陸飛雪 程明山

（一汽-大眾汽車有限公司，長春 130011）

1 前言

白車身由上千個沖壓單件組成，沖壓件分為外覆蓋件（發(fā)罩外板、翼子板、頂蓋、前門外板、后門外板、側圍、后蓋外板等）、內覆蓋件（發(fā)罩內板、前門內板、后門內板、后蓋內板等）、結構件（前后縱梁、左右前地板、中通道、輪罩、側圍內板、頂蓋加強框等）。

沖壓中心負責其中約30個核心制件的生產，料屑停臺占比達38%，卷料從開卷落料，形成需求的板料形狀，運送到生產線，用壓機線沖出合格的沖壓件。沖壓生產的關鍵要素包括板料、設備、模具。

2 板料因素

沖壓車身的材料涵蓋了以下板料：普通冷軋鋼板、普通鍍鋅鋼板、鋁板、不等厚激光拼焊板、高強度鋼板，板料厚度從0.65 mm到2.8 mm不等。

2.1 板料料屑來源

2.1.1 板料劃傷（圖1）

圖1 板料劃傷

料屑產生原因如下。

a.落料鑲塊光潔度不夠，倒角不好；

b.落料模下模滾輪不光滑有損傷；

c.板料傳輸過程中劃傷；

d.板料與導輪托架局部有干涉點；

e.滾輪卡住不轉動與板料產生劃擦。

解決措施如下。

a.對落料鑲塊問題區(qū)倒圓角，要求表面粗糙度Ra為0.3 μm；

b.針對劃傷位置檢查滾輪并拋光，表面粗糙度Ra為0.3～0.4 μm；

c.調整傳輸帶橫移，消除與板料干涉點；

d.對托架著色研修，消除干涉點；

e.更換標準滾輪。

2.1.2 板料鍍鋅層脫落（圖2）

圖2 鍍鋅層脫落

料屑產生原因：電鍍鋅、熱鍍鋅板料鋅層脫落造成。

解決措施：入口檢測板料性能，更換合格板料。

2.1.3 板料落料過程中產生料屑（圖3）

圖3 落料模刮料屑

料屑產生原因如下。

a.落料模鑲塊刃口工作立面有積屑瘤；

b.落料模鑲塊刃口間隙過小造成料屑；

c.鋁件落料模鑲塊刃口間隙過大造成料屑；

d.廢料刀處二次切屑；

e.鴨嘴導向與板料側擠壓和刮碰造成絲狀料屑。

解決措施如下。

a.針對刃口立面積屑瘤用400#～600#油石研修后，并用1500#以上砂紙拋光，要求表面粗糙度Ra為0.3～0.4 μm；

b.著色或用切紙調整刃口間隙，使其間隙合理；

c.通過調整落料鑲塊與擋臺間隙+0.05 mm墊片，消除因間隙大造成針狀料屑；

d.上模調整廢料刀高度差1.5倍料厚，減小二次切屑長度，下模廢料切斷刀前段尖角局部打躲開，躲開長度略大于上模刺破長度；

e.鴨嘴定位只控制板料上下擺動，不控制板料左右移動，拋光鴨嘴定位消除拉毛區(qū)域，由內向外竄動鴨嘴定位距板料2～3 mm。

2.2 引申新模具驗收

a.落料鑲塊刃口工作區(qū)高度上模保證8～10 mm，下?！胺忾]區(qū)”（如側圍門洞處）保證5 mm，其它保證8～10 mm，保證刃磨量；

b.鴨嘴雙側可調，調整范圍共計7 mm（板料公差7 mm），導輪和鴨嘴定位考慮做成整體結構；

c.滾輪要求盡可能品字形布置，防止板料行進中下塌劃傷，保證硬度及光潔度；

d.由于落料沖程19～46次/min，所以落料鑲塊材料Cr12Mov；淬火硬度58～60 HRC；

e.落料模鑲塊在維修過程中禁止用焊接方式修復刃口崩刃和磨損，通常是采用磨床磨鋒處理。

3 設備因素

3.1 設備引起料屑原因

a.內表面件和外表面件混線生產，造成生產線的傳輸皮帶工作表面不潔凈（圖4）。

圖4 內外板生產時共用皮帶

b.設備皮帶間距調整不當造成板料與設備基體有磕碰（圖5）。

圖5 皮帶間距不當

c.鋁板料生產線拆垛用吹氣分層時，把板料周圍料屑吹入板料中間（圖6）。

圖6 板料分層裝置

d.清洗機出口設備毛刷臟，板料清洗液儲存槽中料屑和雜物堆積、清洗機清洗液過濾網損壞、造成板料清洗不徹底或二次污染（圖7）。

圖7 清洗機內部結構

e.壓機精度不好，導致模具與壓機匹配間隙偏差，造成模具刃口崩刃（圖8）。

圖8 模具在壓機中匹配

f.機械手軌跡偏差，拉延板料投放或拉延件拾取時，發(fā)生與定位、模具刮擦現象，從而產生料屑（圖9）。

圖9 放件磕碰定位

3.2 設備引起料屑的解決措施

措施一：內板件生產中不用清洗機，內板件生產結束后必須清擦設備傳輸皮帶。

措施二：調整時皮帶，將間距加大，使板料在傳輸帶上平穩(wěn)運行，調至板料運行邊緣無下垂，從而消除與設備干涉，避免磕碰造成的料屑。

措施三：上料前板料要用鋼刷刷掉板料立面堆積的料屑，并徹底清擦。

措施四：定期清理清洗機出口區(qū)毛刷、料屑及雜物堆積；定期清理板料清洗液儲存槽內雜物；及時更換過濾網。

措施五：定期對壓機滑塊垂直度進行檢查；定期對壓機平行度進行檢查；定期對工作臺面及工作臺下小車導軌面進行檢查，及時補修損壞區(qū)。

措施六：拉延模在板料投放時要檢查投放軌跡是否與定位和模具發(fā)生干涉，及時調整機械手曲線，使其投放板料過程中無干涉現象；拉延件取件時注意不能與定位和模具基體干涉，出現干涉問題及時調整機械手軌跡。

