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汽车模具中斜楔组件加工改进
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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。

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