劉佳一

（長春創(chuàng)元模具設(shè)計(jì)有限公司，吉林長春130011）

1 引言

近年來，隨著汽車行業(yè)在中國的快速發(fā)展，特別是國外汽車公司不斷進(jìn)入中國市場，使得汽車行業(yè)的競爭越來越激烈，這將導(dǎo)致消費(fèi)者的消費(fèi)觀念越來越成熟，對汽車產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高，其中，汽車的外觀質(zhì)量是一個(gè)非常重要的方面。汽車生產(chǎn)廠商為了在激烈的市場競爭中立于不敗之地，對模具廠家提出了更高的要求。由于受到設(shè)備及成本限制，模具結(jié)構(gòu)也相應(yīng)趨于復(fù)雜化，以實(shí)現(xiàn)低成本下的高質(zhì)量、高效益產(chǎn)出。各種斜楔、吊楔、開花斜楔、旋轉(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)等被廣泛應(yīng)用在沖壓模具中。本文以某車型行李箱外板上部為例，介紹斜楔翻邊模的典型特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 行李箱外板上部工序內(nèi)容和結(jié)構(gòu)難點(diǎn)分析

本副模具對應(yīng)的制件為行李箱外板上部，該制件是在某公司310/320自動(dòng)線上生產(chǎn)，其中310線為主生產(chǎn)線，320線為備用線，主生產(chǎn)線共6臺機(jī)械壓力機(jī)，其中首臺壓床壓力為2,100t，閉合高度為1,480mm，后5臺壓床壓力分別為1,200t，閉合高度為1,380mm。310/320自動(dòng)線是機(jī)械手通過吸盤抓取工件，靠機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，其中機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的軌跡已確定。自動(dòng)線要求每工序完成后工序件基本在同一高度，而且對高度有一定的要求，機(jī)械手在取件和送件過程中不能與模具發(fā)生干涉。

本工序?yàn)榈?工序，是在第4臺壓床上完成，工序內(nèi)容是斜楔翻邊。圖1所示圈定區(qū)域?yàn)榉厖^(qū)域，所示輪廓線為翻邊線。

圖1 工序內(nèi)容圖

本工序的特點(diǎn)是斜楔翻邊，斜楔角度為30°，翻邊長度不一致，其中中間區(qū)域翻邊較長，約為80mm，兩側(cè)區(qū)域翻邊較短，約為15mm，而且在兩側(cè)角部與直翻邊區(qū)域相接。工序特點(diǎn)對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了一定的要求。首先，由于翻邊角度較小，翻邊完成后，如何保證工序件能夠沿著垂直方向取出來，以便機(jī)械手能夠順利抓起制件到下一個(gè)工位。其次，由于翻邊長度相差較大，中間區(qū)域翻邊長度達(dá)到80mm，整個(gè)翻邊區(qū)域?yàn)橥蛊鹦螤睿吅蠖嗔?，?huì)有起皺趨勢。

3 原開花楔通用結(jié)構(gòu)介紹

3.1 開花楔結(jié)構(gòu)原理

開花楔結(jié)構(gòu)是斜楔翻邊常用的一種結(jié)構(gòu)形式，主要是為了保證翻完邊后工序件能夠沿著垂直方向取出來，所以需要采用開花楔結(jié)構(gòu)，主要原理是：蓋板通過螺釘和銷子固定在下底板上，起支撐和定位制件的作用。所有滑塊均采用氮?dú)飧谆爻蹋夏Ｐ毙ㄍㄟ^中間滑塊，推動(dòng)工作滑塊到工作位置后，吊楔開始翻邊，等翻邊完成后，上模斜楔向上運(yùn)動(dòng)，中間滑塊在回程氮缸的作用下回程到位，工作滑塊在回程氮缸的作用下完全從翻邊區(qū)域撤出來，工件便能夠沿著垂直方向取出來。

3.2 模具整體工作過程

隨著壓床滑塊向下運(yùn)動(dòng)，上底板帶動(dòng)上模斜楔向下運(yùn)動(dòng)，由上模斜楔推動(dòng)中間滑塊，中間滑塊推動(dòng)工作滑塊運(yùn)動(dòng)到工作位置后，然后吊楔開始翻邊，直到滑塊到達(dá)下死點(diǎn)，翻邊完成。接著滑塊向上運(yùn)動(dòng)，吊楔在回程氮缸的推動(dòng)下回程到位，工作滑塊在回程氮缸的作用下回程到位，滑塊運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)的過程中，吸盤吸住工序件到下一個(gè)工位，如圖2所示。

