随着汽车工业的不断发展，汽车外覆盖件越来越多地采用自动化生产。封闭式自动化生产可以有效地提高生产效率，提升零件质量，但同时对生产零件的冲模要求越来越高。修边模在去除压力机设备、模具稳定性等因素外，如何消除修边模产生的铁屑，是困扰每个冲压企业的难题。修边模产生的铁屑有90%是在废料切刀位置，如何正确设计废料切刀的数量、合理布置废料切刀的位置以及废料切刀的结构形式已成为避免铁屑产生的关键因素。

壹

铁屑的危害

在汽车外覆盖件生产过程中，修边模产生的铁屑对于手动生产线可以通过手工及时去除，铁屑对零件质量、生产效率以及生产安全影响不明显，但对于自动化生产线影响却很大。

自动化冲压生产线是一个封闭的模块化生产系统，使用机器人、横杆式机械手等使零件在不同模具之间传输，零件只能在自动生产线的末端进行质量检查，当零件有质量问题时不能立即发现、处理，往往发现时已经生产出多件，并且还有多件已经处于生产环节中，容易造成批量质量问题。修边模产生的铁屑，很容易被磁化粘附在零件表面随着零件一起传送，由于模具上、下相对运动在模腔内部产生的负压，易将铁屑带进模腔内或者粘附在模具成形面上，在零件上留下压痕甚至在模具零件表面压出凹痕，损坏模具表面或零件的外观质量，如不及时将铁屑去除，会造成模具严重损坏或零件大批量报废，给冲压生产企业造成损失。为了能及时将冲压铁屑清除，不得不经常停止生产以进行模具清洁维护，极大地降低了生产效率，如维护工作不及时，还将造成更大的损失。

贰

铁屑产生的原因

图1 传统废料切刀组件

图2 传统废料切刀断面

修边模的上、下模修边刃口随着生产时间的延长，在高频次摩擦中变热和变形，刃口产生热疲劳现象，导致刃口硬度降低，修边刃口出现磨损后因间隙不均匀而产生毛刺。在传统废料切刀布置的位置（见图1），上模相邻刃口存在断差（见图2），在同一点存在2块上模修边刃口先后切入的情况，先切入的修边刃口对零件有刺破现象，会产生撕裂性毛刺，产生的毛刺在剪切继续进行过程中，被后切入修边刃口进行二次剪切、刮落，从而形成铁屑。为了满足汽车生产厂家自动化生产要求，冲模必须要解决修边毛刺的问题。

叁

不产生铁屑的废料切刀结构

从上述铁屑产生的原因分析可以看出，上模修边刃口存在断差是铁屑产生的主要原因，所以如何消除上模修边刃口的断差，同时又要将废料进行分切，达到生产线对废料的尺寸要求，是解决铁屑问题的关键所在。以下介绍几种能够解决这一问题的废料切刀结构。

1

外置式废料切刀

结构及原理

外置式废料切刀是将废料切刀布置在零件的外面，将零件边缘修边与废料切断分离，以避免上模相邻刃口断差的情况出现，保证上模刃口的连续性，避免刺破性毛刺和铁屑的产生。

图3 某车型顶盖

图3所示为某车型顶盖冲模修边工艺的排布，为了减少生产工序，将在一道工序内完成零件的大部分外周修边，为避免铁屑的产生，零件修边时不设置废料切刀，但这样废料尺寸太大不能滑出模具或者不能被冲压生产线的废料传送带传送，可采用外置式废料切刀结构，即将废料切刀安装在零件坯料流入线的外面，图4所示为该模具下模结构。

图4 下模结构

图5 切废料结构

切废料结构如图5所示，压力机滑块下行，模具开始工作，将零件前后方向的废料分别整体切下，废料掉落到下模导料杆上，由于此时上模废料切刀同时向下运行，上模废料切刀阻止废料继续滑落。当压力机滑块上行时，上模废料切刀升起，废料没有上模废料切刀的阻挡，滑到外置废料切刀的下模刃口上，下模挡料销避免了废料继续滑出模具，当压力机滑块再次下行，切除零件废料的同时，上模废料切刀才会将上一冲次留下的大块废料进行分切，以达到生产线对废料的大小要求，完成整个修边。

设计要点

（1）由于废料需要2个冲程才能滑出模具，需要注意对废料滑落过程的控制，否则容易造成模具甚至压力机的损坏。

图6 废料切断要求

（2）废料切刀在切断废料时没有压料器，且废料切刀形状与废料断面不同，切割过程中会造成废料变形，所以图6所示废料切刀的长度a必须大于切割位置废料断面长度之和b，否则会出现不能切断废料的可能。

