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

沖壓模具修邊時一般都會存在掉鐵屑現象，尤其下模廢料刀周圍（圖1）最為嚴重。掉鐵屑不僅嚴重影響了產品質量和模具外觀的清潔度，還降低了生產效率。

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為刃口正錐和倒錐，如圖2、3所示。刃口正錐時，刃口為線接觸，非面接觸極易磨損，經反復沖栽刃口磨損的加大導致后期修邊易產生鐵屑；刃口倒錐時，刃口吃入后就會引起擠壓板料產生鐵屑，同時出現負間隙，產生側向力擠壓刃口，加劇刃口的磨損后也易產生鐵屑。

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，受力不同步，剪切時導致制件扭曲變形而產生鐵屑，同時可能出現偏位切斷而產生鐵屑。

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

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

刃口間隙不合理

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

刃口光潔度差

刃口工作面光潔度差一般都會影響制件斷面質量，刃口工作面與制件摩擦系數加大，修邊刃口上升時帶料擠壓產生鐵屑。

廢料刀二次切斷

廢料排不掉表現為上模刃口卡料和廢料堆積在下模廢料刀背上，這樣都會導致二次修邊后產生鐵屑。

刃口硬度不夠

刃口硬度不夠會使刃口面毛糙，加劇刃口與板料的擠壓摩擦而產生鐵屑。

刃口吃入深度過深

剪切時刃口吃入過深會使上模刃口與板件的摩擦時間延長而造成鐵屑。

模具工藝設計不合理

采用廢料刀結構時，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變形而造成修邊產生鐵屑。

采取措施

在廢料刀部位產生鐵屑

在廢料刀部位產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（上模刃口相對應處）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），同時上下刃口間隙修配及對吃入深度進行調整。

立刃修邊

立刃修邊時（圖9），為提高斷面質量和刃口壽命，可采取以下三個措施：⑴修邊上刃口圓角應比被修邊件圓角大3mm，即R1=r1＋3，R2=r2＋3，這樣能保證上下模完全閉合時，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盡可能安裝導向塊來消除刃口所受的側向力。

模具工藝設計

⑴采用兩次或多次修邊。采用無獨立廢料刀結構，在工藝結構允許的情況下第二次或第三次修邊可以結合整形或翻邊內容來一起完成，如圖10所示。采用該措施的優點是：刃口間隙合理的情況下不會產生毛刺和修邊鐵屑；便于排除廢料；制件質量穩定和生產效率高。

⑵整側整體修邊。整側第一個工作行程中無廢料刀。

圖8 上下模刃口配合示意圖

圖9 立刃修邊模具結構示意圖

圖10 整周修邊分2序或3序完成

圖11 二級廢料刀結構

如圖11所示，模具第一個工作行程是將制件整側整體修邊，修邊后的廢料通過擋板滑落至指定位置的廢料切斷刀上；第二個工作行程是在完成原工作內容的同時完成第一個工作行程修邊后滑落至廢料切斷刀上的廢料的切斷工作，采用該措施的優點是：刃口間隙合理的情況下不會產生毛刺和修邊鐵屑；廢料便于排除；制件質量穩定、生產效率相對較高。采用該措施的缺點是：模具尺寸相對龐大，增加了模具成本；適用范圍較窄，只適合發動機罩外板和頂蓋類模具。

⑶雙件中部分離區的修邊。取消廢料刀，原有結構圖見圖12～14。在生產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行廢料的分離。

改進后結構見圖15～17，在生產過程中，中部廢料是通過上模突破刀的強行突破切斷，以及兩側凸凹模修邊刃口的配合切斷來實現廢料最終分離的。采用該結構的優點是：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產生毛刺和修邊鐵屑。采用該結構的缺點是：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構圖

圖13 原下模廢料刀結構圖

圖14 原上下模組合結構圖

圖15 新上模修邊突破刀結構圖

圖16 新下模結構圖（無廢料刀）

圖17 新上下模組合結構圖

結束語

綜合考慮制件質量的控制重點、成本、生產效率以及模具維護等多方面因素，模具選擇貼合實際的工藝結構在汽車主機廠完成覆蓋件修邊工作方面顯得格外關鍵。