圖2 模具工作過程

本文所述車型制件和工藝內(nèi)容與以往項(xiàng)目基本相同，但通過客戶反饋兩個(gè)問題：一是以前的結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)過程中滑塊導(dǎo)板拉毛比較嚴(yán)重；二是翻邊時(shí)出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。僅采用以往開花楔通用結(jié)構(gòu)，不能滿足客戶需求，所以在該項(xiàng)目行李箱外板上部斜楔翻邊模的結(jié)構(gòu)策劃上要有新的思路。

4 特殊結(jié)構(gòu)介紹

為了解決以上難點(diǎn)，在該車型制件模具的通用結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，嘗試采用搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)和翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)，來解決上述缺陷問題。以下對這兩種特殊結(jié)構(gòu)做詳細(xì)的說明。

4.1 搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)

4.1.1 搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)組成及原理

搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)主要由上模斜楔、搓板、工作滑塊和翻邊凸模組成。其工作過程是：上模斜楔向下運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)搓板向前運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)工作滑塊運(yùn)動(dòng)到工作位置，限位塊起限位作用，翻邊凸模固定在工作滑塊上。翻邊完成后，上模斜楔向上運(yùn)動(dòng)，搓板在回程氮缸的作用下向后運(yùn)動(dòng)，工作滑塊在重力和回程氮缸的作用下，從翻邊區(qū)域撤出來。在本結(jié)構(gòu)中，工作滑塊和搓板均采用氮缸回程，保證有足夠的回程力，并滿足使用壽命和生產(chǎn)頻次要求。同一滑塊的回程氮缸，數(shù)量超過兩個(gè)的，需要連接壓力表，保證同一滑塊的回程氮缸壓力相同，如圖3、圖4所示。

圖3 下模整體圖

圖4 搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)圖

4.1.2 設(shè)計(jì)過程中需要考慮的問題

（1）制件定位問題。

蓋板的設(shè)置在下模，起支撐和定位制件的作用，為了保證定位的準(zhǔn)確性，在左右和前側(cè)除了設(shè)有4個(gè)定位板外，同時(shí)在側(cè)面加了4處形面。蓋板下面有兩個(gè)凸起的支撐塊，通過螺釘和銷子固定在底板上。在形面兩側(cè)共設(shè)有兩個(gè)傳感器，用來與壓床傳遞電信號。蓋板上面和兩側(cè)均有起吊螺紋孔，用來在加工和裝配過程中方便蓋板的起吊和翻轉(zhuǎn)。形面中間局部做了空開，四周的RPS面不能做空開，因?yàn)镽PS面為檢測的基準(zhǔn)面，必須保證基準(zhǔn)面的準(zhǔn)確性，同時(shí)吸盤的位置也不能做空開，因?yàn)槲P在工作過程中，會(huì)對制件有一定的壓力，為了保證制件不變形，下面必須是符型的。蓋板如圖5所示。

（2）行程關(guān)系。

由于本工序斜翻邊比較長，最大達(dá)到80mm，為了保證翻邊凸模能夠完全從制件中撤出來，工作滑塊的行程設(shè)定為90mm。圖6所示為整個(gè)模具的行程線圖，其中斜楔1為翻邊吊楔，斜楔2為工作滑塊，斜楔3為搓板。由于翻邊行程較大，考慮到整套模具的行程關(guān)系，斜楔2和斜楔3的驅(qū)動(dòng)角均采用了45°，吊楔的驅(qū)動(dòng)角為50°。

圖5 蓋板

整副模具的行程關(guān)系：距下死點(diǎn)320mm時(shí)，導(dǎo)向腿開始接觸，導(dǎo)向腿導(dǎo)向52mm后，上模斜楔開始推動(dòng)搓板向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)搓板開始驅(qū)動(dòng)工作滑塊運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，上模斜楔的反側(cè)導(dǎo)向長度為70mm。距下死點(diǎn)178mm時(shí)，工作滑塊到達(dá)工作位置。距下死點(diǎn)128mm時(shí)，搓板停止向前運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，搓板與工作滑塊接觸長度為150mm。距下死點(diǎn)150mm時(shí)，導(dǎo)柱開始接觸導(dǎo)向。距下死點(diǎn)95mm時(shí)，壓料板開始壓住料，距下死點(diǎn)85mm時(shí)，吊楔開始翻邊，如圖6所示。

