基于数控技术的模具表面质量控制与改进研究

黄晓泳

摘 要：提高模具的表面质量是模具制造的重要目标，数控技术是一种利用数字化信息来控制机床运动和加工过程的技术，它具有高精度、高效率、高自动化和高灵活性的特点，能够满足模具加工的多样化和复杂化的需求。文章主要研究了数控技术在模具表面质量控制与改进方面的原理和方法，并通过一个汽车零件模具的实例进行了验证和分析。

关键词： 数控技术；模具表面；质量改进

1 引言

模具在现代工业中有着不可替代的作用，它的质量水平直接关系到产品的质量和生产效率。对模具表面进行有效的控制和改进是提高模具质量的关键，研究主要探讨了数控技术在模具表面质量控制与改进方面的应用原理和实施方法，以供参考。

2 数控技术的模具表面质量控制与改进原理

模具表面质量是影响模具使用寿命和产品质量的重要因素，因此，对模具表面进行有效的控制和改进是数控技术的重要目标。数控技术是一种利用数字化信息来控制机床运动和加工过程的技术，它具有高精度、高效率、高自动化和高灵活性的特点，能够满足模具加工的多样化和复杂化的需求。数控编程是数控加工的基础，它决定了数控机床的运动轨迹和加工参数，从而影响模具表面的形状和粗糙度。为了提高模具表面质量，数控编程应该根据模具的结构、材料、加工工艺和质量要求，合理选择加工路线、刀具、切削量、进给速度和切削液等，避免出现过切、欠切、振动和热变形等问题。而数控机床则是数控加工的执行机构，它的性能和精度直接影响模具表面的加工质量[1]。为了提高模具表面质量，数控机床应该具有高速、高精度、高稳定性和高可靠性的特点，同时，应该定期对数控机床进行检测、校准和维护，保证其工作状态良好，消除误差和偏差。

3 模具表面质量利用数控技术进行控制与改进的方法

模具表面质量是影响模具使用寿命和加工质量的重要因素，因此需要采用有效的方法来控制和改进模具表面质量。例如，数控磨削技术是一种利用数控机床和磨削工具对模具表面进行精密加工的方法，可以有效地提高模具表面的光洁度和几何精度，减少表面缺陷和应力集中，延长模具的使用寿命。数控磨削技术可以根据模具的形状和尺寸，自动选择合适的磨削参数和路径，实现高效、稳定和灵活的磨削加工。数控磨削技术主要包括数控平面磨削、数控圆柱磨削、数控曲面磨削等，适用于各种类型的模具表面加工。同时，数控电解加工技术也是常用方法之一。其主要利用电解液作为介质，通过数控机床控制电极和模具之间的相对运动，利用电解反应对模具表面进行加工，可以有效地改善模具表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，增加模具的使用寿命。数控电解加工技术可以根据模具的材料和表面要求，自动选择合适的电解液和电解参数，实现高精度、高效率和低损耗的电解加工。数控电解加工技术主要包括数控电解磨削、数控电解抛光、数控电解复合加工等，适用于各种类型的模具表面加工。另外，还有数控激光加工技术方案，其需要利用数控机床控制激光束对模具表面进行加工，可以有效地改变模具表面的微观结构和性能，提高模具表面的强度、韧性和耐磨性，增加模具的使用寿命。数控激光加工技术可以根据模具的形状和尺寸，自动选择合适的激光参数和路径，实现高质量、高效率和低成本的激光加工[2]。数控激光加工技术主要包括数控激光熔覆、数控激光淬火、数控激光合金化等，适用于各种类型的模具表面加工。可以认为，数控技术是一种先进的模具表面质量控制与改进的方法，可以根据模具的不同要求，选择合适的数控加工方式，实现模具表面质量的提高和优化，从而提高模具的使用效果和经济效益。

4 实例分析

为了验证数控技术在模具表面质量控制与改进方面的应用效果，本文选择了一个汽车零件模具作为实例进行分析。该模具主要由上模、下模和滑块组成，用于生产汽车发动机罩。其对于表面质量的要求较高，因为它直接影响到汽车的外观和性能。在控制改进过程中，首先研究根据模具的设计图纸，采用数控铣削加工制造技术，对模具的各个部件进行粗加工和精加工，保证模具的尺寸精度和形状精度。在加工过程中，选择合适的刀具、切削参数和走刀路径，避免刀具的磨损和振动，减少加工误差和表面粗糙度。同时，利用数控机床的自动换刀功能，提高加工效率和灵活性。粗加工时，选择直径为16mm的硬质合金端铣刀，切削速度为200m/min，进给速度为0.1mm/r，切深为5mm，切宽为8mm，走刀路径为等高线走刀，以快速去除多余的毛坯材料。精加工时，选择直径为8mm的硬质合金端铣刀，切削速度为300m/min，进给速度为0.05mm/r，切深为1mm，切宽为2mm，走刀路径为螺旋线走刀，以提高加工精度和表面光洁度。

对于模具的曲面部分，则采用数控电火花加工技术，对模具进行精细化的表面处理，提高模具的表面光洁度和耐磨性。在电火花加工过程中，需要选择合适的电极材料、放电参数和加工方式，控制电火花的能量和频率，避免过烧和裂纹的产生，保证模具的表面质量和寿命。还需要利用数控电火花机床的自动调整功能，实现电极的自动补偿和修整，提高加工精度和稳定性。本次加工电极材料选择石墨，因为石墨具有良好的导电性、耐热性和抗氧化性，能够减少电极的磨损和变形，提高电火花加工的效率和质量。放电参数选择脉冲电压为100V，脉冲电流为10A，脉冲频率为10kHz，脉冲占空比为50%，以保证电火花的稳定和均匀，避免产生大的放电间隙和放电能量，导致模具表面过烧和裂纹。加工方式选择电火花镜面加工，即在电极和模具表面之间保持极小的放电间隙（约0.01mm），以实现高精度和高光洁度的表面加工，使模具表面的粗糙度达到Ra0.2μm以下。

模具的装配和调试则采用数控检测技术，对模具的各个部件进行全面的检测和评价，确保模具的配合精度和运动精度。检测仪器选择三坐标测量机，因为三坐标测量机具有高精度、高效率和高灵活性的特点，能够对模具的各个部件进行全方位的检测和评价，提供准确的数据和图形信息。检测方法选择触发式测头，因为触发式测头具有结构简单、测量速度快、测量范围广的优点，能够对模具的各种形状和位置进行有效的测量，适用于模具的尺寸、形状和位置的检测。检测程序选择自动编程，因为自动编程能够根据模具的三维模型和检测要求，自动生成检测程序和检测路径，减少人为的干预和误差，提高检测的效率和准确性。

通过上述的数控加工过程，可以看出，数控技术在模具表面质量控制与改进方面具有明显的优势，能够有效地提高模具的加工质量和效率，满足汽车零件模具的生产要求，为汽车制造业提供强有力的技术支撑。

5结语

研究结果表明，数控技术能够有效地提高模具表面的光洁度和几何精度，减少表面缺陷和应力集中，延长模具的使用寿命。数控技术在模具表面质量控制与改进方面具有明显的优势，为模具制造业提供了强有力的技术支撑。

参考文献

[1]韦林，田仕兴.基于某零件的工艺改进技术研究[J].机电元件，2021，41（03）：39-41+44.

[2]别玉娟，刘晓洁，蒋颜.机械模具加工精度影响因素及改进策略探究[J].内燃机与配件，2021，（07）：115-116.