文/石旭東·北京奔馳汽車有限公司

切邊毛刺一直是汽車沖壓行業(yè)切邊工序最主要的問題。首先，切邊毛刺在汽車零件沖壓生產(chǎn)過程中會脫落，產(chǎn)生的碎屑會造成影響零件外觀質(zhì)量的硌傷，問題件需要額外的返修工作才能交付。其次，脫落的碎屑會污染生產(chǎn)線，進而對在該生產(chǎn)線生產(chǎn)的其他零件造成影響?？傊羞吽樾紝α慵|(zhì)量有直接的影響，造成的直接和間接損失不可忽視。

隨著汽車行業(yè)輕量化車身的提出，鋁件占比逐年提高。鋁板由于自身材料特性，相對于鋼板，對切邊工況更敏感，生產(chǎn)過程中更容易產(chǎn)生切邊碎屑，也容易被硌傷。面對上述行業(yè)難題，我們迫切的需要一種有別于現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)的新技術(shù)和新工藝來優(yōu)化和提高切邊質(zhì)量，減少切邊碎屑。

鋁板特性介紹

切邊刃口的前期設計、刃口間隙值大小、刃口間隙的均勻性、刃口的垂直度及光潔度都會對切邊碎屑產(chǎn)生影響。鋁板相對于鋼板，硬度更軟，材料更脆。在同等工況下，相對于鋼板更容易產(chǎn)生碎屑(圖1)，鋁屑很容易造成零件硌傷(圖2)，因此對切邊刃口質(zhì)量有更高的要求。

圖1 切邊工序的鋁屑

圖2 鋁屑造成的零件硌傷

加工工藝創(chuàng)新

工藝先進性—“先裝配后加工”

傳統(tǒng)刃口的加工工藝，上、下模刃口是使用數(shù)控銑床按照工藝刃口線加工，并按要求釋放切邊間隙，這種加工方式最大的問題是“裝配誤差”。上模和下模刃口都是按照工藝數(shù)據(jù)實施加工，并測量，刃口的精度一般能控制在±0.02mm 的范圍內(nèi)，這似乎看上去問題不大，其實不然。

首先，上、下模具的準確定位是依靠模具的導板、導柱等導向元件保證的，導向元件本身是有配合間隙的，配合間隙的存在是影響刃口間隙的因素之一；其次，模具最終要安裝在壓機上實現(xiàn)切邊動作，這就意味著，壓機上、下臺面的平行度，壓機立柱和臺面的垂直度，壓機運動的精度都會直接影響刃口間隙狀態(tài)。最后，一些側(cè)切區(qū)域結(jié)構(gòu)設計上存在運動斜楔，斜楔機構(gòu)中的滑軌面間隙同樣會直接影響刃口間隙狀態(tài)。綜上所述，已經(jīng)按照理論數(shù)據(jù)加工完畢的刃口，在后期裝配過程中，要同時受到導向元件精度、裝配精度、壓機狀態(tài)等多方面的影響，可想而知，最終的刃口精度很難保證。

針對以上問題，我們創(chuàng)造性的提出“先裝配后加工”的理念。具體內(nèi)容如下：先將下模刃口使用數(shù)控銑床加工到位，而上模刃口只做粗加工，然后，實施裝配，并安裝于壓機上，此時，我們通過后文提到的“樹脂技術(shù)”將下模刃口基準轉(zhuǎn)換到上模鑲塊上，再基于轉(zhuǎn)換的基準使用后文提到的數(shù)控仿形磨設備實施精加工。通過“先裝配后加工”的先進工藝(圖3)，我們可以完美消除所有導向元件和壓機等因素對刃口精度的影響。

先進工藝的實現(xiàn)—樹脂技術(shù)

“先裝配后加工”的工藝雖然在理論上存在先進性，但是該理論需要新技術(shù)的支持，才能得以應用。通過多次的實驗研究，樹脂技術(shù)應運而生。樹脂分為A 和B 兩種樹脂，兩種樹脂在單獨存放時是軟化的狀態(tài)，可以隨意改變形狀，但是兩種樹脂混合后，會發(fā)生化學反應，在一段時間后發(fā)生硬化，利用樹脂的這些特點，并配合增加基準面致密度的藍膠、實現(xiàn)脫模的脫模劑等材料，可以將下模刃口狀態(tài)轉(zhuǎn)化反映到上模鑲塊上(圖4)，實現(xiàn)基準轉(zhuǎn)換，為后續(xù)的加工提供數(shù)據(jù)支持。完成樹脂制作的鑲塊如圖5 所示。

圖3 刃口鑲塊加工的新工藝

數(shù)控仿形磨設備

設備關(guān)鍵參數(shù)和功能介紹

圖4 樹脂材料的基本布局

圖5 完成樹脂制作的鑲塊

圖6 數(shù)控仿形磨設備

北京奔弛于2017 年引進數(shù)控仿形磨設備(圖6)，成為國內(nèi)首臺也是唯一一臺應用于模具刃口加工的設備。該設備具有以下優(yōu)點：⑴該設備配備高精度探頭，能夠?qū)渲鶞蕦嵤┳詣犹綔y并生成數(shù)字化曲線，驅(qū)動設備實施加工。⑵設備的探頭校準系統(tǒng)，砂輪的測量修整系統(tǒng)，應用直線電機等特點能夠保證實現(xiàn)高精度加工。⑶該設備為五軸機床，能夠隨刃口曲線變化，始終保證法線方向加工，保證加工效果的同時避免部分可能發(fā)生的干涉問題。⑷機床的加工方式為上下高度震蕩加工，屬于輕切削高速加工，能有效提高加工精度，同時保證刃口相對于安裝底面的垂直度。⑸該設備采用的磨削加工，相對于傳統(tǒng)的銑削加工，能夠明顯提高刃口光潔度(圖7)。

圖7 數(shù)控仿形磨加工完畢的刃口鑲塊

專業(yè)技能人才

為使得該設備更好的服務系列化模具維修，充分發(fā)揮設備功能，減少鋁屑問題，特對該設備的操作人員進行了專門的技術(shù)培訓。整體培訓工作的開展方式如下：

⑴完善操作流程，制定樹脂制作和數(shù)控仿形磨標準作業(yè)指導書；⑵梳理培訓內(nèi)容，制定詳細的培訓計劃，劃分每階段培訓任務(圖8)；⑶現(xiàn)場指導培訓，利用廢舊模具實施實地培訓，最終達到培訓后滿足應用標準的目的(圖9)；⑷建立問題庫，將加工過程中遇到的問題和解決方案詳細記錄，持續(xù)提高加工質(zhì)量。

圖8 數(shù)控仿形磨設備操作培訓

圖9 樹脂制作培訓

結(jié)束語

樹脂技術(shù)的應用以及數(shù)控仿形磨設備投入使用，是相對于傳統(tǒng)加工工藝和加工手段的突破，大幅度提升了刃口的狀態(tài)，使得刃口的關(guān)鍵技術(shù)指標，如刃口的垂直度、光潔度、間隙等，得到了很好的保證，最終，切邊模具的切邊狀態(tài)得到了大幅度提升，尤其，針對鋁件的鋁屑解決，意義重大。相信，隨著設備使用技術(shù)日漸成熟，使用范圍的逐漸推廣，解決困擾行業(yè)的切邊碎屑問題一定會有大幅度進展。