大型汽车钣金冲模的凸、凹模广泛采用镶件结构，以提高机加工方便性的同时也给零件装夹及保证加工精度带来一定困难。目前，模具镶件的传统加工方法主要有2种：①单件加工方法，将模具镶件一个个单独固定在加工中心进行加工，这种方法加工效率低，且模具整体精度偏低；②集成化加工方法，将所有模具成形镶件按工作位置固定在模座上，连同模座送入加工中心进行集成加工，这种方法提高了模具镶件的整体精度，也提高了加工效率。但是，这种集成化加工方法使用的模座需单独定制，定制时间较长，一般在35天以上，导致模具整体制造周期较长，另外因为模座长度较长，多数长达2 m以上，企业必须配备大型、高精度加工中心，会导致生产成本偏高。目前，也出现了一些模具镶件加工专用模板或装夹夹具，可实现快速、轻便装夹，但大多数采用销钉定位和螺钉紧固的方式实现标准夹具与模具镶件之间的连接和固定，存在加工工艺复杂、装夹耗时耗力、装夹紧固性不稳定等问题。因此，研发了大型模具镶件标准化、快速装夹夹具装置。该装夹夹具采用销钉定位+强力磁吸紧固的方式，在机加工前可对不同模具镶件进行标准化、集成化装夹，机加工时又可快速定位加工原点，提高加工精度和加工效率。该标准夹具结构如图1所示，由夹持板和强力磁板组成。夹持板上分为左、中、右3个装夹区域，采用线切割方式在每个区域加工大小相同、孔间距相等的销钉孔，每4个为1组，呈阵列分布，只需在模具镶件上加工对应位置和尺寸的孔位，即可实现镶件和夹持板之间的定位；在每组销钉孔周围开设等宽、等深的磁粉填充槽，在磁粉填充槽内加工等直径通孔作为磁粉填充孔；在填充槽和填充孔内填充导磁粉，通过导磁粉使标准夹具在加工时与CNC强力磁盘一起成为导磁体，即可利用磁力吸住模具镶件。图1 模具镶件机加工标准夹具结构1.夹持板 2.位置标识符 3.模具镶件4.CNC强力磁盘
装夹孔用于夹持板和CNC强力磁盘之间的连接；定位孔用于机加工时定位加工原点，由3个圆孔组成，包括横向中心线两侧的2个圆孔和纵向中心线的1个圆孔；位置标识符分为横向和纵向，纵向标识符采用18个阿拉伯数字（1~18），横向标识符采用22个大写字母（A~V），横向标识符和纵向标识符合起来代表了每1个销钉孔的位置信息；吊装孔用于标准夹具的吊装与搬运，在标准夹具的纵向边缘上加工4个吊装孔。装置实物和夹持示意如图2所示，使用步骤如下：①使用螺钉将标准夹具和CNC强力磁盘连接；②将多个模具镶件放置在标准夹具上，使用销钉对模具镶件进行定位；③启动CNC强力磁盘，通过磁力将模具镶件紧固在标准夹具上；④利用装置上的定位孔找到加工基准，随后启动加工中心，基于加工基准对镶件的工作型面进行集成加工。镶件化的模具设计提高了机加工搬运和加工的方便性，但复杂的模具零件型面容易造成加工精度不一致的问题，在机加工后必须对各个模具镶件的加工偏差进行测量，并根据加工偏差进行调模和修模；且模具零件型面主要是复杂的曲面特征，常规情况下无法用卡尺检测加工误差，需放到三次元测量仪器上进行曲面精度测量。这种检测方法精度高，但检测技术要求和测量仪工作环境要求也高，待检测零件需在加工场地和检测场地之间运转，搬运过程费时费力，影响生产效率。如何对模具零件加工精度进行快速、便捷的检测，减少检测-返修-检测的循环次数和缩短周期是企业降本增效需要解决的技术难题。因此，提出了在模具零件非型面区域加工多个辅助检测平面的方法，在加工模具镶件型面的同时，在模具镶件的边角位置加工2~3个检测平面。检测平面的位置可在模具镶件的边角位置任意选择，数量最少为2个；检测平面由1个平面和1个圆弧形斜面阶梯组成，轮廓形状不受限制；检测平面的高度无需设计和标注，由加工人员自行确定，高度不限，但必须是整数值。整体加工结束后，利用游标卡尺测量辅助检测平面高度值，无需关注实际高度绝对值，只需关注高度整数值的偏差，判定检测平面对应区域的模具零件型面的加工精度，最后再根据检测结果对模具镶件的型面进行修模和调整。实际应用案例如图3所示，生产结果表明该方法简单实用，可取代三坐标测量。采用整体式结构的大型汽车模具凸、凹模型面面积大、余量小、精度高，在精加工过程中存在刀具磨损、需要换刀的问题。但精加工过程中的刀具微小磨损用肉眼无法及时发现，会出现换刀不及时、型面精度不一致的情况，而这种由于刀具磨损、换刀不及时造成的模具零件精度误差无法用前面提及的辅助检测平面的方法检测，必须等整体加工结束后上三坐标测量仪才能检测，这个过程费时、费力，影响生产效率。因此，提出了模具零件型面精加工与检测快速协同技术。通过在模具零件型面上设置校准点，在型面精加工同时辅助检测型面精度是否加工到位、刀具是否磨损的问题。在实际加工过程中，首先对大型冲模零件型面进行粗加工、半精加工，留精加工余量；在精加工之前，先在待加工模具零件型面上加工若干个圆点作为精加工精度校准点，模具零件型面设置了15个校准点，如图4所示，位置可以在模具零件型面的任意位置选择，校准点数量也可根据实际型面决定，校准圆点孔深≤0.1 mm，精度必须与模具零件型面精加工精度一致，孔径不作要求，可根据实际需要调整。在随后进行精加工过程中，通过视觉观察或触觉检查型面和校准点之间是否有高度落差，判断刀具是否磨损及是否精加工到位，整个过程无需使用测量仪器，只需关注是否存在偏差，只需通过视觉观察或触觉检测是否有高度落差即可。当检测到刀具磨损严重的情况下，可及时更换刀具后再继续加工，直至所有型面和校准点型面融为一体。实际应用案例如图5所示。
▍原文作者: 伍宇安1吴挺浩1曾伟明2陈聪2禤深杰2
▍作者单位：1.伍玥航科（天津）精密制造有限公司；2.广东同正精密模具技术有限公司
文章来源：模具工业公众号
