数控加工技术在汽车机械模具加工制造中的应用

摘 要：在新的时代背景下，信息科技飞速发展，已经深入到社会的方方面面。在制造业中，数控加工技术是信息化的一个重要体现，在国家大力推动工业化进程的同时，对汽车机械模具制造业来说，要与信息化相结合，进行产业生产方式的革新，以提升产业的效率与品质。基于此，本文主要对数控加工技术在汽车机械模具加工制造中的优势及应用进行分析，紧接着分析提高汽车机械模具数控加工制造精度的有效措施，最后提出数控加工技术在汽车机械模具加工制造中的发展趋势，以供参考。

关键词：数控加工 机械模具 加工制造 技术应用

0 引言

我国的模具制造业总体发展处于稳定状态，在装备和工艺持续创新的大环境下，模具生产的效率和精度得到极大提高，然而，模具制造业的整体效益却没有得到最大限度的发挥，这就要求从业者不断地推陈出新，加速科研的脚步。而汽车机械模具的制造依赖于高科技的运用，特别是数控的高效率、高精度的加工装备，只有把数控加工技术和机械模具加工制造紧密结合起来，才能把模具制造业推向一个新的高度。所以，在模具加工制造中广泛而高效地使用数控加工技术，已经成为模具制造业的发展方向。

1 数控加工技术在汽车机械模具加工制造中的应用优势

1.1 有利于减小劳动强度和提高生产效率

通过使用数控加工技术，可以在整个生产过程中减少处理时间，让加工处理工作变得更加合理，同时也极大地提升车间工作的智能化程度，这样就可以节约人力生产成本。其次，在生产管理工作上变得更加容易，同时对车间的人员管理也进行优化，从而减少管理工作和生产成本。因为传统的机器生产流水线以零点五自动化生产线为主，许多岗位的加工工作都要靠工人去做。而新技术如数字控制技术、液压技术和传感器等，给现代工业带来了很大的变革，而且生产制造的现代化、物流系统不仅可以减少加工工序的辅助时间，还可以减少工人的劳动强度，从而提高生产效率。

1.2 有利于减少汽车机械模具加工时间

从汽车机械模具数控加工制造技术的具体应用流程来看，科技人员能够统筹好数控加工技术的运用，并将各个方面的有关生产信息都整合起来，从而系统地安排和协调汽车机械模具的数控加工制造技术的具体应用。将技术应用的整个过程以书面的方式进行标准化，融入人力资源和生产信息，在对汽车机械模具进行加工之后，还要对数控加工制造的生产精度进行进一步优化。现阶段，国内汽车机械模具的数控加工制造技术已经处于一个比较高的层次，在技术上具有很高的创新性，生产过程的数控化效率也比较高，可以让实际的生产进程得到很大提高，同时也能对有关的技术内容进行有效讨论与研究。特别是对于一些零件的加工工作，需要有很高的技术水平，运用汽车机械模具的数控加工制造技术，可以确保零件的细节加工，也就是采用智能的工作方式，提高模具的整体生产效率。

1.3 有助于提高产品品质

传统模具加工制造工艺中的工序具有重复性，特别是在大型模具的加工制造阶段，手工操作难以提升品质，甚至会影响到整体的品质，从而不利于机械模具的正常、高效率生产。在汽车机械模具加工制造的工作流程中，运用数控加工技术，对各个工艺环节、整个加工过程进行严格规范的技术措施，在电子软件的协同作用下，模具的制造精度得到提升，能使制造出来的模具就能满足原始设计图纸的技术要求。同时，利用数控加工技术，在制造过程中实现多个坐标系之间的高关联度，在满足高复杂度、高标准化模型的前提下，提高模型制作的工作效率，保证产品的质量，并借助智能化技术和标准化技术，提升产品的质量，推动模具制造业的高效发展[1]。

2 数控加工技术在汽车机械模具加工制造中的应用

2.1 CNC机床的自动控制进给速率最优调节

在外包层模具的数控加工中，工件的加工余量和刀具的切割面积都会随着时间的推移而发生一定的变化，同时，切削力的大小与进给速度相互协同，在适当的比例关系下，不仅可以提高加工效率，还可以提高模面的加工质量。然而，现有的CNC工艺参数设置方法多采用匀速进给，不能依据切削力的变化实现进给速度的自动调节，而且采用手动方式进行进给，会导致刀具损伤概率增大，无法适应外包层模具的自动化生产和高精度的需要。

