包彦青
上海赛科利汽车模具应用技术有限公司冲压焊接生产部
摘 要
针对汽车修边模具切刃在自动化生产中容易产生切粉导致模具损伤和影响零件表面质量问题，全面分析可能导致失效的影响因素，结合实际维修和实验情况，提出优化方案加以改进，并将方案应用到实际生产当中，有效解决切粉问题。
关键词：汽车覆盖件 修边模具 刃口 间隙 切粉
ABSTRACT
Aiming at problem of vehicle trimming dies happen cutting powder easily and cause dies damage and the influence part Surface quality question in automated production , the comprehensive analysis possibly causes the influence factor which expires , the union actual service and the experimental situation , proposed the optimization plan improves ,the effective addressing the problem of powder.
Key word : Automobile panel Trimming dies Cutting edge Gap Cutting powder
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪 论
1.1 背景与介绍 …………………………………………………………………1
第二章 解决D06门外板主筋滑移的问题 ………………………………………2
2.1汽车外覆盖件概述 …………………………………………………3
2.2外覆盖件拉延模具概述 ………………………………………………………3
2.3具体事例分析 …………………………………………………………………3
2.3.1目前现状调查 ………………………………………………………………3
2.3.2确定目标 ……………………………………………………………………4
2.3.3原因分析 ……………………………………………………………………5
2.3.4 解决措施 ………………………………………………………………10
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2.3.5 措施实施 ………………………………………………………………10
2.4总结 ……………………………………………………………………………11
参考文献 ………………………………………………………………………………………12
第一章 绪 论
1.1在自动化冲压生产过程中，汽车覆盖件特别大型外板零件修边过程会产生大量的切粉，切粉粘结在模具或带入模具中，造成了模具的损伤和影响零件外观质量。针对上问题，一般生产人员采用将设备紧急停止工作进入生产线将模具擦拭干净的方法，这样导致生产不能很好连贯生产，影响生产效率，也对设备不利。
为了正确处理切粉对模具和产品造成的影响，从剪切原理、模具刃口结构和材料、材料因素等方面进行分析。
第二章 汽车覆盖件修边模具冲裁原理关键点和失效分析
2.1冲裁过程
汽车覆盖件修边属于冲裁范畴，其剪切过程遵循冲裁过程，以下是冲裁过程变形分析。
厚度t的材料置于修边的模具的凸凹之间，凸凹模之间刃口间隙c，当压机通过上模对材料施以压力P后，凸模不断压入材料，是材料经过弹性变形、塑性变形、直到断裂分离。如图2-1-1所示。相对冲裁变形过程三个阶段，在被冲裁的材料断面上可以见到三个区域：圆角带、光亮带、断裂带以及毛刺，如图2-1-2。
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a.弹性变形 b.塑形变形 c.断裂分离
图2-1-1
图2-1-2 剪切断面示意图
A〉圆角带 B〉光亮带 C〉断裂带 D〉毛刺 1〉凸模 2〉板料 2.2冲裁间隙 2.2.1冲裁间隙对冲裁制件的影响
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3〉凹模
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冲裁间隙指凸凹模刀口之间的距离，一般单面间隙用c表示，双面间隙用t表示，如 图２－２－１所示。冲裁间隙合理与否将直接影响到冲压件的断面质量和模具使用寿命。图２－２－２为冲裁间隙对冲压件断面质量影响的示意图。
图２－２－１冲裁过程中产生裂纹的瞬间示意
图２－２－２间隙对断面的影响
a>间隙过小 b>间隙适当 c>间隙过大
Ａ－潜裂纹 Ｂ－第二条光亮带 t－料厚 d－毛刺高度
从上图上看，当冲裁间隙适当时，上下裂纹重合，单面质量较好，毛刺比较正常；间隙过小时，凸模刃部的裂纹向外错开，断面上有二次剪切的光亮带和夹层，毛刺被挤压出
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来，并伴有断面第二条光亮带有裂纹情况；间隙过大时，断面光亮带较小，断裂带和圆角带较大，毛刺较高。
