数控加工在汽车模具制造中的应用分析

王英

摘要：随着信息技术、大数据及人工智能技术的产生，加工制造业也得到有效提升，数控技术在汽车加工中的运用不仅可以提高汽车机械的制造效率，而且在车企市场整体竞争中具有明显的竞争优势。 加工制造技术与汽车模具制造联系是较为密切的，汽车模具制造是设备加工制造的基础。随着时代的发展，传统的机械制造技术已经远远不能满足于当代制造业的发展需求，而数控加工技术的产生极大提高了机械加工制造业的水平，减少了资金投入，并且保障了行业信息化技术的发展。在此基础上，文章全面分析了汽车模具数控加工技术的应用。

Abstract： With the emergence of information technology， big data and artificial intelligence technology， the processing and manufacturing industry has also been effectively improved. The application of NC technology in automobile processing can not only improve the manufacturing efficiency of automobile machinery， but also have obvious competitive advantages in the overall competition of automobile enterprise market. Processing and manufacturing technology is closely related to automobile mold manufacturing， which is the basis of equipment processing and manufacturing. With the development of the times， the traditional mechanical manufacturing technology has been far from meeting the development needs of contemporary manufacturing industry， and the emergence of NC machining technology has greatly improved the level of mechanical processing manufacturing industry， reduced capital investment， and guaranteed the development of industry information technology. On this basis， this paper comprehensively analyzes the application of automobile die NC machining technology.

關键词：数控加工;汽车模具制造;应用

Key words： NC machining;automobile mould manufacturing;application

中图分类号：TG174                                   文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）24-0082-03

0  引言

现阶段，国外汽车模具的设计、加工、制造已进入相对专业化、规范化的阶段，而且新型模具制造技术能力也比较先进，新制作工艺的应用相对广泛。同行业内国内外发展情况可以看出，我国加工制造业总体发展水平较为落后，与国外相关领域技术发展仍然存在一定差距。当前，很大程度上我国汽车模具制造业均外企技术垄断，国内拥有产品自主研发权的企业少之又少，因此我国汽车模具加工制造业发展较为缓慢，严重影响了汽车模具制造技术的提升。

1  新时期背景下汽车模具行业的要求

1.1 集成化

为有效提升汽车模具的加工生产效率，必须实现汽车模具加工技术设计与制造的集成一体化。在模具开发制作过程中，综合有效的信息及资源，对模型及结构设计进行分工协作，强化管理，通过资源整合，最大程度的整合当前有效资源，确保模具制作技术提升的顺利进行。

1.2 标准化

在汽车模具加工技术中，提升生产效率最关键、最重要的手段即为模具加工的标准化要求。汽车模具加工行业应构建标准零部件数据库以及典型标准数据库模型，规范模具制作，使数据信息记录及结构均标准化。在市场统一标准的前提下，可以在模具设计中就调用当前市面可见的标准备件。如遇特殊设计及需求时，就可以直接在企业非标件库中查找相关结构标准，以此促进设计、制作人员开拓新思路，进一步提升工作效率，从而加快推进汽车模具的设计进程。

1.3 智能化

随着当今时代科技技术的不断进步及互联网技术的进一步完善，汽车模具设计及加工未来的发展趋势便为将专业知识和系统模具设计相结合，设计制作出智能程度较高的汽车模具。在相关领域专家的指导下，综合设计人员的经验、专业技术以及相关设计规范，通过构建完善的数据库和模块数据资源库，能够使得其在总体设计过程中给予灵感及指导。此外，在构建更加健全的模具设计专业教育指导时，专业的设计人员也可以运用更加灵活的设计方式。

2  汽车模具加工制作的现状

在汽车结构设计过程中，各类配件均已配备了与之相符的加工模具。一般常见的部件主要包含汽车围板、发动机罩、散热器及水箱，而由于各种工艺流程的成本不同，因此其加工精度的保证程度也具有不同差异。而模具加工制作中，普遍选用刚性优良的数控机床，机床转速最好保持于6000轉/分以上。与此同时，机床主轴总功率也要最好保持在40kW。一些模具有对称封闭的框架，也能用于机械加工，主要由于此类模具能够合并双边部分;如若分开两侧，也可视其为半封闭形式，该种模具主要为单个平面对称，比如铰链和轮罩。而一些部件表面则呈凸起状态，例如汽车盖板、门内板等，因此就可以选用压合面作为凸面配合面。在压边操作过程中，需将平整度调整到最佳状态，在常规加工中，偏差应控制在0.06mm以内。