4 模具因素

從一張張板材到成品件會經過四序到六序模具沖壓，總體歸納為拉延，修邊，翻邊3方面闡述。

4.1 拉延模

4.1.1 凸凹模

原因分析如下。

凸模主要特征線-銳棱滑移拉毛（圖10）。

圖10 銳棱拉毛刮料屑

拉延凸凹模表面光潔度不好（圖11）。

圖11 凸凹模拉毛

功能區(qū)域的燒焊和鑄造砂眼（圖12）。

圖12 凸模砂眼缺陷

模具凸凹模R角小或R角切點不圓滑，與板料刮擦，造成R角局部拉毛，將板料鋅層刮落（圖13）。

圖13 拉延模R角過度不光順

凸凹模成型立面間隙過?。▓D14）。

圖14 立面間隙過小

解決措施如下。

a.用800#油石研棱線方向輕拋光；拉延模直接沖壓出銳棱的，拉延凸模需進行電鍍處理，可保護銳棱不磨損。

b.600#、1000#、2000#、2500#砂紙拋光，要求表面粗糙度Ra為0.2～0.3 μm。

c.用激光焊或氬弧焊焊接，R角用UTP600，其余部位T2000焊絲補焊。

d.放大R角主要消除R角區(qū)切點過渡棱點。

e.用拉延件著色研修凹模立面間隙研至料厚t+0.3 mm。

4.1.2 到底標記

原因分析如下。

模具到底標記位置設計不合理，導致刮料屑（圖15）。

圖15 到底標記

解決措施如下。

a.更改位置到最后成型且不走料位置。

b.拋光壓印標記，消除鋒利區(qū)。

c.在拉延件標記清晰的情況下適當降低到底標記高度。

4.1.3 定位

原因分析如下。

a.定位R不光順產生刮料屑（圖16）。

圖16 定位刮料屑

b.定位損壞（圖17）。

圖17 定位損壞

c.定位工作區(qū)劃傷、拉毛（圖18）。

圖18 定位拉毛

d.定位硬度不足，磨損嚴重（圖19），定位安裝槽或躲避孔刮料屑（圖20）。

圖20 躲避孔R角

解決措施如下。

a.定位工作區(qū)應無銳棱，倒角R為5～8 mm。

b.合?；蜷_模時定位磕傷，用合金銼刀間損壞研修至圓潤無棱角。

c.定位工作區(qū)拋光表面粗糙度為Ra為0.3～0.4 μm。

d.硬度要求粗定位54+4 HRC、傳感器定位60+2 HRC；損壞區(qū)焊接UTP600焊絲研修。

e.定位安裝槽或上模躲避孔倒圓角R為2～3.5 mm，圓潤無棱角。

4.1.4 壓料面

原因分析如下。

a.壓料面邊緣棱角刮料屑（圖21）。

圖21 壓料面邊緣刮料屑

b.壓料面邊緣磨損呈現溝槽（圖22）。

圖22 壓料面邊緣溝槽

c.走料模具壓料面局部有硬點（圖23）。

圖23 壓料面硬點

解決措施如下。

a.使倒角圓角＞R3 mm；依次使用600#、1000#、2000#砂紙沿走料方向拋光，表面粗糙度Ra為0.3～0.4 μm。

b.用T2000焊絲燒焊并著色研修，使其表面粗糙度Ra為0.3～0.4 μm。

c.拉延模需保證平衡塊著色的情況下，著色研修壓料面，壓料區(qū)間隙料厚t+0.1～0.2 mm，壓料面拋光至Ra為0.4～0.5 μm。

4.1.5 筋與筋槽

原因分析如下。

a.拉延筋與筋槽間隙過?。▓D24）。

圖24 筋立面刮料屑

b.拉延筋與筋槽R角有砂眼（圖25）。

圖25 筋砂眼缺陷

c.筋槽R角過小造成（圖26）。

圖26 筋槽R角過小

解決措施如下。

a.著色研修拉延筋槽立面；筋槽立面間隙料厚t增加0.1～0.2 mm；筋槽立面及R角拋光至Ra為0.3～0.4 μm。

