黃 羆，唐 雅，賓小林

（柳州高華機械有限公司，廣西 柳州545616）

在模具調(diào)試及零部件生產(chǎn)過程中，修邊毛刺問題是所有模具企業(yè)都會面臨的疑難問題，零件會因各種模具問題導致毛刺的產(chǎn)生，影響零件的品質(zhì)（在與其它零件焊接時，毛刺會干涉其它零件，導致焊接不穩(wěn)定）及人員的取放安全性。為了在后期的模具項目中盡可能地消除零件毛刺，進而縮短模具制造、調(diào)試的時間，降低模具制造成本，特針對該問題進行分析，制定可行性方案。

1　零件產(chǎn)生毛刺的問題匯總及各類問題的原因分析

（1）工藝制定不夠完善

原因1：修邊工序的修邊線一般是由零件邊緣抽取出來所得，但有些位置因為是在修邊后需要翻邊得到零件最終形狀，這樣就需要人工通過測量線長后分段偏置修邊線，分段位置的橋接在3D軟件中存在微觀不平的鋸齒形狀，如圖1所示。

圖1　微觀不平的鋸齒形狀

原因2：工藝制定時存在縱/立切現(xiàn)象，并伴隨有形狀導致修邊刃口局部單薄現(xiàn)象，工藝未考慮到縱/立切對加工毛刺的影響[1]，如圖2所示。

圖2　縱/立切修邊刃口

（2）修邊模凸、凹模鑲塊的配合間隙不對

原因1：模具設(shè)計工程師設(shè)計時選取凸、凹模配合間隙大[1]，不按設(shè)計手冊針對不同材質(zhì)、料厚的產(chǎn)品選取合適的凸、凹模配合間隙。

原因2：數(shù)控加工過切。

數(shù)控加工修邊凸、凹模時，一邊有過切現(xiàn)象后[2]，不按新數(shù)據(jù)偏另一邊的間隙，而是直接按數(shù)模加工另一邊，如圖3所示。

圖3　凸、凹模修邊間隙

數(shù)控刀具在精銑時用的是小刀，極易磨損，磨損后帶鐵削擠壓刃口，導致刃口粗糙不平整。

原因3：鉗工研配凸、凹模間隙不對，在研配過程中不檢測配合間隙，每次研配把握不了修模量。

（3）模具修邊鑲塊所使用的材質(zhì)不對

原因：針對不同的產(chǎn)品材質(zhì)及料厚，應選取不同的模具鑲塊材質(zhì)[1-2]。常用的修邊鑲塊材質(zhì)有Cr12MoV、ICD5（改材質(zhì)有鑄鋼及鍛鋼兩種，又名7CrSiMnMoV）、SKD11（日本進口材料）。

（4）兩工序修邊的工藝缺口接刀方式不對

原因1：常出現(xiàn)因設(shè)計不按工藝缺口設(shè)計規(guī)范執(zhí)行[3]，導致工藝缺口切入量不夠深，鉗工后續(xù)進行手工修配，而修配又不能使凸、凹模有良好的配合間隙及垂直度，最終產(chǎn)生毛刺。

原因2：數(shù)控加工修邊鑲塊時，鑲塊的拐角加工不到位，鉗工在研配刃口配合間隙時磨得過多，后序接刀不順暢產(chǎn)生毛刺。

（5）修邊凹模鑲塊尺寸設(shè)計不合理，導致修邊時強度不足，進而產(chǎn)生毛刺。

（6）模具工藝分序時出現(xiàn)單側(cè)修邊現(xiàn)象，這樣的情況下修邊存在側(cè)向力，但模具結(jié)構(gòu)設(shè)計時卻未采取合理的抵消側(cè)向力的措施，最終造成零件出現(xiàn)毛刺，甚至沖壓零件數(shù)量越多毛刺變得越大。嚴重影響模具的壽命及零件品質(zhì)。如圖4所示產(chǎn)品（TR修邊線以內(nèi)為產(chǎn)品）就是單側(cè)修邊案例（有線圈出位置）。

圖4　單側(cè)修邊案例

2　防止毛刺產(chǎn)生的主要措施

（1）針對工藝制定不夠完善

方案1：在人工分段偏置修邊線后，對分段位置進行橋接處理，然后還需要針對橋接接頭部位進行倒圓角處理，使微觀不平的現(xiàn)象可通過圓角接順，圓角大小要求≥R3 mm[1]。如圖5所示為在圖1基礎(chǔ)上進行倒圓角處理后的狀態(tài)。

圖5　倒圓角處理后的狀態(tài)

方案2：編制《工藝規(guī)范》，明確不同料厚、不同修邊高度所要求的極限傾斜角度大小，并且要消除縱切時導致修邊刃口局部單薄的現(xiàn)象，在制定工藝時以《工藝規(guī)范》為準，不滿足該規(guī)范要求的，在工藝制定上增加側(cè)修邊工序；一般情況下鈍角切邊≥30°（圖6）、銳角切邊≤15°（圖 7）[2]就要考慮零件該部位進行側(cè)修邊工藝。

圖6　鈍角切邊≥30°

圖7　銳角切邊≤15°

（2）針對修邊模凸、凹模鑲塊的配合間隙不對

方案1：主要針對設(shè)計端，該問題已有明確的間隙選取設(shè)計手冊，按設(shè)計手冊規(guī)定選取間隙值時[3]，以設(shè)計手冊中偏小間隙為準，若制造現(xiàn)場在研配間隙時萬一間隙太小還有量進行研配，如圖8所示。

