模具修邊掉鐵屑分析

文/方永光，牧立峰·奇瑞汽車股份有限公司

模具修邊掉鐵屑分析

文/方永光，牧立峰·奇瑞汽車股份有限公司

沖壓模具修邊時(shí)一般都會(huì)存在掉鐵屑現(xiàn)象，尤其下模廢料刀周圍（圖1）最為嚴(yán)重。掉鐵屑不僅嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量和模具外觀的清潔度，還降低了生產(chǎn)效率。

圖1 鐵屑示意圖

原因分析

修邊刃口不垂直

修邊刃口不垂直表現(xiàn)為刃口正錐和倒錐，如圖2、3所示。刃口正錐時(shí)，刃口為線接觸，非面接觸極易磨損，經(jīng)反復(fù)沖栽刃口磨損的加大導(dǎo)致后期修邊易產(chǎn)生鐵屑；刃口倒錐時(shí)，刃口吃入后就會(huì)引起擠壓板料產(chǎn)生鐵屑，同時(shí)出現(xiàn)負(fù)間隙，產(chǎn)生側(cè)向力擠壓刃口，加劇刃口的磨損后也易產(chǎn)生鐵屑。

制件與模具型面不符形

制件與模具型面不符形主要表現(xiàn)為制件與壓料芯、凹模修邊鑲塊型面、凸模型面和廢料刀等不符形，如圖4所示。制件不符形使得刃口在工作時(shí)，受力不同步，剪切時(shí)導(dǎo)致制件扭曲變形而產(chǎn)生鐵屑，同時(shí)可能出現(xiàn)偏位切斷而產(chǎn)生鐵屑。

圖4 制件與模具型面配合

圖5 制件整周一次性修邊

圖6 模具工作完成的局部視圖

圖7 刃口示意圖

立刃口修邊的二次剪切

立刃口修邊產(chǎn)生小鐵屑的原因主要有：⑴修邊刃口吃入量不同，導(dǎo)致吃入量較深的部位將板料向下拉而產(chǎn)生小鐵屑。⑵修邊刃口間隙過大導(dǎo)致毛刺產(chǎn)生，在刃口下行時(shí)將毛刺拉入產(chǎn)生小鐵屑。立柱的端頭修邊和修邊線在立邊以內(nèi)的拉延件廢料切斷，都符合立邊修邊特點(diǎn)。

刃口間隙不合理

間隙過大時(shí)，修邊時(shí)扯拉制件（剪切變形）則產(chǎn)生毛刺和鐵屑；間隙過小時(shí)，修邊后的薄毛刺通過刃口的擠拉和回帶掉落則產(chǎn)生鐵屑。

刃口光潔度差

刃口工作面光潔度差一般都會(huì)影響制件斷面質(zhì)量，刃口工作面與制件摩擦系數(shù)加大，修邊刃口上升時(shí)帶料擠壓產(chǎn)生鐵屑。

廢料刀二次切斷

廢料排不掉表現(xiàn)為上模刃口卡料和廢料堆積在下模廢料刀背上，這樣都會(huì)導(dǎo)致二次修邊后產(chǎn)生鐵屑。

刃口硬度不夠

刃口硬度不夠會(huì)使刃口面毛糙，加劇刃口與板料的擠壓摩擦而產(chǎn)生鐵屑。

刃口吃入深度過深

剪切時(shí)刃口吃入過深會(huì)使上模刃口與板件的摩擦?xí)r間延長(zhǎng)而造成鐵屑。

模具工藝設(shè)計(jì)不合理

采用廢料刀結(jié)構(gòu)時(shí)，單工序整體一次性修邊，如圖5、6所示。由于上模修邊刃口的高度端差和廢料刀低于凸模端差，引起修邊的不同步性和修邊過程中廢料區(qū)變形而造成修邊產(chǎn)生鐵屑。

采取措施

在廢料刀部位產(chǎn)生鐵屑

在廢料刀部位產(chǎn)生鐵屑主要是由模具工藝引起的。采取的措施為：將上模修邊廢料刃口前10mm更改形狀，做成突破刃口形狀，并將下模廢料刃口（上模刃口相對(duì)應(yīng)處）銑空，如圖7所示上下刃口的配合切斷工作改為純上模的單邊突破切斷工作，如圖8所示。

