汽车冲压件修边和模具设计管窥

前言：本站为你精心整理了汽车冲压件修边和模具设计管窥范文，希望能为你的创作提供参考价值，我们的客服老师可以帮助你提供个性化的参考范文，欢迎咨询。

1修边模的工艺设计

汽车冲压制件多种多样，根据制件复杂程度不同，修边工艺内容也是千差万别，修边工艺设计的优劣直接影响着冲压制件修边可行性、修边质量、生产效率等。

1.1切边冲孔力与压料力的设计

工艺力的设计为冲压设备的选择提供参考，计算公式如下：Ps=Ts×90%×L×t式中，Ps为修边力或冲孔力；Ts为材料抗拉强度；L为修边长度；t为制件厚度。例：某材质的抗拉强度为314，剪断长度为1000mm，制件厚度为0.7mm，根据公式得：Ps=(270×0.9)×1000×0.7=170100N压料力计算公式如下：P=Ps×K式中，K为压料力系数，一般冲压件K取7%，外观覆盖件K取10%。当压料力计算不符合要求即压料不紧时，制件会产生拱弯、毛刺等质量缺陷。

1.2修边冲孔条件设计

制件的斜面修边时，斜面的最大倾斜角应满足图2及表1所给出的标准。修边斜面在不满足上述倾斜角时，不采用斜楔修边，制件受到剪切拉力作用明显，冲压制件会产生毛刺等缺陷，修边刃口过于尖锐也会增加修边崩刃的风险。制件的斜面冲孔时，冲孔极限角度应满足图3及表2所给出的标准。如果冲孔极限角度不符合要求，则冲压制件冲孔质量难以保证，容易产生冲孔毛刺、孔径超差等质量问题。在实际设计过程中，当θ＞15°时，原则上应采用斜楔冲孔。

1.3斜面垂直修边的设计

斜面角度θ及深度H决定冲压制件垂直修边的质量及可行性，其设计参考图4和表3给出的标准。如果斜面角度θ过小、斜面深度H过大，则制件会产生毛刺、带料等缺陷。在实际生产过程中，冲压制件斜面的立修会发生很多问题，原则上修边工艺设计能采用斜楔修边的部位，不推荐采用立修。2.4修边冲孔刀块间隙的设计修边冲孔刀块的间隙对冲压制件质量、修边力和修边模的寿命均有很大影响，是修边冲孔工艺与修边模具设计中非常重要的工艺参数。影响间隙值的主要因素是制件材料性质和厚度。材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，修边冲孔的间隙值设计就越大。汽车冲压制件修边冲孔间隙值设计参考如下图5表4给出的标准。在实际生产过程中，修边模具工作部件磨损消耗，经常会出现刀块间隙不合的情况，导致制件产生毛刺、带料等问题。在维修保养过程中，刀块间隙研配是模具钳工基本技能之一。间隙过大或过小制件都易产生毛刺，间隙大时毛刺的特点为厚而大，不易除去；间隙小时毛刺的特点为高而薄。刀块间隙值研配以生产制件符合质量要求为准。2.5修边线的优化及废料断刀设计修边工艺中修边线轮廓很大程度上取决于制件边界轮廓，在设计修边线时，要充分考虑工艺缺口、刀块刃口强度、废料排出等因素。对于制件存在二次修边边界处，要考虑其修边线的搭接工艺。二次修边线搭接工艺可参考图6。一次修边和二次修边修边线重叠量为1.0mm，刃口重叠量为25mm。修边线设计应避免使修边刃口或压料板出现强度不足等缺陷，汽车冲压制件左右件合模生产时，左右件分离处要保证模具结构强度，分离处修边线距离不小于6mm，随制件料厚增加而加大。在满足强度时，考虑材料利用率，分离处修边线距离也不易过大。修边工艺内容设计应重点关注废料的滑出，废料断刀的布置至关重要。废料断刀布置应遵循以下要求：

