垂直立面直修的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與維護(hù)

文/唐榮，王騰，嚴(yán)文超，楊運(yùn)良·一汽－大眾汽車有限公司成都分公司

隨著汽車工業(yè)日新月異的發(fā)展，汽車產(chǎn)量不斷的增加，這也要求我們沖壓模具必須能夠連續(xù)高效的生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，來保持市場份額，因此保證模具連續(xù)高效工作也成了我們每個模修人員的核心目標(biāo)。

汽車覆蓋件修邊模按刀塊前角角度分為鈍角修邊、銳角修邊、垂直修邊，按零件刀塊切立面角度分為水平立面修邊、角度立面修邊、垂直立面修邊(這里我們把大于75°的角度修邊定義成垂直立面修邊)。設(shè)計時鈍角和銳角修邊應(yīng)盡量控制在15°的范圍內(nèi)，角度立面修邊應(yīng)控制在小于75°范圍內(nèi)，而垂直立面修邊應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計時就采用斜楔或吊楔修邊代替，方便后期維護(hù)同時產(chǎn)品斷面質(zhì)量更好。但隨著車企的競爭越來越激烈，降本、增效的形勢下，綜合考量產(chǎn)品、質(zhì)量和成本因素，通常采用“更輕更少模具工序”的策略降低成本。采用一次性垂直立面直修工藝代替斜楔、吊楔結(jié)構(gòu)成為了首選。目前垂直立面直修邊在汽車覆蓋件模具中的使用率越來越高，尤其是在側(cè)圍、翼子板、門內(nèi)板、行李廂內(nèi)外板等復(fù)雜模具上。在日常沖裁斷面質(zhì)量及料屑問題中，垂直立面修邊出問題的頻率是最高且修復(fù)難度最大的，為保證沖壓模具連續(xù)、高效的生產(chǎn)，加強(qiáng)對垂直斷面修邊的優(yōu)化和維護(hù)尤為重要。

當(dāng)修邊方向與所要修的邊所在的型面相互平行或它們之間的夾角小于15°時，通常將此類修邊定義為垂直立面直修邊。汽車沖壓中垂直立面直修，調(diào)試時間長、工藝難度大、易損壞、產(chǎn)品斷面質(zhì)量差、料屑多一直是老大難問題。垂直立面橢圓刀結(jié)構(gòu)能夠有效改善這些頑疾。使刃口使用壽命提高1000%以上，同時料屑和產(chǎn)品斷面質(zhì)量也更優(yōu)。除降低生產(chǎn)停機(jī)和產(chǎn)品返修外，還降低了日常保養(yǎng)頻率，更大程度上提高了模修工作效率。

工作過程和問題分析

從圖1 工作過程可以看出凹模鑲塊切入凸模鑲塊3mm 即可切掉產(chǎn)品水平斷面a-b、c-d 段。而垂直斷面b-c 段卻要凹模繼續(xù)切入50mm 才被切斷，且立面剛好切入1mm.垂直立面刃口工作距離遠(yuǎn)大于水平立面。對垂直立面進(jìn)行放大得到圖2，在3mm 切入深度時刃口工作間隙是A、B 點相互形成的剪切間隙；而到了50mm 深度時工作間隙是由A、C 點相互形成的。由于立面角度太大，A 向B 的剪切分力很小無法切入板料，使得50mm 下降過程除最后3mm 外都是擠壓過程，最后3mm 時直接切斷板料，垂直立面切斷已經(jīng)不是剪切過程而是類似刨削的切削過程。

圖1 工作過程

圖2 放大圖

生產(chǎn)問題分析

由于垂直立面直修邊工作深度長，刀塊后刀面和刃口部分在零件斷面長時間擠、刮、拉、扯(類似刨削)，導(dǎo)致刃口損壞快，刃口損壞后零件形成毛刺、料屑、斷面不平，刀塊被刮出溝槽(圖3)。

圖3 零件和刀塊缺陷

垂直立面直修擠壓時間長、切斷時間短，方式為擠壓＋刨削，廢料在刀背向下的推擠作用下，板料有向下的拉力，修邊過程包括擠壓＋刨削＋拉伸。

⑴擠壓：后刀面長時間擠壓更易產(chǎn)生料屑，增加擦模停臺和產(chǎn)品返修的時間，同時料屑擠入刃口縫隙間更加速了刃口立面磨損拉毛。

⑵刨削：垂直立面刨削板料斷裂時間短，伴隨刀背擠壓，在廢料未徹底分離前對零件有較大向下的拉力，斷裂時間短導(dǎo)致沖壓力集中并突變，更易造成應(yīng)力集中崩刃或裂紋。

