模具導(dǎo)向面加工精度淺析

谷慶川

重慶平偉汽車(chē)科技股份有限公司（重慶 401147）

1 引言

隨著制造行業(yè)的發(fā)展，模具加工的周期、品質(zhì)也悄然地逐步改變，無(wú)論是設(shè)計(jì)能力還是加工工藝、方法細(xì)節(jié)，更重要的是品質(zhì)提升追求，都在不斷的改變，上下模導(dǎo)向面是模具中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)部位，本文針對(duì)（汽車(chē)沖壓）模具外導(dǎo)向面的加工精度進(jìn)行分析。

2 導(dǎo)向面介紹

常見(jiàn)結(jié)構(gòu)為一側(cè)要安裝耐磨導(dǎo)板標(biāo)準(zhǔn)件，稱之為導(dǎo)板安裝面；另一側(cè)為本體光滑面，稱之為導(dǎo)滑面，兩側(cè)也統(tǒng)稱為導(dǎo)向面，如圖1所示，起到上下合模位置引導(dǎo)確定作用。加工流程分粗加工、半精加工、精加工，粗加工、半精加工都是采用刀具層切方式，保證半精后余量0.05～0.15mm。重點(diǎn)在于精加工時(shí)的精度把握，下面對(duì)精加工的要求及方法進(jìn)行分析。

3 目前普遍狀態(tài)與方法

目前，驗(yàn)證導(dǎo)向面的配合效果是通過(guò)涂色形式，就是在導(dǎo)板標(biāo)件一側(cè)上涂上藍(lán)油，合模一次看對(duì)向?qū)Щ嬲瓷珷顟B(tài)來(lái)判斷是否合適：導(dǎo)滑面上著色均勻偏淡，無(wú)擦黑（摩擦狀）狀態(tài)為合格，否則為狀態(tài)不良。如圖2、圖3所示。

常規(guī)方法是將導(dǎo)向面按過(guò)切加工，鉗工利用不同厚度的矽鋼片墊在導(dǎo)板標(biāo)件下面進(jìn)行間隙調(diào)整，以達(dá)到一個(gè)滑配良好的效果，如圖4所示。

4 過(guò)程因素分析

現(xiàn)在對(duì)精加工環(huán)節(jié)實(shí)際情況進(jìn)行探討分析，如何避免、減少利用墊片調(diào)整而達(dá)到或接近一個(gè)理想狀態(tài)：加工完成即達(dá)到理想的配合間隙（不緊不松）。

圖1 導(dǎo)向面相互示意圖

圖2 著色均勻清淡

首先搞清楚配合需求，通過(guò)對(duì)間隙合格的（著色良好的）模具配合狀態(tài)進(jìn)行塞尺檢查，得出其隙均值為0.01～0.03mm，如圖5所示。

圖4 導(dǎo)板標(biāo)準(zhǔn)件下方添加 矽鋼片調(diào)整配合間隙

圖5 合模側(cè)向配合間隙指示

其次，選用的“耐磨導(dǎo)板”標(biāo)準(zhǔn)件厚度公差: 以常用的20mm厚度為例，標(biāo)準(zhǔn)件企業(yè)“盤(pán)起”與“米思米”標(biāo)準(zhǔn)公差都為±0.01mm，如圖6所示。因?yàn)榛潢P(guān)系，防止磨損拉傷，取其上公差視為標(biāo)件厚度20～20.01mm。

圖6 導(dǎo)板標(biāo)準(zhǔn)件尺寸精度視圖

那么，加上配合間隙需要，此時(shí)得出加工需要保證雙向累計(jì)間隙0.02～0.04mm。

得此結(jié)論后，按上述值進(jìn)行加工又發(fā)現(xiàn)，配合狀態(tài)不穩(wěn)定，還是會(huì)出現(xiàn)過(guò)緊（擦黑擠黑）或需要加墊片情況。因此再次進(jìn)行分析試驗(yàn)，又找出兩項(xiàng)影響因素：