2.2 外包层模具数控化加工参数库的构建

外包层模具是车身外形的重要组成部分，其刚度、尺寸稳定、外形美观度都是必不可少的。外包模的外形要求光滑，棱线清晰，不能有任何皱折等缺陷，同时要保证其尺寸精度，所以对外包模的制造质量要求非常高。在数控加工外包套模具时，要尽量避免在粗加工阶段出现过切和下切现象。其中，超切削不能保证制品的质量，而欠切削又会影响后续加工的稳定性、刀具用量和加工效率。在建立CNC加工工艺参数库时，需要先对加工中使用的机床及刀具参数进行分析，并将这些参数组织成相应的数据包。在粗加工时，为提高加工效率，可选用大进给量刀具，通常采用盘形铣刀或牛鼻刀。而二次加工则采用整体硬质合金刀刃型的球头铣刀。最后，在确定刀具的材料特性、加工参数和规范之后，相关人员可以对刀具进行选择，具体的参数会被分配到数据库中[2]。

2.3 数控优化软件的应用

基于NC技术的多变量多目标协同优化方法，通过数值模拟方法，解决复杂环境下外覆件冲裁过程中的切削力与残余高度控制问题。通过加工仿真、程序校验、程序优化等方法，降低数控机床程序验证的繁琐程度，提高机床加工效率。其次，通过对数控加工全流程的检测，可以有效地防止错误的产生。在采用优化软件对机床进行数控加工时，该优化软件可以自动判断刀具轨迹和刀具余量，并通过添加刀具路径实现对切削力和残余高度的控制。在传统的CNC加工中，进给速度的调整一般采用人工操作，而采用最优软件后，可以将进给速度调整到数控编程中，并在此基础上进行刀具路径的优化，从而实现进给速度的自动设置。

2.4 自动控制数控加工进给的数控编程优化

针对外覆件模的数控加工，采用新的进给速度控制方法，利用数控程序对切削力和进给速度进行协调控制，既能提高生产率，又能提高加工精度，其中，数控机床的最优速度、最优进给参数，是根据外包层模具的数控加工情况来决定。在此基础上，构建刀具路径优化数据库，为后续制定数控加工方案提供依据，将刀具种类、直径、长度、余量等信息加入程序代码中，并将相关信息设置在软件中，确保刀具和余量信息能被自动输入优化软件，降低人为输入带来的错误，同时也为数控编程提供必要的信息支持。

2.5 CBN数控球头铣刀在模具中的应用

数控加工技术在机械模具生产过程中的运用，体现在对刀具类型、型号的选择上，由于外包层模具所形成的部件主要采用合金铸铁，因此可以采用CBN数控球头铣刀进行拉伸和成型。CBN数控球头铣刀硬度高、化学稳定性高、导热性能好、摩擦系数小，适用于拉深模具和成形模具。利用CBN数控球头铣刀，可以提高对模具型面的精整效率，并且在进给速度上都能满足机床的要求。精整后的轮廓面光洁度好，而且无需更换刀具，不仅节约更换刀具的时间，而且减少更换刀具所带来的误差[3]。

3 提高汽车机械模具数控加工制造精度的有效措施

3.1 加强热和力对精度和控制

成形精度是影响模具材料质量的重要因素，这一性质受力和温度等因素的影响更为直接，若操作不当，可能会引起变形、扭曲、断裂等危险事故。首先，刀具过热所引起的温度过高是导致其危险性的一个重要因素，在此过程中，刀具与其他零件之间的摩擦是其主要热源。在这种温度作用下，工件的热变形难以避免，同时，刀具的切割尺寸也将改变，这将严重制约机床的加工精度。其次，选用适当的切削工具，调整切削深度，通过适当冷却方式对切削过程中产生的热变形进行控制，是提高切削精度的重要途径之一。比如，在用刨机或锤头对工件进行加工时，因受创刀挤压而使其他工件表面温度上升是困难的。因此，需要对其进行有效冷却及退火处理。若钢板中部受热不均，则在中间部位将发生弯曲，并在顶面产生一个隆起，对板材的加工精度造成很大的影响。另外，切削力大的机床也有可能由于长时间的使用而处于不利地位，从而对精度造成不良的影响。合理使用冷却润滑油，并对未预冷的零件表面材料进行预冷，可有效减少零件过热对零件加工精度的不利影响。

