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钻模板在车架纵梁孔加工中的应用
作者:东风汽车有限公司 景修润    来源:AI汽车制造业
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我厂车架纵梁孔加工的工艺方式主要有:平板料模具落料冲孔、平板料平面数控冲孔机冲孔、槽型梁三面数控冲孔机冲孔和使用钻模板利用摇臂钻床(套)钻孔。由于车架纵梁特有的槽型结构,模具落料冲孔和平面数控冲孔机冲孔这两种工艺方式,在纵梁成型后,会导致纵梁上具有关联关系的孔的边距尺寸偏差较大(能达到2mm)。而三面数控冲孔机冲孔由于冲孔凹模的原因,使得能加工的孔边距尺寸受到限制,对于这部分孔的加工,后序必须设计制造钻模板,利用摇臂钻等钻孔设备补钻孔。同时,钻模板具有定位精度高、孔位置度保证精度高、设计制造方便且不受设备参数的局限等优点,可以利用钻模板对车架纵梁上关键孔位尺寸进行保证。在实际生产中,利用钻模板钻孔是对车架纵梁孔加工工艺的一个很好补充,得到了较为广泛的应用。

钻模板的设计

1.钻模板的定位

(1)一面两销:按照六点定位原则,结合车架纵梁的槽型结构,一般选择车架纵梁腹面(或两翼面中的一面)及两个孔作为定为基准,相应的钻模板采用平板上安装镶制两定位圆销方法定位,而两个圆销重复限制了同一个自由度,故将其中的一个定位圆销改为菱形销。安装时,菱形销的长边方向与两销的连线方向垂直,如图1所示。有时候定位孔和需要套钻加工的孔分别分布在纵梁的翼面和腹面上,设计钻模板时采用两块相互焊接成直角的本体组成(俗称“T型钻模板”),实际使用中,为避免过定位,将钻模板的非定位销所在的面保持与纵梁非接触,即留出2~3mm的间隙,如图2所示。

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(2)两面一销:有时候定位孔和需要套钻加工的孔分别分布在翼面和腹面上,钻模板采用两块相互焊接成直角的本体组成,但是定位孔太多可能会影响到纵梁的强度,这时候采用相互垂直的两面加一销过定位的方法。

(3)一面多销:为提高数控设备的产能,可以利用平面冲先在左右纵梁冲出一片纵梁作为钻模板(俗称“样板梁”),利用样板梁对称中心线上φ30mm(或φ35mm)的冲压成型孔定位,叠钻毛坯梁。根据实际经验,每次叠钻的毛坯梁不超过5片,如图3所示。

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同样,利用三面冲在槽型梁上冲出一片纵梁作为钻模板,而待加工的毛坯梁必须先冲出对称中心线上φ30mm(或φ35mm)的定位工艺孔。套钻时,将样板梁左(右)梁与毛坯右(左)梁靠紧(俗称“背梁”),穿上定位销,夹紧后再套钻孔。每次只能套钻一片纵梁,样板梁只使用一次。当然,在编制样板梁三面冲孔工艺程序时必须对有区分左右梁的孔做一些工艺变更,利于套钻(左右梁相互复制腹面上的孔)。

一面两销与两面一销的钻模板一般用于纵梁局部补钻孔,钻模板较小(一般不超过1m)。一面多销中的加工方式,仅限于整个纵梁的孔加工,定位销的间距保证为1~2m,数量一般不超过5个,采用多个圆形定位销,属于过定位,提高了纵梁在加工中的刚性和稳定性。

2.定位孔的选择

车架的左右纵梁上分别有各类直径的孔多达400多个,孔径从φ7mm到φ45mm不等。对于局部补钻孔的小型钻模板,从定位精度来看,根据分析,利用小孔定位精度相对较高,较为经济。采用平板样板梁作为钻模板时,利用毛坯梁对称中心线上φ30mm或φ35mm的冲压成型孔定位,还可以保证纵梁孔加工基准与冲压成型基准统一。叠钻毛坯梁时,安放在钻孔小车上,可以保证加工质量,如图4所示。

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3.钻模板本体材料的选择与钻模板的夹紧

钻模板本体材料选用A3即可以满足设计要求,不用做热处理。本体材料的厚度8~16mm,一次性使用的模板可以不设计钻套,以节约成本,对于较大的模板可以在本体上增加减重孔,安装吊环螺钉等起重装置。

由于车架纵梁特殊的槽型结构,钻模板在使用过程中多采用弓形夹夹紧(见图3、图4),夹紧器使用T型螺纹,最大夹紧力能达到60kN,而且装卸方便。

钻模板的制造

我厂起初采用的加工工艺是:模板本体牛头刨(铣)六方→划线→镗孔→安装定位销与钻套等→钳工划线检查。由于人工划线后镗孔虽然精度高(见表),但制造周期长,后来我厂引进了数控钻,对钻模板本体(厚12~16mm)孔进行加工,然后人工装配定位销和钻套。钻孔时以其中一定位孔为基准进行编程,缩短了制造周期。对一次性使用的模板(料厚8~10mm),利用小型数控冲孔机加工,效率更高,制造周期更短。加工完毕后,采用三坐标检测仪检测,保证其在使用过程中的有效性。

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钻模板的应用

由于载重车底盘在设计过程中,以保证底盘的刚度为主,所以设计有装配关系的零件时较少刻意去设计修配尺寸链来满足装配要求。这就对车架纵梁孔位加工精度提出了较高要求,特别是冲压成型的纵梁与机加工的铸件装配时,要求较高。

1.前后板簧支架用孔精度保证

前后板簧支架是机加工铸件结构,其孔位靠专用夹具保证,而前后板簧支架在与纵梁装配时,由于没有修配尺寸链,会导致装配困难而且相关质量参数难以达标,如板簧支架同轴度误差加大等。为了解决这个问题,预先在纵梁腹面上冲制出一个φ11mm的定位孔,再利用“T型钻模板”钻出板簧支架装配用的全孔,不同的是:将钻模板的非定位销所在的面保持与纵梁接触,即零间隙,为避免过定位,将定位销的底孔加工成椭圆孔,其长边中心线垂直于非定位销所在的面。

2.后桥平衡轴用孔的整体钻模板精度保证

为了保证整车底盘后桥处的刚度,后桥与车架相连接的左右支架通过后桥臂连成一体,其与车架连接的孔位是通过夹具来保证的,精度较高(±0.5mm),而车架上后桥预留的安装孔是装配后形成的,在后桥与车架相联接无修配尺寸链的产品设计情况下,要保证后桥与车架装配具有较好的互换性,实属不易。实际生产过程中,先在车架左右纵梁翼面的后桥中心制作一个φ11mm的定位工艺孔,控制模板在车架长度方向的移动,再利用整体对中钻模板来保证模板与车架两者的对称中心重合,这样可以保证后桥用孔的质量要求(孔位精度±0.2~±0.5mm),同时后桥的装配具有很好的互换性,如图4所示。

为了更加合理利用钻模板,我厂已经对其中的定位销、钻套及弓形夹进行了标准化,同时制订了《钻模板管理办法》,对各类钻模板实行定检、定期保养以及定时更换定位销、钻套等,保证生产中的钻模板处于有效的监控状态。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (6/24/2010)
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