修冲模修边碎屑分析与优化

文 / 杜洋洋 · 上汽大众汽车有限公司

随着中国汽车工业的快速发展，汽车作为常用的交通工具进入千家万户，人们对汽车覆盖件的质量哀求也越来越高。
在实际冲压件批量生产中，修边碎屑一贯是困扰冲压车间的难点问题。
不仅影响高速冲压线的生产连续性，影响在线停机率，还影响覆盖件的表面质量，导致零件返工乃至报废。
因此，剖析清楚冲压模具修边碎屑的产生机理，并将之有针对性的肃清或改进，成为当代模具及汽车制造行业共同面对的课题。

修冲模修边碎屑分析与优化汽车知识

修边碎屑产生缘故原由剖析

按照修边碎屑的产生机理，可将修边碎屑分为纯剪切、二次剪切两种类型。

纯剪切区域模具构造由卸料板、高下模切边刀组成。
首先卸料板完成压料，然后由高下模切边刀对切完成修边过程。
修边碎屑的产生一样平常与冲压模具根本状态有关，如切边刀垂直度、切边刀刃口间隙、刃口硬度、型面符型及压料状态等有关。
该类修边碎屑相对随意马虎办理，通过提升模具根本状态，即可减少修边碎屑的产生。

二次剪切修边碎屑紧张集中在废物刀交卸区域，现场碎屑状态如图1 所示。
上模交卸区域由切边刀Ⅰ(带废物割断功能)、切边刀Ⅱ组成。
为实现修边与废物割断功能，传统模具设计中上模切边刀Ⅰ比切边刀Ⅱ凸出5mm，因此在切边刃口方向形成了段差。
下模交卸区域由凸模切边刀与废物刀组成，废物刀比凸模切边刀低5mm，交卸区域模具构造如图2 所示。

图1 废物刀交卸区域产生碎屑

图2 废物刀交卸区域模具构造(高下模)

冲压生产时，随着上模低落，上模切边刀Ⅰ刃口首先打仗工件，在尖角区域初始剪切为非纯剪切，而是撕裂。
随着上模低落，撕裂区域扩展延长。
当上模再低落5mm 时，高下模废物刀刃口、切边刀Ⅱ与下模切边刀刃口均开始对切。
由于初始撕裂边线的不规则，在尖角区域会进行二次剪切，撕裂口凸出部分被剪切成碎屑。
由于构造限定，该区域修边碎屑一贯是冲压生产中的难题，本文将针对该问题进行重点剖析。

修边碎屑的优化方案(二次剪切)

由于传统废物刀设计中固有缺陷的存在，该区域修边碎屑很难通过模具根本状态的提升来办理。
国内外学者也进行了大量的研究与实践，根据是否对切边刀(废物刀)的构造或工艺进行优化，可分为两类。

第一类：未针对切边刀(废物刀)构造或工艺进行优化，即不改变修边碎屑的产生过程，而是将产生的修边碎屑进行物理网络。
如在修边碎屑聚拢区域切边刃口下方涂抹黄油粘结碎屑或利用真空吸废物装置将产生的碎屑网络，避免落到零件或者模具表面，压坏零件或模具，如图3 所示。

图3 真空吸废物装置

无论是在刃口下部涂黄油还是利用真空吸废物装置进行修边碎屑的网络，虽然能在一定程度上缓解零件或模具压伤，但实际奏效并不大。
由于黄油可网络的修边碎屑有限，随着大批量生产的累计，无法粘结的碎屑依然会随气流漂移，还增加了线下模具掩护的难度，该方法仅可作为生产临时方法。
真空吸废物装置增加了模具制造的本钱，且只有在间隔切边刀刃口很近的位置才能发挥浸染，还受到气源稳定性的影响。

第二类：针对切边刀(废物刀)构造或工艺进行优化，即从减少修边碎屑的产生入手，可将其办理思路分两种。

一种为优化切边工艺，利用二级废物切刀，构造如图4 所示。
事情过程：先通过切边刀将废物整体割断，废物通过导杆下滑至废物刀挡杆处，下个冲次再将废物进行分割。
通过设置二级废物刀，将切边与废物割断过程分开进行，避免了先撕裂再二次剪切产生碎屑。
但该方法存在一定的局限性，仅可用于车顶外板、前盖外板等形状轮廓大略的模具，其余废物刀外移模具尺寸增大，一定程度上也增加了模具制造本钱。