b.砂眼通過焊接方式修復，用激光焊或氬弧焊焊接（氬弧焊絲采用UTP600）。

c.針對電鍍鋅板料筋槽R角≥2 mm；針對鋁件或熱鍍鋅板料筋槽R角應≥3.5 mm。

4.1.6 拉延半月定位

原因分析如下。

沖半圓孔翻孔沖頭及半圓孔凹模R角小擠掉料屑（圖27）。

圖27 半月定位孔刮料屑

解決措施如下。

電鍍鋅R角應＞2 mm鋁件及熱鍍鋅R角應≥3.5 mm。

引申新模具驗收內容如下。

a.鑄件砂眼缺陷在項目前期要仔細檢查。

b.到底標記位置在最后成型且不走料區(qū)域。

c.筋槽R角及半月定位R角要求：電鍍鋅R角應≥2 mm，鋁件及熱鍍鋅R角應≥3.5 mm。

d.定位的硬度檢查及定位躲避孔的倒角要符合要求。

4.2 修邊序

4.2.1 鑲塊

原因分析如下。

a.刀背干涉，刀背光潔度不夠（圖28）。

圖28 刀背干涉

b.修邊鑲塊刀背形狀凸起過急（圖29）。

圖29 刀背不隨型

c.二次修邊接刀處過切料屑（圖30）。

圖30 接刀位置預切口

d.刃口磨損崩刃（圖31）。

圖31 刃口損壞

e.2個鑲塊間結合面間隙過大（圖32）。

圖32 鑲塊結合間隙

f.修邊沖孔合入過深刮料屑（圖33）。

圖33 刃口合入過深

g.立切角度過大，鈍角修邊等（圖34）。

圖34 立切鑲塊

h.刃口立面光潔度不夠（圖35）。

圖35 刃口光潔度差

i.鋁件負角度不足，積屑瘤嚴重（圖36）。

圖36 積屑嚴重

j.鑲塊硬度不足（圖37）。

圖37 硬度不足拉毛

k.沖孔凹模非功能區(qū)干涉（圖38）。

圖38 凹模套邊緣刮料屑

l.頂料銷或頂料銷帽過高與刮出料屑（圖39）。

圖39 頂料銷刮料屑

解決措施如下。

a.修邊凹模刀背隨型研修，表面粗糙度＜Ra0.5 μm。著色研修刀背區(qū)，研至壓件過程刃口先進行沖裁工作，刀背與制件不產生劃擦。

b.修邊刃口保證同時切屑，避免波浪刃口。

c.一次修邊做出預切口深度0.3～0.5 mm。防止二次修邊產生過切。

d.修邊鑲塊底面著色檢查、垂直度檢查針對問題進行研修，鑲塊基礎做好后，對損壞區(qū)刃口進行燒焊并研修。燒焊坡口2～3 mm，氬弧焊焊接UTP600。

e.用激光焊或氬弧焊焊接接縫，焊絲選用UTP600；研修至＜0.05 mm。

f.控制合入深度應2.5倍料厚。

g.立切為避免二次切削，制件應與下模隨型，上模鑲塊研修至由內向外剪切方式切削[1]。

h.立面光潔度要求粗糙度＜Ra0.5 μm。

i.鋁件對修邊凹模鑲塊垂直度研至是-2°，方法用-2°靠尺著色研修，當-2°不能滿足時，鑲塊立面可研至-4°～-2°；鋁件沖頭直接采用-2°標準沖頭。

j.方案一修邊鑲塊淬火硬度不足，重新火焰或感應淬火；方案二通過焊接方式提升硬度，氬弧焊焊接，氬弧焊絲選用UTP600。

k.沖孔凹模非功能區(qū)與制件研修至無干涉。

l.頂料銷端頭倒圓無拉毛損傷，頂料銷旋入深度足夠避免頂料銷上端與制件干涉。

4.2.2 壓料板

原因分析如下。

a.壓料板功能區(qū)光潔度不夠（圖40）。

圖40 壓料板光潔度差

b.功能區(qū)壓料板空開不足（圖41）。

圖41 壓料板壓料過寬

c.壓料區(qū)域交接處棱角（圖42）。

圖42 壓料板交接處棱角

d.壓料板與鑲塊干涉產生料屑（圖43）。

圖43 壓料板干涉

解決措施如下。

