升粗加工的工作效率，通常来说车削粗加工的余量在13 mm为宜，铣削粗加工的余量在10 mm为宜，磨削粗加工的余量在03 mm为最佳。

2.3.2 轮廓精加工

精加工是模具制造的关键环节，在对零件轮廓进行精加工时，需要着重考虑尺寸精度、表面质量和位置精度的实现与控制，同时对刀具切削量的选择也很重要，在加工开始和批量制造的过程中，还应注意对刀具的质量和耐磨性做常规的检查，以保证刀具的切削性能。一般来说车削半精加工的余量在045 mm左右、精加工的余量在025 mm左右、铣削半精加工的余量在05 mm为宜、磨削精加工的余量在02 mm以下为最佳，这样不仅保证了冲压模具的精加工质量，避免出现相同零件间的质量波动，还有效提升了精加工的整体工作效率。

2.4 建模与编程

对于复杂的数控加工模具，应当利用三维建模软件进行模型制作，常用的软件包括UG、SolidWorks、Pro-E等，通过计算机的仿真三维建模，能够对需加工模具的各个几何元素进行细致的仿真与规划，并通过自动编程软件完成程序的编制，程序编制完成后需对加工过程和具体的坐标、切削参数和刀具参数进行考虑与验证，存在问题或需要优化可以适当修改程序，力争为模具试加工与正式加工提供便利。

3 数控制造冲压模具的效率提升方式

3.1 优质数控程序的编写

数控编程的质量对加工的复杂程度与实际加工质量都有较大的影响，一个简洁、正确的数控程序能够显著提高机床的工作效率。首先，通过对程序的优化能够显著降低设备走空刀的概率。其次，优秀的编程会考虑到自身机床的优势与不足，为指定设备量身定制的程序有利于提高机床加工的精确度与可靠性，减少试制零件的废品率和零件的调试时间。再次，对数控程序的优化能够进一步提升数控机床的加工能力，尝试探索新的加工方式与工艺，极大程度的提升机床的加工潜力。最后，数控编程人员与工艺人员应不断提升自身的专业能力，更新自身对数控专业的认知程度，提升数控编程的优质程度。

3.2 做好数控机床的调整与维护工作

想要保持数控机床良好的工作效率和加工精度。必须定期对机床设备进行调整与维护保养工作，使机床长期保持良好的工作状态，不要因为赶任务而使机床长期高负荷运转，尽管密集的工作会在短时间内提高劳动生产效率，但由于缺乏了维护与保养，容易造成数控机床的故障产生与寿命减短，还会影响模具的加工精度与实际装配质量。

3.3 合理设计刀具的工作位置

在对模具的批量生产作业中，要使数控机床拥有最佳的工作效率，就必须根据零件的实际特点设计合理的加工计划。对于刀具的更换位置進行合理选取，以便于优化加工过程中的刀具行走路线，减少空走刀过程中的时间消耗，并提升换刀的准确性，降低刀具损耗的相关成本。

4 总结

综上所述，利用数控技术完成冲压模具的加工工作，能够很大程度的提升模具的加工效率，尤其对于形状较为复杂的凸凹模具，其在加工精确程度、批量模具的一致性及模具整体装配质量等方面都具有明显的优势。同时，要做好数控技术对冲压模具的加工工作，还要认真分析并制定合理的加工工艺，并编写科学的加工程序，以满足冲压模具对精度和效率的高要求。

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