圖8　單邊間隙選取規(guī)定

方案2：針對數(shù)控加工過切

1）加工完修邊凸、凹模其中一邊修邊刃口后，在加工另一邊刃口前必須檢查該刃口實際加工數(shù)據(jù)并記錄，遞交數(shù)控編程人員進行程序處理，補嘗加工另一邊刃口的數(shù)據(jù)，用補償后的數(shù)據(jù)進行另一邊刃口的加工。

2）驗證數(shù)控精加工刀具針對不同修邊鑲塊材質(zhì)的磨損程度，編制刀具使用壽命記錄表，在刀具加工修邊刃口粗糙度變差之前進行停機換刀，防止刀具磨損后帶鐵削擠壓刃口而導致刃口粗糙不平整的問題出現(xiàn)。

方案3：針對鉗工研配

1）規(guī)范研配間隙流程，編制檢查表，檢測間隙數(shù)據(jù)必須記錄于檢查表及標注至模具上，作為每次研配及模具品質(zhì)檢查的依據(jù)。

2）“工欲善其事，必先利其器”，故在規(guī)范研配間隙流程的同時，也規(guī)范好研配修邊刃口各個不同位置所使用的工具及磨頭（如修邊的小拐角必須用較小的磨頭），以達到物盡其用的目的。

（3）針對模具修邊鑲塊所使用的材質(zhì)不對

該問題主要在于模具設(shè)計時對鑲塊材質(zhì)的選取，一般對于有經(jīng)驗的模具設(shè)計工程師來說，不會犯該問題的錯誤，重點需防范的是從事模具設(shè)計工作不到1年的員工，故所采取的措施是將零件材質(zhì)硬度、料厚與鑲塊使用材質(zhì)加入設(shè)計檢查表里，工作不到1年的設(shè)計工程師需以檢查表為基準進行自檢，有經(jīng)驗的設(shè)計工程師需拿檢查表對該設(shè)計工程師的結(jié)構(gòu)圖進行復檢并簽字，防止該類問題的發(fā)生。附零件不同材質(zhì)及料厚模具各部位選取不同材質(zhì)表[3]如圖9所示。

圖9　模具各部位選取不同材質(zhì)規(guī)定

（4）針對兩工序修邊的工藝缺口接刀方式不對

1）工藝規(guī)范兩序之間的工藝缺口設(shè)計形式[1]，現(xiàn)規(guī)定如圖10所示。

圖10　工藝缺口設(shè)計形式

2）鉗工修配時以凸模為基準配凹模，使用3 mm的磨頭清理拐角的R角。

3）在因數(shù)控加工拐角不到位的情況下，前、后工序加工出工序樣件，再對比確認修配哪道工序的接刀刃口。

（5）針對修邊凹模鑲塊尺寸設(shè)計不合理，導致修邊時強度不足

修邊凸、凹模鑲塊按材質(zhì)分為鍛件（Cr12MoV）及鑄件（ICD5/7CrSiMnMoV）兩種，材質(zhì)不同，設(shè)計結(jié)構(gòu)也不同[2]，如圖11為鍛件結(jié)構(gòu)、圖12為鑄件結(jié)構(gòu)。

圖11　鍛件結(jié)構(gòu)

圖12　鑄件結(jié)構(gòu)

其中鑲塊的高/寬比為1：1.2～1.5，也就是說寬度至少比高度尺寸大1.2倍，這樣才能滿足安裝強度；另外，鑄件結(jié)構(gòu)中根據(jù)產(chǎn)品材質(zhì)的強度及厚度，40 mm的尺寸又有不同，詳見圖13（40 mm尺寸在圖中為厚度T）：

圖13　鑄件厚度T的選取

設(shè)計過程中必須嚴格按照上面3個圖所示規(guī)范進行鑲塊結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能保證鑲塊強度滿足修邊要求。

（6）針對修邊側(cè)向力

在有側(cè)向力修邊的結(jié)構(gòu)中，必須設(shè)計防側(cè)向力結(jié)構(gòu)以抵消該力，使模具在運動過程中始終保持在平衡的狀態(tài)，不至于因為不平衡導致修邊鑲塊錯位而凸、凹模咬合在一起使零件出現(xiàn)毛刺。如圖14（下模）、圖15（上模）為單側(cè)修邊模具設(shè)計防側(cè)向力的結(jié)構(gòu)案例。

圖14　下模防側(cè)向力結(jié)構(gòu)

圖15　上模防側(cè)向力結(jié)構(gòu)

3　結(jié)束語

毛刺問題在沖壓產(chǎn)品中是較為常見的一種現(xiàn)象，在模具制造的過程中，最終基本都會因毛刺問題導致模具不能順利交付，所以，在這個問題中，需要通過對設(shè)計、加工及制造的每個環(huán)節(jié)進行分析總結(jié)，結(jié)合公司的實際狀況，將毛刺問題出現(xiàn)的幾率壓縮到最小，上述問題及解決方案已在實踐中得以應用，使公司模具修邊毛刺直接通過無需返修的幾率上升至85%，從而縮短模具開發(fā)周期，降低制造成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)。

參考文獻：

[1]于 欣.汽車覆蓋件模具設(shè)計與制造[M].北京：國防工業(yè)出版社，1998.

[2]胡 平.汽車覆蓋件模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[3]馬朝興.沖壓模具設(shè)計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.