刃口優(yōu)化減少勾修切屑的研究

文／王建華，張旭光，廖小剛，孟宇軒，繳平·吉利汽車集團(tuán)有限公司

伴隨汽車制造技術(shù)水平的提升，車間對沖壓零件外觀提出了苛刻要求，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的切屑問題一直影響著面品質(zhì)量，尤其勾修邊切屑，已成為老大難問題，也成為車間抱怨的重災(zāi)區(qū)。

避免使用勾修邊工藝需要產(chǎn)品配合更改才能實現(xiàn)，現(xiàn)實情況下產(chǎn)品經(jīng)常無法滿足工藝要求。本文通過對比分析切屑的產(chǎn)生原因，從刃口加工數(shù)據(jù)上優(yōu)化勾修邊工藝，減少切屑的產(chǎn)生來滿足車間的生產(chǎn)要求。

勾修邊、正修邊和側(cè)修邊的切屑對比

正修邊

圖1為正修邊示意圖，在三種修邊中切屑最少，車間可以接受。

圖1 正修邊示意圖

側(cè)修邊

圖2 為側(cè)修邊結(jié)構(gòu)示意圖，切屑問題有所增加，但車間能夠接受。此切屑問題是斜楔運(yùn)動機(jī)構(gòu)有一定間隙造成的，尤其長期使用的磨損導(dǎo)致導(dǎo)滑面間隙變化，進(jìn)而引發(fā)其他間隙變化。定期維護(hù)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，調(diào)整沖裁間隙，可以達(dá)到控制切屑的目的。

圖2 側(cè)修邊結(jié)構(gòu)示意圖

勾修邊

圖3 為勾修邊結(jié)構(gòu)示意圖，多數(shù)情況切屑問題較為嚴(yán)重，并且車間不能接受。從實際生產(chǎn)經(jīng)驗反饋，調(diào)整沖裁間隙并不能有效消除勾修邊切屑。

圖3 勾修邊結(jié)構(gòu)示意圖

勾修邊產(chǎn)生切屑的原因分析

勾修是側(cè)修邊的一種特殊情況，具有側(cè)修邊所有的缺陷，除此之外還有獨特的結(jié)構(gòu)特點。

從圖1 中可以看出，正修邊的側(cè)向力在上模座可以被抵消掉，工作過程中間隙變化基本可以忽略不計，生產(chǎn)狀態(tài)切屑是穩(wěn)定的，間隙調(diào)好后可以很好地控制切屑。

從圖2 中可以看出，側(cè)向力由驅(qū)動塊抵消，大部分振動可以消除，缺點是側(cè)修邊屬于運(yùn)動過程抵消，由于運(yùn)動間隙的緣故，穩(wěn)定性低于正修邊。

從圖3 中可以看出，勾修邊的驅(qū)動與刃口在同一側(cè)，工作過程中產(chǎn)生的振動使得驅(qū)動塊不能有效消除側(cè)向力，容易引起修邊間隙的波動并產(chǎn)生更多的切屑。

影響振動產(chǎn)生的原因有速度、側(cè)向力、沖裁力等。速度涉及SPM，減少SPM 會降低生產(chǎn)效率、增加生產(chǎn)成本，顯然不是經(jīng)濟(jì)方案；不能有效抵抗沖裁產(chǎn)生的側(cè)向力是勾修結(jié)構(gòu)缺點，所以從降低沖裁力方面著手是最有效可行的方案。

緩切刃口優(yōu)化降低沖裁力

降低沖裁力可以有效降低勾修過程中的振動，從而有效減少切屑，減小沖裁力方法如下。

加大沖裁間隙

雖然加大沖裁間隙可以減小沖裁力，但是加大沖裁間隙本身就容易產(chǎn)生毛刺及切屑，所以此方案不可行。

緩切刃口優(yōu)化減小勾修沖裁力

緩切刃口優(yōu)化可以降低沖裁力，有效減小振動，保持間隙穩(wěn)定。常規(guī)上模刀塊緩切刃口切入深度一般在4～6mm，如圖4所示，沖裁力約為原來的1/2左右；將緩切刃口調(diào)整為3 ～11mm，薄板沖裁力可以降低為原來的1/5 左右，采用調(diào)整優(yōu)化后的緩切刃口方案見圖5。

圖4 一般緩切刃口示意圖

圖5 緩切優(yōu)化示意圖

舉例：料厚為0.7mm，修邊長度250mm，DC54D+Z，抗拉強(qiáng)度按照30kg/mm2，剪切系數(shù)0.7，沖裁力計算如下。

⑴無緩切刃口時沖裁力：

P=0.7×250×30×0.7=3675kg

⑵一般緩切沖裁力系數(shù)0.5：

P=0.7×250×30×0.7×0.5=1837kg

⑶優(yōu)化加高緩切刃口，沖裁力系數(shù)0.2：

P=0.7×250×30×0.7×0.2=735kg

從計算結(jié)果可以看出，通過加高緩切刃口，將沖裁力降到非常低的水平，有效消除工作時產(chǎn)生的振動。結(jié)合工藝盡量減小勾修邊線長度，能取得更好的效果。

分析結(jié)果也很好地解釋了：為什么生產(chǎn)現(xiàn)場并不是所有的勾修邊產(chǎn)生切屑都很嚴(yán)重，有些勾修邊線較短，修邊沖裁力很小，并不會產(chǎn)生較多切屑。

勾修邊工藝應(yīng)用

勾修邊工藝中，減少切屑的有效方案是減小修邊沖裁力，同時，模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度須需按照高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，適當(dāng)增大回程緩沖氮氣彈簧力量。在應(yīng)用勾修邊工藝時，需要考慮以下因素：

⑴料厚較厚時，修邊力很大，不適用勾修工藝，建議料厚t ≤1.0mm；

⑵修邊長度過長，同樣大幅度增加修邊力，建議修邊線長度控制在250mm 以內(nèi)；

⑶較高級別高強(qiáng)度鋼板，修邊力非常大，不建議使用勾修邊。

結(jié)束語

在多個項目應(yīng)用優(yōu)化緩切刃口方案后，勾修邊切屑得到了很好的控制，取得了較好的效果，在滿足適用范圍條件下，勾修邊工藝可以得到廣泛應(yīng)用。