（1）废料尺寸不宜过大，条状废料尺寸不超过650mm，L型废料尺寸不超过500mm。

（2）废料断刀优先设置在修边线角部，尽可能靠近圆角根部。为便于废料排出，废料断刀应朝同一方向偏置5°~10°。

（3）同一修边模上废料滑出时旋转方向应一致，相邻废料断刀原则上不允许刀背相对，无法避免时，模具结构上此处应设置废料强制顶出装置。

（4）制件修边切口附近废料断刀刃口面应朝向切口部位，尽可能避免废料断刀刃口面与切边线相对。

2修边模具结构设计

冲压制件修边模具结构设计与工艺设计同样重要,修边工艺设计时应考虑对其模具结构设计的影响。修边模具结构设计考虑强度、导向、定位、装配等要点。

2.1模具结构强度设计

模具结构强度设计关系着安全、质量、效率等许多方面，模具各结构铸件厚度及质量直接影响模具强度，图7和表5是修边模各结构铸件厚度参考标准。除上述铸件厚度应满足要求外，在设计时还不应出现其他强度不足的结构，在模具结构设计评审时应重点检查。

2.2刃口镶块的分割与结构设计

修边模上下模刀块、废料刀、压料板构成了修边模具的主要工作部件。从操作性及维修性方面设计考虑，刃口一般分割成多个镶块结构，镶块分割参考图8。在平面上，刀材的分割设定以与切边线成90°角的目标来设置，允许偏差±10°（即80°~100°）。在截面上，刀材分割是以与切边线成90°为目标来设定，允许偏差±20°（即70°～110°），如图9所示。若刀块分割不满足上述条件，冲压制件容易产生毛刺等缺陷。为了降低修边力，修边凹模刃口及异形冲孔冲头部位往往还设计为波浪形。

2.3压料板的设计

修边模压料板在修边时压住制件，其行程及压料面设计至关重要。在上模刃口接触制件前，压料板应保证最小10mm的预压紧量。预压紧量与切断量、刃口最大刃入量一起决定了压料板行程。当制件板厚小于1mm时，根据经验压料板行程一般设定为30mm。当三个参数之和大于30mm时，按计算值设定。在带有斜楔的修边模工作时，需要对斜楔、压料板、导向部件三者的同步性进行验证，做出行程线图，保证其符合技术要求。为降低模具制造成本，修边下模与压料板结构有空开设计。但应保证其有效工作型面，空开位置及范围参考如下：修边：下模距修边线40~50mm，压料板距修边线30mm。冲孔：凹模距冲孔轮廓线30mm，压料板距冲孔轮廓线20mm。

2.4废料刀的结构及设置

修边模废料处理情况与生产效率直接相关，在实际生产中，由于修边模卡废料导致的生产线停线占相当大的比例。图10为废料刀结构及刃口刃入量示意图。当制件板厚大于1.2mm时，废料刀背后还应设置背撑结构，背撑结构角度应与刀背倾斜角一致。为防止冲压制件毛刺、废料铁屑引起制件凹凸点的产生，一些大块规则的条状废料会设置二次切断。图11为废料二次切断结构示意图。在设置废料二次切断时，由于废料自由切断，容易飞出模体外，必须设置废料防护板。

2.5废料滑板及废料盒的设计修边模废料通常通过滑板滑出机台或者设置专门的废料盒处理，为保证修边废料自由滑出工作台外，废料滑板应满足以下要求：

（1）充分保证修边废料滑板滑道开口大小、滑板上端要设置滑板托台。（2）当滑道过长时，应设置二级折叠式滑板。

（3）通常废料滑板的倾斜角不应小于25°，二级废料滑板倾斜角不应小于20°。在不满足时，可在滑板表面贴不锈钢凸板、或者增加圆棒、滚轮等措施使废料顺利滑出，必要时，可以采用振动滑板。

（4）在布置修边废料滑板时，应保证其安装周围模具铸件的结构强度，确保与模具夹紧器的必要高度，避免其干涉模具夹紧器的安装。通常废料盒用来盛装冲孔废料，在设置冲孔废料盒时，应充分考虑其工作效率及其人机工程，应优化废料盒机构形状与布置位置。

3结束语

汽车冲压制件修边冲孔质量及生产效率在实际生产中还受压机状态、制件材料性能、生产环境、工作负荷、人工操作技能等因素影响。在实际生产过程中，汽车冲压制件在修边时也会产生毛刺、铁屑、刃口带料、卡废料、修边线不准等缺陷。在解决上述缺陷时，应结合实际情况考虑很多因素。汽车冲压制件的修边冲孔质量是生产出来的，也是设计出来的。优化的修边工艺设计及模具设计不但决定着汽车冲压制件修边质量、制造成本、生产效率等，也对制件修边缺陷解决方案的制定大有裨益。

作者：邝世秋单位：上汽通用五菱汽车股份有限公司