（1）數(shù)控機(jī)床精度：每一家公司都會(huì)面對(duì)的問(wèn)題是：不可能一個(gè)車(chē)間里所有機(jī)床都是高精度，都是同一品牌型號(hào)，同一規(guī)格的設(shè)備（僅一臺(tái)的除外），以及非恒溫車(chē)間溫度變化對(duì)設(shè)備精度的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在加工完成時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)是-0.01mm，換臺(tái)機(jī)床或者二次上機(jī)檢測(cè)，數(shù)據(jù)相對(duì)原數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)±0.01～0.02mm的不穩(wěn)定偏差。所以此處首先要保證的是：上下模精加工要安排同一臺(tái)機(jī)床上執(zhí)行，保證其精度基礎(chǔ)基準(zhǔn)相同，排除不同設(shè)備差。

模具變形：當(dāng)模具（鑄件）加工完成，尤其是常見(jiàn)的長(zhǎng)度3～5m的模具，放置一段時(shí)間后，通過(guò)復(fù)檢四角平面高度（最直觀方式）就可以發(fā)現(xiàn)有一些變化：根據(jù)模具大小、結(jié)構(gòu)不同及加工時(shí)工藝不同，變量也就不同，以3～5m 的模具為例，精加工完放置一周后，對(duì)角高度變化量在0.05～0.2mm，如果模具進(jìn)行粗、精加工分開(kāi)，底面做了二次精加工，裝夾支撐方式穩(wěn)定，變量就會(huì)小一些，反之模具變形量就偏大一些。同理其導(dǎo)向面（立面）也會(huì)隨之產(chǎn)生輕微變化，在目前模具生產(chǎn)周期的大環(huán)境下，無(wú)法用較長(zhǎng)的時(shí)間去做好鑄件的應(yīng)力釋放（完全消除）。在做好加工工藝前提下，導(dǎo)向面因模具變形會(huì)有0～0.02mm 的精度變化（多為垂直度變化）需要研配修整，導(dǎo)致間隙不穩(wěn)定。（若導(dǎo)向面（立面）垂直度變化量若超過(guò)0.02mm，將視為變形過(guò)大，需返工全面檢測(cè)模具相關(guān)結(jié)構(gòu)）。

另外壓機(jī)精度也是使用過(guò)程中體現(xiàn)一大困擾，壓機(jī)平臺(tái)與上滑塊的相對(duì)平面度肯定沒(méi)有數(shù)控機(jī)床精度高（數(shù)控機(jī)床平臺(tái)的平面度約為0.01/m2，而壓機(jī)平臺(tái)為0.05/m2）所以也經(jīng)常出現(xiàn)，在各自壓機(jī)上調(diào)整好間隙狀態(tài)，等模具換到別的壓機(jī)時(shí)，狀態(tài)出現(xiàn)了變化，還是要進(jìn)行調(diào)整。因此，此項(xiàng)因素對(duì)導(dǎo)板加工狀態(tài)（尤其是垂直度）狀態(tài)評(píng)判無(wú)效，不納入分析參考。

5 結(jié)論與需求

綜上補(bǔ)充因素所述，在先前得出的理論導(dǎo)板間距值的基礎(chǔ)上，為了防止滑配不暢、拉傷等問(wèn)題，又要盡量減少用墊片調(diào)整的情況，還要考慮加工精度可保障性，得出一個(gè)最佳間隙值：0.02～0.05mm。也就是最終確定單側(cè)導(dǎo)向面（導(dǎo)板安裝面與導(dǎo)滑面）加工需要按-0.01～-0.025mm加工。

6 加工保障

在確定想要的公差精度后，就要在解決加工過(guò)程中如何達(dá)成此公差范圍（只針對(duì)本機(jī)加工檢測(cè)結(jié)果，忽略換機(jī)臺(tái)檢測(cè)誤差）。

半精加工常規(guī)采用直徑φ63mm，（空間受限除外）刀尖小于R1mm的新干線（建議5顆刀片以上的）刀具進(jìn)行橫向往復(fù)式層切加工，保證留余量在0.05～0.15mm，均勻0.1mm最佳。

精加工時(shí)，除了保證上下模同臺(tái)機(jī)床執(zhí)行，重要的是選用精度較高的設(shè)備，因?yàn)閷?dǎo)向面是隨著模具工作成型部位同步精加工下來(lái)的，必須保障設(shè)備精度達(dá)標(biāo)。精加工常規(guī)用插銑刀具（上下往復(fù)式加工），如圖7、圖8所示。