3  数控加工技术在汽车模具加工中的运用优势

当前阶段，数控加工技术已经成为汽车模具制造的关键应用技术。与传统加工技术相比，数控加工技术具有精度高、自动化程度高等特征。作为加工成品的母机，汽车模具的制造精度应远远高于成型品。故而，须对汽车模具加工的精度进行更深层次的把控，方可最终确保成品的质量。在汽车模具加工中，应运用数控技术进行深加工，以此提升模具的精度。加工时，除加工一些平面或者旋转曲面的零部件，一些部件多为复杂的不规则图形，而当代更加先进的数控加工技术加工制作的汽车模具刚好满足目前汽车制作需要。故而，应用数控加工技术成为汽车模具制作的必然选择。除此之外，数控加工技术在汽车模具加工制作中的运用具有显著的优势。该类技术能够实现大批量或者小批量的生产，小批量的模具生产精度也更高，满足复杂的制造工艺需求。当今，数控加工技术具有许多类不同类型的工艺，例如，数控线切割工艺、数控电火花工艺和铣削工艺，能够有效实现模具制造的多样化。而今，数控加工技术已成为汽车模具加工的核心技术，促进此项技术的深层次发展是民众关注的焦点。

4  数控加工在汽车模具制造中的应用要点

4.1 数控铣削加工技术

数控铣床是现阶段一种加工性能极强的数控加工机床，其快速发展起来的柔性加工单元、加工中心等均为在数控铣床的加工基础上产生的，二者均离不开先进的铣削方式。因为数控铣削工艺较为复杂，存在的技术性问题也较多，故此，汽车生产工程技术人员在研究和开发系统及相关软件时，也始终将铣削加工作为重点技术。在汽车模具加工中，数控加工技术的数控铣削技术通常用于斜模和凹凸模。随着此项技术的全面应用，复杂的外观也能够考虑到精加工的运用，这在斜模的加工制造中较为常见。比如，在加工汽车模具时，运用数控铣削技术，选用电机的生产方式，不但可以产生火花放电，更可以深层次满足生产加工的需求。数控铣削加工不仅具有传统的铣床加工特征，也包含以下几方面特点：一是零部件的加工适应性较强、也较为灵活，可以加工形状较为复杂或难以标明尺寸的零部件，比如，形状复杂的汽车模具、壳体类零件等;二是可以加工传统机床难以加工的零件，例如，运用数学模型的复杂曲线或者三维空间曲面类的汽车模具零件;三是可以加工一次装夹定位完成后，需要开展多道工序的加工零部件;四是满足加工需求的精度高、质量高的零部件，数控设备的脉冲当量通常为0.001mm，高准确度的数控系统基本为0.1μm，除此之外，数控加工还能够有效避免相关人员的操作失误;五是生产自动化较高，能够极大减少操作人员的劳动强度。有益于生产管理的自动化;六是生产效率较高，通常情况下，数控铣床不需运用专用夹具等设备设施，在零部件更换时仅仅需要调用存储于数控设备中的加工程序、装夹工具以及刀具数据就可以，因而极大减少了生产周期。此外，数控铣床具有铣床、镗床、钻床等几大性能，各个工序高度集中，极大提升了生产效率。与此同时，数控铣床的主轴转速和进给速度均为无级变速，故而有益于选用最佳切削用量。因此数控铣削技术的应用在汽车模具制造行业较为普遍。如图1所示。

4.2 高精度机械加工

数控技术在汽车加工中的应用，可应用高精度的加工技术。由于汽车模具加工的刚度具有一定特性，铝合金及钛合金是主材，因此运用高速切削技术时应严格控制切削力，以确保零部件的加工质量。一是不断增强对于加工设施的检查、维修以及维护，进一步提升生产率。在汽车模具生产加工过程中，是一个繁琐且复杂的过程，一般情况涉及整车的制造工作。因此为更加高效地生产符合规范的汽车模具产品，须确保加工设施的正常运行。故而，高精度的机械加工设施应进行严格的、反复的试验、检查，及时消除隐患。比如，相关人员可以在生产前对机械的精密度进行再次校准;也可以编制标准的生产流程，定期检查并维护机械设施;相关部门也可以明确分工，每位工作人员均要管理相应的设备，并将责任落实到个人，增加投入，引进先进设备。二是转变传统的磨削加工工艺，进一步提升模具加工精度。磨削过程能够整体反映出一个行业的制造水平。而磨削是设备加工生产的重要环节，也是直接影响加工精度的重要工序。近些年来，制造行业在转变磨削工艺方面也具有较大的进展。比如，某一区域的机床厂MGA1432A高精度万能外圆磨床以及其他城市内的第二机床厂生产MG1332C/MG1432C高精度数控机床均处于行业内的领先水平，非常适用于加工车间小批量零部件的加工。汽车机械加工中，大型钛合金镂空是较为常见的，其代替了螺丝进行零件的连接，进一步增强了设备的便携性，使得不同设备的零件也更加稳固安全，刚性及强度也得到了进一步提高。因此，为确保汽车模具加工的精度，数控技术的运用率远远高于传统技术。如图2所示。

