改善汽車部件修邊毛刺的解決方案,機械工程論文

改善汽車部件修邊毛刺的解決方案,機械工程論文摘要：闡述了汽車覆蓋件修邊毛刺產(chǎn)生的原因和詳細解決方案,以材料成形、材料力學、沖壓工藝工程等原理為基礎(chǔ),通過歸納總結(jié)實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的汽車覆蓋件修邊毛刺問題,制定出汽車覆蓋件修邊毛刺在工藝設(shè)計、構(gòu)造設(shè)計、數(shù)控加工、鉗工裝配4個方面的解決方案,有效提高了模具企業(yè)的生產(chǎn)效率,提升了產(chǎn)品質(zhì)量。本文關(guān)鍵詞語：模具;汽車覆蓋件;修邊毛刺;改善方案;沖壓;Abstract：Thecauseandsolutionsfortrimmingburrofautomobilecoverpanelweredescribed.Basedonthetheoryofmaterialforming,mechanicsofmaterialsandstampingprocessengineering,thetrimmingburrprobleminactualproductionwassummarized.Asolutionappliedinthefouraspectsofprocessdesign,structuredesign,numericalmachiningandfitterassembly,whichimprovedpartsquality.Keyword：die;automobilecoverpanel;trimmingburr;improvedscheme;stamping;0、引言汽車覆蓋件修邊毛刺問題是所有模具企業(yè)面臨的疑難問題,國外一些先進模具企業(yè)的覆蓋件修邊毛刺一次通過率在90%左右,而國內(nèi)大部分企業(yè)一次通過率僅約60%~70%,由此造成的返工返修不僅降低了模具生產(chǎn)效率,還提高了制造成本,降低了企業(yè)的競爭力。由于當下開發(fā)技術(shù)、加工精度及生產(chǎn)成本等因素,30%以上的車身鈑金件沖壓缺陷是由修邊模造成的,修邊毛刺則是缺陷中最常見的問題。1、修邊毛刺產(chǎn)生的原因分析在沖壓經(jīng)過中,產(chǎn)品修邊時產(chǎn)生不同程度的毛刺是不可避免的。毛刺產(chǎn)生的主要原因有:1模具凸、凹模之間的間隙不良;2模具凸、凹模刃口磨損或其他原因變鈍。2、改善修邊毛刺的解決方案1副模具的制造包括工藝設(shè)計、構(gòu)造設(shè)計、數(shù)控加工和鉗工裝配等步驟,為改善沖壓件毛刺多、毛刺難除等問題,提高產(chǎn)品一次通過率,下面將從上述4個方面進行改善。2.1、工藝設(shè)計的改善(1)沖壓件修邊工序的修邊線由Autoform軟件反算出來,整體修邊線在公差范圍內(nèi),但局部位置存在微觀不平的鋸齒形狀,波峰與波谷的高度差約0.2mm,加工誤差大,如此圖1所示。鉗工在調(diào)整刃口間隙時很容易把波峰拋掉造成局部間隙過大,除此之外,在修邊線轉(zhuǎn)角處曲線不規(guī)則有尖角是造成后期轉(zhuǎn)角毛刺的主要原因之一。解決方案:修邊線經(jīng)CAE軟件計算完成后,結(jié)合沖壓件特征形狀及轉(zhuǎn)角處圓角進行手工修正,以保證沖壓件圓滑過渡。將鋸齒形狀的刃口改為圓弧形狀,鉗工調(diào)整刃口間隙時順著圓弧形狀進行研修,減少因尖角研修而出現(xiàn)間隙過大的問題,如此圖2所示。轉(zhuǎn)角處盡量保證是圓弧曲線,圓角要在R3mm以上,改善加工性能,避免轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)尖角。圖1修邊線圖2修正后修邊線(2)修邊沖裁角度也是影響修邊毛刺的重要因素,工藝設(shè)計時由于零件工藝性差,鈍角切邊大于30(見圖3(a))或銳角切邊小于15(見圖3(b))都會造成修邊毛刺。圖3修邊示意圖改善方案:鈍角修邊時,在鈍角刃口作出局部平臺,如此圖4(a)所示,一般為3倍料厚,但不超過5mm,間隙趨于0;銳角刃口要考慮在銳角刃口處設(shè)置厚度為2mm的寬平臺,如此圖4(b)所示,間隙取常規(guī)即可。圖4修邊刃口改善2.2、構(gòu)造設(shè)計的改善(1)模具構(gòu)造設(shè)計時,假如凸、凹模韌帶過長,會給數(shù)控加工和調(diào)整刃口間隙造成困難,如此圖5所示。韌帶過長,導致凸、凹模刃口垂直度誤差大,如此圖6所示。模具工作時,上模刃口與下模刃口間隙會磨損較快,進而使鈑金件毛刺變大。改善方案:凸、凹模韌帶長度按圖7所示設(shè)計,鑄件刀塊韌帶長度為25mm(見圖7(a)),鍛件刀塊韌帶長度為10~15mm(見圖7(b))。