对模具数控加工工艺的优化
摘要：随着模具的发展，在模具中自由曲面所占比例不断增加及产品
质量要求不断提高，都对曲面的制造精度提出了更高的要求，为此模具加工工艺也将会不断的发展。通过对模具数控加工经验的总结，就影响数控加工质量的相关因素，从模具工艺结构、程序编制、现有设备以及刀具等方面介绍了提高数控加工质量所采取措施和优化。优化后的模具加工工艺，可以缩短加工准备时间，提高加工质量、增加加工效率。在不断地优化过程中可以提高企业团队的创新能力与企业的竞争能力。
关键词：数控、模具、加工质量、工艺、刀具
随着国民经济的快速发展，数控机床在国内的应用越来越多、越来越普遍。成为模具加工企业保证产品质量和提高生产效益的关键设备与生力军。数控机床有着加工精度高、转型快等特点；易于加工形状、工艺复杂的工件。所以模具制造发展到现阶段已经越来越离不开数控设备，数控加工向着高精度、高质量、高速度、高自动化方向发展。数控加工已经成为模具制造不可缺少的工艺方法，并且将越来越重要，数控设备的多少和数控设备先进性程度已经成为一个模具制造企业赢得市场、赢得竞争的关键性因素之一。当企业投入一定的情况下，在现有的设备上优化改进加工工艺是提高模具质量、增加企业效益的必选途径。
现代模具制造业中，型腔面的设计日趋复杂，尤其是汽车模具中自由曲面所占比例不断增加及产品质量要求不断提高。在这种背景下，成都模具公司就是在不断改进模具加工工艺的基础上，不断壮大成长为国内模具加工行业的一流企业。
一、 模具加工的工艺优化
（一） 模具制造要考虑加工零件的结构工艺性。如图1在箱体上相贯通的交叉孔的工艺性较差，100mm孔与70mm孔相交，加工时，刀具走到贯通部分时，由于径向力不等会造成孔轴线偏斜。优化后的零件结构如图2所示，可以将70mm预先不铸通，先加工100mm孔后再加工70mm孔，这样可以保证交叉孔的质量。结构工艺性好。
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（二） 模具工艺设计主要用于指导数控编程，我们可以把数控工艺员和编程员的职责合二为一，由程序设计员负责整套模具的数控加工过程，提高工作效率。
（三） 数控加工的自动化程度高，影响因素多，在数控加工中，质量和安全是至关重要的，必须得到保证。
图1工艺优化前 图2工艺优化后
1. 合理利用现有设备
仅以机床本身而论，大部分数控机床由于长时间的使用，虽然有严格的数控机床操作规范，良好的机床维护保养，但是其本身的精度损失是不可避免的。在制定工艺过程时，为了控制产品的加工质量，我们要对数控设备进行检测维修，明确每台设备的加工精度，明确每台设备的加工任务。要严格区分粗、精加工的设备使用，粗加工时要追求高速度、高的去除率、低的加工精度，而粗加工时对设备的精度损害是最严重的，因此使用年限较长精度最差的设备定为专用的粗加工设备，新设备和精度好的设备定为精加工设备，如多轴联动机床。做到对现有设备资源的合理搭配、明确分工，将机床对加工质量的影响降到最低，同时又保护昂贵的数控设备，延长设备的寿命。 2. 合理选用刀具
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当机床数量紧张而不可改变工件加工机床时，与机床相关的刀具对模具数控加工质量的影响变得就尤为突出。刀具的正确选择和使用是影响数控加工质量的重要因素。使用硬质合金刀具代替常用的高速钢刀具，可以提高切削速度。粗加工中采用大直径的牛鼻刀，使用硬质合金刀片，做到粗加工排屑“多”；半精加工选用高转速高进给的镶片立铣刀，做到半精加工走刀“快”；精加工时用硬质合金刀杆和高精度球头镜面刀片，这样可在保证加工质量的同时节省选用整体合金刀具的高昂费用，模具精加工中所用最小刀具的半径应小于被加工零件上的内轮廓圆角半径，尤其是在拐角加工时，应选用半径小于拐角处圆角半径的刀具并以圆弧插补的方式进行加工，这样可以避免采用直线插补而出现过切现象， 做到精加工质量“好”。 3. 合理运用高新技术
应用高速加工技术，可以提高模具加工速度，减少加工工序、缩短或消除钳工修复工作。从而极大的提高模具数控加工质量。高速加工技术的发展日益成熟，极大的提高了模具加工速度、减少了加工工序、缩短甚至消除了耗时的钳工修复工作，缩短了模具的生产周期。因此模具的高速加工技术逐渐成为模塑公司技术改造最主要的内容之一，高速加工取代传统低速加工已成为必然。