图4 某车顶外板修边模

另一种为优化废物刀构造，通过构造的变动，减小或避免传统废物刀构造在尖角位置的切边段差。
如浮动切刀，将切边刀Ⅰ的一部分做成可浮动构造，如图5 所示。
事情过程：随着上模低落，在完成纯修边之前，浮动切刀与切边刀Ⅰ、切边刀Ⅱ刃口高度保持同等，同时进行剪切，在切边刀与废物刀交卸位置不存在切边段差，因此不存在撕裂征象。
废物整体割断后，随着上模连续下行，下模废物刀刀背顶住浮动切刀，压缩氮气弹簧，浮动切刀退却撤退，高下废物刀刃口对切完成废物分割。

图5 浮动切刀事情过程

通过构造改造，该优化方法从理论上避免了二次剪切过程修边碎屑的产生，上风明显。
实际由于上模切边刀刃口之间存在相对运动，刃口很随意马虎磨损，下模废物刀刀背在高速冲击下也存在变形，进一步影响了浮动切刀的导向精度。
该构造设计繁芜，对后期的模具维修保养也提出了更多寻衅。

考虑到二级废物切刀的利用局限性，仅可运用在前盖外板、车顶等形状轮廓相对大略的模具上；浮动切刀等废物刀优化方法虽从事理上可肃清相邻切边刀落差，避免撕扯废物二次剪切产生修边碎屑，但综合考虑其构造繁芜性及批量掩护难点，实用性并不高。
本文将引入两种实用性更高的废物刀优化方法。

调度废物刀接口位置刃口落差

传统废物刀的设计一样平常遵照2-3-2 原则，刃口落差示意图，如图6 所示。
切边刀Ⅰ(带废物刀)刃口刃入量为7mm，切边刀Ⅱ刃口刃入量为2mm，高下模废物刀刃口刃入量为2mm。
在废物刀交卸区域，两切边刀在刃口方向上存在5mm 的段差，这也是造成二次剪切产生修边碎屑的根源。

图6 刃口落差示意图(传统设计)

针对相邻切边刀刃口落差问题，可从设计角度对其进行优化。
通过减小废物刀交卸区域切边刀刃口落差，以减少切边碎屑的产生，如图7 所示。
优化后，切边刀Ⅰ刃口刃入量为3mm，切边刀Ⅱ刃口刃入量为1mm，废物刀刃口刃入量为1mm。
在废物刀交卸区域，两切边刀在刃口方向的落差减少至2mm。

图7 刃口落差示意图(优化后)

通过对传统废物刀设计原则的优化，降落了废物刀交卸区域切边刃口的段差，从事理上减少了二次剪切碎屑的产生。
此外，切边刀Ⅰ的刃口刃入量由7mm 降落至3mm，减少切边刃入量后，可避免切边刀后口挤压碎屑的产生。

废物刀让空法

设计思路：⑴在上模切边刀Ⅰ(带废物割断功能)尖角位置，增加5mm 高的刺破刀，并在切边刀刃口及废物刀刃口方向15mm 内均匀过渡，新的刃口做成锐角形式，上模切边刀改造示意图如图8 所示。
⑵将下模废物刀沿刃口方向外移5mm，即不才模废物刀与下模切边刀刃口之间留下5mm 空档。
此处设置5mm 空间，为上模切边刀相应区域让位。
让空区域废物靠上模凸出刺破刀刺破，避免二次剪切产生碎屑，变动前后比拟见图9、图10。

图8 上模切边刀改造示意图

图9 变动前

图10 变动后

该方法通过在上模设置刺破刀工艺，并对下模废物刀让空处理，避免了尖角区域二次剪切。
此外，纵然有修边碎屑产生也可落入空档之中，避免带到模具或零件上，有利于零件与模具表面修边碎屑的掌握。

针对上汽大众某前门内板运用该方法进行优化，优化后修边碎屑明显改进，返工率由30%降落至5%以下，优化前后效果如图11、图12 所示。

图11 优化前

图12 优化后

结论

本文根据冲压模具修边碎屑的产生机理，对修冲模修边碎屑进行了总结分类，即纯剪切、二次剪切修边碎屑。
鉴于二次剪切修边碎屑产生频次高、优化难度大的问题，本文重点对其产生缘故原由及优化方案进行了先容，并引入了两种更加实用的优化方法。

⑴纯修边区域修边碎屑的产生与模具根本状态密切干系，如切边刀硬度、切边刀刃口间隙、垂直度等。
无论在项目阶段还是批量掩护过程，都须要重视模具根本状态。
通过不断优化，确保模具处于最佳切边状态，减少修边碎屑的产生。

⑵二次剪切修边碎屑紧张集中在切边刀与废物刀交卸区域，切边碎屑的产生与交卸区域切边刃口段差有关。
本文引入了两种实用性更高的办理二次剪切修边碎屑的方法，不仅在新模具切边刀设计过程可进行参考，对批量模具的切边刀改造也大略易行，值得推广利用。

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