1 數控技術的概述

1.1 數控技術概述

1.1.1 數控技術 

數字控制技術（Numerical Control），簡稱數控技術，是指用數字化的信息實現加工自動化的控制技術?？刂茖ο蟛粌H可以是位移、角度、速度等機械量，也可以是溫度、壓力、流量、顏色等物理量，這些量的大小不僅是可以測量的，而且可以經A/D或D/A轉換，用數字信號來表示。數控技術是近代發展起來的一種自動控制技術，是機械加工現代化的重要基礎與關鍵技術。

1.1.2 計算機數控技術

計算機數控技術（Computer Numerical Control），是采用存儲程序的專用計算機或通用計算機來實現部分或全部數控功能。

1.1.3 數控加工

數控加工是指采用數字信息對零件加工過程進行定義，并控制機床進行自動運行的一種自動化加工方法。數控加工技術是20世紀40年代后期為適應加工復雜外形零件而發展起來的一種自動化技術。1947年，美國帕森斯（Parsons）公司為了精確地制作直升機機翼、漿葉和飛機框架，提出了用數字信息來控制機床自動加工外形復雜零件的設想，他們利用電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理，并考慮到刀具直徑對加工路徑的影響，使得加工精度達到±0.0015英寸(0.0381mm)，這在當時的水平來看是相當高的。1949年美國空軍為了能在短時間內制造出經常變更設計的火箭零件，與帕森斯公司和麻省理工學院(MIT)伺服機構研究所合作，于1952年研制成功世界上第一臺數控機床─三坐標立式銑床，可控制銑刀進行連續空間曲面的加工，揭開了數控加工技術的序幕。

1.2 數控加工的特點

1.2.1 具有復雜形狀加工能力

復雜形狀零件在飛機、汽車、造船、模具、動力設備和國防軍工等制造部門具有重要地位，其加工質量直接影響整機產品的性能。數控加工運動的任意可控性使其能完成普通加工方法難以完成或者無法進行的復雜型面加工。

1.2.2 高質量

數控加工是用數字程序控制實現自動加工，排除了人為誤差因素，且加工誤差還可以由數控系統通過軟件技術進行補償校正。因此，采用數控加工可以提高零件加工精度和產品質量。

1.2.3 高效率

與采用普通機床加工相比，采用數控加工一般可提高生產率2—3倍，在加工復雜零件時生產率可提高十幾倍甚至幾十倍。特別是五面體加工中心和柔性制造單元等設備，零件一次裝夾后能完成幾乎所有表面的加工，不僅可消除多次裝夾引起的定位誤差，還可大大減少加工輔助操作，使加工效率進一步提高。

1.2.4 高柔性

只需改變零件程序即可適應不同品種的零件加工，且幾乎不需要制造專用工裝夾具，因而加工柔性好，有利于縮短產品的研制與生產周期，適應多品種、中小批量的現代生產需要。

1.2.5 減輕勞動強度，改善勞動條件

數控加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者不需要進行繁重的重復手工操作，勞動強度和緊張程度大為改善，勞動條件也相應得到改善。

 

1.2.6 有利于生產管理

數控加工可大大提高生產率、穩定加工質量、縮短加工周期、易于在工廠或車間實行計算機管理。數控加工技術的應用，使機械加工的大量前期準備工作與機械加工過程聯為一體，使零件的計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工藝規劃(CAPP)和計算機輔助制造(CAM)的一體化成為現實，宜于實現現代化的生產管理。

1.2.7 數控機床價格昂貴，維修較難

數控機床是一種高度自動化機床，必須配有數控裝置或電子計算機，機床加工精度因受切削用量大、連續加工發熱多等影響，使其設計要求比通用機床更嚴格，制造要求更精密，因此數控機床的制造成本較高。此外，由于數控機床的控制系統比較復雜，一些元件、部件精密度較高以及一些進口機床的技術開發受到條件的限制，所以對數控機床的調試和維修都比較困難。

1.3 數控機床的種類

1.3.1 數控機床

數控機床就是按加工要求預先編制程序，由控制系統發出以數字量作為指令信息進行工作的機床。數控機床將零件加工過程所需的各種操作（如主軸變速、主軸起動和停止、松夾工件、進刀退刀、冷卻液開或關等）和步驟以及刀具與工件之間的相對位移量都用數字化的代碼來表示，由編程人員編制成規定的加工程序，通過輸入介質（磁盤等）送入計算機控制系統，由計算機對輸入的信息進行處理與運算，發出各種指令來控制機床的運動，使機床自動地加工出所需要的零件。

