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這13個問題要重視!分析汽車覆蓋件模具制造常見問題的原因
一般國內汽車覆蓋件模具制造周期都較長,尤其是調試周期,少則3~5個月,多則1年以上。過長的模具調試周期,給模具、汽車企業造成了成本的增加。模具制造周期過長是因為模具短期無法達到質量要求,只能通過延長調試周期,以期達到提升模具質量的目的。只有提高模具質量,才可以縮短模具制造周期。

提高模具制造水平,縮短模具制造周期、降低模具制造成本,需要對模具制造的各個環節、各個工序進行分析,找出存在的問題,分析制定對策并加以改善。
鑄造問題
鑄造主要包括2個方面的問題。
1. FMC問題
FMC制造過程中容易出現的問題: 尺寸錯誤或厚度不足; 拼接縫未封貼好,存在尖角部分,鑄造后容易出現應力集中等。 尺寸錯誤會造成鑄件報廢,厚度不足可能造成鑄件缺料,缺料可以通過堆焊補救,也可能會報廢鑄件。FMC拼接縫未貼好容易出現鑄造缺陷和應力集中。上述問題都可能造成鑄件報廢,鑄件報廢嚴重影響模具制造進度和成本,如果鑄件勉強使用,模具的質量得不到保證,影響模具的使用壽命。由于FMC沒做好,模具存在易產生應力集中部位,出現鑄件開裂的情況,如圖2所示。

(a)開裂

(b)應力集中
圖2 FMC問題
對于上述問題,可以通過設備的引進、工藝水平的提高以提升FMC質量,減少對手工的依賴,同時加強制作管理,強化質量檢驗(自檢、互檢和終檢)。
2. 鑄造問題
即使FMC合格,鑄造時仍然可能出現問題,如圖3、圖4所示的縮松和夾砂現象,鑄件筋板位置偏移,出現與模具推桿干涉或處于壓力機工作臺T形槽上的情況、鑄件的金相和力學性能達不到技術要求等。

圖3 縮松

圖4 夾砂
鑄造出現筋板偏移、變形一般是由于FMC保存不當或鑄造過程中工人操作不當造成,如填型砂不當;鑄造缺陷和鑄件金相、力學性能則是由鑄造技術造成的。出現上述問題,有時會造成鑄件報廢,如造成模具夾持位(U形槽位置)厚度不足、強度不足。解決這些問題關鍵在于強化鑄造過程的管理和技術能力,提高管理精度,強化技術要求,提高鑄造工藝和設備水平。
機加工問題
模具制造的機加工分一次機加工和二次機加工,一次機加工主要是平面加工,二次機加工主要是型面加工,機加工流程如圖5所示。

圖5 機加工流程
模具零件機加工前必須劃線以確定零件的加工余量,及時發現和處理不合格的坯件,避免加工造成損失,平面機加工出現的問題較少,偶爾出現的機加工問題一般都是圖紙尺寸錯誤或NC機床操作者的失誤,如導柱導套位置出錯導致合模后偏磨、導向面加工錯誤、安裝平臺加工失誤、凸模和凹模出現偏心、上模和壓料板側銷安裝位加工錯位、起吊孔加工錯位、模具安裝相關定位或鎖緊位置加工錯誤等。
導柱導套位置錯誤造成不同心而偏磨,甚至會造成導柱導套嚴重磨損及導套開裂,影響模具精度。導柱導套不同心的嚴重程度可以借助紅丹憑經驗判斷,嚴重的偏心一般是將導柱或導套安裝孔擴孔加裝套,但再擴孔時,模具零件要上NC機床重新定位,二次定位出現偏差的概率大,一旦再出現問題,再擴孔可能出現局部壁厚不足。
導向面加工錯誤的情況相對較少,如非標的導向槽加工成一端大一端小,可以考慮重新加工,然后加墊片、墊塊解決,前提是模具零件強度應滿足使用要求。

圖6 壓料板側銷卡槽位
上模側銷安裝位和壓料板側銷槽加工偏離的現象比較常見,一般不嚴重時采用手工修磨,嚴重時考慮將側銷卡槽加寬。一旦側銷卡槽偏移至無法保證壓料板的側銷位強度,如側銷卡槽加工過量,則會涉及安全生產,有可能壓料板報廢,因此必須注意側銷位置的機加工。圖6所示的壓料板上側銷卡槽位A處必須達到標準要求的尺寸,如果側銷槽加工過量造成A處強度不足,必須報廢。

