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汽车模具中斜楔组件加工改进 |
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作者：北汽福田潍坊模具厂 刘宝阁 来源：AI汽车制造业 |
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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。
结构说明及加工过程
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。
图1 后右车门外板翻边冲孔侧翻边模的斜楔组件
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。
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）。
图2 加工过程
存在问题及原因分析
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。
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。
产生偏差主要原因有以下几方面：
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。
2．限位块安装面研配不到位所形成的误差。
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。
4．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。
5．吊冲刃口的加工由于机床转换角度造成的角度误差。
6．操作过程中刀具长度的测量误差和尺寸测量误差。
7．斜楔组件本身加工误差。
解决措施
1．驱动器A
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。
2．滑块座C
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。
若滑块座与模座是分体的，则加工方法如驱动器A。
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。
3．滑块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。
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。
图3 滑块座C实体及剖切图
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。
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。
图4 改进前加工的斜楔（画圈处为调整垫片，用螺钉固定）
图5 改进后加工的斜楔——未加垫
结语
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. 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。
2. 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。
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。
4. 找准下死点位置，垫块一定要准确将斜楔垫起。
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。
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。
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)
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(4/17/2009) |
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