汽车模具中斜楔组件加工改进( s$ l) X, q0 q" F& x3 g1 P$ v1 B
由于汽车覆盖件的质量要求越来越高,相应的模具制造精度要求也随之相应提高,侧修侧整类模具在模具生产中占的比重也越来越大,其中包括侧冲侧翻整侧修、吊冲吊修等。这类模具不仅结构复杂,且制造及加工难度较大,因为斜楔的数量多,形状复杂,且需要单件加工,组装后需要达到设计的配合公差要求。斜楔加工需要经过多次翻转、装夹、找正才能完成,效率低而且精度要求难以保证。因此如何又快又好地完成非标斜楔组件的加工,成了模具生产中亟待解决的难题之一。
+ }6 g$ h2 ]( y% G, T3 u# f
7 ~) M% C, \) @结构说明及加工过程
' w8 w+ o7 m7 z; V" D* r4 \7 P- [: s
( A; d e% N, e+ t3 \$ p( Y图1所示为后右车门外板翻边冲孔侧翻边模的斜楔组件图,从图中可以看出,此模具共有斜楔及相关组件12件,由三组子母斜楔来实现侧冲孔和侧翻整的功能。典型的斜楔组件一般分为3部分——驱动器A、滑块B和滑块座C,较复杂的斜楔组件还有双动双活等多种类型。 6 f- |7 D" }# L
& @. w: p5 b7 L图1 后右车门外板翻边冲孔侧翻边模的斜楔组件
" _# q! N9 e8 x. {7 _图1所示斜楔组件的工作过程可以简述如下:首先滑块座C跟随压床向下运动,推动滑块B也向下运动;当滑块B下表面与驱动器A上表面接触时,滑块B受到驱动器A的侧向力作用沿驱动器A上表面斜向下运动,到达限位时滑块B上所装凹模与下模座上所装凸模完成修边或翻边工作。双动双活斜楔组件的工作过程较复杂一些。
+ `9 h, R4 D* f9 I7 O" ~
C/ B7 {$ e* l/ c' n; G我们以其中一块驱动器A在卧式加工中心上加工为例说明其加工过程:第一步加工导滑面、V型导板安装面及弹簧钩安装槽,再加工两侧导板安装面及限位台面(图2a);第二步将工件翻转,以导滑面为基准面,加工斜导滑面和拼块安装面(图2b),这两面加工需要编程用球刀加工,另外还要调头90°加工出一侧回程钩安装面和压板面;由于此摆放方式下,正面挡墙无法加工出来,需要翻转以斜导滑面为基准,机床调头90°加工正面挡墙及键槽(图2c),最后再转活加工另一侧回程钩安装面和压板面(图2d)。
1 F8 X! {7 K& p* y图2 加工过程 : M1 l$ ?+ d- g, r% E1 I+ ?
存在问题及原因分析
5 N6 P4 L. h, V: t% G
$ N0 _% j: B0 D; s- t9 }此类工件基准面一般比较小,装夹困难,稍有不慎就会导致工件窜动产生加工误差,给后续装配和调试工作造成困难。从斜楔组件的加工过程可以看出,既便加工最简单的斜楔,也要重复装夹3次,调头2次。加工过程中由于多次装夹、找正,坐标系转换和对刀会有误差,刀具和机床的累积误差也会直接影响着产品的修边或翻边精度。若在加工过程中不能有效地保证加工精度,会把误差积累到后续的钳工装配和调试工作中。 9 X. k5 M E- d
/ H3 S$ u' s. D) U7 E( z' G
通过分析可以知道,影响精度的主要有以下几个方面:驱动器A上表面的尺寸公差和角度误差、滑块B下表面尺寸和角度误差、滑块B上导滑面尺寸和角度误差、滑块座C下导滑面尺寸和角度误差。
$ t6 Z3 \* ^# d4 e9 f% _3 `' h1 P6 |7 E6 U& k
产生偏差主要原因有以下几方面:
: r, W4 O) Q1 K7 K
, v% z9 f8 Q! d! T' G+ ?1.斜楔组件导滑面与下模接触后的距离所形成间隙的误差。
1 x2 \5 `, f1 ~+ L& ~2.限位块安装面研配不到位所形成的误差。 ( T0 C+ ]' I, u( t+ L5 w. @, t
3.较长的斜楔由于应力产生的变形也会造成间隙不均匀误差。
% c& E3 ? I8 @( L6 L( t4.导滑面在加工过程中由于刀具磨损原因造成平面度的误差。
# w H/ l$ X. A5 @$ c- O/ q' W5.吊冲刃口的加工由于机床转换角度造成的角度误差。 # { Y4 j' S9 {, V+ M3 N# [
6.操作过程中刀具长度的测量误差和尺寸测量误差。
y# H; y$ l) ^1 M$ w9 f7 J# a! O7.斜楔组件本身加工误差。
; C& n) ?. _5 |% c. o w* h E9 S' Y4 a3 j5 j0 n1 W% c8 ?