圖7 起吊孔錯位
模具起吊孔加工錯位導致起吊棒無法插入,如圖7所示,起吊孔如果兩邊出現錯位則不允許擴孔,因為必須確保起吊臂的強度。

圖8 U型槽結構
模具零件中相關定位槽或鎖緊位置(U形槽)加工錯誤一般是因工人粗心造成,定位槽加工錯誤一般可以加裝鑲件。U形槽是安裝鎖緊用,涉及模具的使用安全和使用壽命,U形槽夾持位置的厚度a和夾持面厚度b強度必須足夠,以滿足壓力機夾持器的夾持要求,夾持面面積(C決定)必須足夠,以確保夾持面能承受足夠的壓力;U形槽與模具本體連接處的壁厚D和倒角不能燒焊、不能存在應力集中,如圖8所示。

圖9 型面機加工流程
型面機加工是模具在一次裝配后主要對模具零件型面進行機加工,型面機加工流程如圖9所示。型面加工完成后,實際加工型面輪廓跟理論型面的偏差控制在0.01mm以內。型面加工容易出現的問題是在型面精加工時出現停電停機或者機加工數據出錯,為保證型面加工精度,需要重新精加工,延長加工時間。
安裝問題

圖10 安裝的流程及零部件
圖10安裝的流程及零部件安裝零部件是影響模具功能的主要工序,是容易出現問題又容易忽視的工序,很多模具調試中出現的問題都是安裝造成的,但又被當成研配或調試的問題處理。安裝常出現的問題有:安裝精度不良、接觸面不良、間隙不良、螺釘與銷釘安裝不良、凸模裝配不良、安裝面不垂直或水平、導向問題等。
1. 安裝精度不良
導柱導套偏磨,如果安裝時沒發現而未及時糾正,可視為安裝精度問題;另一種是機加工保證了精度,裝配不良導致偏磨也是安裝問題。側銷孔和側銷槽偏離,這種偏離是側銷孔間距和側銷槽間距沒有問題,但是側銷向側銷槽的某一邊偏離,該問題經過分析后重新制定方案,并重新加工。模具特殊零部件的安裝不良,如頂篷天窗各工序沖壓機構、側圍油箱口各工序機構、門內板鉸鏈孔沖翻孔機構、側圍立柱的翻邊整形復位機構、門外板門拉手沖壓各工序機構、標準或非標準斜沖機構等,這些機構安裝不良,成形的制件會產生變形。模具零部件的機加工和裝配要嚴格遵循工藝要求,確保裝配時精度達到要求。
2. 接觸面不良
接觸面不良有2種情況:一是接觸面接觸不足;二是接觸面不平。一般要求鑲件間的安裝面接觸率為80%左右,最少達到65%,且接觸點要分布均勻。
3. 間隙不良
(1). 鑲件間隙不良
鑲件間隙不良常見的問題是切邊后出現毛刺,這種問題在裝配時控制好間隙即可解決。
(2). 導向間隙不良
模具的導向不良可以引起一系列的問題,如導柱導套損壞、導板異常磨損、沖切制件毛刺、制件變形、局部干涉、局部磨損、拉傷、開裂起皺等。模具內斜沖機構的導向不良可能造成滑塊卡死或晃動。
(3). 刀口間隙不良
這屬于刀口研配問題,在導向間隙不良時,刀口間隙配合好也會產生毛刺,因此配刀口前必須確保導向裝配良好。
4. 螺釘與銷釘安裝不良
螺釘安裝不良一般是由于裝配鉗工在裝配時不認真,沒有按照機械標準施工造成的。銷釘安裝不良的主要問題是銷釘松動,起不到準確定位的作用。
5. 凸模裝配不良
凸模裝配不良主要是指凸、凹模沒有裝配好、沒有定位銷定位和螺釘鎖死,這些問題比較好解決。
6. 安裝面不垂直或不水平
安裝面不垂直或不水平一般由被加工面的形變造成的,如加工尺寸錯誤、刀具變形、加工時刀具伸出較長、受到被加工面施加的側向力等都會產生形變。如果要加工的安裝面較長需要換刀,這時加工的安裝面可能出現不垂直,不垂直的安裝面需要安裝人員手工檢查和校正。一般按照流程操作加工、精度合格的機加工設備加工的導向面和安裝面不會有水平和垂直的問題。
7. 導向問題
良好的導向是保證模具精度和穩定性的基本要求。導向面不垂直的原因和安裝面不垂直的原因基本一樣,導向面還應開設油槽,容納潤滑油以保持摩擦副的潤滑,油槽的加工應該符合模具技術規范。機加工的刀紋應該適度保留,一方面刀紋可以起到容納潤滑油的作用,一方面避免推光過多造成導向面不平或不垂直增加成本。模具在調試過程中因為經常打磨,會產生很多金屬粉塵,金屬粉塵掉進摩擦副會造成摩擦副拉傷,如拉傷面不大的可以拋光局部后繼續使用,拋光一定要順著拉傷的方向拋光,而且拋光范圍不能超出拉傷的區域;如拉傷面積達到20%以上的摩擦副,導板必須更換。
8. 排氣問題
拉深模拉深過程中,壓邊圈將板料周邊鎖住后,板料和模具(包括上模和下模凹陷的部分)會鎖住一部分空氣在型腔。當沖壓時,這些氣體會造成制件變形,因此需要在模具凹陷的、沒有排氣孔洞的地方加工排氣孔,使之在沖壓時能排出型腔中的空氣。原則上沖壓時鎖住空氣的型腔體積越大,排氣孔則需要多加工一些,排氣孔的直徑一般為?3~?5mm。
9. 刀口焊接問題
為了節約成本,很多切邊模設計成焊接刀口,刀口的焊接通常在模具零件型面粗加工后和精加工之前。焊接刀口在粗加工時加工堆焊刀口的坡口,刀口焊接后再進行機加工,確保焊接刀口面和型面一體。

