刃口优化减少勾修切屑的研究

文／王建华，张旭光，廖小刚，孟宇轩，缴平·吉利汽车集团有限公司

伴随汽车制造技术水平的提升，车间对冲压零件外观提出了苛刻要求，生产过程中产生的切屑问题一直影响着面品质量，尤其勾修边切屑，已成为老大难问题，也成为车间抱怨的重灾区。

避免使用勾修边工艺需要产品配合更改才能实现，现实情况下产品经常无法满足工艺要求。本文通过对比分析切屑的产生原因，从刃口加工数据上优化勾修边工艺，减少切屑的产生来满足车间的生产要求。

勾修边、正修边和侧修边的切屑对比

正修边

图1为正修边示意图，在三种修边中切屑最少，车间可以接受。

图1 正修边示意图

侧修边

图2 为侧修边结构示意图，切屑问题有所增加，但车间能够接受。此切屑问题是斜楔运动机构有一定间隙造成的，尤其长期使用的磨损导致导滑面间隙变化，进而引发其他间隙变化。定期维护驱动机构，调整冲裁间隙，可以达到控制切屑的目的。

图2 侧修边结构示意图

勾修边

图3 为勾修边结构示意图，多数情况切屑问题较为严重，并且车间不能接受。从实际生产经验反馈，调整冲裁间隙并不能有效消除勾修边切屑。

图3 勾修边结构示意图

勾修边产生切屑的原因分析

勾修是侧修边的一种特殊情况，具有侧修边所有的缺陷，除此之外还有独特的结构特点。

从图1 中可以看出，正修边的侧向力在上模座可以被抵消掉，工作过程中间隙变化基本可以忽略不计，生产状态切屑是稳定的，间隙调好后可以很好地控制切屑。

从图2 中可以看出，侧向力由驱动块抵消，大部分振动可以消除，缺点是侧修边属于运动过程抵消，由于运动间隙的缘故，稳定性低于正修边。

从图3 中可以看出，勾修边的驱动与刃口在同一侧，工作过程中产生的振动使得驱动块不能有效消除侧向力，容易引起修边间隙的波动并产生更多的切屑。

影响振动产生的原因有速度、侧向力、冲裁力等。速度涉及SPM，减少SPM 会降低生产效率、增加生产成本，显然不是经济方案；不能有效抵抗冲裁产生的侧向力是勾修结构缺点，所以从降低冲裁力方面着手是最有效可行的方案。

缓切刃口优化降低冲裁力

降低冲裁力可以有效降低勾修过程中的振动，从而有效减少切屑，减小冲裁力方法如下。

加大冲裁间隙

虽然加大冲裁间隙可以减小冲裁力，但是加大冲裁间隙本身就容易产生毛刺及切屑，所以此方案不可行。

缓切刃口优化减小勾修冲裁力

缓切刃口优化可以降低冲裁力，有效减小振动，保持间隙稳定。常规上模刀块缓切刃口切入深度一般在4～6mm，如图4所示，冲裁力约为原来的1/2左右；将缓切刃口调整为3 ～11mm，薄板冲裁力可以降低为原来的1/5 左右，采用调整优化后的缓切刃口方案见图5。

图4 一般缓切刃口示意图

图5 缓切优化示意图

举例：料厚为0.7mm，修边长度250mm，DC54D+Z，抗拉强度按照30kg/mm2，剪切系数0.7，冲裁力计算如下。

⑴无缓切刃口时冲裁力：

P=0.7×250×30×0.7=3675kg

⑵一般缓切冲裁力系数0.5：

P=0.7×250×30×0.7×0.5=1837kg

⑶优化加高缓切刃口，冲裁力系数0.2：

P=0.7×250×30×0.7×0.2=735kg

从计算结果可以看出，通过加高缓切刃口，将冲裁力降到非常低的水平，有效消除工作时产生的振动。结合工艺尽量减小勾修边线长度，能取得更好的效果。

分析结果也很好地解释了：为什么生产现场并不是所有的勾修边产生切屑都很严重，有些勾修边线较短，修边冲裁力很小，并不会产生较多切屑。

勾修边工艺应用

勾修边工艺中，减少切屑的有效方案是减小修边冲裁力，同时，模具结构强度须需按照高标准设计，适当增大回程缓冲氮气弹簧力量。在应用勾修边工艺时，需要考虑以下因素：

⑴料厚较厚时，修边力很大，不适用勾修工艺，建议料厚t ≤1.0mm；

⑵修边长度过长，同样大幅度增加修边力，建议修边线长度控制在250mm 以内；

⑶较高级别高强度钢板，修边力非常大，不建议使用勾修边。

结束语

在多个项目应用优化缓切刃口方案后，勾修边切屑得到了很好的控制，取得了较好的效果，在满足适用范围条件下，勾修边工艺可以得到广泛应用。