圖5凸、凹模韌帶過長圖6凸、凹刃口不垂直圖7修邊刀塊韌帶設(shè)計規(guī)范(2)若沖壓件修邊時存在側(cè)向力,沒有采取合理抵消側(cè)向力的措施,也是造成鈑金件毛刺變大的重要因素[2]。改善方案:為平衡沖壓件修邊時的側(cè)向力,凸模設(shè)計反側(cè)向力構(gòu)造,如此圖8所示,凸模切邊一側(cè)切入量為7mm,反側(cè)向力一側(cè)切入量為17mm,反側(cè)向力一側(cè)提早切入10mm,起到抵消側(cè)向力的作用。(3)修邊刀塊的尺寸大小對沖壓件毛刺的產(chǎn)生也有較大的影響,若凸、凹模刀塊寬與高的比例太小,那么刀塊的緊固性和穩(wěn)定性都很差,修邊時刀塊刃口磨損較快,凸、凹模間隙會逐步變大,加快毛刺的產(chǎn)生。改善方案:模具凸、凹模切邊刀塊分為鍛件刀塊和鑄件刀塊2種構(gòu)造。鍛件刀塊尺寸設(shè)計,華而不實:刀塊高度A:50mmA200mm;刀塊寬度B:B(1.2~1.5)A。鑄件刀塊尺寸設(shè)計,其加強筋設(shè)計,華而不實:a200mm;40mmb60mm。刀塊刃口部分厚度T如表1所示。表1鑄件刀塊刃口厚度設(shè)計規(guī)范2.3、數(shù)控加工的改善修邊凸、凹模刃口間隙過大或過小、刃口避讓加工不良、角部清角不良,都會使沖壓件產(chǎn)生毛刺。數(shù)控加工時,凸、凹模刃口輪廓清角不良,加大了鉗工研配的工作量,還容易產(chǎn)生毛刺,數(shù)控加工刃口輪廓不良,凸、凹模刃口輪廓凹凸不平[1],。改善方案:1精加工完成后,增加檢測點數(shù),數(shù)控編程檢測;2檢測時使用高精度百分表,保證檢測數(shù)據(jù)的精度;3刃口避讓采用專用刀具進行加工,保證知足設(shè)計要求。數(shù)控加工修邊刀刃口,其加工精度和清角精度都到達了預期效果,減輕了鉗工的工作量和降低了毛刺出現(xiàn)的幾率。2.4、鉗工裝配改善鉗工裝配經(jīng)過中導致制件產(chǎn)生毛刺的原因主要有:(1)修邊刀塊調(diào)整間隙時,間隙過大,刀塊刃口補焊,需重新加工和調(diào)整。改善方案:明確沖壓不同料厚的凸、凹模刃口間隙,制定明確的調(diào)整間隙作業(yè)規(guī)范和作業(yè)指導書。間隙選取原則:落料尺寸取決于凹模尺寸(基準側(cè));沖孔尺寸取決于凸模尺寸(基準側(cè))。凸、凹模刃口間隙的選取如表2所示。對于立切修邊,刀塊刃口線與斜面上的最大斜線平行,允許最小角可參照表3選取,沖裁間隙按常規(guī)(表2)選用;若立切角度不知足要求,需改良凹模刃口構(gòu)造,并取小間隙沖裁;對于接近90立切,沖裁間隙趨于0。表2沖壓不同料厚的凸、凹模刃口間隙值(2)刀塊刃口不垂直,反復沖壓或更換機床后,刀塊刃口磨損過快,凸、凹模間隙變大導致沖壓件產(chǎn)生毛刺。刀塊刃口不垂直的原因主要有:1數(shù)控加工刀塊刃口垂直不良;2加工前,刀塊安裝時安裝面有異物,會導致刃口加工不垂直。圖16所示為刀塊垂直度不好,凸、凹模間隙調(diào)節(jié)過小,導致刀塊刃口間隙不均勻,通過紅丹驗證可見紅丹分布不均。改善方案:制定刀塊刃口垂直的技術(shù)要求和作業(yè)規(guī)范,加強鉗工的作業(yè)技能的培訓。刀塊安裝前仔細檢查能否有異物,鑲件及鑲件螺釘孔能否有毛刺并及時清理。(3)定位銷配合不良。拆裝后刀塊不能良好定位,導致刃口間隙不均,沖壓件產(chǎn)生毛刺。改善方案:制定銷釘孔的技術(shù)要求和作業(yè)規(guī)范,對于鍛件刀塊需嵌銷釘軟套,以便刀塊整體淬火后加工銷釘孔。(4)刀塊刃口淬火硬度不夠,反復沖壓導致沖壓件產(chǎn)生毛刺。改善方案:對于鑄鋼刀塊一般選擇火焰淬火(只淬火刃口部分),刃口硬度為58~62HRC,鍛鋼類刀塊整體淬火,刃口硬度為58~62HRC。為保證刀塊淬火的均勻性和淬火后的硬度,鑄鋼類刀塊的長度一般不超過350mm,鍛鋼類刀塊長度一般不超過300mm。在工藝、設(shè)計、加工、鉗工裝配、熱處理等一系列改進的基礎(chǔ)上制造的修邊模刃口相對合理,知足汽車覆蓋件的沖壓成形,最終得到?jīng)]有毛刺的合格沖壓件。3、結(jié)束語上述解決方案已應用在實踐中,汽車覆蓋件的修邊毛刺一次通過率提高了20%,模具企業(yè)的生產(chǎn)效率明顯提高,產(chǎn)品質(zhì)量明顯提升,大大降低了模具生產(chǎn)制造的成本,有效提高模具企業(yè)的市場競爭力。以下為參考文獻：[1]胡平.汽車覆蓋件模具設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2020:20-35.[2]馬朝興.沖壓模具設(shè)計手冊[M].