文/梁志军，曾耀华，何杰华·广汽传祺汽车有限公司

本文分析了汽车零件在冲压过程中产生压痕不良的原因，明确了改善的具体方向和对策，通过优化废料刀数量，从工艺层面避免了传统废料刀因高低刀导致的切边碎屑问题；同时，对传统废料刀结构进行创新改进，形成新型结构，并建立良品判定条件，通过强化良品条件管理提升产品合格率。

研究背景与意义

在冲压生产过程中，导致零件压痕不良问题的因素众多，例如材料表面毛刺、异物带入、落料毛刺残留、冲压机床油污溅落、空气中的灰尘与毛线等杂物在冲压时被吸入、设备表面油漆老化脱落以及模具本身修边冲孔时刃口状态不佳导致冲压过程中偶发的刀口碎屑带入等。在上述各类不良原因中，本文聚焦汽车零件冲压时偶发的刀口碎屑带入引发的压痕不良现象，综合运用多种研究方法，剖析成因、探究影响、提出防控及优化策略，为提升冲压质量、降低废品率提供理论与实践支撑，助力汽车制造业高质量发展。

随着汽车产业的蓬勃发展，冲压作为汽车制造的关键工序，其质量直接影响整车的性能与安全。然而，在实际生产过程中，偶发的刀口碎屑致压痕不良问题却制约着生产效率与产品质量的提升。因此，解决这一问题对于降低生产成本、提高生产质量、推动产业升级具有重要现实意义。

国内外研究现状

国内外在冲压工艺优化、模具维护等方面已取得一定成果，但针对偶发性刀口碎屑压痕问题的系统性研究仍显不足，相关技术方案的针对性与实用性有待进一步提升。

研究目的、方法与创新点

本研究旨在深入探究刀口碎屑致压痕不良问题的成因、量化关键影响因素，并提出针对性的防控与优化策略。综合运用文献研究、案例分析、试验验证、建模等多种方法，创新性地构建动态防控模型，为汽车冲压行业提供全面的理论指导与实践参考。

冲压工艺及汽车零件冲压概述

冲压生产工艺简介

冲压生产主要通过模具的多道工序实现板料的分离或成形，核心工序包括落料、拉延、修边、冲孔、整形等(图1)。其中，修边工序中设计有修边刀，用于区分零件本体与废料，并通过废料刀将废料切断排出。在汽车零件冲压工艺中，修边刀与废料刀的使用不可避免，而且传统废料刀在工作过程中极易产生碎屑，导致本工序及后工序零件出现压痕不良。

图1 冲压工艺路线图

汽车零件冲压特点与要求

汽车零件冲压具有批量大、精度要求高、材质多样的特点，需满足高强度、高精度、复杂形状成形的技术要求，对模具、设备及工艺的设置极为苛刻。零件在成形过程中，即使出现微小压痕，也会被判定为不良品，需投入额外成本进行返修处理。

冲压流程及模具的关键作用

零件的成形依赖特定模具(图2)，模具的精度决定零件的形状精度，而刀口质量更是直接关联冲压加工的成败。冲压模具分为上模与下模，二者通过凹凸结构以待定间隙配合工作。模具的导向系统需精细稳定，以保证冲压过程中上下模具的贴合精度，确保修边、冲孔间隙的稳定性，进而提升零件的修边质量。

图2 冲压模具示意图

刀口碎屑产生原因剖析

在生产过程中，导致零件压痕不良的碎屑主要状态大致分为4种形状，分别为点状、粉末状、不规则片状、长条状、三角形状。不同形状的碎屑其产生原因各异，对应的解决对策也有所不同。

点状、粉末状碎屑

此类碎屑的形成源于上下模具刀口的磨损。刀口磨损会导致刃口出现塌角，使切料时的刃口间隙增大，材料的光亮带发生变化，进而加剧材料的磨损。此外，若刃口出现小崩口，在切件过程中会产生点状毛刺，这些毛刺易在加工过程中脱落，形成点状或粉末状碎屑。

不规则片状碎屑

此类碎屑的产生主要是由于刀口局部间隙不合理(过大或过小)。当刀口间隙过大时，切料过程会产生片状毛刺；在后续的整形或翻边工序中，这些毛刺受挤压后从零件上脱离，堆积在模具本体上，偶尔会掉落到模具型面中，导致零件产生压痕。此外，当刀口吃入量较深、工作面不垂直时，材料切面的圆角带会出现隆起，不垂直的刀口向下运动时会将毛刺挤出，进而形成压痕。

长条状碎屑

长条状碎屑通常由修边工序的毛刺在整形、翻边工序掉落所致。另外一种情况是，高刀切料时，刀背先于刀刃接触材料，导致材料变形并沿刀口方向撕裂，后续下模下压时会对材料造成重切，最终引发长条状压痕不良。