适用范围

外置式废料切刀适用于废料形状规则的零件，同时要求大块废料能滑落，如汽车顶盖外板、车门外板、引擎盖外板等。

优缺点

外置式废料切刀的优点是在不增加零件工序及增大模具外形尺寸的基础上，完美地保证上模刃口的连续性，缺点是其适用范围有限，对零件的外形特征有一定的要求。

2

浮动式废料切刀

结构及原理

浮动废料切刀是在传统废料切刀的基础上进行改进，增加浮动机构来避免上模相邻刃口产生断差，保证上模刃口在切零件边缘时的连续性，避免刺破性毛刺和铁屑的产生，图7所示为浮动废料切刀结构。

图7 浮动废料切刀

图8 开模状态

图9 合模状态

当模具处于开模状态时，浮动废料切刀被氮气弹簧顶起，上模废料刃口无断差，如图8所示。压力机滑块下行，上模刃口将废料从零件上切下，压力机滑块继续下行，浮动切刀接触下模废料切刀。由于浮动废料切刀后面是柔性的氮气弹簧，氮气弹簧被压缩后，浮动切刀将保持现在的位置停止运动，如图9所示，而其他上模刃口（包括上模废料切刀刃口）将继续下行，上模废料切刀刃口与下模废料切刀共同作用，将废料进行分割，完成整个废料的分离。

设计要点

（1）废料切刀的位置应布置在修边线较平直处，便于钳工对浮动废料切刀进行修配。

（2）氮气弹簧的力必须大于浮动废料切刀区域内需要的修边力，否则将不能及时切断零件的废料，导致铁屑产生。

适用范围

浮动废料切刀适用于所有能够使用传统废料切刀结构的零件。

优缺点

浮动废料切刀的优点是适用范围广，对零件外形及工序内容无特别要求，缺点是由于上模刃口存在相对运动，刃口容易磨损，模具结构较为复杂，加工及生产维护难度大，需要氮气弹簧提供足够的压力源，模具制造成本较高。

3

压缩式废料切刀

结构及原理

压缩式废料切刀是将传统废料切刀向外稍稍移动，废料切刀仍然在零件内，只是将修边刃口与废料切刀分开，相互独立，避免上模相邻刃口断差的情况出现，保证上模刃口的连续性，同时更改上、下模废料切刀刃口形状，使之在切割废料的同时使废料产生一定的收缩，再将废料切断，图10所示为压缩式废料切刀结构。

图10 压缩式废料切刀

图11 压缩式废料切刀断面

图12 压缩式废料切刀上模切刀

将下模废料切刀向外移动4mm，如图11（a）所示，在下模镶件与下模废料切刀之间形成4mm宽的间隙，这样就可以将传统废料切刀后切入侧3mm宽的区域的刃口向上增高，使其与相邻的上模刃口一样高，消除上模刃口断差，如图12所示。下模镶件和下模废料切刀之间出现了间隙，对下模废料切刀端部做凹处理，上模废料切刀做相应的凸处理，使上模废料切刀在切废料前先将废料压变形（见图11（b）），废料随废料切刀形状收缩，避开下模镶件与下模废料切刀之间的间隙，上模废料切刀再将废料切断。

设计要点

（1）由于需要利用上模废料切刀对废料进行压缩，切边行程必须加大，应注意计算压料器行程。

图13 废料切断要求

（2）为了保证废料被压缩后有足够的收缩量，废料能够被切断，必须保证图13中变形后的废料切刀的断面长度b比变形前的断面长度a大5mm以上。

适用范围

压缩式废料切刀适用于有较大工艺补充区域，废料能够被压缩的位置，如汽车翼子板外板和侧围外板的轮罩位置以及引擎盖外板挡风玻璃位置等。

优缺点

压缩式废料切刀同外置式废料切刀类似，能够在不增加模具数量的基础上，确保上模刃口的连续性，但其适用范围有限，要求冲压废料长度必须足够长，有足够的空间被压缩。

上述3种废料切刀结构各有特点，有各自的适用范围，在设计零件的工艺方案时，只要根据零件自身特点合理选择、组合运用，就能够避免废料切刀产生铁屑的问题。这3种废料切刀结构简单、制造成本低，对汽车外覆盖件修边类模具设计具有参考作用。

▍原文作者：周厚保，段彦宾

▍作者单位：四川宜宾普什模具有限公司