浅析数控加工技术在机械模具制造中的具体应用

杨鹏

摘 要：数控加工，就是结合计算机技术，通过程序控制机床加工实现自动化生产的一项技术。随着数控机床的相关技术不断发展，其自动化、集中化、柔性化的优势让其在领域中脱颖而出，得到广泛的应用。部分机械模具结构比较复杂，总体生产量比较少，其对精度的要求较高，采用数控加工技术就能够很好的解决这些问题。文章将根据机械模具的结构特征，分析数控加工技术的工艺规划、数控编程以及仿真验证等具体应用。

关键词：数控加工 机械模具 工艺规划

1 引言

随着信息技术的不断发展，计算机技术应用广泛，涉及多个领域。其中，信息技术也广泛应用于制造领域，而数控加工技术，就是信息技术应用的具体表现之一。我国不断推进工业化进程，在加工领域，结合信息技术，不断探索提高工业生产效率和产品质量的方法。目前，机械模具在机械加工领域的应用比较广泛。数控加工技术，为制造机械模具提供新的技术支持，满足机械模具在用途、结构等方面的较高的要求。文章将阐述数控加工技术的原理，探究在机械模具制造领域，数控加工技术的应用，这对我国制造业的良好发展有重要价值。

2 数控加工技术的原理

数控加工技术，就是利用计算机程序控制机床加工构件的技术，并实现自动化生产。这项技术包括硬件、软件两个部分。所谓软件，就是实现数控加工所具备的计算机、程序编码等系统。在生产之前，需要制作完成编码程序，之后，了解所需要加工的构件的相关尺寸以及合适的材质，让程序自动完成机械加工。在整个加工的过程中，会产生一些数据，这些数据对柔性制造系统非常有利，可以将数据全部收集加以利用。所谓硬件，就是与机械加工有关的数控机床以及相关的配套设施。若想要发挥数控加工技术的作用，数控机床是重要的基础。对于传统的机床而言，需要一些工作人员人工操纵机械，实现生产;而数控机床可以尽可能减少人力，相关的工作人员可以将所需要制造的模具参数输入到数控机床内部的传感器中，传感器自动识别、生产，使得模具制造实现自动化、柔性化生产。

3 数控加工技术的应用特征

数控加工技术，其在制造领域的应用日益广泛。数控加工技术的应用特征，主要包括自动化、集中化和柔性化。

3.1 数控加工技术的自动化

自动化生产，极大提高机械生产的效率。同时，所需要的操作人员很少，极大的降低生产的人力成本。从整体来看，有效提高企业生产的经济效益。

3.2 数控加工技术的集中化

传统的加工技术，每一环节相对分散，占用的时间和空间较多。集中化的数控加工技术，将加工的每一道工序集中管理，减少工序之间的零碎时间以及多种机械占用的空间，降低数控加工技术对空间的要求，使得企业能够在较小的生产环境中完成大规模的生产，有利于降低机械制造的成本。

3.3 数控加工技术的柔性化

在传统的加工方式中，工人的熟练程度不同，每一机床的适用范围也不尽相同，这对生产线的柔性造成一定的影响。企业为降低生产的成本，往往需要大规模生产同一产品。数控加工技术的智能化，使生产线更加的柔性化，更加适应当下市场环境的个性化需求，在一定程度上，缓解了生产柔性化和生产规模之间的矛盾。

4 數控加工技术在机械模具制造中的应用价值

在机械模具的制造过程中，数控加工技术，具有非常广泛的应用价值。企业生产制造工业零件，最常用的工具就是机械模具。对于模具制造行业，机械模具的制作要求较高。机械模具的形状各不相同，生产数量相对于成品零件而言数量较少。一般情况下，制造企业接到的模具订单，大部分机械模具对企业而言相对比较陌生，而企业需要在尽可能短的时间里完成生产作业。由于机械模具的生产量相对较小，部分企业不允许出现报废的情况。这对机床的加工提出更高的要求。数控加工技术的应用，很好的满足机械加工要求。多次校验编码程序，机床可以通过编码程序，精准控制产品的各项参数，快速生产出产品。对于不同型号不同批次的机械模具，在生产的过程中，只需要调整程序编码，改变模具参数即可。在实际的生产过程中，很少出现产品报废的情况。因此，数控加工技术非常适用于加工难度较高的机械模具。

5 数控加工技术在机械模具制造中的应用方法

5.1 机械模具的加工特征

过去，相关工作人员只能生产几何参数比较简单模具，在生产机械模具时，按照规范的步骤生产即可。我国市场不断增加对机械模具的需求，机械模具趋于复杂，同时，不断钻研加工技术，生产技术日益先进。在实际应用数控加工技术时，需要考虑机械模具的加工特性。在实际的加工过程中，设计人员通过分析制造领域和合作企业对机械模具的要求，找到其中的相似点，例如：孔、角等基本特征，再以编程代码的编写为基础，利用典型特征建立模型，从而将设计人员的人工识别与数控加工技术相结合。在选择具体的机床设备和刀具时，需要分析机械模具的相关参数，从而保证所选择的设备和刀具最适合生产。

