谭 焓

（武汉软件工程职业学院，武汉 430205）



覆盖件模具数控加工方法的研究

谭 焓

（武汉软件工程职业学院，武汉 430205）

摘 要：在模具加工行业中，数控机床已经成为不可缺少的核心设备。本文以汽车行业的覆盖件模具的数控加工为例，阐述其研究具有的现实意义、研究现状，介绍数控加工自身的特点，重点探析常见的加工方法，以期提供相关借鉴。

关键词：模具 数控加工 数控机床 覆盖件

数控加工对工作人员的要求较高，而数控机床的编程和操作本身很复杂，所以下面将对汽车覆盖模具数控加工方法进行相关分析和研究，并提出一些改进性建议。

1 研究汽车覆盖件模具数控加工方法的现实意义

现阶段，我国的汽车使用人数正在大规模增长，这对汽车市场来说是一个非常好的局面。近几年，我国实行积极的财政措施，不断刺激国内市场，带动消费，经济形势一片大好。现在的汽车以超过20%的增长率增长，一定程度上也带来汽车领域里的模具产品需求大幅增长。在我国，数控技术发展很快，汽车覆盖件模具市场的需求很大。很多企业加大技术改造的速度，一些新的企业也在崛起。比较著名的模具厂如一汽模具制造有限公司、四川成飞集成科技股份有限公司、天津汽车模具有限公司等，都已经具备生产大中型汽车覆盖模具200万以上工时的能力。因此，汽车覆盖件模具数控加工具有很好的发展前景。

2 汽车覆盖件模具数控加工技术研究的现状

简单来说，汽车覆盖件就是指汽车外部的一些设备，包括覆盖汽车发动机、构成驾驶室的薄钢板等表面的零件。它的特点是材料要求薄、形状复杂、尺寸大、对质量要求高、成本高，一般的小公司无力承担。加工一个成功的汽车覆盖件，要经过产品初设计、具体工艺尺寸的制定、实际模具的设计制造、样品的调试与改进以及最终的生产产品。它的产生过程复杂，要花费大量的人力、物力，以及科技的支撑。其中，汽车覆盖件所需要的模具设计是否符合要求显得十分重要，是覆盖件的核心。而覆盖件模具的特点与其它器件又十分不同。它的曲面多，结构形状具有高度的复杂性，尺寸大，尺寸精度要求严格，表面质量也要求很高。所以，覆盖件模具制造技术的难度大，相应的开发周期长，要求的成本也高。近年来，科技的高速发展带动了汽车工业的快速发展，且汽车行业内部相互竞争激烈，在消费者不断追求完美的情况下，车型更替越来越快，对模具的要求也越来越高，迫使模具公司必须缩短模具的制造周期，从而提高公司的制造工艺水平，降低生产成本，提高模具质量，提高研发效率。

3 数控加工自身的特点

数控加工具有自动化程度高、生产效率高等基本特点。

自动化程度高，可以减少员工的人数。编好程序、输入数据，操作者只需在机器旁监测设备是否正常运行，同时处理装卸零件和更换小工件等局部操作即可。当然，对于一些特殊性问题，往往需要工作人员具有较高的专业素养。例如，加工过程中要解决一些比较少见的数学问题、自动控制技术等。

效率高则体现在加工时可以在一次装夹工程中增加很多等待加工的部位，以省去原有中间工序的时间，缩短准备时间。由于数控加工的零件形状一致性好，即在精密机械的控制下，制造的产品可以保证一模一样，这样在最后产品检验的时候，只需有限抽检就好，不必每件产品都检测，不仅可节省时间和人力花费，又可以保证产品质量。

此外，数控加工便于研究。数控加工不同的产品并不需要改变其核心设备，而是通过改编程序来实现。

虽然数控加工具有诸多优点，但是也存在一些不足。数控加工成本较高，一台数控机床的价格是同类机床的好几倍，同时它的零件也很贵。此外，一旦需要维修，需要技术搞定专家来修理，相应的维修费也高。数控机床要顺利制造出成品，需要与其配套的专门编程用的计算机以及相应的外部配套设备。因此，一套成型的数控机床系统成本很高。同时，加工过程中不可以调整参数，一旦定下数据，机器将按照设定的数据来生产产品。然而，由于数控加工是精密机械，它的维护必须要专业人员进行维护，这无疑进一步加大了成本。

4 覆盖件模具数控加工方法

在汽车覆盖件模具数控加工方法中，有两种很重要的技术决定着数控加工的质量：一是曲面造型方法，二是刀具运动轨迹的生成方法。

4.1 刀具运动轨迹满足的条件

刀具的运动轨迹应该没有切、扎刀等引起质量问题，分布整齐，方便钳工的修理，不能因主轴的碰撞而毁坏机床，要提高生产效率，要使刀具受力均匀。

4.2 单曲面刀具运动轨迹的生产方法

第一种是旋转面。这种方式的刀具运动轨迹分布均匀，对后续的钳工阶段大有助益。粗加工刀具运动轨迹的走刀方式采用往复走刀式，切削方式是轴的方向，刀具运动方式是先浅后深。而精加工刀具运动轨迹的切削方向是圆周方向，运动轨迹与粗加工相比，具有整齐均匀的特点，旋转面具有可选择性，具有其他方式不具备的优点，实际生活中较多采用这种方式。