2.2.2 间隙的选择
冲裁间隙绝对值比较困难，所以在实际应用当中，通常会选择适当的范围为合理间隙，即上限值和下限值。合理间隙c的计算公式：
C=( t-h0) tgβ=t(1-h0/t)tgβ
h0——上下裂纹会合时，凸模进入材料的深度（mm）
t——材料厚度（mm）
β——最大剪应力方向与垂线间的夹角
实际生产应用按照经验公式来确定合理的间隙：
C=mt
其中：m与材料性能以及厚度相关的系数，汽车覆盖件特别外覆盖件一般采用料厚在1.5mm以下的屈服不高的钢材料，所以m系数一般会取5%~8%，即间隙5%~8%料厚。
2.3汽车覆盖件修边模具废料刀
汽车覆盖件模具特别大型覆盖件由于外轮廓线较长，考虑废料掉落情况和减少模具工
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序降成本的需要，一般会在修边线周围分布废料刀。如图2-3-1。
图2-3-1废料刀分布示意图
有废料修边：上模刀刃下行凸模，将废料与产品区域分离，上模刀刃继续下行将废料切断，图2-3-2示意。
图2-3-2上下模刃口和废料刀情况示意
a> 有有废料刀部分，废料与产品分离吃入量
b> 废料刀与上模刀防干涉间隙
c> 废料部分吃入量
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d> a/b/c经验取值3/3/3（mm）
2.4汽车覆盖件关于切粉问题的失效分析
在生产过程中，产生的切粉对于低屈服低抗拉的大型内外覆盖件零件和模具影响最为明显，结合以上2.1/2.2/2.3和实际冲压情况，得出以下失效情况：
一， 刃口间隙过松或过紧。造成该情况有以下的因素
A， 在模具制造过程中整体间隙存在过松或过紧，比如刃口加工间隙偏置计算不当。一般形成丝状切粉。
B， 间隙局部过松过紧，比如：钳工配刃口研配刃口不当造成；刃口局部补焊刃口过渡和研配不当造成。加工上下模刃口时由于刀具磨损和分开加工存在着差异造成。一般形成粒状和粉状切粉。
二， 冲压方向的吃入量和垂直度不合理造成的。
由于大型覆盖件使用板材一般在t=1.5mm以下，所以吃入量在2.0mm~5.0mm，特别外覆盖件吃入量保持在2.0mm~3.0mm较为合适。由于上下模刃口一般采用HMD5或ICD5材料，覆盖件修边轮廓线较长和复杂的3d立体情况，这样对刀口垂直度要求非常高，如果刀口垂直度不当，再出入量过大会造成断面二次挤压，最后结果将毛刺带毛刺挤出粘结在刃口头部见图2-4-1。一般形成粒状或丝状切粉。
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图2-4-1，刃口垂直度不良示意
三， 废料刀二次剪切形成。
修边冲压时，当废料与制件分离后，上模刃口进入废料刀区域进行剪切，这样废料刀与下模交接区域的废料产生二次情况，如废料刀与凸模刃口贴合存在间隙时，废料会产生撕裂情况，这样会形成切粉，通常形成大型粒状的切粉，废料刀与凸模交接三角区域容易形成磁化造成切粉聚集情况。
第三章 汽车覆盖件修边模具切粉优化方法
由于汽车覆盖件修边线较长和3d形状较为复杂特点，完全解决解决切粉问题较为困难，根据对模具实际使用和修整过程总结，发现该问题可以控制也可以控制到现生产条许可范围。切粉优化方法主要围绕以下三个方式：
○1不让切粉产生
○2切粉产生了但不让进入模具
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○3切粉产生并进入模具了但是不压切粉
3.1不让切粉产生优化方法
主要通过2.4失效分析并结合实际维修情况考虑解决切粉的优化方法，优化方法如下：
1，刃口间隙：上下刃口间隙取5%~8%，同道工序同段修边线间隙一致（即m系数取值一致），见图3-1-1．
图3-1-1间隙示意
2，废料刀与模具的配合处理，见图3-1-2.
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a>废料不能向外滑落情况：废料刀端部低2mm b> 废料不能向外滑落情况废料
刀与凸模刃口让1mm
图3-1-2废料刀与模具配合情况
3，吃入量，由于大型覆盖件一般料在1.5mm以下，所以在废料刀部分吃入量为2/2/2（mm）形式(现设计一般按照3/3/3)，见图3-1-4.废料刀以外区域吃入量3mm~5mm（外覆盖件3mm~4mm）.
图3-1-3吃入量情况
4，上下刃口吃入面要求：吃入面不能有：a明显加工痕迹和焊接交接缺口;b面不能有突起
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图3-1-4刃口端面要求示意图
5，上模刃口处理，见图3-1-5.
图3-1-5上模刃口处理示意图
6，斜楔和直刀，见图3-1-6
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图3-1-6斜楔和直刀示意（强度允许吃入量越小越佳）
3.2切粉产生了但不让进入模具
参考文献
[1] 杨玉英.实用冲压工艺及模具设计手册,机械工业出版社,2005,715(716)
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