切边整形复合型刀块在汽车模具上的应用

谭荣贵

（柳州福臻车体实业有限公司，广西柳州 545006）

1 引言

汽车工业经过20余年的发展，已经成为国家的产业支柱之一。随着能源的消耗速度日益增快，环境日益恶化，节能减排在各行业被反复强调。以一部轿车为例，需要1,500副以上冲压模，减小模具的数量是汽车行业节能减排的有效手段。工序的减少可以大幅度的减少模具套数及压力机的使用数量，提高生产生产效率。

切边整形复合模可以有效的减少制件的生产工序。汽车外覆盖件的成形工序较多，通常情况下有拉伸、修边、整形、冲孔。修边后设置整形工序，一方面是校正制件回弹，确保制件精度；另一方面是改善修边后的毛刺缺陷。在保证制件品质的前提下如何减工序的数量，需要在切边和整形工序的合并上综合考虑，通过CAE软件的分析，现场经验的总结反馈，总结了3种复合型刀块：固定式、活动式、刃口一体式。

2 固定式复合刀块

（1）结构装配关系。

固定式刀块的整形刀块是通过螺钉固定在上模座上，切边刀块通过螺钉固定在整形刀块上，下模整形型面末端为切边刃口，结构图具体如图1所示。整形刀块与切边刀块做为一个整体向下冲压成形。

图1 固定式刀块

（2）运动过程。

固定式复合刀块的切边整形顺序随着制件工艺特点的不一样而改变：一种是法兰面拉伸到位的制件，如图2a所示；另一种是法兰面拉伸不到位的情况，如图2b所示。

图2 两类带法兰面制件

对于A 类制件，固定式复合刀块的成形顺序是：上模下行→压料板压料→上模继续下行→修边刃口切除废料→上模继续下行→整形刀块整形→整形完成→开模，如图3 所示。开模时，整形刀块先于修边刀块离开板件。

图3 A类制件切边整形过程

对于B 类制件，成形顺序与A 类制件基本一致，区别在于，切边刀块先将制件板件挤压变形后切断，成形过程如图4所示。

图4 B类制件切边整形过程

（3）优缺点分析。

切边整形虽然在同一副模具上完成，但动作顺序还是要先完成修边再完成整形。因为同时进行会产生铁屑且模具寿命锐减。固定式凸模为先完成切边动作，必然的结果就是切边吃入量较大。进而产生以下两个缺陷：一个是切边刀块强度细长，强度差；另外一个是开模时干涉回弹后的制件，造型制件变形。固定式切边整形刀块回弹过程整形刀先于离开凸模，切边刀块离开凸模时，是无压料状态。在制件侧壁回弹时，存在制件干涉切边刀块，造成制件变形的情况，如图5所示。

图5 开模时制件干涉切边刀块

3 浮动式复合刀块

（1）结构装配关系。

浮动式切边整形刀块与固定式的区别在于整形刀块的装配关系，浮动式整形刀块为活动式的，其整形力来源于氮气弹簧类弹性元件。正式由于此类结果，切边动作时，整形刀块充当了压料板的角色，很好的解决了固定式刀块的前文所述两个缺陷。

浮动式切边整形刀块结构较复杂，空间分布较紧密，其结构图如图6所示。

图6 浮动式刀块

（2）运动过程。

不同的结构决定了其切边整形顺序的不同，其成形顺序为：上模下行→压料板压料→整形刀块整形→整形完成→上模继续下行→整形刀块充当压料作用→切边刀块切除废料→切边完成→开模。工作顺序为先整形后切边，如图7所示。开模过程中切边刀块先离开下模，整形刀块随着弹簧力的恢复而离开下模。

图7 浮动式刀块切边整形过程

（3）优缺点分析。

浮动式刀块很好的解决了固定式的强度差及回弹变形的缺陷，但由于其整形刀块整形力来源于弹性元件，故对于整形量大的制件适应性差，另外由于弹性元件的连接需要导向、侧销等机构，导致整形镶块尺寸较大，结构复杂，设计加工成本高。

4 刃口一体式复合刀块

（1）结构装配关系。

固定式与浮动式针对的都是切边整形复合，当切边翻边工序复合时，需要加工成刃口一体式的复合刀块。刃口一体式相对上述两种结构，结构简单，没有多余的辅助装置，其整形面和切边刃口分布在同一个镶块的两侧，下模翻边外侧设置切边刃口镶块，结构图如图8所示。

图8 刃口一体式刀块

（2）运动过程。

其运动过程为：上模下行→压料板压料→上模切边下行→切边刀块切除废料→上继续下行→翻边完成→开模，运动图示如图9所示。

图9 浮刃口一体刀块切边整形过程

（3）优缺点分析。

从图8中可以看出，这种翻边刀块虽然结构简单，但其翻边工作部分细长，模具强度差，另外一个下模增加的修变镶块，废料掉落存在风险，需要增加类似顶出气缸机构。刃口一体式刀块较困难的一点是：保证切边后再翻边。由于大多数制件翻边高度在10mm以内，意味着需要在10mm 范围内制造此切边翻边型面，先切断后翻边，翻边刀块及切边刃口强度非常弱。增加强度有以下两个方式：①拉伸造型更改，如图10所示；②工作顺序更改为：翻边部分型面→切边→翻边继续，更改动作顺序后保证了强度，但制件品质差，出现翻边面尖角缺陷，如图11所示。

图10 拉伸造型更改前后对比

图11 翻边后出现尖角

5 使用范围

通过上面对两种切边整形复合刀块和一种切边翻边复合刀块的介绍，归纳出如表1 所示的优缺点。结论：3 种形式的复合刀块都有其局限性、特异性，在设计初期确定复合刀块时需要根据制件的精度要求做出合理选择。

表1 复合刀块优缺点

6 结束语

采用合理的切边整形复合模具能够有效地减少企业的生产成本，符合当前形势下的环保汽车发展规范。切边整形刀块有其优势之处，也有着较明显的局限性。随着生产实际经验的不断总结归纳，制造工艺水平的不断进步，更多更优秀的复合型刀块将不断的呈现出来。