机械模具加工精度控制技术研究

张仕靖

摘要：在机械加工机床中，机床及机械模具的精度直接影响加工零件的精度。为确保加工零件的加工精度，机床及机械模具的精度应当与所加工零件要求的精度相适应。机械模具的加工精度受夹具、刀具、量具选择的差异性，加工过程中会使机械加工精度受到不同程度的影响。加强对影响机械模具加工精度的因素的控制，就可以有效的提高机械模具加工的进度。本文介绍了机械模具高精度加工的要求，分析了影响机械模具加工精度的主要因素。在此基础上探讨了机械模具加工精度控制策略。旨在为机械模具高精度加工制造提供一些参考。

Abstract： In the summary of machining machines， the precision of machine tools and dies directly affects the precision of machined parts. In order to ensure the machining accuracy of machined parts， the accuracy of machine tools and mechanical dies should be compatible with the required accuracy of machined parts. The machining accuracy of mechanical dies is affected by the differences in the selection of fixtures， cutters and measuring tools， which will affect the machining accuracy to varying degrees in the machining process. Strengthening the control of the factors affecting the machining accuracy of the mechanical mold can effectively improve the machining progress of the mechanical mold. This paper introduces the requirements of high precision machining of mechanical dies， and analyzes the main factors affecting the machining accuracy of mechanical dies. On this basis， the control strategy of machining precision of mechanical die is discussed. The purpose is to provide some references for high-precision machining and manufacturing of mechanical dies.

關键词：机械模具;加工精度;控制技术;数控技术

Key words： mechanical mold;machining accuracy;control technology;numerical control technology

中图分类号：TG76                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）02-0086-02

0  引言

机械模具是机械制造零部件加工的基础。随着科学技术在机械制造中的应用，机械设备的精密化程度要求越来越高。机械设备的精密化对机械零部件加工的精度提出了更高的要求，同时也对机械模具加工精度提出了更高的要求。对于机械加工制造企业而言，提升机械模具的加工精度，是提高机械制造企业核心竞争力的关键。为此，机械加工制造企业必须加强模具加工标准化程度、专业化程度的建设，应用数控技术加强机械模具加工制造工艺的控制。研究机械模具加工精度控制技术对机械加工制造企业完成模具加工工艺标准化、专业化程度建设有着重要的意义。

1  机械模具高精度加工的要求

1.1 适应模具使用条件

机械模具是机械零部件加工制造的基础。加工高精度的机械模具，首要条件是确保模具能够适应机械零件加工使用的调价，符合机械零件加工精度的要求。根据机械零件机械加工精度和表面质量两方面的需求，模具的加工也需要控制好机械加工精度和表面质量误差。模具机械加工精度受尺寸、位置、形状实际几何参数与理想参数的加工误差影响较大。几何参数的误差超过规定的加工误差，就会导致模具无法适应机械加工件的制造需求。因此，高精度模具加工必须满足对加工误差的控制。

1.2 明确各施工段细节

模具加工工艺环节多且复杂，施工各个环节的工艺要求及技术标准规范较多。任何一个环节中的细节问题都可能影响模具加工精度。因此模具加工必须加强各个环节加工工艺的管理，尽可能的将加工工艺环节细化，采取精细化管理和质量控制手段。对于一些极易影响机械模具加工精度的重点要素，要实施细节化分析和精细化管控，做好几何参数精度的调整和程序编码的编写。所有程序编码在正式的应用于制造环节前，都必须要经过反复的测试与调整，来确保各项参数实现精准化控制，以防细节疏漏造成模具加工精度不达标的问题。

1.3 排除加工环节不确定性因素

模具加工制造过程中，各个环节都存在许多的不确定性因素。这些因素可能来自于设备、工艺、人员操作失误、电力及其他环境因素等等。不确定因素最大的管理难点就在于不确定性。在机械模具实际加工中，很多的模具精度问题都是因为加工环节不确定性因素管理失效造成。高精度模具加工必须全面排除加工环节中的不确定性因素和安全隐患，来保证模具加工的标准化。只有这样，才能满足批量模具加工的精度控制，生产出高标准的机械模具。为此，企业需要加强对模具加工环节的环境条件、设备工艺、几何参数等等的数据记录，并利用大数据分析来预测机械模具加工环境的不确定性因素，再结合实践经验明确各项不确定因素，制定不确定因素管理和预防措施，来确保机械模具加工的精度。

2  影响机械模具加工精度的主要因素

2.1 主要因素

2.1.1 尺寸、形状、位置精度因素

①尺寸精度。尺寸精度是指加工后零件的实际尺寸与理论尺寸公差中心的符合程度。尺寸精度通过尺寸公差控制。尺寸公差越大，说明机械模具的加工精度越低。相反，尺寸公差在有效的控制手段下越小，机械模具加工精度则越高。尺寸公差受刀具、夹具、量具等选择与加工误差的影响较大。切削量较大、夹具固定偏移、量具选择不当等，都会造成尺寸公差增大，机械模具加工精度降低。

