第三章 模具成型零部件的数控加工工艺设计
数控加工是指在数控机床上对机械零件进行加工，它是以数字化的信息处理来实现机
床的自动控制与自动运转，从而实现机械零件自动加工的一种先进制造技术。数控加工的
突出特点是对加工产品的适应性强、产品加工的精度高且质量稳定。数控加工的特点非常
适合于模具制造，因而在模具加工中得到了广泛的应用。现在许多软件公司都开发出了数
控三维软件对数控加工进行模拟，这样不仅可以节省资源，同时也加快了模具产业的开发
和应用。
3.1 数控加工工艺分析
3.1.1 数控加工工艺的内容和特点
数控加工工艺研究的宗旨是：如何科学地、最优地设计加工工艺，使数控机床的各种
优点得以充分发挥，从而实现数控加工中的优质、高产、低耗。
数控加工工艺的内容主要包括以下几个方面：
1) 选择数控加工的零件及其数控加工的内容。
2) 分析零件图纸的数控加工工艺。
3) 选择刀具、夹具以及切削用量，确定零件的定位方式，设计数控加工工序。
4) 选择数控加工路线，确定对刀点、换刀点的位置。
5) 分配加工误差，考虑刀具补偿。
6) 编制与归档数控加工工艺技术文件。
数控加工工艺与通用机床加工工艺遵循的基本原则大致相同，但由于数控加工过程的
自动化程度高，因此形成了数控加工自身的一些工艺特点。
1）数控加工工艺的内容十分具体。数控机床加工时，零件的加工过程由程序自动控
制，一般不需要人为干预。那些普通机床加工中由工人灵活掌握，并可适时调整的具体工
艺问题，在数控加工时都必须事先由编程人员设计和安排，并编写到加工程序中。
2）数控加工的工艺处理相当严密。数控机床虽然自动化程度高，但自适应性差。例
如用数控机床攻螺纹时，它就无法自我判断螺孔中是否已挤满切屑，此时需要退刀清理切
屑后再加工等。因此在进行数控加工的工艺处理时，工艺设计人员必须周密考虑，注意加
工过程的每一个环节，同时，在对零件图样进行数据处理和计算时，要力求准确无误。
3.1.2 模具零件数控加工工艺性分析
数控加工工艺性分析涉及的面很广，在此仅从数控加工的可能性和方便性两个方面出
发，提出一些必须加以认真、仔细分析的主要内容。
1.数控加工零件图尺寸数据的分析。
1) 分析零件图上尺寸的标注是否适应数控加工的特点。
数控加工最倾向于用同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸，因为这样的尺寸标注既
方便编程，又方便尺寸之间的相互协调，能较好地保持设计基准、工艺基准、检测基准与
编程原点设置的一致性。
2) 分析构成零件轮廓的几何元素的条件是否充分。
自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义；手工编程时，要计算出每
个节点坐标，图纸中无论哪一点定义不明确或不确定，编程都无法进行。
3) 分析零件的定位基准的可靠性。
数控加工应采用统一的定位基准，否则很难保证多次装夹加工后零件相对位置的正确
性。
2.数控加工零件各加工部位的结构工艺性分析。
零件结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济
性。在对模具零件进行数控加工工艺性分析时，应根据数控加工的特点，认真审视模具零
件结构的合理性。
1）零件各加工面的凹圆弧不应过于零乱。
2）内槽圆角半径不应太小。
3）槽底圆角半径不应过大。
另外，对模具零件的精度及技术要求进行分析，也是模具零件数控加工工艺分析的重
要内容。只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能对加工方法、装夹方式、
刀具及切削用量进行正确而合理的选择。
3.1.3 数控加工工艺方案设计
数控加工工艺方案设计是数控编程的核心部分。数控加工工艺方案设计的主要内容包
括确定加工方法，选择刀具，确定零件的定位和装夹方案，安排加工工序，以及安排热处
理、检验及其辅助工序等。设计者从生产实践中总结出来一些综合性的工艺原则，结合实
际的生产条件提出几个方案，进行分析比对，选择经济合理的最佳方案。合理的工艺方案
能保证零件的加工精度、表面质量的要求。
3.1.4 数控加工工艺方案设计的主要内容
1) 零件加工工艺性分析：对零件的设计图和技术要求进行综合分析。
2) 加工方法的选择：选择零件具体的加工方法和切削方式。
3) 机床的选择：选择合适的机床既能满足零件加工的外廓尺寸，又能满足零件的加
工精度。
4) 工装的选择：数控设备尽管减少了对于夹具的依赖程度，但又不能完全取消，在
满足零件加工精度和技术要求的前提下，工装越简单就好。
5) 加工区域规划：对加工对象进行分析，按其形状特点、功能特征及精度粗糙度要
求将加工对象划分成数个加工区域。对加工区域进行规划可以提高加工效率和加工质量的
目的。
6) 加工工艺路线规划：合理安排零件从粗加工到精加工的数控加工工艺路线，进行
加工余量分配。
7) 刀具的选择：根据加工零件的特点和精度要求，选择合适的刀具以满足零件加工
的要求。
8) 切削参数的确定：确定合理的切削用量。
3.2 数控加工方案流程
3.2.1 数控加工工艺基本流程
1) 工艺分析：零件图纸的分析，毛坯的选择，切削用量、加工方法、加工路径的分
析和选择。
2) 确定编程零点：根据零件形状、设计基准、计算方便的原则来确定。
3) 绘制三维模型：根据图纸尺寸要求使用软件绘制三维加工图。
4) 刀具路径的编制与修改。
5) 加工程序的编制与修改。
6) 填写加工程序单。
7) 装夹工具，装夹工件与校正。
8) 对刀。
9) 机床自动加工的设置和加工程序的输入。
10) 加工。
3.2.2 UG CAM加工基本编程流程
1) 创建部件模型：UG NX5 部件模型有零件、毛胚和装配三种形式。
2) 根据部件模型制订加工工艺规程：根据部件模型，事先完成加工工艺规程的制订，
完成切削用量、加工方式等参数的设置是保证数控加工顺利完成的前提。
3) 设置加工环境：加工环境包括 CAM 进程配置和 CAM 设置，选择合适的刀具库、材
料库、切削用量库以加快编程速度。
4) 创建程序组：程序组用于组织各加工操作和排列个操作在程序中的次序。
5) 创建刀具组：创建刀具组为铣削、车削、和点位加工操作创建刀具或从刀具库中
选取刀具。
6) 创建几何体：在零件上定义要加工的几何对象和指定零件在机床上的加工方位，
包括定义加工坐标系、工件、边界和切削区域等。
7) 创建加工方法：创建方法为粗加工、半精加工和精加工指定统一的加工公差、加
工余量、进给量等参数。
8) 创建操作：在指定程序组下用合适的刀具对已建立的几何对象用合适的加工方法
建立操作。