現代數控機床綜合應用了微電子技術、計算機技術、精密檢測技術、伺服驅動技術以及精密機械技術等多方面的最新成果，是典型的機電一體化產品。

1.3.2 數控銑床

數控銑床使用計算機數字化信號控制的銑床。它可以加工由直線和圓弧兩種幾何要素構成的平面輪廓，也可以直接用逼近法加工非圓曲線構成的平面輪廓（采用多軸聯動控制），還可以加工立體曲面和空間曲線。它可進行鏜、銑、擴、鉸等多種工序的加工，主要適用于板類、盤類、殼體類等復雜零件的加工，特別適用于汽車制造業和模具業。

1.4 數控銑床的組成部分
數控銑床一般由銑床主機、控制部分、驅動部分及輔助部分等組成。

1.4.1 銑床主機

它是數控銑床的機械本體，包括床身、主軸箱、工作臺和進給機構等。

1.4.2 控制部分

它是數控銑床的控制核心。

1.4.3 驅動部分

它是數控銑床執行機構的驅動部件，它包括主軸電動機和進給伺服電動機等。

1.4.4 輔助部分

它是數控銑床的一些配套部件，包括刀庫、液壓裝置、氣動裝置、冷卻系統、潤滑系統和排屑裝置等。
 
2 擠壓模具上模畫法的基本流程

每個軟件的繪制流程都不一樣，即使軟件一樣，每個人的畫法也有不同。而不同的畫法表現出來的效果大致一樣，但會影響到某些細節位置和倒圓角。接下來介紹的是以SolidWorks 2004這款軟件進行討論。

SolidWorks 2004繪制擠壓模具上模三維圖基本流程：

分流孔——入料口斜位——沉橋——阻流包——下空刀——公頭——橋位——修整阻流包——倒圓角

其中擠壓模具三維圖的基本繪制流程是這樣，其中最難修整的位置為修整阻流包，這為很多初學者不知道怎么修整，有些是不了解模具的外貌，有些是位置比較難取舍等等的理由，這需要大量對實體的觀察和經驗的累積。其次是復雜的分流孔和倒圓角的順序等等。

2.1 分流孔

分流孔大概簡單可以分為兩種，出料口和入料口對稱，出料口和入料口不對稱。區別在于用特征—放樣的時候，需要使用輔助線。接下來介紹一下對稱和不對稱的畫法。

A.對稱的分流孔

鋁材擠壓模具對稱的分流孔

對于這種對稱的分流孔，如果有斜度的話，不對稱是在圓角的位置一般延長下去，出料口比入料口長一些，或者從直觀一些的角度，出料口和入料口圖形的端點只要一樣和圖型對稱就可以稱為對稱。而第二張圖的直孔，也可以不用特征—放樣，而直接使用特征—切除做出。

B.鋁材擠壓模具不對稱的分流孔

分流孔外貌 處理方法

對于不對稱的分流孔，可以用兩種方法來畫。一種就是將出料口和入料口的草圖端點畫成一樣，就像第一組圖的情況，大部分可以使用這種畫法解決，而且效果比畫輔助線要好。第二種情況是不規則的孔和不可能畫成一樣端點的孔。這種只能靠用輔助線來幫助，第二組圖是使用了輔助線法。

  
2.2 入料口斜位

入料口斜位可以使用特征—放樣也可以使用特征--拔模與特征—組合—刪除的方法做出來，我一般使用的后者。

先畫草圖 拉伸后拔模相對應的角度 特征—組合--刪除


2.3 沉橋

沉橋唯一注意的是有斜度的位置拔模角度應該給多少，哪些位置應該給角度，而這個位置可以一次給大一些，然后慢慢減少到最少值解決。

出現這種位置說明需要拔?；蛘吣阋呀洶文５嵌炔⒉粔?/p>

2.4 阻流包

阻流包的問題是怎么取線比較好畫，哪個面需要拔模。一般來說，阻流包拿的線越簡單，圖形越簡單，會影響到以后的繪制，而且是直接影響。哪個面拔模一般可以理解為，對著分流孔的面但不超出分流孔的面需要拔模，但并不是每個位置都需要。

上圖中阻流包的草圖我直接拉直了凹位，這里方便了拔模，而那個位置可以以后補上去，所以不會有影響。而左面雖然滿足條件，但因為位置太窄，即使拔模出來，以后做出來依然需要切去，所以可以不拔?；蛘咭部梢园纬鰜恚纯葱Ч?。不好的話，可以留到后面修整。

上圖中是不需要拔模的面，因為離分流孔很近，而且入料口有斜位，即使做出了拔模，以后也會切去。如果這里是直孔的話，也是需要做出來。如果離得這么近的話，阻流包線和分流孔兩線的距離在0.5mm以內的話，可以直接選用分流空的線作為阻流包線，簡化了以后的步驟。