第二种是直纹面。直纹面刀具运动轨迹无论是粗加工或者是精加工，切削方向都是周边方向，轨迹分布则不同于其他方式，是先深后浅，所以加工精度高、刀具的受力均匀，且排屑功能强大、加工时间短。

第三种是倒圆曲面。在倒圆曲面的粗加工刀具运动轨迹中，它的切线方向是沿着交线的方向，而精加工刀具运动轨迹的切削方向则是圆弧方向。沿交线方向可以减少加工时间，圆弧方向则具有较高的加工精度。在实际生活中，根据不同的要求选择不同的方式。

第四种是修剪曲面。在实际的生产过程中，必须要慢慢修整运动轨迹，因为刀具运动轨迹会在切削材料时有些许偏转，时间长了就必须调整。具体的方法是选择需要被调整曲面的最外面曲线，指定加工方式。在指定加工公差和残留精度的方法下，可以控制零件的加工精度。在做完以上工作后，就可以生成修剪曲面的刀具运动轨迹。

4.3 多曲面连续加工刀具运动轨迹的生产方法

多曲面连续加工是按照设计者的要求对一组曲面同时进行数控加工，同时还要提供每个曲面内部的啃刀检验以及防止有的曲面因为过度切割而导致加工失败的方法。它的刀具运动轨迹由给定的切削间距和运动方向的导线来决定。它的加工深度由一组事先定义好的加工曲面来控制，即事先就已将计算好的符合实际要求的一组加工曲面，以得到最终确定的工件。

多面连续加工刀具又细分为平行截面刀具运动轨迹、放射状刀具运动轨迹和流动型刀具运动轨迹。

在平行截面刀具运动轨迹中，它的导线是由一些互相平行的直线段组成，且其具有相同的偏移距离。要生成多曲面连续加工刀具需要满足下面几个必须条件：首先，要求设计出需要加工的刀具球心的包络面；其次，对这些包络面进行一些必要处理，使其具有共同的边界线；最后，规定一些必须位置的平面，还要设置符合要求的切削间距。值得注意的是，还要规定一些加工参数，如切削公差、切削方向等。

而放射状刀具运动轨迹则不同。它的运动导线是由一些直线段组成。这些直线段都会通过一个公共点，且这些点必须在规定的半径的圆周上偏移，类似于医学上的放射线。控制刀具中心运动的导线是在一定范围内运动，最后形成一条射线。从大体形状来看，就在一条弧线上运动。

流动型刀具运动轨迹则由前面两种方法综合改进而来。它的定义方式不同会导致加工方式的不同。具体来说，一种是偏移型加工方式。导线的运动是一组与基本曲线偏移给定距离的线，这条线可以是直线，也可以是弧线、样条曲线，或者是它们的组合。它的切削间距由导动线之间的偏移量决定，不同间距决定着不同的产品参数，这就取决于具体的设备和编程。另外一种则是混合加工方式。它会给出基本曲线和限制性曲线，而在这两种曲线之间会生成一些过渡的中间曲线，这就是导动线的由来。这些中间曲线的范围则决定着混合加工方式的范围。这些中间曲线具有分布均匀的特点。最后一种是样板加工方式。简单来说，它的板曲面都是一样的，统一的参数设置。它的曲面参数形成的曲线是控制刀具中心运动的导动线。从定义导线的方法可以看出，这种定义方式比较死板，但不会出错，一旦设置好有关参数，刀具运动就会有规律地运动，几乎不会出现错误，具有很好的稳定性。不过，若想中途改变，它则不可能实现。

4.4 清根加工刀具运动轨迹的生产方法

清根是指刀具与两被加工曲面双切。在他们的交线方向，刀具跟随运动的方向形成轨迹，这种加工方法主要是去除交线处的多余材料，以使零件表面的棱线更加清晰，方便后续钳工修整。

5 总结

现阶段，覆盖件模具数控加工的方法正在不断改进中，以上的简单介绍，望能够对相关行业人员提供一定参考和借鉴。

参考文献

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Research on NC Machining Method of Panel Die

TAN Han
（Wuhan software engineering， Career Academ y， Wuhan 430205）

Abstract:In the mold proces sing industry， the numerical control machine tool has become the indispensable core equipment. This paper to the autom otive industry cover mold NC machining for example， expatiates the research has practical significance，the present situation of the research， introduces characteristics of NC machining， the emphasis is l aid on the analysis of common processing method， in order to provide relevant reference.

Key words:mold， CNC machining， CNC m achine tools，covering parts