汽车覆盖件模具数控加工工艺及模板开发

陆 鹏

（宁波工程学院机械学院，浙江 宁波315000）

汽车用户个性化需求日益增强，汽车企业面临着如何更快速地开发出高质量新产品的挑战，而汽车覆盖件模具的设计与制造是制约整个汽车更新换代的关键因素之一。数控加工的先进性使得数控机床在汽车制造业中的应用越来越普遍，特别是在汽车零件模具加工中已成为必不可少的核心设备，加上CAM技术、UG三维软件、PowerMILL软件等在模具制造领域中的日益普及，促使汽车覆盖件模具加工朝着自动化方向发展，模具加工精度和效率、模具零部件加工质量显著提高。由于模具结构比较复杂，数控编程人员进行加工编程时采用的加工工艺、走刀方式、加工工艺参数不尽相同，而受到个人工作经验、技术娴熟程度限制，不能兼顾各方面因素来对加工工艺路线和参数进行优化，加工质量仍有待提高。为此，有必要针对相似结构特征，开发基于软硬件环境的适合汽车冷冲模具程序化加工的工艺模板，规范汽车覆盖件模具加工工艺规程。

1 数控加工原理及优势

数控加工是一种在数控机床上加工零件的工艺方法，主要是采用直线插补、圆弧插补原理，通过数字信息控制机床位置、机床位移和加工内容来实现机械加工，加工出靠人力经验无法加工出的圆弧和曲面，它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化、自动化加工的有效途径。由于数控加工加工精度和效率很高，对工装要求较低，具有先进性和柔性制造的特点，其在汽车覆盖件模具加工过程中的应用越来越广泛，带型面和刃口的模具制造基本上都需要采用数控加工才能得以实现。与此同时，数控加工也推动着数控编程技术的发展。

2 汽车覆盖件模具数控加工工艺

（1）拉延模。典型拉延模型面曲面面积大，曲率半径变化大，起伏大，结构复杂，对该类型型面结构特征加工工艺进行制定时，要按照以下工序进行：①模具定位、夹紧后根据毛坯给的粗基准进行找正，确定加工坐标系，留1～2mm余量进行试加工，检测毛坯各加工部位切削余量是否均匀，毛坯是否存在铸造缺陷；②对模具型面毛坯进行粗加工，去除毛坯余量；③保证机床平稳工作，避免切削方向和载荷出现急剧变化现象；④清角加工或清根加工，将毛坯角落处刀具未能加工到的材料清除干净，以使半精加工中加工量保持均匀，不留余量；⑤半精加工，将上道工序的残留加工变平滑，并保留一层均匀加工余量，之后进行清角加工，清除拐角处未清理的材料，比如对于凸模的半精加工，由于凸模中间高四周低，宜采用随形铣，采用由内往外的走刀方式，留余量0.4mm；⑥轮廓精加工，严格按照设计要求进行，不留余量，确保加工精度和表面质量。凸模、凹模、压边圈需要进行数控加工。其余可在普通铣床上完成。

（2）模具上模。刀块型面分开加工方式对上模进行数控加工。模具加工工序为型腔铣开粗——粗加工——精加工。刃口加工工序：开粗加工——精加工——清角加工。压件器加工工序：逆铣粗加工——型面粗清根加工——型面粗加工——型面精加工——型面清根加工——顺铣轮廓精加工。

3 加工工艺模板的开发

由于模具结构比较复杂，数控编程人员进行加工编程时采用的加工工艺、走刀方式、加工工艺参数不尽相同，而受到个人工作经验、技术娴熟程度限制，不能兼顾各方面因素来对加工工艺路线和参数进行优化，往往不能给出合理的工艺方案，模具加工工艺随意性较强，加工质量仍有待提高。为此，有必要针对相似结构特征，开发基于软硬件环境的适合汽车冷冲模具程序化加工的工艺模板，使生产中汽车覆盖件模具各个部分加工得到规范，使数控加工编程人员可快速、设计出与生产需求相适应的工艺路线和加工程序。文章主要基于UG三维软件，利用其强大数控加工功能进行数控编程，利用其方便的工艺模板开发接口进行汽车覆盖件模具加工工艺模板的开发。

首先根据每种结构特征的加工工艺特性确定其加工工艺流程，然后根据每个环节的加工工艺特点，从软件中找到与之相匹配的加工策略，对加工工艺参数进行定义。将每一步的加工策略和工艺参数以模板形式保存于软件加工策略同一模板目录中，加工工艺模板的开发由此完成。

对于数控加工编程，应遵循以下原则：依据开粗——粗清根加工——粗加工——半精清根——半精加工——精加工——精清根的加工顺序；拉延面或内板后序模较平缓可省略半精加工；清根、清角最小刀具Φ6mm；对加工边界进行合理划分，对走刀方向进行优化；对于深度大于150mm的位置采用牛鼻刀粗加工和精加工；加工误差的补偿应在余量中考虑；修边凹凸模轮廓程序按照设计要求留间隙；凹模与凸模之间间隙值为0.5-1mm；对所有程序进行相互校对，标明加工坐标系、高度、加工顺序、程序名称、刀具使用、加工内容、注意事项等。

4 结语

总之，要提高汽车覆盖件模具加工质量和效率，数控加工是比不可少的，数控加工技术水平高低直接影响模具加工质量，进而影响到汽车零件的表面质量，另外，汽车覆盖件模具数控加工的规划化作业对加工质量和效率也有着重要影响。未来，在大力推广高效、先进数控加工技术的同时，务必要进一步完善从编程到加工的一系列动态标准流程和编程操作规范，使汽车覆盖件模具的数控加工有章可循，使加工质量和效率从参差不齐到大幅度、大面积提高。

[1]马贺威,姜伟.汽车覆盖件模具数控加工工艺[J].金属加工(冷加工)，2011，（4）:46-47.

[2]张宏武,朱林.典型汽车覆盖件模具的数控加工工艺研究[J].模具制造，2011，（7）:75-78.

[3]郭宏军,陈平,杨玻.高速切削加工技术在汽车覆盖件模具制造中的应用[J].金属加工(冷加工)，2014，（1）:68-71.

[4]张智霞,章志兵,柳玉起,武朋飞.基于模板的汽车覆盖件交互式模具设计系统的研究[J].精密成形工程，2014，（6）:127-132.

[5]姜志鹏.汽车覆盖件模具高效铣削轨迹规划[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学,2014.