圖7 上下往復(fù)式插銑

圖8 精插刀具優(yōu)選刀頭樣式

每副模具導(dǎo)向面都會(huì)涉及到4 個(gè)方向多處導(dǎo)板導(dǎo)滑面，所以在加工前檢查好刀具安裝及刀片磨損情況（保證完好無(wú)損）前提下，要對(duì)每個(gè)方向進(jìn)行一個(gè)試切，即每個(gè)方向插銑一小塊（約寬度30mm 高度30mm 即可）建議試切時(shí)按理論數(shù)據(jù)留0.03mm 防止試切處過(guò)切，試切后對(duì)試切部位進(jìn)行檢測(cè)，得出偏差值，加入補(bǔ)償調(diào)整值再進(jìn)行實(shí)際插銑加工。例如：按預(yù)留0.03mm 進(jìn)行試切，經(jīng)檢測(cè)，實(shí)際結(jié)果距離理論0位值還有0.05mm（因?yàn)榱袅?.03mm，證明實(shí)際與理論相差0.02mm），若想要做到-0.02mm 狀態(tài)，此時(shí)就要按理論加入0.04mm的刀具補(bǔ)償進(jìn)行正式加工。

加工（包括試切）完成時(shí)，利用杠桿百分表裝在主軸上進(jìn)行位置精度檢測(cè)：①利用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑φ20mm的高精度環(huán)規(guī)，將百分表移至中心，壓表半圈調(diào)至指針刻度0位，如圖9所示，得到表尖旋轉(zhuǎn)半徑為R10mm；②移至導(dǎo)板面理論理論位置+10mm，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)夾持刀柄，試探表?xiàng)U接觸最高點(diǎn)，觀察表盤(pán)刻度得出實(shí)際數(shù)據(jù)，如圖10所示。

圖9 甩圓調(diào)表設(shè)定半徑

圖10 利用標(biāo)準(zhǔn)半徑的百分表檢測(cè)導(dǎo)板面

斜面導(dǎo)向面，選用平面銑方式加工時(shí)，注意平面刀路往復(fù)時(shí)接刀狀態(tài)，避免臺(tái)階出現(xiàn)，如圖11所示。重點(diǎn)是機(jī)床主軸擺角精度及平面刀具的選用，精加工刀具盡量選用大直徑刀盤(pán)，減少刀路往返次數(shù)，如圖12所示。同樣精加工時(shí)先做局部試切，檢測(cè)數(shù)據(jù)后再大面光刀。

圖11 往返刀路接刀狀態(tài)（藍(lán)油檢查）

圖12 擺角平面銑方式

7 實(shí)操經(jīng)驗(yàn)

試切時(shí)每個(gè)方向加工出來(lái)可能偏差值略有不同，需要操作者熟知機(jī)床性能，必要時(shí)進(jìn)行手動(dòng)插補(bǔ)執(zhí)行，而且在精加工時(shí)，建議補(bǔ)償目標(biāo)選擇公差帶的中下差（-0.025mm），因?yàn)檫^(guò)程中可能出現(xiàn)刀片磨損、讓刀情況。最終結(jié)果與補(bǔ)償?shù)睦硐胫颠€是會(huì)略有偏差，而且多數(shù)是不到位。另外，刀具越長(zhǎng)，刀具轉(zhuǎn)速進(jìn)給就要越低，不可心急。

加工過(guò)程注意加工出來(lái)的狀態(tài)，插銑狀態(tài)最佳效果狀態(tài)是呈現(xiàn)規(guī)整刀路狀卻無(wú)凹凸手感，如圖13所示。當(dāng)出現(xiàn)不規(guī)則波浪或魚(yú)鱗紋時(shí)，就要考慮檢查刀片是否磨損或者半精余量是否過(guò)多、不均勻，如圖14所示。

圖13 加工刀路條紋規(guī)整狀態(tài)

圖14 加工面品不良

8 結(jié)束語(yǔ)

高品質(zhì)模具來(lái)源于細(xì)節(jié)分析、改善，導(dǎo)向面及所有模具相關(guān)結(jié)構(gòu)面的加工精度把控最終還是要靠操作者的細(xì)心與耐心，設(shè)備是有誤差的，必須通過(guò)經(jīng)驗(yàn)去調(diào)整去規(guī)避。