汽车覆盖件切边整形复合模技术应用

模具切边整形复合技术可有效减少零件的生产工序，汽车覆盖件成形工序较多，通常情况下覆盖件某些部位在修边后需要进行整形，一方面是由于工序安排，另一方面是由于修边导致毛刺、回弹等缺陷，需要通过整形进行消除。在保证零件成形质量的前提下如何减少工序数量，需要在切边和整形工序上进行综合考虑，经过前期Autoform等软件分析和模具结构设计总结，针对不同零件特点总结了3种切边整形复合模：背负式、浮动式和刃口一体式。

背负式与浮动式

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结构特点

背负式与浮动式切边整形模结构的主要特点都是上模修边镶件通过螺钉与上模整形镶件连接，下模整形型面边界增加了切边刃口。背负式切边整形复合模在冲压过程中，上模修边镶件和整形镶件作为一个组合依次进行冲压成形，如图1所示。差别是浮动式整形镶件整形力来自于氮气弹簧，结构零部件较多，如图2所示。浮动式结构比较复杂，空间分布较为紧密，为了避免上、下模零件干涉，修边镶件和整形镶件结合的位置需做成直角。

图1 背负式结构

图2 浮动式结构

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切边整形顺序

背负式与浮动式的结构形式不同决定了其切边整形顺序也不同。对于浮动式结构，上模下行，压料器作用→整形镶件整形→整形完成→整形镶件充当修边压料器→上模继续下行→修边镶件修边→切边完成，工序顺序为先整形后切边，如图3所示。

图3 浮动式切边整形顺序

开模过程中修边镶件将先离开下模和零件，整形镶件随氮气弹簧的恢复而退出。

背负式结构设计时需要保证整形力合理，即氮气弹簧提供的弹力必须大于板料整形力，确保在修边时零件已经贴合下模的型面，避免出现毛刺等缺陷。另一方面整形工序先于修边工序完成，材料流动可能会造成零件在废料区域发生较大变形，影响零件成形质量。因此需要仔细复核修边角度是否满足结构要求。

图4 2 类带法兰面的切边整形零件

背负式切边整形顺序需要根据零件的工艺特点进行考虑，主要应用于带法兰面的零件整形：一种是零件法兰面整形前后贴合，如图4（a）所示；另一种是法兰面整形前后存在高度差，且高度差不大的零件，如图4（b）所示。

对于A类零件，背负式切边整形复合模工作状态为：上模下行→压料器作用→上模继续下行→修边刃口切除废料→上模继续下行→整形镶件整形→整形完成。模具开模时，整形镶件先于修边镶件回退，如图5所示。

图5 A类零件切边整形过程

图6 B类零件切边整形过程

B类零件的切边整形过程与A类零件相同，差别是零件成形存在高度差，修边镶件会将坯料先压变形再将废料切除，过程如图6所示。采用此结构时需要检查修边角度是否合理，即需要在上、下修边刃口接触时的位置进行修边角度的确认，故此结构适用于零件整形前后高度差H＜3倍板厚的板料。

图7 切边整形后的材料流动

切边整形工序完成后模具开模，上模回退，整形镶件先于修边镶件离开下模，此时压料器离修边线较远，整形后法兰面回弹明显，当零件的修边断面与修边镶件碰撞，在断面剪切力作用下，整形区域会存在小变形，如图7中圆内区域，为了避免零件可能存在的变形，在工艺分析过程中需要考虑零件侧向的材料流动，根据CAE板料软件分析切边整形时材料流入和回弹情况，保证零件修边断面与上模刃口的间隙至少有0.5mm。

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适用范围

经过上述分析可以看出，背负式结构简单紧凑，模具结构强度较好，可以适用于整形法兰面宽度较小的零件，但容易受修边角度的影响。另外由于压料器距离修边线较远，要求零件有一定刚性，零件的板厚一般≥0.6mm。

浮动式由于整形镶件连接弹性元件，需要有导向、卸料螺钉、侧销等机构，导致整形镶件尺寸较大，结构复杂。但是该结构能有效避免修边镶件离压料器较远的情形，可适用于刚性较差的零件，还能避免修边产生的毛刺和工序完成后断面带料的缺陷。

刃口一体式

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将背负式和浮动式从结构、工作过程、适用范围等方面进行了一系列的分析和对比，在实际工艺成形方案中虽然能解决大多数覆盖件切边整形问题，但其结构不是过于复杂就是对修边角度要求较高，现介绍刃口一体式切边整形模，结构如图8所示。

图8 刃口一体式切边整形模结构

图8刃口一体式切边整形模结构从图8可以看出，刃口一体式切边整形模结构较为简单，没有多余的辅助装置，结构刚性好，其上模整形镶件和修边刃口分布在同一镶件的两侧，下模整形区域外端为修边刃口镶件。

其工作过程为：上模下行，压料器压料→上模继续下行→修边镶件切除废料→上模行程到达下死点过程中，整形（翻边）逐步完成。其工作过程和背负式相近，不同的是模具零件刃口的方向相反，图9所示为2种刃口一体式结构工作过程。

图9 2种刃口一体式结构工作过程

从图9中可以看出，这2种模具虽然结构简单，但下模增加了修边镶件，如设计不当会造成废料排出困难，修边产生的铁屑有90%是在废料切刀位置，在除去压力机、模具稳定性因素外，如何消除修边产生的铁屑是困扰冲压企业的难题。针对此问题一方面要考虑增加辅助废料滑出机构，如顶出气缸等，另一方面由于修边产生的碎屑落在整形区域，需要在下模座和修边镶件之间保留1.5mm左右的间隙。零件断面与修边镶件接触，在断面摩擦力作用下导致零件整形后变形，因此需要考虑零件材料流入量。一般零件侧向的材料流入量需考虑零件回弹，零件修边断面与下刃口的间隙＞0.5mm；由于修边镶件倒置，修边毛刺方向会与修边区域相反，需要确认是否会影响焊接或总装。

（1）背负式结构简单紧凑，适用于整形法兰面宽度较小的零件，但受限于修边角度因素。同时要求零件有一定的刚性，因此板厚一般≥0.6mm。

（2）浮动式适用于刚性较差的零件，不仅能避免修边毛刺，而且大多不需考虑切边整形过程中的材料流入量，但其结构较为复杂。

（3）刃口一体式结构简单，可以有效避免修边角度限制，但前期需要考虑的因素多，如零件刚性要求、材料流入量、废料排出等。

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