1修邊模的工藝設(shè)計

汽車沖壓制件多種多樣，根據(jù)制件復(fù)雜程度不同，修邊工藝內(nèi)容也是千差萬別，修邊工藝設(shè)計的優(yōu)劣直接影響著沖壓制件修邊可行性、修邊質(zhì)量、生產(chǎn)效率等。

1.1切邊沖孔力與壓料力的設(shè)計

工藝力的設(shè)計為沖壓設(shè)備的選擇提供參考，計算公式如下：Ps=Ts×90%×L×t式中，Ps為修邊力或沖孔力Ts為材料抗拉強度；L為修邊長度；t為制件厚度。例：某材質(zhì)的抗拉強度為314，剪斷長度為1000mm，制件厚度為0.7mm，根據(jù)公式得：Ps=(270×0.9)×1000×0.7=170100N壓料力計算公式如下：P=Ps×K式中，K為壓料力系數(shù)，一般沖壓件K取7%，外觀覆蓋件K取10%。當壓料力計算不符合要求即壓料不緊時，制件會產(chǎn)生拱彎、毛刺等質(zhì)量缺陷。

1.2修邊沖孔條件設(shè)計

制件的斜面修邊時，斜面的最大傾斜角應(yīng)滿足圖2及表1所給出的標準。修邊斜面在不滿足上述傾斜角時，不采用斜楔修邊，制件受到剪切拉力作用明顯，沖壓制件會產(chǎn)生毛刺等缺陷，修邊刃口過于尖銳也會增加修邊崩刃的風險。制件的斜面沖孔時，沖孔極限角度應(yīng)滿足圖3及表2所給出的標準。如果沖孔極限角度不符合要求，則沖壓制件沖孔質(zhì)量難以保證，容易產(chǎn)生沖孔毛刺、孔徑超差等質(zhì)量問題。在實際設(shè)計過程中，當θ＞15°時，原則上應(yīng)采用斜楔沖孔。

1.3斜面垂直修邊的設(shè)計

斜面角度θ及深度H決定沖壓制件垂直修邊的質(zhì)量及可行性，其設(shè)計參考圖4和表3給出的標準。如果斜面角度θ過小、斜面深度H過大，則制件會產(chǎn)生毛刺、帶料等缺陷。在實際生產(chǎn)過程中，沖壓制件斜面的立修會發(fā)生很多問題，原則上修邊工藝設(shè)計能采用斜楔修邊的部位，不推薦采用立修。

1.4修邊沖孔刀塊間隙的設(shè)計

修邊沖孔刀塊的間隙對沖壓制件質(zhì)量、修邊力和修邊模的壽命均有很大影響，是修邊沖孔工藝與修邊模具設(shè)計中非常重要的工藝參數(shù)。影響間隙值的主要因素是制件材料性質(zhì)和厚度。材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，修邊沖孔的間隙值設(shè)計就越大。汽車沖壓制件修邊沖孔間隙值設(shè)計參考如下圖5表4給出的標準。在實際生產(chǎn)過程中，修邊模具工作部件磨損消耗，經(jīng)常會出現(xiàn)刀塊間隙不合的情況，導(dǎo)致制件產(chǎn)生毛刺、帶料等問題。在維修保養(yǎng)過程中，刀塊間隙研配是模具鉗工基本技能之一。間隙過大或過小制件都易產(chǎn)生毛刺，間隙大時毛刺的特點為厚而大，不易除去；間隙小時毛刺的特點為高而薄。刀塊間隙值研配以生產(chǎn)制件符合質(zhì)量要求為準。

1.5修邊線的優(yōu)化及廢料斷刀設(shè)計

修邊工藝中修邊線輪廓很大程度上取決于制件邊界輪廓，在設(shè)計修邊線時，要充分考慮工藝缺口、刀塊刃口強度、廢料排出等因素。對于制件存在二次修邊邊界處，要考慮其修邊線的搭接工藝。二次修邊線搭接工藝。一次修邊和二次修邊修邊線重疊量為1.0mm，刃口重疊量為25mm。修邊線設(shè)計應(yīng)避免使修邊刃口或壓料板出現(xiàn)強度不足等缺陷，汽車沖壓制件左右件合模生產(chǎn)時，左右件分離處要保證模具結(jié)構(gòu)強度，分離處修邊線距離不小于6mm，隨制件料厚增加而加大。在滿足強度時，考慮材料利用率，分離處修邊線距離也不易過大。修邊工藝內(nèi)容設(shè)計應(yīng)重點關(guān)注廢料的滑出，廢料斷刀的布置至關(guān)重要。廢料斷刀布置應(yīng)遵循以下要求：（1）廢料尺寸不宜過大，條狀廢料尺寸不超過650mm，L型廢料尺寸不超過500mm。（2）廢料斷刀優(yōu)先設(shè)置在修邊線角部，盡可能靠近圓角根部。為便于廢料排出，廢料斷刀應(yīng)朝同一方向偏置5°~10°。（3）同一修邊模上廢料滑出時旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)一致，相鄰廢料斷刀原則上不允許刀背相對，無法避免時，模具結(jié)構(gòu)上此處應(yīng)設(shè)置廢料強制頂出裝置。（4）制件修邊切口附近廢料斷刀刃口面應(yīng)朝向切口部位，盡可能避免廢料斷刀刃口面與切邊線相對。

2修邊模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

沖壓制件修邊模具結(jié)構(gòu)設(shè)計與工藝設(shè)計同樣重要,修邊工藝設(shè)計時應(yīng)考慮對其模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響。修邊模具結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮強度、導(dǎo)向、定位、裝配等要點。