2.5 下空刀、公頭

下空刀只需要把線選好直接特征—拉伸到設計圖的高度就可以了，公頭也是這樣，不同的是按照不同加工要求用等距實線放大余量就可以了。

2.6 橋位

橋位的問題和阻流包大概一樣，哪些位置需要拔模，哪些位置拔多少度，哪些位置怎么取線方便。而最難的是取線方面的問題，以下將針對這方面進行講解。

A.阻流包的線在公頭線外面

這種情況可以直接選阻流包的線作為邊界線

B.公頭線在阻流包外面

這種情況可以選用公頭線作為邊界，因為立式加公，如果這里使用阻流包線，在加工完畢以后這里將會有一個階梯形狀的級位。

C.沒有阻流包的面

這種情況可以使用下刀空的線作為邊界線

2.7 修整阻流包

這里對于不同的位置有不同的修整方法，而且可能每個人對模具理解不同，經驗的多少，不同企業對模具要求的不同會有不同的對策，可是大致上是一樣。

A.情況1

修整方法 修整后

在不太規則的分流孔處的阻流包位，可以采用這種修整的方法，角度的大小比較主觀，只要接近就可以。

B.情況2

把全部或者需要修整邊界線拉伸后，然后按阻流包的角度拔模，使用組合—添加就可以把臺階去掉





組合后

C.情況3

點的選取是橋位線，下空刀（或者公頭）的交點，分流孔圓狐和直線的交點所構成的草圖進行切除

 

D.情況4

對于分流孔位置是兩直線一圓狐的組合的位置，阻流包角度在20~25度左右，如果凸出的角并不是太大或者太接近分流孔可以直接倒圓角，不進行修整

面對這種比較窄的可以選擇切除也可以不切，但不切的話對于倒圓角是比較方便，而且效果比較好。如果切了的話，一般來說會出現臺階，對于倒圓角是一種阻礙。所以不推薦切除，盡量使它自然接順下去。

E.情況5

對于這種在邊界位置上的阻流包，盡量的把尖角位去掉，特別在橋比較短，與焊合室距離比較近的位置上，保證供料順暢。

阻流包這里位置千變萬化，每個位置即使同一個人畫兩次都可能會出現不同的修整，在不同在企業對阻流包的要求不同也會有相應的變化，不能只用一種方法去修整。阻流包修整的好壞將直接影響后面倒圓角的好壞。因為它帶有主觀性和變化性，所以阻流包繪制是三維圖里面的一座高山。

2.8 倒圓角

前面的步驟是為倒圓角積下的基礎，如果你發現你倒圓角怎么都不能倒順的話，有可能是因為你面的步驟畫得不好，有些位置做的不適合或者過于復雜，以致于倒圓角的步驟變得艱辛和困難。還有倒圓角的順序在這里顯得非常重要，同一個位置不同的順序將會有不同的效果。倒圓角要倒出來可能并不困難，但要倒得順，倒得美可是一件困難的事。

A.情況1

上圖可以看見順序2在交點處的圓角接得更順，而且更為流暢，雖然在實際效果上差別并不大，但還是推薦使用順序2的做法。

B.情況2

這種情況可以明顯看到順序的重要點，順序1中先把阻流包的棱先倒圓，這樣防止2，3步對它的限制。如果使用順序2中的倒法，將會受到限制而不能倒得好。

C.情況3

這里是一個比較注意的位置，因為倒圓角的順序的不同而導致錯誤還是會有，這里就是一個例子。正確的畫法應該像順序1那樣順著下去，而順序2明顯是歪了，這樣是一個典型的錯誤，應該要避免。

D.情況4

這里是一種常見的位置，倒圓角的順序有3，4種以上，但能倒得好卻不多。順序1的倒法在倒5的時候明顯受到2的限制，因此5即使用變半徑也倒得不太順。順序2的倒角把順序1中的2，5連起來，成為一條線進行倒圓角，效果要比順序1好很多。

倒圓角的情況比阻流包修整更多更復雜，不可能一一舉例，而且每個人心中的“順”的定義都不同，不過只要不要太過的尖或者圓就可以。圓角的好壞直接影響到模具的壽命，供料的順暢，快慢等等，所以倒圓角也成為三維圖里的第二座高山。

3 總結
隨著數控技術的發展和應用，使得數控技術在擠壓模具行業越來越廣泛，而三維圖是數控技術加工的基礎。針對三維圖在數控技術上的重要性，將對擠壓模具上模細節部分繪制進行舉例并且解說。
數控技術的發展，數控機床不僅在宇航、造船、軍工等領域廣泛使用，而且也進入了汽車、機床等民用機械制造行業。目前，在機械制造行業中，單件、小批量的生產所占有的比例越來越大，機械產品的精度和質量也在不斷地提高。所以，普通機床越來越難以滿足加工精密零件的需要。同時，由于生產水平的提高，數控機床的價格在不斷下降，因此，數控機床在機械行業中的使用已很普遍。而數控機床加工大部分以三維圖為基礎，正因為如此，在繪制三維圖需要的精度越來越高，每個位置都盡量把設計圖上想表達的表現出來。因此本文介紹數控技術的概述和針對擠壓模具上模一些細節部分繪制的問題。