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按照不同的冲裁方式将异形废料分为正修边废料、侧修边（斜冲）废料及正修侧修复合废料。运用Adams对三类废料滑出过程进行模拟，根据模拟结果分析卡料原因，制定不同的整改方案。
正修边异形废料又分为异形孔废料和异形边废料，图1（a）所示为某车型发动机盖内板修边冲孔废料分布。依据废料与废料刀的搭接关系，将废料分成2种形式：孔废料（见图1（a）中的废料①）和修边废料（见图1（a）中的废料②、③），废料②、③都属于修边废料，不同点在于废料②两端搭接于刀口上，而废料③有一段搭接在刀背上，即废料③在冲裁方向上的投影和模具本体具有干涉，导致废料③在生产过程中更容易卡料，图1（b）所示为发动机盖内板在前期调试生产过程中异形废料③频繁卡料。
（a）发动机盖内板废料分类
（b）发动机盖内板异形边废料卡料
图1 某车型发动机盖内板卡料实例
为研究③处异形废料滑出过程，利用仿真软件Adams对其进行模拟。将数模文件导入软件，设定模拟边界条件过程步骤如图2所示，模拟结果如图3所示。
（a）模型导入及设定模具本体和废料材质
（b）边界条件设定（重力方向及接触关系）
图2 边界条件的设定过程
图3 模拟结果
根据图3模拟结果显示，在滑落过程中刀背一端废料存在干涉，与实际结果相符。对废料滑落过程进行分析：异形废料在滑落过程中，由于板材宽的一端是在刀口下方悬空，因重力作用先跌落至废料滑板，并沿废料滑板下滑，工艺设计致使废料窄的一端搭接于刀背上，导致跌落速度较慢，未能及时跌落至滑板上，当重的一端跌落至滑板并向下滑时推着轻的一端运动，导致轻的一端跌落在模具台面上，最终会形成力的平衡系统，造成卡料，如图4所示。
图4 废料卡料示意图（图3截面左视图）
1.废料刀块 2.下模芯 3.下模座 4.异形废料 5.废料滑板
（a）焊接挡板
（b）增加斜杆
图5 模具整改
模具整改如图5所示，整改的方法为破坏及避免废料的力的平衡系统。在废料刀侧壁与定位块支架之间焊接挡板，使异形废料窄的一端不会掉至下模台面，如图5（a）所示；在滑板与下模之间增加斜杆，如图5（b）所示，增大滑落角度使废料获得更大的滑落动能。整改之后，此处异形废料滑落顺畅，消除了卡料现象，由之前每生产30件需要清理一次到无需清理，提高了生产效率。
侧修边（侧冲孔）是指边（孔）的冲裁方向和压力机滑块运动不在同一方向，呈一定角度，具备斜楔机构特点。
图6 尾门内板冲孔异形废料
图6所示为尾门内板第2道工序，其中2个凹形不对称孔是典型的斜楔侧冲孔，称为支撑架异形孔，主要起尾门内板与外板焊接时的支撑作用，其冲裁方向与压力机滑块运动方向夹角θ呈17.6°。
（a）生产中废料卡料
（b）模拟废料卡料
图7 废料卡料
此工序为修边冲孔侧修边，工艺设计时，在上模刀块上设置了2个弹顶销便于卸料，但实际效果并不理想，异形废料会产生翻转，加剧了废料的堵塞频率，约每生产60块卡料一次。图7（a）所示为实际生产过程中废料卡料情况，运用Adams模拟废料滑出情况如图7（b）所示，模拟结果同实际一致，废料发生翻转造成滑出不畅。
（a）整改前为2个弹顶销
（b）整改后为4 个弹顶销
图8 模具上增加弹顶销
针对上述问题，分析其原因为2个弹顶销使废料的受力不平衡，如图8所示，根据三点确定一个面的规则，为保证废料整个面的受力平衡，在模具上另外增加2个弹顶销，废料卡料问题得到解决。
从产品造型、工序设定、成本与工艺等多方面综合考虑，废料的修边需要正修边与侧修边相结合，根据压力机滑块行程不同可以控制2个过程的先后顺序。
图9 翼子板废料正修边及侧修边顺序
图9所示为某车型翼子板中角部的废料，先进行正修边（细线处），再进行侧修边（粗线处），因前期工艺排布使此处废料两边都搭接在刀背上，导致废料难以靠自重滑落，造成卡料。在实际生产中该处异形废料卡料约每生产30件卡一次，影响自动化的生产效率。
（a）废料受力示意图
（b）截面1左视图
图10 翼子板废料受力分析
通过对废料进行力学分析，其受力可简化为4个，分别为重力、2个废料刀支承力和下模压力，如图10（a）所示。为了更清晰地了解侧修边之后废料的状态，图10（a）中的截面1如图10（b）所示，废料有部分材料嵌入模具本体与废料刀拼接处，此4个力不仅产生力的平衡，也保持力矩的平衡。
通过上述力学分析可知，因废料外形、废料两边都搭接在刀背上及切口弹性变形的恢复，使废料抱紧力过大，卡在模具上，仅通过废料的自身重力不可能直接掉落。要解决该问题，必须引入外力作用在废料上。
利用Adams软件验证废料添加外力的作用及位置对废料滑落状态的影响，以此判定是否需要顶料销或挂钩、顶料销的力的大小和方向以及顶料销和挂钩的位置等。
（a）软件中设定外力
（b）模具增加挂钩位置
图11 废料添加外力设置
某车型翼子板异形废料滑落在冲裁过程中，运用Adams在废料上设定添加外力的位置及大小，如图11（a）所示。模拟结果显示，通过在异形废料直边处添加向上的外力，废料滑落顺畅。在模具整改过程中，根据模具有限空间，在上模镶件上增加挂钩装置，并且使挂钩对异形废料的施力点对应Adams模拟点位，如图11（b）所示，经过整改后解决了该废料卡料问题。
正修侧修复合废料，在生产过程中比正修、侧修异形废料更容易卡料，解决方法也更复杂，所以在模具前期设计中，应尽量避免此类工艺或对其进行废料滑出模拟，以便于缩短模具整改、验收周期。
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▍内容来源：《模具工业》2019年第4期
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