解决措施
2 t$ o7 W' z u; c# \, }0 I
# e# _+ o; \! ]- ]8 Q/ N4 n& \9 ~1.驱动器A
, S) [0 |# [4 r1 V2 t P; [8 m* Q7 B) Z8 d) J
先加工底面及挡墙面,然后安装在正弦钳上,以底面和挡墙面为基准,加工导滑面,挂耳还需要用卧铣或掉头加工。正弦钳的主要作用是减少装夹次数,大大提高工作效率。加工驱动器A的关键尺寸是导滑面的高度、平行度,导滑面与模具中心的相对误差E1应保证在(0,0.02)之间。 0 |4 C0 `0 |* a( {0 W
( i! e" o9 r% _8 R* n2 w7 u2.滑块座C
# n4 Y( i# c3 |% @/ k
- }; s7 |: D) Y1 ^' j/ ~8 M滑块座C部分多数是与模座一体,形状复杂,加工关联尺寸较多,包括行程限位块安装台面、弹簧安装台面、V型导板安装台面、安全块安装台面和导滑面等。图3中红色区域为需加工部分。一般在一次加工时整体加工,主要保证V型导板安装台面、导滑面等几个尺寸,公差按公称尺寸加工。加工方法一般采用球头刀编程加工,根部小刀清根或铣深,也可掉头加工用立铣刀加工,这样不需要研磨,根部加工质量也比较好。
9 A. g! u+ D& \* s/ Z' f, @* v7 u' ~0 w9 ^6 C3 r0 @5 N2 h' ]
若滑块座与模座是分体的,则加工方法如驱动器A。 * Y- L/ m2 z/ }9 M! n! c# e
- t! g( x9 h% d7 \8 d, w) N滑块座C部分公差按公称尺寸加工,保证平面度E2在(-0.02,0.02)以内,左右两侧导滑面的精度E3在(-0.02,0.02)以内。 * O- E R' j9 M- ^% I
" h& o# U* A% @) I4 f4 s! [3.滑块B 3 s: N% Q6 ?+ w. \
7 [& |3 k" ]9 ?! t* b滑块B是斜楔组件最重要的部分,其最关键尺寸是导滑面与侧修刃口之间的距离和平行度。
- h/ [/ w# \" G) p
; O% r9 t) Z. K) u对于有垂直面的滑块,我们先加工滑块导滑面,然后安装在旋转工作台上,以导滑面为底面,用卧铣加工拼块导板安装面和键槽,再旋转工件2次分别加工两端挂耳。最后放置于正弦钳上调整角度加工V型导板安装面、导滑面及两端挂耳。 8 X& n* R' D6 V8 M
图3 滑块座C实体及剖切图 , O1 o" C) C- Y. K0 C' H8 Z- z
另外,还有一些滑块没有垂直面或有垂直面太小,致使装夹困难,我们就采用类似图2a所示的方法装夹找正,加工V型导板安装面、导滑面及两端挂耳后,以此面为底面放置于正弦钳上调整角度加工,先加工导滑面(图2b)。也可不用正弦钳,用球头刀编程加工,最后以研磨后的导滑面为底面加工拼块导板安装面和键槽(图2c),旋转工件两次分别加工两端挂耳(图2d)。保证侧修刃口与导滑面的距离公差控制在冲裁间隙以内,两侧导滑面的精度E4在(-0.02,0.02),平行度靠数控机床精度来保证。
0 [! x# N( a. ^* n
" U# e9 q, W" @) w! h' g工艺改进以后,通过检验及钳工装配,最终模具产品达到了设计要求。图4所示为工艺改进以前加工的斜楔,图示处有加垫。图5为工艺改进以后加工的斜楔,提高了装配质量和效率。 7 x1 S% n/ b; ^, E: T: y
图4 改进前加工的斜楔(画圈处为调整垫片,用螺钉固定)
- y" ~1 f3 E3 |; Q3 K9 U图5 改进后加工的斜楔——未加垫 + ~& E; A, c: f6 ] P7 C9 R+ U
结语
% y* J2 [; I( S) Y* J2 D; ~# E# u' N$ b
从以上加工过程可以看出,无论采用那种加工方法,斜楔组件的加工仍然很繁琐,产生误差的几率也很大。为了保证加工准确性,需要数控操作人员、钳工装配人员以及编程人员加强自身技术素质,提高技能和水平,并通过下列措施来完善加工工艺:
1 m. x' G' Z4 B( c+ m k4 x2 p: k$ B$ {
1. 提高操作人员质量意识,加强检测,并做好基准,关键尺寸标出公差,确保单件符合公称尺寸。
# q2 k8 L) R2 @1 |; t
: j5 L& q- W! [) D3 {: J4 w5 L2. 找正及对刀转换要准确,装夹一定要可靠,加工过程中要随时检测工件是否窜动。
. `! Y4 x( H* \1 j. Y4 x, `2 w2 ]; S& K# t5 V+ C2 [" v% V+ C
3. 编程和加工尽量采用减小切削深度的方式,在不干涉的情况下尽量装在模座上加工。
: N" r% I! Z5 Q! F
) p3 g: U4 k5 i2 `; ~4. 找准下死点位置,垫块一定要准确将斜楔垫起。
! E% O$ Q4 k1 e8 G( R0 n4 M, _% s9 T n E+ d% E; B% G' @# C- X0 w
5. 斜楔等组件各尺寸之间是个尺寸链,最后形成闭环,某部件若是加公差,那么与之配合的部件就要减公差,通过装配可以将配合公差控制在(-0.02,0.02)之内。 " ]) C1 A: I% M) i
" o+ h- c, J6 G% f通过采取以上措施,我公司各工件加工误差基本得到了保证。
4 ]$ b8 X/ i" q
$ Z9 |8 ?! S! u钳工在装配过程中可以有意识地把误差积累到滑块B上,只要保证滑块B导滑面与侧修刃口之间距离和平行度这两个关键尺寸,即便有误差,也不会影响修边或翻边间隙,这样就减少了调整的工作量和加垫现象。(end) |