冲压模具的数控加工工艺分析与制造效率提升

冲压模具的数控加工工艺分析与制造效率提升

俞振明

（杭州微光电子股份有限公司浙江省杭州市311106）

摘要：使用模具进行机械化冲压成型是工业中的常用加工方法，冲压模具不仅可以加工金属零件，还可以对一些非金属材料进行加工，使用的范围非常广泛，涉及到了机械零件、生活用品、汽车钣金、电子产品等很多产业。而随着科技的不断进步，对于以模具冲压方式加工零件的要求也越来越高，传统的模具制造方法在效率、精确程度、使用寿命和零件成型质量等方面表现出了越来越多的不足，针对以上问题，为了能够更加高效、精确、高速的加工出高质量的冲压模具，利用现代化的数控加工方式制造冲压磨具，是模具技术发展的一个新方式。本文主要针对冲压模具的数控加工工艺分析与制造效率进行简要分析。

关键词：冲压模具；数控加工；工艺分析；制造效率

1数控加工制造技术在冲压模具中的作用

1.1促进了模具的整体性

模具是大批量生产产品的工具，对制造业的发展起着举足轻重的作用，因此对模具制造的要求也越来越高。传统的模具制造方法是通过一系列的冲压、磨削等步骤来实现的，虽然可以冲压出一定质量的产品，但在当今社会已经逐渐不适用，精度已经不能满足一些产品的需求。模具作为一种系统完整的生产工具，对零件之间的匹配关系要求越来越高。任何错误都会影响整个模具的质量。数控加工技术的出现，大大改善了这一问题，许多机械设备通过数控加工技术已经应用到模具制造中，不仅对模具的整体设计有一定的保证，而且增加了模具加工材料的选择。数控加工技术可以按照既定的设计方案，对模具进行完全加工，符合当今模具制造业的发展需要。

1.2增加了实际的生产效率

在这个快速发展的社会，制造业也面临着巨大的竞争压力，为了在市场竞争中取胜，制造商必须改进产品的生产过程，从而提高产品的实际效益。而数控加工技术具有很大的优势，可以大大缩短模具制造过程中的加工时间，提高模具的质量，节省大量不必要的成本支出，还可以帮助企业提高市场竞争力。数控加工技术是通过NC编程控制的传统设备。该产品速度快，质量稳定。它不仅对一般的金属材料起着同样的作用，而且对于特殊的模具材料也起着同样的作用。与传统加工相比，大大提高了生产效率和数控加工技术。一些加工设备从夹紧速度、换刀速度等方面都有了显著提高，具有不完全统计、采用数控加工技术和传统模具制造相比原来的56%至87%。数控加工的另一个优点是尺寸精度高，通过对模具的数控加工，产品的制造误差相对较小，对传统的生产方式有显著的改进。

1.3促进了智能化技术在模具制造的应用

智能制造已经逐渐的应用到了传统制造业的各个岗位，模具制造业也是如此，如果不及时地进行产业升级改造，很可能被淘汰或者被替换，数控加工技术的应用实现了数字化控制在模具制造中的使用。模具设计的模拟化已经逐渐成熟，制造技术的仿真模拟，促使模具制造过程中减少材料的损耗，精确控制制造质量，达到快速、精确的生产效果。在数控加工技术中，智能化技术的应用尤为突出，通过互网络对模具进行一个整体的外形设计和制造工艺的制定，并通过对加工程序的提前设定，可以提高复杂模具加工的能力。许多产品复杂的外形，传动的加工方法无法实现，在智能化的数控技术下，可以轻松地完成。同时，还可以通过使用智能化的数控加工技术，实现远距离控制，完成异地的加工操作，随着智能化技术的不断发展，模具制造的数控技术也会有显著的提高。

2数控加工冲压模具的工艺分析

2.1冲压模具的图纸读取

在对冲压模具进行数控加工之前，必须要对模具的组成结构、零部件功能、主体和细节尺寸等因素进行详细的了解，要明确模具加工的详细信息，对模具的设计图纸进行准确读取是十分必要的。在对冲压模具进行数控加工的过程中，在读取图纸时要尽量保证数控加工所需尺寸与零件图纸的标注尺寸相一致，数控加工使用图纸的标注尺寸应便于编程使用，同时方便对加工零件的尺寸检测，避免尺寸标注造成的制造误差。对零件的几何特征进行分析与了解，明确精确加工位置、粗加工和不加工位置，通过对零件特点和功能的解读，指导数控加工冲压模具相关零件的形式，以便于数控加工模具零件的相关工艺编制。

