汽車模具與壓機設備的相互關系

文／刁建兵，王騰，鄧宴平，孫宏亮·一汽-大眾汽車有限公司成都分公司

汽車模具在制造、生產過程中都會使用壓機設備，模具和壓機設備是密不可分的，但在研磨及調試合格的模具更換不同壓機設備或轉場后，模具穩(wěn)定性及制件狀態(tài)會發(fā)生不同的變化，造成制件表面及尺寸不合格，既而又得重新研磨及調試模具，從而增大工作量，延長研磨及調試周期，浪費人力及資源。造成這種情況的原因，是值得我們去研究和探討的。

此次研究通過對汽車模具型面加工后精度和壓機設備精度對比，分析了模具在制造過程中，以壓機設備精度研配、調試模具會造成的影響及解決措施，并總結了以模具精度和以壓機設備精度制造模具的優(yōu)缺點及模具在工作中與設備的相互關系。

對NC 加工精度的分析

NC 加工機床精度

汽車模具型面加工一般用的機床有3m×2.0m(三軸)、4m×2.5m(三軸)、5m×2.5m(五軸)等，以五軸精加工機床(圖1)為例，主柱垂直度公差值為0.01mm/m；機床平行度公差值為0.01mm/m 以內，5m 工作臺機床自身精度不超過0.03mm。

圖1 5m×2.5m 五軸精加工機床

裝夾

模具在NC 加工時，用等高墊塊對模具進行支撐找平。這個過程也是對上一工步的檢查過程，如發(fā)現(xiàn)支撐等高墊塊有松動，需對等高墊塊和模具底平面進行檢查或重新加工，保證支撐等高墊塊同時受力，然后壓緊模座。在此過程中利用工作臺的精度，即可檢查和減小加工模具的累積誤差，模具裝夾后的誤差值不大于機床自身的公差值。

刀具磨損

模具在粗加工時切削量大并有夾砂及退火不均勻等現(xiàn)象，加工刀具磨損較嚴重；模具在精加工時，都選用質量較好的新刀具加工，加工到一定時間要對刀具進行更換和檢測，一般刀具磨損控制在0.03mm 以內。

綜上所述，模具型面加工后的精度為NC 機床自身精度與刀具磨損程度之和(為0.06mm)，行業(yè)內模具型面加工合格標準為0.1mm，所以模具上下型面加工累積誤差完全可以控制在0.2mm 以內。

對設備精度的分析

下面對設備主要工作部分精度進行分析，以萬家頓4.5m×2.5m 設備為例，上工作臺的導向間隙是兩相對應導向間隙之和，0.2 ～0.6mm 為合格，滑塊導向間隙標準如圖2 所示。

調試壓機移動工作臺與上滑塊工作臺平行度誤差為0.1mm/m，4.5m×2.5m 的壓機, 平行度誤差為0.45mm，兩臺壓機一臺為0 ～+0.45mm，另一臺為－0.45mm ～0，都為合格，如圖3 所示。兩臺設備的合格累積誤差可達0.9mm。

圖3 滑塊與工作臺平行度標準

頂冠的平行度誤差是0.80mm/m，頂桿最大距離為4m，頂桿的平行度誤差在3.2mm 以內為合格， 頂冠平行度標準如圖4 所示。

圖4 頂冠平行度標準

頂冠導向間隙誤差為0.4 ～0.8mm，即為合格。頂冠間隙標準如圖5 所示。

圖5 頂冠間隙標準

設備工作中的精度狀態(tài)

⑴上滑塊：上模座平行精度隨上滑塊平行精度變化(為滑塊平行精度＋模具平行精度)；到下死點與限制器鐓死后，上下模精度為模具精度。

⑵上液壓墊或氣墊：上液壓墊及壓料板與下模平衡塊或型面接觸后，上液壓墊及氣墊平行精度為平衡塊精度或型面精度。

⑶擠壓缸：上模座與壓邊圈接觸后，擠壓缸平行精度隨上滑塊平行精度變化(上滑塊精度＋壓邊圈研配精度)，如圖6 所示。

圖6 壓機設備

模具的導向精度

行業(yè)標準規(guī)定模具上下模座的導向間隙，拉延模為0.05 ～0.08mm 以內，后序模具為0.05 ～0.1mm以內，壓邊圈與下模座導向間隙為0.05 ～0.1mm 以內，拉延模具剖視圖如圖7 所示。

模具工作時的精度狀態(tài)

⑴上模工作過程：以上滑塊的平行精度＋上模平行精度進行工作；上下模到下死點與限制器同時接觸時，為上下模制造精度；

⑵壓邊圈工作過程：壓邊圈與上模接觸后，壓邊圈精度為上滑塊的平行精度＋壓邊圈研配精度，直到工作完成；

⑶后序壓料板工作過程：壓料板與下模接觸后，壓料板平行精度為下模平衡塊精度或型面精度，直到工作完成。

數(shù)控加工與壓機及模具的累積誤差

綜上分析，數(shù)控加工上下模的累積誤差為0.2mm，以4.5m×2.5m 壓機設備為例，壓機上滑塊的導向間隙為0.2 ～0.6mm, 拉延模為0.05 ～0.08mm 以內,后序模具為0.05 ～0.1mm, 壓邊圈與下模座導向間隙為0.05 ～0.01mm 以內，按最大導向間隙算，上滑塊導向間隙是上下模座間隙的6倍；壓機設備平行度誤差為0.45mm，兩臺壓機一臺為0 ～+0.45mm，另一臺為－0.45mm ～0，都為合格，兩臺設備的合格累積誤差可達0.9mm。模具更換壓機調試或更換生產線生產，模具與壓機的誤差累積在一起，最大誤差能達到1.1mm。所以制造模具和調試模具，不能以壓機的精度為基準，而是在保證數(shù)控加工后的精度基礎上，去消除加工誤差來制造和調試模具。

結束語

汽車模具在制造、生產過程中，不可避免都需要使用壓機設備，但每臺壓機的精度及模具的精度都不一樣，經過分析，模具精加工后的精度是壓機設備的5 倍左右，上滑塊導向間隙是上下模座間隙的6 倍，所以模具在制造、調試過程中，不能以壓機的精度去制造、調試模具；為避免制造、調試中壓機設備對模具的影響，在制造模具和調試模具時不能以壓機的精度為基準，而是在保證數(shù)控加工后的精度基礎上，去消除加工誤差來制造和調試模具。這樣既能保證模具的加工精度，又能避免反復研配、調試。既縮短制造周期，又獲得較好經濟效益，也更具競爭力。