锻造模具的数控加工工艺

刘肖明　许媛媛

摘 要：锻造模具是指将金属加热成为液态或软化的状态后放入的容器。一般来说，模具分为上模和下模，在锻造的过程中有上模和下模的合闭过程，正因为存在上下木的合闭过程，所以模具内的金属溶液收到积压，提高了铸件的力学性能。在现代的实际生产中，大批量的锻造工件会通过数控加工，这样一方面降低了工人的劳动强度，另一方面也提升了产品品质，为工厂创造了更高的经济效益。本文针对锻造模具的数控加工工艺进行分析，优化锻造模具的数控加工工艺，满足市场对于锻造模具的需求。

关键词：加工工艺；锻造模具；数控加工

随着我国数控加工技術越来越发达，在制造业中数控加工占有越来越大的比重，特别是在锻造模具方面，数控加工技术已经成为必不可少的核心技术。但是由于数控加工中所涉及的技术含量较高，而且对数控加工的专业技术人员的数控机床操作经验有一定的要求，因此，我国的锻造模具数控加工工艺还存在生产率较低、制造的锻造模具不符合使用要求等问题。为了解决上述问题，本文针对锻造模具的数控加工工艺进行深入分析，提出了可以提高锻造模具的数控加工质量和锻造模具质量的几点建议。

1. 锻造模具数控加工工艺的特点

数控加工是一种基于编程实现的具有自动换刀功能的数控铣床，可以实现在一次装夹中用多把刀具实现多种加工的技术。运用数控机床的最大优点是可以减少装夹次数，即使是形状非常复杂的零件只要能用普通机床加工，数控机床就能在一次装夹实现整个加工过程。装夹的次数多少直接关系到加工产品的加工质量高低和加工精度高低，装夹次数越少，加工质量越高，加工精度越高，因此数控加工的加工质量稳定，加工精度高。此外，数控加工通过编程控制数控加工中心的走刀路线和换刀的操作，极大的减少了工人的劳动强度，解放了大量的生产力，理论上，在不计刀具磨损的情况下，可以做到无限次加工，重复精度高。装夹需要专业人员的对刀工序，如果所需加工的部位是视线不能观测的部位，普通机床不能做到的数控加工机床也可以做到。但是在数控机床这些优点的前提是，需要合理科学的设计、规划锻造模具数控加工的工艺，同时还需要认真的编写数控程序，其中任何一个环节出现一丝细微的差错，都会导致最后得到的成品和预期千差万别。所以，在设计锻造模具数控加工的工艺过程时，应认真处理加工工艺中的每一个细节，只有正确、合理、科学的锻造模具数控加工工艺才能制造出合格的锻造模具，才能优化数控程序设计，才能提高编程效率、才能合理使用数控机床。

2. 锻造模具数控加工工艺的设计原则

2.1 最少定位次数原则

定位和装夹一样会影响加工产品的加工质量和加工精度，正如上文所述，定位的次数多少直接关系到加工产品的加工质量高低和加工精度高低，定位次数越少，加工质量越高，加工精度越高。因此在数控加工中心加工锻造模具时，应该最大限度的集中工序，减少不必要的定位次数，以此来减少定位误差，提高生产率和产品的精度。例如，对于有同轴度要求的孔系加工，应尽量在一次定位的情况下利用换刀完成全部的加工工艺，避免在孔系的加工中加入别的加工步骤，以致于产生二次定位的定位误差。

2.2 先粗加工后精加工原则

不仅是在锻造模具数控加工中，在所有工件加工的过程中都应该遵循先粗加工再精加工的原则，再完成所有的粗加工之后再开始精加工，把粗加工和精加工的工序完全分开。遵循这个原则的优点是，在粗加工时可以尽可能加大加工余量，减少走刀次数，缩短加工时间，充分发挥粗加工的特点；在精加工时应保证加工零件表面的精度和表面质量，不过分追求快，可以提高存在模具的加工精度。

2.3 先近后远原则

在同一条加工线上，如果出现多个需要加工的位置，应遵循先近后远的原则，先加工离刀具位置较近的加工位置，然后逐渐加工远的加工位置，缩短走刀距离，减少空行程时间，缩短加工时间。在加工的过程中，严格遵循先近后远的原则还可以保证锻造模具的刚性，改善锻造模具的切削条件。

2.4 先内后外原则

对于不仅需要加工内表面，还需要加工外表面的锻造模具来说，应遵循先内后外的原则，这样可以提高加工质量和加工精度。但是需要特别注意的是在同时有铣平面和镗孔的加工中，应先铣平面再镗孔。因为铣平面的过程中对锻造模具的切削力较大，锻造模具可能发生变形，待变形恢复后再进行镗孔，可以提高加工质量和加工精度，避免锻造模具孔口产生毛刺和飞边，影响后续的锻造工艺进行。

2.5 最少换刀次数原则

减少换刀次数可以最大限度的集中工序，可以减少空行程时间，可以缩短加工时间，可以提高加工效率，产生更高的经济效益。所以，在锻造模具数控加工中应把第一把刀在锻造模具上的加工都完成以后再换下一把刀，这样也可以节省换刀时间。

2.6 最短走刀路线原则

在保证锻造模具加工质量和加工精度的前提下，在设计、规划走刀路线时应遵循最短走刀路线原则。这样，一方面可以节省空行程的时间，提高加工效率，另一方面可以减少刀具不必要的磨损。所以，在设计、规划走刀路线时应该着重注意加工工序的安排、走刀路径的选择、起刀点和换刀点的选择等等都会缩短走刀路线。

2.7 特殊原则

马克思主义中有一条重要原则：具体问题具体分析。以上六条原则在大多数情况下都应该遵循，但是在某些特殊情况，应根据实际情况灵活的更改工艺设计方案，这就需要工艺设计人员具有足够的工程实际经验。

3. 计算机辅助工艺设计在锻造模具数控加工中的应用

针对锻造模具数控加工时，有以下步骤：模具粗加工工艺参数选择、模具粗加工走刀方式的选择、模具精加工工艺参数的选择、模具精加工走刀方式的选择、模具数控加工CAPP技术实施等等。在对一些形状特殊的锻造模具进行数控加工时，由于其形状造型特殊，往往需要借助计算机辅助工艺设计，这样能提高锻造模具的加工质量、加工精度和加工效率，创造更高的经济效益。其中运用到的CAPP技术即Computer Aided Process Planning的缩写，中文名叫做计算机辅助工艺过程设计，是指借助计算机的硬件和软件，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等本应该由制造工艺设计师完成的任务，可以为企业数据信息的采集打下良好的基础。CAPP技术是在原有的计算机辅助设计CAD和计算机辅助制造CAM的基础上发展的一门新兴制造技术，在未来我国乃至世界制造业行业的发展中具有广阔的市场前景。

4. 结语

本文主要针对锻造模具的数控加工工艺进行了分析和讨论，从锻造模具的数控加工工艺特点和锻造模具的数控加工的设计原则入手，提出了几点注意事项和建议，希望引起锻造模具的数控加工工艺方面的专家、学者和工作人员的关注。文章的最后，还简单介绍了CAPP技术在锻造模具的数控加工中的应用，对CAPP技术未来的发展进行了展望，希望得到锻造模具的数控加工工艺方面的专家、学者和工作人员的重视。

参考文献

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