a.用油石精研，表面粗糙度Ra達到0.4～0.5 μm，消除壓料板與制件劃擦產生料屑。

b.功能區(qū)壓料板空開的優(yōu)化至壓料板邊緣壓料寬度3～8 mm（修邊序），壓料區(qū)寬度8～35 mm（翻邊序），注意壓料著色必須壓到制件邊緣。

c.壓料板功能區(qū)與非功能區(qū)交界處無棱角，R角應為3～5 mm，銜接圓滑。

d.通過對導板加墊，消除壓料板導向大問題，著色研修壓料板與修邊鑲塊間干涉點，鑲塊與壓料板間隙控制在0.3～0.5 mm。

4.2.3 修邊間隙

原因分析如下。

a.二次切削造成修邊間隙過小，導致料屑產生（圖44）。

圖44 間隙過小

b.刃口局部磨損或崩刃造成制件毛刺，毛刺會在整形或模具翻邊時，毛刺會被拉掉產生料屑（圖45）。

圖45 制件毛刺

c.制件凸模局部型面低，對于鋁制件修邊產生二次切屑，導致掉針狀料屑（圖46）。

圖46 針狀料屑

解決方法如下。

a.制件與下模服帖，上模鑲塊研修至由內向外剪切方式切削上模鑲塊研修至由內向外剪切方式切削。用PAINT-MARKER涂漆涂色研修法和切紙研修法優(yōu)化間隙。

b.刃口燒焊研修修復損壞區(qū)，修后壓件毛刺符合質保標準，板厚0.7 mm或0.8 mm，理論最小毛刺0.03 mm，理論最高毛刺0.09 mm；板厚0.55 mm或0.6 mm，最高毛刺0.05 mm。

c.制件和凸模隨形研修消除撕料過程，消除二次切削。刃口焊接需坡口2～3 mm，焊接選用UTP600焊絲。

4.2.4 廢料刀

原因分析如下。

a.廢料刀高度差位置掉料屑（圖47）。

圖47 廢料刀高速差

b.合入順序，接刀毛刺位置，切不斷或過切產生料屑（圖48）。

圖48 修邊順序

c.彈簧刀、旋轉刀等導向間隙、驅動位置不偏載（圖49）。

圖49 彈簧刀導向間隙大切出料屑

d.廢料下滑不暢，二次切屑（圖50）。

圖50 墊廢料

解決措施如下。

a.上模調整廢料刀高度差2.5倍料厚，減小二次切屑長度；下模廢料切斷刀前段尖角局部打躲開，躲開長度略大于上模刺破長度（與落料模廢料刀維修方法相同）[2]。

b.凸模與制件隨型，凹模刃口合入順序優(yōu)化、保持同時切屑，對于鋁件尤為重要。

c.消除運動鑲塊的工作時滑動或轉動間隙過小問題，著色研修滑配面，消除間隙小、拉毛、卡死等問題。

d.恢復損壞的頂料銷，使廢料排放通暢，避免向上帶起墊在刃口處，導致模具損壞。

4.2.5 凸、凹模

原因分析如下。

鋁件回彈大，制件與凸模型面不服帖問題，用手扶輕壓可以服帖。模具壓件高速生產時，壓料板與制件劃擦產生料屑。

解決措施如下。

凸模增加吸盤將制件吸附到凸模上；壓料板增加壓料吸盤；2種方法都是將制件與凸模服帖（圖51）。

圖51 與凸模不服帖

4.2.6 機加不到位

原因分析如下。

a.鋁件沖頭-2°沒做到位，產生刮擦造成積屑瘤產生料屑（圖52）。

圖52 負角度沒做到位

b.拉延件與鑲塊筋槽干涉，刮出料屑（圖53）。

圖53 筋槽部位干涉

c.機加部位未倒角刮料屑（圖54）。

圖54 機加孔未倒角

d.異形沖孔清根不到位刮料屑（圖55）。

圖55 清根未到位

解決措施如下。

a.鋁件刃口工作區(qū)研至合入深度為4倍料厚。

b.研修拉延件筋槽區(qū)與修邊該區(qū)域研修躲開，修邊時盡量隨型，非功能區(qū)研空開。防止壓件時凸模、壓料板、制件三者非功能區(qū)產生劃擦，造成料屑。

