精密模具零件怎么加工？

通过对主机加工工艺的详细分析和讨论CNC，EDM，WEDM，GRI，TUR在实际生产加工中，提高效率的方法和精度控制手段可以保证高精度多腔模具的质量和效率，特别是创新的在机检测手段，简单实用，可以解决尺寸差引起的重复返工问题。

近年来，模具行业结构调整步伐加快，大型、精密、复杂、长寿命模具的发展速度明显高于行业整体发展速度。模具的质量和寿命相互关联。影响模具寿命的主要因素有模具材料和坯料处理、相关热处理、模具加工精度（轮廓精度和位置精度等）、模具表面质量（包括表面粗糙度、硬度和表面金相组织结构）。影响模具精度的最关键因素是模具的精度，特别是模具的装配精度。因此，制作高精度模具，特别是多腔精度模具，最重要的是采用高质量的工艺方案，提高零件的加工精度和效率，以满足市场需求。

加工现状及改进目标

加工后的1出8腔试验模具如图2所示，各加工机床生产过程的工时数据记录见表1。加工工艺方案模具加工总工时为1304小时，128腔模具加工总工时为20864小时，45天为一套模具加工周期，共需208台加工设备。设备需求过大，加工方案效率低，不能满足客户实际订单周期的需求。

综合考虑成本、周期和资源，必须加工和提高效率，以满足模具交付周期。目标是每道工序平均效率提高30%，加工合格率达到95%。每道工序的效率提高目标分解。

原方案的分析与优化

通过分析8腔试验模具生产过程中的低效问题记录，制定相应的可行性优化方案，见表3。

（1）CNC优化粗铣工艺CAM优化使用程序策略PowerMILL软件来自英国Delcam公司开发专业CAM编程软件，该软件安全性能高而粗，精加工策略多，应用灵活。利用软件特性，原有的加工方法“偏置粗铣策略”优化为“预钻+等高策略”之后，刀路轨迹简化，效率提高较为明显，可提高效率32%，见表4。

设计专用工装夹具可有效减少停机等待浪费，提高机床作物动力率。根据零件特点，设计排名6槽可夹6件工装，重量适合手动安全处理。夹紧后，单个零件不需要中和校准表，夹紧可加工6件，反两侧，优化现场低效操作，实现快速夹紧和批量加工，大大缩短现场操作引起的停机等待时间。原加工方案为单件加工，每件4次夹紧，6件24次夹紧，6件加工总工时12次.6h。新加工方案采用专用工装夹具，6件共需4次，单件切割时间为1.3h(不含刀具切换时间)，每站夹紧时间为0.2h计算，加工总工时8.6h，可提效46%，见表5。

（2）TUR原加工方案单件加工尾部预留15mm艺脚，新加工方案采用长圆坯，一次装夹车削8个零件，批量加工优化后可提出35%，见表6。

1)采用组合备料，一次夹紧完成加工件，减少去除工艺脚线切割时间000.5h/件。

2)完成密封圈槽和挡水板槽车削工艺，减少热处理后磨床精加工时间000.3h/件。

3)车削余量从原0开始.3mm调整为0.15mm，减少热处理后车床半精工时间.5h/件。

4)材料成本降低25%，原8件需要340mm，新工艺只需2600件mm。

（3）GRI工艺设计工装原加工方案单件加工尾预留艺脚。新加工方案采用专用工装夹具，无需校正每件。优化后可实现快速切换加工，效率提高30%，见表7。

1)采用专用工装夹具，实现批量快速切换加工，减少零件夹具校正时间000.3h/件。

2)密封圈槽、挡水片槽采用车削直接加工，减少精磨时间000.3h/件。

（4）WEDM工艺设计工装原加工方案为单件夹具加工，每件夹具需要两次，6件共12次，6件夹具校正时间2件.4h，总加工时间为7件.2h。新加工方案采用专用工装夹具实现批量快速切换加工，无需每件校正，6件总装夹校正时间0.2h，总加工时间为56件h，优化后提效44%，见表8。

1)采用专用工装夹具，实现批量快速装夹加工，减少零件装夹校正时间000.2h/工位。

2)零件切割时间只有0.4h/站、单件夹具难以实现连续加工，大大降低了设备的作物动力率。

（5）CNC-RDS精铣工艺设计工装原加工方案采用单件夹具加工，每件在机器上校正，6件加工总工时7件.2h。新加工方案采用专用工装夹具实现快速切换加工，无需每件校正，6件总加工时间为5.3h，优化后效率提高36%，见表9。

1)使用专用工装夹具，配合CMM单件夹具校正时间减少000.2h/件。

2)配合程序串联软件实现加工程序串联，减少刀具切换时间(精工刀具预热时间为300s)，零件切割时间为0.8h/件(不含刀具切换时间)，涉及3个需要预热的精工刀具，可减少3次刀具和3次主轴预热。

（6）EDM工艺放电优化。

1)如图3所示，采用自动化刀库加工，实现24小时无人高效加工。

2)电极设计优化：合并电极，优化放电参数，减少电极切换时间，提高电打效率83%，见表10。

3)改变传统电极设计理念，优化电打加工方案，由单铜或单石墨转化为混合电打方式，细颗粒石墨粗打，高纯铜精打(见图4)。

4)调整加工参数，从电加工到电加工VDI-14#纹号(表面粗糙度)Ra为0.56µm），加工后不抛光，见图5。

5)优化电极加工程序，调整电打参数(模型号)E，起始段号I，结束段号J，精修段号O，跳跃幅度S，跳跃周期T，跳跃速度F，精修开始段号M，精修时间U），提高电打效率，EDM详见表11。原加工方案需4份。h35min，目前的加工方案只耗时2h24min。

夹具的开发应用

为提高机床加工效率，缩短停机等待时间，设计了各种零件夹紧装配，实现批量加工，将传统的单件加工理念转变为批量零件加工理念，各工艺采用专用夹具固定，大大缩短了零件加工时间，提高了设备作物率，更好地控制了零件加工质量。

1）CNC批量夹具高效加工，实现加工多个零件，如图6所示。

2）WEDM批量夹具高效加工，实现加工多个零件，如图7所示。

3)如图8所示，GRI实现一次夹紧，多面磨削加工。

使用坐标磨床

高精度模具不仅需要高精度镶嵌件，还需要高精度模架的保证，因此坐标磨床尤为重要。坐标磨床是根据坐标膛床的加工原理和结构开发的精密机床。是精密模具加工的关键设备，可用于磨削模具中精度高的各种模具零件、精密机械零件和坐标孔（见图9）。

各种淬火钢经常在坐标磨床上磨削，一些韧性好、难磨、硬度高的模具钢经常在模具加工中磨削，对砂轮要求较高。CBN砂轮具有高硬度和耐磨性，硬度达到8万~90000HV，仅次于金刚石，摩擦系数低，导热性好，耐热性高，耐14000~1500℃高温能迅速将磨点产生的热量转移到砂轮上，尽量减少对工件的热损伤，增加压缩残余应力。“坐标磨床＋CBN砂轮”能保证模架导柱、导套等关键特征的位置精度和形状精度，为整个模具提供高精度的装配保证。

机器检测精度控制

在测试设计开发之初，应考虑其完整性、人机工程、稳定性、成本等方面。根据零件精度要求，结合测试工具开发中应注意的问题，适当开发和生产