三角形状碎屑

三角形状碎屑常见于废料刀与上模高低刀位置。其产生原理为：材料先与上模高刀接触，导致废料无法在空中顺利刺破，进而沿着下模刀口撕裂；此时修边刀已完成切断作业，废料在下落过程中横向自由度失控并发生旋转，最终在废料刀下切时形成三角形状碎屑，导致零件产生压痕。具体信息如表1所示。

表1 碎屑产生原因

预防与控制措施

工艺设计改善

⑴减少废料刀数量与交接刀数量，在工序允许的情况下采用分段、分工序加工模式，见图3。

图3 分段、分工序示意图

⑵在保证废料下落空间的前提下减少废料高低刀的设计，可80%避免废料刀造成的碎屑。在模具结构设计上，通过分段、分工序修边，既避免了高低刀的使用，又消除了交刀带来的重切毛刺。量产模具的废料刀数量可根据实际废料下落允许的对角线尺寸进行优化，并通过增加废料导向杆确保废料的有效排放，如图4所示。

图4 优化废料刀示意图

建立刀口良品条件

⑴刀口间隙。汽车零件冲压需保证材料冲裁后的毛刺不影响后续焊接。实际工作中，可将红丹或者蓝丹涂敷在下模刀口作为基准，调整上模刀口间隙，不同材料对应的刀口间隙见表2。在试模机上进行冲压试验，确认上模刀口接触情况，判定间隙的合理性，如图5～图7所示。

表2 不同材料对应的刀口间隙

图5 刀口涂红丹，空压无明显擦黑

图6 试切材料，确认修边毛刺达到要求

图7 材料表面断裂带、光亮带、圆角带等满足良品要求

⑵刀口垂直度。着色判断：上模刃口立面着色需要保证一定的基准面，其有效立面应超过吃入量。

⑶刀口硬度。刀口使用材料根据不同因素选取，硬度要求也应不同。如FCD-5材料的上、下刀刀口有效立面的热处理硬度为50 ～58HRC；硬度计测量位置应包括刀口正面和立面工作面位置。

⑷刀口光洁度。目视判断：刀口光顺，无拉毛、擦黑、崩损现象；无打磨未推顺情况。

⑸刀块安装。刀块安装面、底面、靠面干净无异物(以模具加工面为基准)。

⑹斜楔或滑车装配。压板、导板与导引面配合选取合理间隙，保证修边冲孔的间隙稳定。

⑺符型。前工序件扣合模具型面时，凸模、废料刀口、凹模套需随型；前一工序件与下模型面(修边、冲孔部位及周边)接触距离均匀,与废料刀等无干涉。

⑻交刀工况。在新车开发阶段，工艺评审阶段需要设计合理的交刀形状、切料顺序以及工艺缺口。集体要求：1)先切刀为刺破形式，先切刀刃完全入料后至后切刀刃入料前，废料符型良好，无明显拉拽变形；2)修边无重切，避免点状碎屑；3)先切刀刃入料后，未刃入位置废料无撕裂；4)交刀须设工艺缺口。

优化废料刀结构

⑴如图8所示，传统废料刀比凸模修边型面低，在冲压时，上刀接触材料时修边线和废料刀的交点先接触，上刀与修边刀正常切料，但垂直修边线的废料刀上下模刀口还尚未接触，导致只有上模刀口接触材料，形成空切。随着上模刀口逐渐向下切料，废料被切断，被刺破切断的材料与下模废料刀接触，导致重切，偶发碎屑。

图8 重切引发碎屑

⑵针对传统废料刀的弊端进行以下改善：制定上模高度刺破锥度，确保刺破效果一致，根据刺破长度，避空下模废料刀刃口，消除刃口重切，如图9所示。下模废料刀对应做出避空，消除重切，上模低刀也需要对废料刀符型后做出避让。

图9 根据上刀刺破刀尺寸确认刺破效果

实例应用与效果验证

冲压生产线案例

在量产车型的冲压生产线中，通过优化废料刀数量、改进废料刀结构，并严格落实刀口装配良品的条件(包括刀口垂直度、硬度、吃入量、符型等要求)，成功将因刀口良品不达标导致的压痕不良率从3.7%降至0%。通过量产验证，完善并调整了新型废料刀结构的工艺参数，制定了汽车零件冲压模具从开发到量产验证，进一步完善并调整了新型废料刀结构的工艺参数，制定了汽车零件冲压模具从开发到量产各阶段的技术要求、制作流程及标准，为后续生产提供了可靠依据。

结束语

本研究针对汽车零件冲压过程中刀口碎屑引发压痕不良问题，深入分析了不同形状碎屑的产生机制，从工艺设计优化、刀口良品条件建立、废料刀结构优化等方面提出了系统的防控与优化措施，并通过实例应用验证了措施的有效性。本文通过分享关于汽车模具在生产过程中的生产性问题研究成果，期望获得同行的认可，为汽车制造领域的质量提升与技术进步贡献力量。

来源：锻造与冲压