c.鑲嵌凸模各型面邊緣R角機加部位倒角檢查，研修躲開防止刮擦料屑。

d.異形孔清根要做好，工具可用合金銼刀研至間隙均勻。

引申新模具驗收如下。

a.壓料板非功能區(qū)的空開在前期加工出來。

b.鑲塊刀背機加到位，不能有頂制件現象。

c.沖頭凸凹模等標準件注意廠家選用，避免機加不到位情況出現。

d.選用彈性廢料刀或旋轉廢料刀時，注意驅動位置受力分析。

e.使用鑄件鑲塊時注意字體不能阻擋廢料正?；?。

f.修邊序廢料區(qū)筋槽及形狀建議根據拉延模擬驗收合格后數模加工。

4.3 翻邊整形序

4.3.1 鑲塊

原因分析如下。

a.翻邊凹模R角過小刮料屑（圖56）。

圖56 R角刮料屑

b.翻邊鑲塊接縫的間隙過大（圖57）。

圖57 接縫間隙過大

c.翻邊鑲塊工作區(qū)局部表面粗糙度過大（圖58）。

圖58 粗糙度大

d.鑲塊硬度不足拉毛，拉出料屑（圖59）。

圖59 鑲塊拉毛

解決措施如下。

a.凹模鑲塊翻邊R角電鍍鋅板料研修R角應≥2 mm。凹模鑲塊翻邊R角熱鍍鋅、鋁板料研修R角應≥3.5 mm。

b.通過焊接方式消除翻邊凹模鑲塊接縫間隙，研修后＜0.03 mm。

c.用油石延沖翻方向進行拋光，工作區(qū)表面粗糙度Ra為0.3～0.4 μm。

d.前期鑲塊材質問題，后期擬補方式是鑲塊工作區(qū)表面鍍鉻或做涂層類金剛石碳（Diamoud-like Carbon，DLC）處理。

4.3.2 翻邊間隙

原因分析如下。

a.制件翻邊區(qū)局部出現疊料、裂口現象，翻邊順序高低差過大（圖60）。

圖60 翻邊疊料

b.翻邊鑲塊與制件隨型不好（圖61）。

圖61 翻邊刀背不隨型燒焊研修

c.翻邊間隙過小導致制件拉毛（圖62）。

圖62 翻邊間隙過小

解決措施如下。

a.根據質件質量要求做好翻邊順序消除翻邊區(qū)聚料過大造成的料屑。

b.研修翻邊鑲塊刀背與制件干涉點。

c.鑲塊垂直度優(yōu)化；間隙值料厚1.0～1.1倍。

4.3.3 夾持翻邊

原因分析如下。

a.夾持壓料過緊出現料屑。

b.夾持翻邊R角過小刮出料屑（圖63）。

圖63 夾持翻邊刮料屑

解決措施如下。

要求平衡塊著色，壓料間隙是料厚（1.1～1.2）t，夾持翻邊R角為2～3 mm。

4.3.4 標記

原因分析如下。

零件號、周標、公司標記過于鋒利或壓印過深，導致整形或成形式產生料屑（圖64）。

圖64 凸模標記刮料屑

解決措施如下。

標識拋光消除鋒利區(qū)，標識清晰情況下適當撤標記沖頭下方墊片。

4.3.5 定位（圖65）

圖65 制件定位

a.定位安裝槽與上模躲避孔倒圓角＞3 mm。

b.翻邊定位工作區(qū)應無銳棱，倒角為2～3 mm。

c.硬度要求：精定位58+4 HRC，粗定位54+4 HRC。

引申新模具驗收如下。

a.壓料板非功能區(qū)的空開在前期加工出來。

b.鑲塊刀背要隨型加工。

5 結論

料屑問題具有復雜多樣性，一種料屑可能會對應多種原因。目前的料屑停臺多為鋁件料屑停臺，鋁板材受材料機械性能影響較大，尤其長期高速生產，刃口磨損嚴重，進一步加劇鋁件料屑。本文從不同層面進行解析，總結多方經驗進行闡述。使料屑停臺成下降趨勢。