（四）.模具工艺的编制要有严密的条理性。
数控工艺复杂，影响因素多，需要对数控加工的全过程深思熟虑，要有很好的条理性，才能编好数控工艺。统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸，保证基准统一。是很多企业常常忽略的地方。 （五）.做好工艺文件存档，避免不必要重复。
数控工艺的继承性好。在生产中证明是好的数控工艺，我们可以做成模板，作为档案保存起来，在以后加工同类零件时调用，就可以节约时间，保证质量。
（六）.数控加工工艺设计应遵循的基本原则
我认为一个好的数控加工工艺设计要考虑到：是否能满足零件的技术要求，是否能提高数控加工的效率，低的加工成本，好的质量控制。所以为了
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保证模具的加工质量，在设计模具数控加工工艺时要遵循以下基本原则:
(1)．先主后次。
(2)．先面后孔，先铣后钻。 (3)．先粗后精。
(4)．先做内腔加工后做外形加工。 (5)．按工序的顺序，刀具直径由大到小。
(6)．上道工序的加工不能影响下道工序的装夹与定位。
(7)．用相同的工装和夹具应安排在一起做完，减少重复装夹与定位。 (8)．数控工序要集中。
(9)．不要把削弱零件刚性的工序排在前面。
图3
（七）.合理编制数控程序
模具在编制数控程序时，会遇到相同的结构而不得不精心编制相同的程序段。这样可以保证工件的位置精度，但是大量的重复的程序段会增加程序编制时间，减低效率。所以用到子程序，这样既可以保证质量，也可以缩短程序准备与加工时间。大大的提高加工效率。如图3用编制子程序的方法可以编制两个子程序：
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O0011;
G91GO1Z-25.F100; X22.5Y-22.5; GO3X22.5Y22.5R22.5; G01Y30.;
G03X-15.Y15.R15.; G01X-60.; G03-15.Y-15R15.; G01X60.; G03X15.Y15.R15.; G01Y30.;
G03X-22.5Y22.5R22.5; G01X22.5Y-22.5 G00X25.; M99
O0022; G91G91Z-25.; X12.5Y-12.5; G03X12.5Y12.5R12.5; G03I-25.;
G03X-12.5Y12.5R12.5; G01X-12.5Y-12.5; G00Z25.;
G99G81X20Y34.64Z-20.R-15.F100; X40.; X-20Y-34.64; X20.Y-34.64; X40.; X20.Y34.64; G80 G00G90Z20.; M99
这样就避免了重复，提高了工作效率。
（八）.使用CAM软件提高加工效率。
这些年通过在模具行业中的使用比较，国际一流的数控加工软：UG NX4.0和POWERMILL6.0，是非常适合模具加工行业的。尤其是两种软件丰富实用的加工策略各不相同，互相补充使数控加工的质量和效率得到了很大的提高。POWERMILL在偏置区域清除粗加工时可以加入螺旋功能，进行实际切削时更加平稳，消除了相邻刀路之间连接的进刀方向突变，减少切削进给的加速和减速，保持更稳定的切削负荷，延长了刀具寿命，对机床也起到了保护作用。 二．结束语
在现代模具数控加工中，不断改进加工工艺方法是是在现有的加工设备、人员技术储备上的改革。当代机械加工不断发展的现下，激烈的市场竞争。为了生存使现在企业大都在进行这项改革。模具数控加工中，工艺是其灵魂，工艺的好坏直接影响模具的质量。所以，在不断发展的现代，模具加工工艺要不断地改革优化。本文做出了自己的观点与理解。而在不断地实践中本文提出的方法，得到验证是行之有效的。
本文在写作期间，得到了姜志强、吴文俊、郭洋、苏美亭等老师的指导，特此感谢。
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参考文献：
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