4.3 数控机床车削生产加工技术

在汽车模具加工中，在制造后桥标准件时，运用数控加工技术的关键所在是数控机床车削生产加工技术，以此有效完成旋转体、杆件等不同形状模具的加工制作。旋转体模具加工主要包括轴类零件、盆实体模型、注塑实体模型以及瓶子实体模型等。而在数控车削生产加工技术方面，模具的平面生产加工一般较为简单，也极易操作。因此，在制作过程中，运用数控车削生产加工技术通常仅仅在模具中进行部分零部件的平面加工。运用数控车削生产加工技术进行汽车模具加工一般是生产加工一些较为分散的零件，而后按照实际需求再配合其他技术进行总体的模具加工制作。如图3所示。

4.4 复合机械与五轴联动机械加工

汽车模具加工能够通过五轴联动技术确保3D曲面零件的精度，采用切削技术达到最佳的几何角度和形状。这种加工技术在汽车模具精加工方面具有显著优势，同时也可以提升切削效率。

铣削可以获得良好的弯曲面。球头刀具用于三轴联动铣削时，通过X、Y、Z不同方向的直线运动，能够将刀具切削到模具的任意坐标位置。由于刀具轴方向不可改变时，某一部位的点实际切削速度为零，刀具中心的容屑空间也较小。因此如若这些参照点被切削，较差的切削条件也会造成模具加工面的质量下降，此外，刀片磨损程度的加深及加工时间过长，也会使得刀具材料不能得以充分利用。

相较于三轴铣削技术，五轴铣削具有更多的优势。此种技术通过两个转轴的运动，能够随意调整刀具轴线方向，使铣刀轴线与工件表面的夹角和实际切削速度保持一致，也能够更加灵活地设置刀具路径，以满足模具表面深度较大的需求。此外，运用球头刀具进行加工时，不管刀具相对于模具本身处在何种方位，切屑总是在半球面上分离。故而，每次总是切断相同几何形状和尺寸的切屑，而发生变化的是刀片在分离切屑时的运动轨迹，由此能够确定刀片接触条件和切割几何运动条件一致。换言之，即为能够通过针对性较强地改变和明确刀具方向来影响模具被切削过程和几何运动参数，并能够从刀具磨损、表面加工过程稳定性等方面对其进行调整。总的分析看来，此种技术的主要架构及数控信息系统较为复杂，成本偏高，操作难度较大，需要组织操作人员进行岗前专业技术培训，以此达到生产需求。

4.5 数控电火花加工技术

作为数控车床加工技术的重要组成部分，电火花加工技术在汽车模具加工中具有主导地位。运用该项技术进行汽车模具加工能够满足模具快速成型的需求。相较于编程方式，数控电火花加工技术的生产加工技术水平较低，汽车模具加工中的线切割工况通常均为直壁模具，例如在冲压模具的生产过程中制作凹凸模具，或者电极在数控电火花加工技术中的应用。在汽车模具加工中，按照电极操作技术，运用数控电火花加工技术，能够得到更好的技术效果，确保加工过程的直线度及平整度。扩展数控电火花加工技术的运用范围，能够进一步提升汽车模具的加工技术实力，从而进一步提升汽车模具的加工精度。

5  汽车模具数控加工技术未来发展趋势

数控技术在汽车模具加工制造中的应用是符合现代社会发展的，是当今时代的必要创新举措，当前的数控技术具有开放性和灵活性等特征。对于汽车模具加工产业而言，也是提升加工技术水平的关键技术手段。数控技术在汽车加工环节的应用，凭借该技术灵活的特点，对加工内容进行模块化设计管理，有益于提升数控技术的运用灵活性和效率，满足汽车加工的多样化需求。未来汽车模具的加工趋势必向智能化、数字化方向发展，数控技术在汽车领域发展的推动下也会越来越完善，并逐渐展现出其开放的特征，此种技术也有利于汽车加工资源的共享。

6  结束语

综上可知，科学地运用数控加工技术不但能够有效提高汽车模具制造的水平，也能够提升其制作效率，从而保证该行业的社会效益及经济效益的协同发展。因此，应更加重视数控加工技术在汽车模具的制作运用，应用该种技术提高机械制造业的生产质量。

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