第1章 模具工厂数控编程简介

1.1 本章要点和学习方法

本章主要介绍在模具工厂里如何进行数控编程，着重回答初学者急需了解的以下知识要点：

? 模具制造流程。

? 数控加工在制模流程中的重要作用。 ? 自动编程和手工编程。

? 数控程序代码含义：G代码及M代码。

本章是基础，目的是让初学者有一个初步概念，对于难以理解的内容可以暂时不必深究，随着学习的深入，部分概念会越来越明白，再回头看本章就会觉得很容易。

学习重点是：认识NC程序代码的含义，学会简单图形的手工数控编程。

1.2 模具制造流程

1.2.1 模具设计阶段

随着社会的发展，大量的塑胶件日用品先后进入了人们的生活，诸如机器塑胶结构件、手机外壳、电视机外壳、游戏机外壳等都是利用塑胶模具成型的。因为相对于直接制造塑胶件来说，利用模具注塑工艺可以使塑胶产品的尺寸同一性好、质量稳定可控、制造速度快捷，以及具有成本低廉等重要特点，所以在现代轻工业中，模具被称为“工业之母”，得到了大量的应用。模具工业在我国也是方兴未艾，是朝阳产业。

通俗地讲，模具制造过程具有以下重要环节。

（1）在产品开发部门（也叫PDD），产品设计工程师将根据市场和客户的需求，先设计出产品的外观彩图，经过客户认可后设计成3D模型图和相应功能的电子线路图，然后利用快速成型技术或者3D打印技术制作成快速手板，装上电子元件和其他配件后制作成具有实际功能的产品。经过客户确认，修改完善设计后，就可以把设计3D图及其他图纸交由工厂制造这些产品了。而外观塑胶件通常都是利用塑胶模具来成型。

（2）模具制造部门（也叫工模部）在接收到这些图以后，首先由模具设计工程师评估

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工厂数控编程技术实例特训（Cimatron E10）

注塑这些产品的模具在制造上的可行性，以及这些产品注塑成型的可行性。没有错误以后，就初步设计出模具结构，估算模具材料的规格大小、模具配件的数量、模具制造的成本及

完成日期。在经过客户的认可后，发出订单（也叫PO），即可正式设计模具的结构装配图。

（3）分模工程师根据客户的产品3D图和模具结构图进行3D模具设计，这个过程也叫分模。经过分模，可以输出模具的前模图（也叫定模图）、后模图（也叫动模图），复杂一些的可能还有行位（也叫滑块图）、斜顶等。经过评审，没有错误以后，即可设计铜公图（也叫电极图）。

1.2.2 数控编程阶段

数控编程工程师（也叫CNC工程师）在收到分模图后，先要进行检查，在制造方面没有问题以后即可进行数控编程（也叫CNC编程），以便数控机床能据此加工出模具来。

先分析模具配件图的大小、坐标系的位置、加工需求、装夹方案，然后规划出加工工步方案。打开编程软件，转化及修补图形，设定刀具类型大小，选取加工方法，设定加工参数，然后计算刀具运动的路线轨迹（也叫刀路）。经过检查，没有错误后即可进行后置处理，生成数控机床能够识别的数控程序（也叫NC程序）。

数控程序的质量直接决定加工的快慢和工件的质量。数控编程阶段是整个模具制造流程的咽喉，如果这部分出现错误就会导致加工错误，有时会导致返工。如果这个阶段时间耽误了，那么整个模具制造周期就会拉长。所以对于模具制造流程来说，数控编程阶段很重要。基于这个原因，一般的模具工厂都会高薪聘请经验丰富、技术熟练的CNC工程师来从事这项工作，而不大愿意让新手承担重要的数控加工编程任务。

1.2.3 数控加工阶段

数控车间在收到CNC加工程序单后，就要根据制模组送来的模具材料、机床的工作情况，以及加工任务的紧急程度等因素，来安排数控加工生产。

作为操作员接受加工任务后，要检查程序单的要求，了解编程刀路及加工过程；准备刀具，在机床工作台上装夹模具毛坯材料；装上分中棒进行分中找正，测量工件的编程零点，记录其机械坐标数；在机床的补偿界面中，把这个坐标数输入到G54等寄存器中；装上刀具，测量长度补偿数值，并把长度补偿数值输入到机床里。这个过程也叫对刀。

把程序单上的NC程序复制到与机床连接的计算机中，检查甚至修改NC程序里的刀具长度补偿号H及坐标系G54等。利用DNC系统把修改好的数控程序输入到数控机床，并运行程序。模具加工完后一般在机床上检查，没有错误后就可以拆下，清理机床准备加工下一件。

第1章 模具工厂数控编程简介

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1.2.4 其他加工阶段

一般来说，数控加工在模具制造中的加工量是最大的。但除此之外，还需要电火花加工、线切割加工、传统的车、铣、刨、磨及钳等工种的加工，最后才可以装配模具。

模具加工完成后就被送到注塑部试模。经过修改设计和修改模具，没有错误后就可以大量注塑塑胶件了。再经过和其他配件的装配，就可以把真正的产品送交给客户，直至出售给顾客，满足人们的生活需要。

1.2.5 数控编程的技术难点

数控编程工作具有一定的难度，在实际工作中，初学者可能会出现以下错误，在学习时应注意克服。

? 在开始学习编程时，只关注了软件的操作技巧，忽视了现实加工可行性，参数有

时不够合理，导致加工时出现刀具损耗过大或者出现断刀等现象。

? 有时忽视了工厂的工艺装备的精度，以为所有工厂里都是理想机床及理想刀具。

实际工厂里的情况是千差万别的，个别工厂的机床装备并非想象的那样精密，编程员所编的程序如果没有考虑这些因素，就会出现工件过切或者漏切现象。这属于理论联系实际不够。

? 有时忽视上一把刀具加工的残留材料的位置和大小，未进行必要的清角，加工时

极易在角落处弹刀而过切。这属于思维不够严密所致。

? 尽管现在的数控编程软件种类很多，但都处于发展阶段，一般都不是十全十美，

都存在一些缺陷。新入行的朋友有时过于相信计算机，对于软件的计算错误不能敏锐判断并且未能及时纠正这些错误而导致加工错误。所以，在学习数控编程技术时应扬长避短，即不但要熟练掌握软件的优点，还要有效避免其缺点，学习Cimatron软件也不例外。

1.3 手工数控编程方法

在1.2.2节所介绍的自动编程是当今数控编程的主要方法，也是本书学习的重点。但作为编程工程师，还应该熟练掌握常用数控机床编程代码的含义，并学会基本二维图形的手工编程方法。

所谓手工数控编程，是指利用一般常用的计算工具，通过各种数学方法，人工计算出刀具路径轨迹，然后根据机床编程说明书，充分利用机床的指令编制出符合在数控机床上运行的数控程序。