2.2冲压模具的工艺安排

在完成对零件图纸的解读后，应该对其直接和间接的尺寸进行一定的校对与整理，确认无误后方可开始对冲压模具数控加工的工艺安排，具体安排顺序如下。

根据零件图纸的材料要求和外形尺寸要求，为模具零件选取合适的毛坯材料，毛坯材料的尺寸应留有后续加工的充足余量，同时尽可能使用标准尺寸的材料，以降低购买材料的成本消耗。

通过对图纸的理解和细节的思考，为模具零件的加工制定多种工艺方案，通常需制定两种以上的工艺方案，工艺方案需确定零件的固定方式;车削加工、铣削加工、转孔加工等先后顺序;并制定热处理方式，以及热处理后的磨削加工及精修加工等。通过讨论分析定位简易程度、加工精确度、工序集中程度等关键加工问题，从预定方案中选取出最佳的工艺方案。

对于冲压模具的零件图纸进行一定的分类，大体上可以将需要制造的零件分为三类。一是工艺零件，它是冲压模具的主要组成部分，其主要材料是合金钢，具有硬度指标良好的特点。由于工艺零件的自身硬度高，它的加工成型步骤较为繁琐，除应用传统的车削和铣削加工外，常常还需要使用激光加工和电火花加工进行辅助，以保证关键部件的加工质量。二是结构零件，结构零件通常包括了模座、凸凹模的固定板、限位支撑板以及模柄等组成，结构零件主要起连接固定作用，所使用的材料多为优质低碳钢和铸铁、铸钢等。这些零件结构较为简单，易于数控加工。三是定位辅助零件，主要用于凸凹模具结合时的导向与定位工作，包括了定位销、导向销、挡料销等，常用材料以淬火钢与中碳钢材料为主，具有较好的使用寿命。

2.3零件的粗精加工工艺过程

2.3.1轮廓粗加工

除去模具零件的复杂形状编程之外，在粗加工时，应当充分利用数控机床的性能，确保零件粗加工在机床的可控范围内的前提下，尽可能的使用最大吃刀量和最快进给速度，同时注意预留内部倒角尺寸，保证在加工过程中对退刀和换刀的距离有科学合理的控制，在保证粗加工质量和合理性的同时，最大程度的提升粗加工的工作效率，通常来说车削粗加工的余量在1.3mm为宜，铣削粗加工的余量在1.0mm为宜，磨削粗加工的余量在0.3mm为最佳。

图1工艺分析与方案制定

2.3.2轮廓精加工

精加工是模具制造的关键环节，在对零件轮廓进行精加工时，需要着重考虑尺寸精度、表面质量和位置精度的实现与控制，同时对刀具切削量的选择也很重要，在加工开始和批量制造的过程中，还应注意对刀具的质量和耐磨性做常规的检查，以保证刀具的切削性能。一般来说车削半精加工的余量在0.45mm左右、精加工的余量在0.25mm左右、铣削半精加工的余量在0.5mm为宜、磨削精加工的余量在0.2mm以下为最佳，这样不仅保证了冲压模具的精加工质量，避免出

现相同零件间的质量波动，还有效提升了精加工的整体工作效率。

2.4建模与编程

对于复杂的数控加工模具，应当利用三维建模软件进行模型制作，常用的软件包括UG、SolidWorks、Pro－E等，通过计算机的仿真三维建模，能够对需加工模具的各个几何元素进行细致的仿真与规划，并通过自动编程软件完成程序的编制，程序编制完成后需对加工过程和具体的坐标、切削参数和刀具参数进行考虑与验证，存在问题或需要优化可以适当修改程序，力争为模具试加工与正式加工提供便利。

3结束语

综上所述，利用数控技术完成冲压模具的加工工作，能够很大程度的提升模具的加工效率，尤其对于形状较为复杂的凸凹模具，其在加工精确程度、批量模具的一致性及模具整体装配质量等方面都具有明显的优势。同时，要做好数控技术对冲压模具的加工工作，还要认真分析并制定合理的加工工艺，并编写科学的加工程序，以满足冲压模具对精度和效率的高要求。

参考文献

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