3.2 采用几何误差精密控制技术

程序设计是机械加工工艺体系的重要特点，但机床主轴和刀具等非人为因素对加工效果有很大影响，这些因素对机床主轴转动的影响最大，从而对加工精度产生影响。首先，主轴是机床的主要传动部件，各部件之间的相对位置对加工效果有不可忽视的影响，这体现在对整个产品的外观及表面平整度上。在一件工件上，由于主轴和基准中心轴在转动过程中出现偏差，从而造成许多误差。与此同时，原主轴承也会产生固定的磨损，与其他原轴承的配合不够，与主轴转速不一致等原因，也可视为主轴转动时，轴心与标准中心轴偏移。其次，为了有效地减少或防止在运行中产生这样的错误，需要根据特定的要求对主轴进行装配，并对其进行恰当的润滑维护，以便将主轴转动时对操作者准确性造成的扰动降到最低。针对某一种方式进行加工时，工具的精度会对整体结构产生影响，在采取一种特殊的方法进行加工时，需要将该方法所用的工具的精度以及对整体结构产生的直接影响加以考虑。另外，切削刃与刀具表面及其他零件间的摩擦效应也是导致此类零件最大损耗的根源，这一现象的产生，主要是由于切削加工时，工件的表面粗糙度增大，导致切削面的变形，进而导致零件的振动特性产生偏差，而且切削加工的精度直接关系到切削效率、质量、成本以及精度。所以，为了尽量减少系统的误差，可以采用刀模板或刀显微镜等设备，在不同的加工工艺中适时地采用新的耐磨材料加工工具。在此过程中，为了降低工具的损耗，提高工具的使用寿命，需要采用适当的冷却润滑剂。

3.3 强化汽车机械模具的反复检验

在汽车机械模具加工制造中，微小的偏差会对产品质量产生很大影响。首先，要注意对成品精度进行严格的控制，防止由于工人的不当操作而造成的资源和能量的浪费。其次，对模具进行多次反复的检查，根据检查的结果及时对制作过程进行调整，以保证刀具的质量和角度的合理性。在多检测多试验的基础上，对汽车机械的模具进行全面的了解，了解加工制造需要，并在大量的实验中减少加工误差，从而提高模具制作的精度[4]。

4 数控加工技术在汽车机械模具加工制造中的发展趋势

4.1 灵活性

当前，数控加工技术已成为推动我国机械制造向柔性化方向发展的一个主要方向，推动数控加工工艺的柔性化发展，既能让员工更加直观地把握加工设备的工作状况，还可以使员工不断地优化和改善现有的数控程序和系统，使之更适合于机械模具的加工需求，以此来持续提升机械模具的加工效率、精度与速度。

4.2 高效化

随着数控加工技术的发展，如何有效地提高数控机床的加工效率，已成为人们关注的焦点。要确保数控加工工艺的高效性，就需要持续地提高其切割速率，最大限度地确保其工作的稳定，避免其在切割时产生显著的变形。另外，为了改善数控机床的排屑性能，提高其加工精度与品质非常重要。同时，在不经过精加工过程的情况下，利用数控加工技术使工件的表面质量能够直接达到精整的需求，从而有效地减少机模的制造周期，提高模具的制造效率。

4.3 智能化

随着科学技术的迅猛发展，智能化技术也在不断地发展，智能化思想和技术已经渗透到了社会的各个领域。根据当前数控工艺的发展趋势，采用智能制造工艺是今后数控工艺发展的重点，通过提升数控加工技术的智能化水平，一方面能够大幅度地提升机械模具加工工业人员的工作负荷，另一方面能够对数控加工机床的工作效率与质量进行有效的提升，实现更佳的加工结果，为国家机械模具制造业的可持续发展做出贡献[5]。

4.4 高精度

要想进一步提升我国的数控工艺水平，就需要对其进行严格的工艺控制，以确保其具备优良的几何精度与加工精度，最大限度地避免在数控机床加工中出现的各种不稳定因素，提升其加工效率，确保其在高精度的同时，也能满足对零件的更高要求。

5 结语

综上所述，由于机械加工制造行业的快速发展，所生产的产品种类日益繁多，模具是完成产品加工的基本保证，为满足生产要求，要有效地控制模具的生产效率和精度。数控加工技术是指在加工要求的基础上，提前编制好生产工艺所需要的程序，将有关的程序调用起来，各个机械部件就能根据程序中设置的动作轨迹来加工和生产，具有更大的灵活性，特别适合于小批量、高精度的产品。因此，将数控技术应用于机械模具的加工与制造，具有很强的技术优势，可以为促进我国机械制造业的进一步发展提供技术保障。

参考文献：

[1]侯志丹.数控高速切削加工技术在机械制造中的应用[J].科技创新与应用，2022（025）：012.

[2]王燕平，孙晓丹.数控加工技术在机械模具制造中的运用分析[J].时代汽车，2023（13）：121-123.

[3]陈大龙.基于数控加工技术在机械模具制造中的实践分析[J].河北农机，2022（7）：97-99.

[4]沈佳渊.数控技术在机械模具制造中的应用及改进建议分析[J].现代工业经济和信息化，2022（008）：012.

[5]郑旭明，郑燕青.数控技术在现代机械加工中的应用探究[J].汽车博览，2022（17）：84-86.