5.2 机械模具的工艺

为保证生产机械模具具有高品质和高效率，企业需要在前期向数控加工技术投入大量的资金，并严格控制生产成本，保证经济效益。这就需要企业机械模具的制造进行合理的工艺规划，建立稳固的编程代码。机械模具，作为制造零件的模具，需要尽可能减少误差，在模具生产的过程中，要尽可能一次性的、高质量的完成，降低生产的成本。对于同一轴线的孔，需要定位一次就加工完成，尽可能的减少更换刀具和移动模具的情况，缩短加工的时间，提高产品的精度。在设计刀具的路径时，尽可能减少路径的长度。在每一道工序完成后，工作人员观察刀具所处的位置，将刀具移动量最少的工序优先安排，减少每一工序之间的时间。另外，还要按照粗加工到精加工的顺序，进行集中化的生产，最大限度的提高经济效益。除此之外，不同的刀具也要做好规划，减少因刀具切割后材料产生细微的变形影响加工质量。

5.3 机械模具的数控编程

机械模具加工的柔性化，极大的提高编程的工作量。合理的编程，对机械模具的加工效率具有积极影响。传统的G代码，并不适用于部分复杂的刀具移动轨迹，如今，以CAM为代表的数控编程软件在实际的应用中得到发展。当生产较为复杂的机械模具时，可以将模具的几何特征，通过计算机转化为相对应的参数，将其输入到软件中。编程人员根据软件参数列表确定机床设备、刀具等，再通过简化后的特征，设计工序，对工序进行人工审核，然后将编码导入到相关设备中，这样，尽可能的降低人工编码的出错率。

5.4 机械模具的仿真验证

数控加工技术主要是由计算机控制，其出错率很低，但是，当实际的生产环境发生变化时，在生产的过程中很容易出现碰撞、过切等情况。为了保证所设计的编码和加工工序适应实际的生产，需要对其进行仿真模拟实验。仿真模拟实验，就是工作人员依据实际的生产环境，模拟不同的因素对加工的影响，为实际加工提供参考。排除这些干扰，有效提高机械加工效率。目前，最常见的仿真模拟软件，是将仿真验证过程通过动态的图形显示出来，通过对图形的变化进行分析，发现数控加工程序存在的问题，及时完善。

6 数控加工技术在机械模具制造中的应用要点

6.1 特征处理要点

机械模具的特征处理，主要包括圆角、孔和倒角三种。整个特征处理过程，主要包含识别和简化两个过程。处理圆角时，可以将模具的曲率和曲面半径等作为指标来界定圆角。在识别圆角时，可以通过分析是否有一条以上的光滑边，以此作为识别要素。对于孔而言，分析内径入口的直径参数，以此为识别标准。对于倒角而言，可以将长度和广度等作为特征指标记性识别，之后替换为平面或者是锥面作简化处理。每一种特征的简化可以采用整体简化法，亦可以采用分布简化法。不同的机械模具使用不同的方法。

6.2 實体建模要点

在仿真验证的过程中，实体建模是最关键的技术。在实际建模的过程中，可以采用边界法、构造法或者是空间分割法。不同的方法具有不同的优缺点。边界法，其优点是所需要的数据少，建模快;缺点是缺乏整体性的描述。构造法，其优点是提升光栅的处理速度;缺点是对边界的描述不足。空间分割法对于复杂的机械模具而言更加有效。在实际建模的过程中，会产生大量的数据，内存不足时，影响验证速度;若简化数据，则会降低验证的有效性。这就需要在实际的建模中，使用合适的建模方法，平衡精度和效度。

7 结语

在实际的机械模具的制造过程中，机械模具往往有一些特殊的制造要求，而数控加工技术，能够让企业高质量、高效率的生产机械模具。企业要不断的对加工流程和数控程序进行优化，并利用仿真实验对其进行验证，减少生产成本，提高生产质量，促进制造业的发展。

参考文献：

[1]赵美云.机械模具数控加工制造技术研究[J].南方农机，2020，51（12）：165-166.

[2]江南.浅析数控技术在机械模具制造中的具体应用及改进建议[J].内燃机与配件，2020（11）：67-69.

[3]李晓峰.机械模具数控加工制造技术及应用探索[J].中国设备工程，2020（09）：181-182.

[4]尹冠博，马然.机械模具数控加工制造技术探析[J].科学咨询（科技·管理），2020（05）：93.