板件不符形和刃口間隙不合理

板件不符形和刃口間隙不合理采取的措施是用OP10拉延板件扣研修邊模具各部位型面（包括廢料刀型面），同時(shí)上下刃口間隙修配及對(duì)吃入深度進(jìn)行調(diào)整。

立刃修邊

立刃修邊時(shí)（圖9），為提高斷面質(zhì)量和刃口壽命，可采取以下三個(gè)措施：⑴修邊上刃口圓角應(yīng)比被修邊件圓角大3mm，即R1=r1＋3，R2=r2＋3，這樣能保證上下模完全閉合時(shí)，修邊刃口切入1～3mm，并緩慢過渡；⑵上模修邊刃口立邊與修邊件立邊呈10°夾角；⑶盡可能安裝導(dǎo)向塊來消除刃口所受的側(cè)向力。

模具工藝設(shè)計(jì)

⑴采用兩次或多次修邊。采用無獨(dú)立廢料刀結(jié)構(gòu)，在工藝結(jié)構(gòu)允許的情況下第二次或第三次修邊可以結(jié)合整形或翻邊內(nèi)容來一起完成，如圖10所示。采用該措施的優(yōu)點(diǎn)是：刃口間隙合理的情況下不會(huì)產(chǎn)生毛刺和修邊鐵屑；便于排除廢料；制件質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高。

⑵整側(cè)整體修邊。整側(cè)第一個(gè)工作行程中無廢料刀。

圖8 上下模刃口配合示意圖

圖9 立刃修邊模具結(jié)構(gòu)示意圖

圖10 整周修邊分2序或3序完成

圖11 二級(jí)廢料刀結(jié)構(gòu)

如圖11所示，模具第一個(gè)工作行程是將制件整側(cè)整體修邊，修邊后的廢料通過擋板滑落至指定位置的廢料切斷刀上；第二個(gè)工作行程是在完成原工作內(nèi)容的同時(shí)完成第一個(gè)工作行程修邊后滑落至廢料切斷刀上的廢料的切斷工作，采用該措施的優(yōu)點(diǎn)是：刃口間隙合理的情況下不會(huì)產(chǎn)生毛刺和修邊鐵屑；廢料便于排除；制件質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率相對(duì)較高。采用該措施的缺點(diǎn)是：模具尺寸相對(duì)龐大，增加了模具成本；適用范圍較窄，只適合發(fā)動(dòng)機(jī)罩外板和頂蓋類模具。

⑶雙件中部分離區(qū)的修邊。取消廢料刀，原有結(jié)構(gòu)圖見圖12～14。在生產(chǎn)過程中通過上模壓料芯與下模凸模的配合壓緊板件，上模廢料刃口與下模廢料刀刃口配合切斷實(shí)行廢料的分離。

改進(jìn)后結(jié)構(gòu)見圖15～17，在生產(chǎn)過程中，中部廢料是通過上模突破刀的強(qiáng)行突破切斷，以及兩側(cè)凸凹模修邊刃口的配合切斷來實(shí)現(xiàn)廢料最終分離的。采用該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：1）下模廢料排屑空間大，無制約物影響，廢料分離后就能順利通過排屑道滑出模具外；2）由于此部位無廢料刀，在修邊刃口間隙合理的情況下不會(huì)產(chǎn)生毛刺和修邊鐵屑。采用該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：適用范圍較窄，只適合翼子板和門外板一模雙件類、料厚小于1.0mm的模具。

圖12 原上模修邊切斷刀結(jié)構(gòu)圖

圖13 原下模廢料刀結(jié)構(gòu)圖

圖14 原上下模組合結(jié)構(gòu)圖

圖15 新上模修邊突破刀結(jié)構(gòu)圖

圖16 新下模結(jié)構(gòu)圖（無廢料刀）

圖17 新上下模組合結(jié)構(gòu)圖

結(jié)束語

綜合考慮制件質(zhì)量的控制重點(diǎn)、成本、生產(chǎn)效率以及模具維護(hù)等多方面因素，模具選擇貼合實(shí)際的工藝結(jié)構(gòu)在汽車主機(jī)廠完成覆蓋件修邊工作方面顯得格外關(guān)鍵。