⑶拉伸：在刃口上拉伸加速刃口磨損變鈍圓角和刃口立面磨損拉毛。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化和維護(hù)保養(yǎng)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化

垂直立面修邊，采用直修邊(正常情況下應(yīng)該是斜楔修邊)，省去了斜楔費(fèi)用以及由于安裝斜楔給模座增大、機(jī)加、調(diào)試帶來的成本。但是常規(guī)的隨形刀不能滿足生產(chǎn)質(zhì)量要求，采用橢圓形修邊刀可較好的解決這一問題，具有推廣性，結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 三種修邊結(jié)構(gòu)圖

垂直立面(或近似垂直立面)修邊時，采用如圖5 所示的修邊刀結(jié)構(gòu)，改變原來隨形的設(shè)計，在原有基礎(chǔ)上加上一個橢圓凸包刃口，橢圓凸包刃口刀背做成傾斜曲面，使刃口面與刀背呈約60°夾角(銳角刃口更加鋒利)，刃口切斷板料更加容易。修邊刀下行時，橢圓凸包最高點先接觸板料將其刺破，隨著上模下行，橢圓凸包刃口切入點朝兩邊延伸，實現(xiàn)剪切，從而有效控制毛刺、拉毛、積屑瘤的產(chǎn)生。

圖5 修邊刀結(jié)構(gòu)

研修：研修時一定要保持橢圓刀刃口面與下端直修刃口面在垂直方向上同時著色或直修刃口著虛色，即增加的橢圓刀刃口面與原有刃口面在同一豎直空間曲面內(nèi)。否則，零件斷面會產(chǎn)生二次剪切臺階或是掛料毛刺。修邊刀與修邊凸模之間的刃口間隙要均勻、合適；具體操作要領(lǐng)：0.7mm 厚的板料，涂藍(lán)油檢查著色，修邊鑲塊與修邊凸模著虛色，均無擦黑擦亮。

維護(hù)保養(yǎng)

垂直立面修邊由于其切斷過程的特殊性，生產(chǎn)中刃口相對更易磨損，及時發(fā)現(xiàn)磨損提前維護(hù)修復(fù)不光能避免刃口二次損壞嚴(yán)重，降低修復(fù)難度，也能有效提高生產(chǎn)效率降低模具停臺。

國內(nèi)某車型后門內(nèi)板鎖孔采用垂直立面橢圓修邊刀生產(chǎn)中出現(xiàn)偶發(fā)軟毛刺需要線下優(yōu)化，模具上調(diào)試壓機(jī)排查原因，發(fā)現(xiàn)下模刃口對應(yīng)位置擦黑，觀察無其他問題，如圖6 所示，判斷軟毛刺是由于擦黑擠出，于是排除下模刃口擦黑優(yōu)化間隙后生產(chǎn)，結(jié)果大線生產(chǎn)毛刺變大且連續(xù)，不能生產(chǎn)出合格件，由于無庫存只能返修生產(chǎn)2400件，問題件4人兩個班次才返修完。

圖6 擦黑

這次負(fù)效工作事故，是由于對垂直立面橢圓刀修邊磨損未正確認(rèn)識造成。拆下上模橢圓修邊刀塊，檢查垂直度發(fā)現(xiàn)其橢圓刀已磨損無著色，如圖7所示，下模刃口的擦黑在上模二次刃口切削時產(chǎn)生。毛刺是由于橢圓刀磨損后間隙變大產(chǎn)生，二次刃口與下模間隙又過小，所以在生產(chǎn)時有時能把毛刺擠掉有時不能擠掉。當(dāng)優(yōu)化下模間隙后，橢圓刀與下模間隙變得更大、毛刺更大，二次刃口與下模的間隙也變大到不能擠掉毛刺，從而導(dǎo)致問題加重。后對上模橢圓刀塊重新優(yōu)化垂直度，保證橢圓刀刃口著色，二次刀著虛色，以上模刀塊為基準(zhǔn)下模刀口燒焊修出合理間隙，問題解決。

圖7 模具修復(fù)

結(jié)束語

通過模具負(fù)效事故和前面垂直立面修邊的工作過程總結(jié)出垂直立面修邊直修采用橢圓修邊刀出現(xiàn)毛刺時應(yīng)先檢查橢圓刀垂直度，看是否磨損再來確定修復(fù)順序。由于切斷過程間隙是點對線形成，所以還應(yīng)確保下模刃口和上模刃口立切部分的直線度，才能保證工作過程間隙均勻，更耐用且生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品。