②形状精度。形状精度是指模具加工后零件表面实际几何形状与理想几何形状的相符合程度。形状精度受直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓等参数影响较大。形状精度通过形状公差来控制。形状公差越大，说明模具加工精度越低。通过采取有效的手段控制形状公差，形状公差越小，模具的加工精度越高。

③位置精度。位置精度是指模具加工后零件有关表面之间的实际位置精度差别。位置精度受平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动、全跳动等因素影响交到。位置精度通过位置公差控制。位置公差越大，说明机械模具加工精度越低。通过采取有效手段控制位置公差，位置公差越小，机械模具加工精度相应提高。

2.1.2 工艺系统因素

机械加工过程中，机床、夹具、刀具、零件共同组成了一个相互联系的完整系统，即机械加工工艺系统。机械加工工艺系统存在的误差会直接影响到机械模具加工误差，即原始误差。系统误差受夹具、量具及工具本身影响，影响工艺系统受力、受热变形、刀具磨损、内应力变形、测量误差等。以上误差的发生都会导致原始误差的发生。通过控制加工工艺系统的受力、受热变形、刀具磨损、内应力变形等问题，就能相应的减少原始误差。此外，机械工艺系统还可能引起机床误差、刀具的制造误差和磨损、加剧的误差和磨损、调整误差等等。其中机床误差包括主轴回转误差、导轨误差、传动链误差等。误差发生的原因可能是切削力作用点的变化、切削力大小的变化、夹具夹紧力变化，以及重力、惯性、传动力变化引起的误差等等。

2.2 影响因素的控制方法

对于机械模具的尺寸精度、形状精度、位置精度，可以通过加强切削的反复测试、刀具的反复调整、选择定尺寸刀具来控制。此外，还可以在测量装置、进给装置、切削装置上安装传感器自动监测和采集测量尺寸、进给量、切削量，将测量装置、进给装置、切削装置与控制系统尺寸组合成一套自动控制加工系统，实现对机械模具加工的自动控制。自动控制的优势在于系统能够自动的识别几何参数的误差，并在加工过程中及时的自动将各项加工误差调整到符合标准的程度。当零件尺寸达到加工要求后，机床将自动退刀并停止加工。

3  机械模具加工精度控制策略

3.1 应用数控技术加强误差控制

数控技术在机械加工机床中的应用能有效的提高零件自动加工的适应能力，提高机械模具加工的精度、加工效率以及批量机械模具加工质量的稳定性。特别在加工一些复杂型面的机械模具时，能够使工序居中，发挥一机多用的效果。在机械模具加工工艺系统中，建议引进数控设备及数控技术。在机械模具实践生产中，数控技术的应用要充分考虑技术人员的专业技术水平和实践操作能力。技术人员必须具备丰富的数控编码相关的知识储备，来确保数控机床机械模具加工自动调节的可靠性，来保障机械模具加工的精度。

3.2 加强数控编码调整与控制

数控编码的程序正确与否直接影响着机械模具自动加工过程中误差的调节作用。为确保机械加工工艺系统自动控制调节的有效性，建议企业要加强数控程序编码及对数控编码的调整与控制，来确保加工设备与加工工艺的适应性。在手工编程时，应该充分分析机械模具加工的图像、设计零件加工的工艺路线、数控编码调整的内容、数控加工工艺规程的设计等，认真仔细的编制加工程序单，确保程序输入的正确性。编程完成后，还需要对编码进行反复校验与测试。采用自动编码时，编码完成后也需要进行反复的测试。通过测试检验绝对坐标与增量坐标编程的准确性、可靠性。

3.3 优化加工工艺

针对机械模具加工工艺系统误差对机械模具加工精度的影响，建议企业不断的优化加工工艺。在机械模具实际加工中，建议根据不同类型模具及模具不同阶段加工性能的要求，来选择加工设备和调整加工工艺。要根据市场机械加工工艺技术发展情况，及时的引进机械模具加工的新技术、新工艺、新标准，对加工工艺及系统进行升级，不断的提高机械模具加工的进度和对精度控制的有效性。

3.4 加强技术人员的培训

现代机械模具加工都采用数控机床加工制造。数控技术对工人的数控专业技术要求较高。为确保工人对设备操作和数控编码调整的正确性，企业需要对技术人员加以培训。培训不仅要面向已有的设备、技术及工艺程序，还应该面向新设备、新技术、新工艺、人员安全意识及其他综合素质。每个技术人员除具备专业的设备操作技术及经验外，还需要具备较高的安全素质、责任心等综合素养。对技术人员的培训应通过考核来检验，并将考核结果与绩效、责任制相关联，来督促员工认真职守，确保所有机械模具生产线的生产精度。

4  结语

机械模具的精度与模具工作零件的精度和相关部位的配合精度有着紧密的关系。机械模具加工过程中，影响模具精度的因素较多。企业在实际的管理中，應该将模具加工通过应用数控技术实现加工各环节的精细化管理。建议在机械模具加工工艺中引入数控技术来加强影响因素的控制。全面控制静态精度与动态精度，确保模具加工实现标准化和专业化程度。只有应用先进的数控技术提升模具加工专业化水平，加强生产控制，才能为模具加工精度的控制提供可靠保障。

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