(a)刃口裂紋

(b)刃口崩刃
圖11 堆焊刀口情況 堆焊刀口最常見的問題是刀口裂紋和氣孔,刀口裂紋分平行于刃口裂紋和垂直于刃口的裂紋。平行裂紋不能出現,一旦出現必須重焊;垂直裂紋最小間隔40mm左右,允許有1條細微裂紋(裂紋大小必須確保不能造成毛刺),否則也要重焊。圖11所示為堆焊刀口刃口裂紋和崩刃狀態。焊接刀口出現問題一般是焊接工藝問題,如焊條未烘干、坡口沒有清潔和預熱,沒有嚴格按照技術要求采用合適的焊條分層堆焊等。為了控制氣孔的產生和崩刃,坡口加工后不能接觸有油的物件,應盡快安排焊接。焊條焊接前要烘箱烘烤干,坡口焊前要預熱,并嚴格按工藝要求進行操作,逐層堆焊。
10
排廢料問題
沖壓廢料排出是重要的問題,尤其在沖壓線效率及自動化程度越來越高的情況下,一旦發生堵廢料,輕則停機停線,影響生產效率,重則損壞模具,影響生產,造成損失。因此模具裝配階段必須重視廢料排出問題,廢料排出問題一般是設計不良、鑄造變形、機加工不良和安裝錯位等造成的。模具制造中要對設計的排廢料孔進行逐一檢查,對容易引起堵塞的地方進行改善,排除可能引起堵塞的隱患。特別要注意孔廢料的排出,由于沖孔的廢料容易產生堆疊,非正向沖孔的廢料特別容易堵塞,排廢料孔要逐步加大并保證光順,防止堵廢料。以上論述了狹義的模具制造過程,經過上述制造過程,模具已經初具雛形,該過程有2個關鍵點:一是保證模具零件強度;二是保證模具零件精度。強度關系到模具的使用壽命和安全生產,強度不足,模具即使暫時不開裂也不能接受。模具的精度關系到模具工作的穩定性,精度不合格,模具的功能就無法保障。
▍原文來源:《模具工業》2019年第9期
▍原文作者: 葉夢彬
▍作者單位:廣州汽車集團乘用車有限公司
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