2.1模具結(jié)構(gòu)強度設(shè)計

模具結(jié)構(gòu)強度設(shè)計關(guān)系著安全、質(zhì)量、效率等許多方面，模具各結(jié)構(gòu)鑄件厚度及質(zhì)量直接影響模具強度，是修邊模各結(jié)構(gòu)鑄件厚度參考標準。除上述鑄件厚度應(yīng)滿足要求外，在設(shè)計時還不應(yīng)出現(xiàn)其他強度不足的結(jié)構(gòu)，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計評審時應(yīng)重點檢查。

2.2刃口鑲塊的分割與結(jié)構(gòu)設(shè)計

修邊模上下模刀塊、廢料刀、壓料板構(gòu)成了修邊模具的主要工作部件。從操作性及維修性方面設(shè)計考慮，刃口一般分割成多個鑲塊結(jié)構(gòu)，鑲塊分割參考圖8。在平面上，刀材的分割設(shè)定以與切邊線成90°角的目標來設(shè)置，允許偏差±10°（即80°~100°）。在截面上，刀材分割是以與切邊線成90°為目標來設(shè)定，允許偏差±20°（即70°～110°）。若刀塊分割不滿足上述條件，沖壓制件容易產(chǎn)生毛刺等缺陷。為了降低修邊力，修邊凹模刃口及異形沖孔沖頭部位往往還設(shè)計為波浪形。

2.3壓料板的設(shè)計

修邊模壓料板在修邊時壓住制件，其行程及壓料面設(shè)計至關(guān)重要。在上模刃口接觸制件前，壓料板應(yīng)保證最小10mm的預(yù)壓緊量。預(yù)壓緊量與切斷量、刃口最大刃入量一起決定了壓料板行程。當制件板厚小于1mm時，根據(jù)經(jīng)驗壓料板行程一般設(shè)定為30mm。當三個參數(shù)之和大于30mm時，按計算值設(shè)定。在帶有斜楔的修邊模工作時，需要對斜楔、壓料板、導(dǎo)向部件三者的同步性進行驗證，做出行程線圖，保證其符合技術(shù)要求。為降低模具制造成本，修邊下模與壓料板結(jié)構(gòu)有空開設(shè)計。但應(yīng)保證其有效工作型面，空開位置及范圍參考如下：修邊：下模距修邊線40~50mm，壓料板距修邊線30mm。沖孔：凹模距沖孔輪廓線30mm，壓料板距沖孔輪廓線20mm。

2.4廢料刀的結(jié)構(gòu)及設(shè)置

修邊模廢料處理情況與生產(chǎn)效率直接相關(guān)，在實際生產(chǎn)中，由于修邊模卡廢料導(dǎo)致的生產(chǎn)線停線占相當大的比例。圖10為廢料刀結(jié)構(gòu)及刃口刃入量示意圖。當制件板厚大于1.2mm時，廢料刀背后還應(yīng)設(shè)置背撐結(jié)構(gòu)，背撐結(jié)構(gòu)角度應(yīng)與刀背傾斜角一致。為防止沖壓制件毛刺、廢料鐵屑引起制件凹凸點的產(chǎn)生，一些大塊規(guī)則的條狀廢料會設(shè)置二次切斷。為廢料二次切斷結(jié)構(gòu)示意圖。在設(shè)置廢料二次切斷時，由于廢料自由切斷，容易飛出模體外，必須設(shè)置廢料防護板。

3.5廢料滑板及廢料盒的設(shè)計

修邊模廢料通常通過滑板滑出機臺或者設(shè)置專門的廢料盒處理，為保證修邊廢料自由滑出工作臺外，廢料滑板應(yīng)滿足以下要求：（1）充分保證修邊廢料滑板滑道開口大小、滑板上端要設(shè)置滑板托臺。（2）當滑道過長時，應(yīng)設(shè)置二級折疊式滑板。（3）通常廢料滑板的傾斜角不應(yīng)小于25°，二級廢料滑板傾斜角不應(yīng)小于20°。在不滿足時，可在滑板表面貼不銹鋼凸板、或者增加圓棒、滾輪等措施使廢料順利滑出，必要時，可以采用振動滑板。（4）在布置修邊廢料滑板時，應(yīng)保證其安裝周圍模具鑄件的結(jié)構(gòu)強度，確保與模具夾緊器的必要高度，避免其干涉模具夾緊器的安裝。通常廢料盒用來盛裝沖孔廢料，在設(shè)置沖孔廢料盒時，應(yīng)充分考慮其工作效率及其人機工程，應(yīng)優(yōu)化廢料盒機構(gòu)形狀與布置位置。

3結(jié)束語

汽車沖壓制件修邊沖孔質(zhì)量及生產(chǎn)效率在實際生產(chǎn)中還受壓機狀態(tài)、制件材料性能、生產(chǎn)環(huán)境、工作負荷、人工操作技能等因素影響。在實際生產(chǎn)過程中，汽車沖壓制件在修邊時也會產(chǎn)生毛刺、鐵屑、刃口帶料、卡廢料、修邊線不準等缺陷。在解決上述缺陷時，應(yīng)結(jié)合實際情況考慮很多因素。汽車沖壓制件的修邊沖孔質(zhì)量是生產(chǎn)出來的，也是設(shè)計出來的。優(yōu)化的修邊工藝設(shè)計及模具設(shè)計不但決定著汽車沖壓制件修邊質(zhì)量、制造成本、生產(chǎn)效率等，也對制件修邊缺陷解決方案的制定大有裨益。

作者：鄺世秋 單位：上汽通用五菱汽車股份有限公司