冲压模具设计：减少汽车外覆盖件修边工序产生铁屑的方法

外覆盖件大多数采用自动化生产，在冲压自动化高速发展的前提下，生产节奏越来越快，对于修边模，如何减少甚至消除修边工序产生的铁屑是汽车制造企业面临的难题。修边铁屑是冲裁时断面产生的板料碎屑，因此在对废料切断时采用何种工艺、模具及废料刀结构是解决铁屑问题的关键因素。

一

修边工序产生铁屑的危害

外覆盖件手工生产时，生产节奏较慢，修边模产生的铁屑可以通过手工及时擦拭去除，对冲压件品质、生产效率及生产安全的影响很小。外覆盖件自动化生产时，生产节奏快，整个自动化冲压生产线是封闭的模块化系统，压力机之间采用机器人或横杆式机械手等输送机构取放制件，修边模产生的铁屑粘附在制件表面，由于上下模相对运动，在凹模内形成负压，将修边产生的铁屑吸入凹模，在制件上留下压痕或在模具零件表面压出凹痕，不得不停止生产线进行凹模清洁维护，不仅影响冲压件表面质量，还影响冲压生产效率，甚至会影响设备和模具的精度。

二

修边产生铁屑的原因分析

修边工序上下模的刃口间隙随着冲压生产时间的延长和冲压次数的增多而增大，由于剪切时刃口高频次摩擦使刃口变热和间隙变化，刃口产生热疲劳现象，导致硬度降低，修边刃口出现磨损后，导致间隙不均匀产生修边毛刺。传统废料刀组件结构如图1所示，废料刀工作示意图如图2所示。

图1 传统废料刀组件

图2 传统废料刀工作示意图

从图2可以看出，切断废料区域的刀刃要高出其他修边区域的刀刃，切边刃口形状有高低起伏，切边时刃口的切入不同步，修边时，上模废料刀先刺破制件并切断，然后修边刃口切边，在刺破制件时会产生铁屑，铁屑落在制件外露的表面，划伤制件表面，而且在制件切断处周围，对制件的修边断面质量造成一定的影响，使冲压件在对应于废料切刀所在位置的有效型面产生塌角、毛刺等缺陷，影响制件的表面质量。

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三

减少修边工序产生铁屑的方法

采用少或无废料刀结构

汽车外覆盖件采用少或无废料刀结构，即采用分段修边，工艺上采用2道工序或2道以上工序修边，如图3所示，发动机盖外板就采用2道工序修边。

（a）修边模结构

（b）废料切断结构

图3 发动机盖外板修边及废料切断

制件的前后侧修边减少了废料刀的使用，图3（a）所示为修边模结构，制件的前后侧由于没有使用废料刀，间隔的保留部分废料没有切断，图3（b）所示为将剩余的废料切断，完成整个制件的修边。图3所示修边可以结合翻边整形一起完成，在刃口间隙合理的情况下，不会产生毛刺或铁屑，生产的制件质量稳定。

采用废料刀的外置结构

图4 废料刀外置结构

图4所示为废料刀外置结构，包括下模废料刀、上模废料刀、挡料杆、导料杆，此结构适用于顶盖外板、发动机盖外板、门外板等废料结构单一、曲率半径大的零件，外置式废料刀是将废料刀布置在制件外侧一定距离的位置，将制件边界修边与废料切断分离，废料修剪需要2次冲压行程，第1次冲压行程模具闭合时使整段废料完全切断脱离制件，模具开模后废料沿着导料杆滑落至指定位置的下模废料刀上，第2次冲压行程在完成原工作内容的同时，完成第1次冲压行程修边后滑落至下模废料刀的废料切断。此结构有效消除了在修边过程中由于传统废料刀产生的铁屑问题。

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废料刀让空

（a）轴测结构

（b）断面结构

图5 废料刀让空结构

结构废料刀的让空结构是将下模废料刀向外侧移动一定距离，下模废料刀与下模修边刃口没有完全贴合，让空6mm左右的间隙，将修边和废料切断分开进行，上模修边刃口和相邻的上模废料刀刃口加工平齐，上模修边刀与下模废料刀干涉的部分进行让空处理，使上模的修边刃口保持一样高，保证上模修边刃口的连续性，实现制件边缘切断与废料切断2个动作的分离，避免了传统废料刀由于修边时刃口的切入不同步而产生铁屑，废料刀的让空结构如图5所示。

旋转废料刀结构

图6 旋转废料刀结构

旋转废料刀结构是在传统废料刀的基础上增加旋转机构，如图6所示，其工作过程为：冲压开始时，上模座向下运动带动上模修边刀和旋转废料刀同时切断废料，将废料从制件上分离，下模顶块还没有接触旋转废料刀，切断废料后上模座继续向下运动的过程中，下模顶块推动旋转废料刀克服弹簧的弹力绕旋转轴向下旋转，与下模废料刀一起，将废料切断。图7所示为废料切断前状态，图8所示为废料切断后模具闭合状态。

图7 废料切断前状态

图8 废料切断后模具闭合状态

浮动废料刀结构

图9 浮动废料刀结构

图10 废料切断前状态

图11 废料切断后模具闭合状态

浮动废料刀结构如图9所示，图10所示为废料切断前状态，图11所示为废料切断后模具闭合状态。工作过程：冲压开始时，上模座带动氮气弹簧、上模修边刀Ⅰ、上模修边刀Ⅱ、浮动废料刀同时对制件进行修边，保证氮气弹簧的初始压力大于浮动废料刀所需要的修边力，实现先修边后压缩切断废料，随着合模的继续进行，下模废料刀顶着废料与浮动废料刀接触，使浮动废料刀克服氮气弹簧的作用力并压缩氮气弹簧，浮动废料刀不再向下运动，上模修边刀Ⅰ和上模修边刀Ⅱ继续向下运动，上下废料刀刃口接触将废料切断。