模具型面和修边刃口的精细化加工

当前轿车覆盖件模具的发展进入了新的阶段，模具质量要求越来越高，模具开发周期却越来越短。实现模具型面和修边刃口的精细化加工为适应这种发展趋势提供了有效的途径。

车身覆盖件模具的加工主要是型面的加工和修边刃口的加工。型面加工中传统工艺是粗加工→半精加工→精加工→清根。转到装配工艺后，钳工一般先用砂轮机打磨，然后再用粗油石修抛，最后再用细油石修光。这样往往会产生两方面的问题：一是由于砂轮机修研磨造成型面产生0.1～0.2mm的误差，二是钳工的修磨装配周期较长。

加工以后的型面光鉴可以直接压件

对于修冲类模具的刃口加工，通常都是先加工完，留量淬火，最后再由钳工逐一修研，这样造成装配精度和周期都不能保证，尺寸精度也因为修研的原因有一定的出入，常常造成间隙不均匀、修边毛刺很大。

在上述加工中实现精细化加工可以在较大范围内改善型面质量，可以不用研配就压件，修边刃口的间隙合格率达到75%以上，大大提高质量和效率。

精细化加工

1．型面加工

以我厂轿车门外板拉延凸模为例，该工件材料为MoCr铸铁合金，硬度HRC28左右。机床的加工参数为：主轴转速6000r/min，切削线速度400m/min，进给速度F＝4000mm/min，每齿进给Fz＝0.5mm/r，切深Ap＝0.2mm，步距Ae＝0.4mm，干式冷却，刀具直径φ30mm。

经过12h的加工后，可以看到表面粗糙度非常好（见图1），模具型面手感光滑。如用户没有型面方面的抛光要求，可以不用修抛，直接拉件；如果用户有要求，可直接用150#油石抛光，型面可达到镜面效果。这样每标准套（一个门外板拉延模为一个标准套）可节约钳工工时约30～35h。

2．修边模具刃口的加工

修边刃口的间隙、尺寸精度非常重要，往往因间隙的大小不合理、尺寸精度超差而造成带毛刺或刃口使用寿命太短，从而影响了尺寸精度。我厂的主要工序如下：修边轮廓粗铣（STOCK＝1mm留10mm量）→修边轮廓精铣（STOCK＝0.3mm）→R角清角（STOCK＝0.3mm）→拆卸淬火→拼装→φ20mm超硬刀加工→φ16mm清角→φ10mm清角→φ8mm清角（一般在设计时没有特殊要求工艺圆角留R4mm）。按照这种工艺路线，我们最后获得的修边刃口间隙合格率能达到75%～80%，如果角设计合理，完全可以达到100%。

本例中我们选择的是HITACHI整体超硬立铣刀，刀具的参数如下：转速1500r/min，进给量2500mm/min。

影响超精加工的尺寸精度、表面粗糙度的因素

对于数控加工而言，影响加工精度的因素归结起来有如下几类：设备的几何精度和线性精度、插补性能等；机床的结构和刚性对加工的影响；切削过程中的热变形；加工余量的大小；刀具材质、切削参数的选择；环境温度变化影响；装夹、二次找正、定位及操作人员的责任心。

1．设备的结构对于超精加工的影响

首先，设备的结构决定了设备本身的重量，根据能量守恒定律，加速度就直接转变成设备动态响应的能力，这就是直观的所谓伺服控制时间，一般要控制在4ms以内才能达到要求。

其次，设备的结构又决定了设备的刚性，进而决定了设备满负荷运转，包括主轴带刀柄后，全范围内旋转是否振动的问题。往往轻铣床或门桥移动式铣床的刚性不好，转速在6000～8000r/min时产生振动，这种振动表现在模具生产中就是通常的“皮现象”。

2．设备的精度

按照国家行业标准规定，NC试验、Bar检验精度必须达到要求，另外对于设备的定位精度、重复定位精度和反向间隙要求也是极严格的。

3．刀具的磨损

无论是刀具的型面磨损还是轮廓磨损对加工都会产生很大的影响。刀具磨损主要分为三个阶段：急剧磨损阶段，这个阶段约持续20min左右；恒定阶段，这个阶段刀具运行平稳；缓慢磨损阶段，这一阶段随时间推移，磨损加速，导致表面粗糙度下降很快。

4．热变形对于超精加工的影响

切削热一般情况下存在于三个方面：工件约占20%，铁屑约占70%，刀具约占10%。对于超精加工来说，刀具带走的10%热量十分关键。因为在整个装夹系统里面，10%的热量能使刀具连同装夹系统伸长约0.015～0.02mm，如果切深在0.5mm以上，这个现象会非常明显。

5．材质的情况、余量大小、切削参数的选择

被加工材料的材质、余量大小是非常重要的。材质不同，热处理手段不同，硬度不同，让刀量就不一样。余量大了，对于型面加工来说，特别是侧面的让刀会非常严重。通常情况下，如果侧面留量达到0.5mm，侧面让刀最少也要0.06～0.08mm左右。如果侧面余量为0.2mm，侧面的让刀在0.02～0.04mm。

6．环境温度的影响

以Heidenhain线性光栅尺为例，同一温度下的误差基本为重复性误差，但在不同温度下，它的误差就会很大，如没有恒温装置的车间，温度变化10℃，其定位精度的变化就是0.0807～0.11mm，特别对于修边刃口的影响很大。

结语

通过精细化加工的实施，对于提高效率、提高质量，都起到很大的促进作用。相信随着新技术、新工艺、新材料以及新机床的出现，无钳工化的模具制造已经为期不远。

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模具型面和修边刃口的精细化加工

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