（3）上導(dǎo)板拉毛問題。

該模具在現(xiàn)場調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)上模斜楔驅(qū)動(dòng)搓板過程中，搓板上的銅導(dǎo)板有一定程度的磨損，分析產(chǎn)生的原因，有以下兩個(gè)方面：一方面，在調(diào)試過程中，上模斜楔的鋼導(dǎo)板沒有涂潤滑脂，導(dǎo)致摩擦力較大，加劇導(dǎo)板的磨損；另一方面，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮到上模斜楔與搓板初始接觸時(shí)導(dǎo)板單位面積載荷滿足載荷要求，實(shí)際整個(gè)工作過程中，在初始時(shí)并不是接觸面積最小的。

為了避免以上導(dǎo)板拉毛的問題，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，在滿足生產(chǎn)節(jié)拍的條件下，可以采用氣缸回程。在搓板前后各設(shè)置一個(gè)氣缸，在上模斜楔驅(qū)動(dòng)搓板向前運(yùn)動(dòng)過程中，前面的氣缸拉著搓板向前運(yùn)動(dòng)，后面的氣缸推著搓板也向前運(yùn)動(dòng)，這樣可以大大減小上模斜楔的驅(qū)動(dòng)力F，減小導(dǎo)板單位面積的載荷，從而避免導(dǎo)板拉毛的情況發(fā)生。在回程過程中，前面的氣缸處于收縮狀態(tài)，推動(dòng)搓板回程，后面的氣缸處于頂起狀態(tài)，可以拉著搓板回程，這種形式在生產(chǎn)中有明顯優(yōu)勢。

4.2 翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)

4.2.1 翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)的作用

以前采用無翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)，模具在現(xiàn)場調(diào)試過程中，會(huì)出現(xiàn)翻邊區(qū)域起皺等缺陷，如圖7、圖8所示，為減輕或消除起皺現(xiàn)象，在原來結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)置隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)。所謂隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)，就是增加一個(gè)壓料裝置，在翻邊過程中，凹模與壓料裝置始終壓住料，同時(shí)凹模圓角改為R1mm，材料在受壓狀態(tài)下，通過凹模圓角，完成翻邊。凹模圓角設(shè)計(jì)盡量小，提高材料在棱線附近的塑性變形，從而使棱線清晰穩(wěn)定，有利于保證制件的剛性。

圖6 模具總體行程關(guān)系圖

圖7 無翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)

圖8 翻邊區(qū)域起皺

4.2.2翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及原理

翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)在釋放狀態(tài)下，與上工序制件形狀一致，由于形面為斜面，為了克服翻邊過程中對壓料板產(chǎn)生的側(cè)向力，翻邊凹模與反側(cè)導(dǎo)板導(dǎo)滑，抵消側(cè)向力。壓料板限位塊起限位作用，平衡塊用來調(diào)節(jié)凹模鑲塊與壓料板之間的間隙。壓料板與翻邊凸模之間采用導(dǎo)板和導(dǎo)柱導(dǎo)向，采用氮?dú)飧讐毫?，壓料力?,000kg，襯套和氮?dú)飧坠潭ㄔ诎惭b板上，安裝板固定在凸模上。如圖9、圖10所示。

圖9 釋放狀態(tài)下的翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)

1 2 3 4 5

圖10 下死點(diǎn)狀態(tài)下的翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)

當(dāng)模具逐漸閉合，翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)始終壓料，到下死點(diǎn)時(shí)，壓料處于穩(wěn)定墩死狀態(tài)，如圖11所示。

圖11 下死點(diǎn)狀態(tài)下的翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)

采用翻邊隨動(dòng)壓料機(jī)構(gòu)后，由于材料在翻邊過程中，始終處于受壓狀態(tài)，所以不會(huì)產(chǎn)生起皺問題，翻完邊后，表面質(zhì)量也比較好。但對于翻邊后尺寸超差現(xiàn)象，經(jīng)過測量，中間區(qū)域翻邊長度為87mm，而實(shí)際制件長度為78.8mm，伸長了8.2mm，這是因?yàn)樵诜呥^程中，制件始終處于拉伸狀態(tài)，翻完邊后，制件被拉長了，可以通過修改修邊工序的修改線，達(dá)到制件要求的翻邊長度，如圖12、圖13所示。

圖12 現(xiàn)場模具

圖13 帶有隨動(dòng)壓料機(jī)構(gòu)后調(diào)試出來的工序件

5 結(jié)束語

闡述了針對行李箱外板上部斜楔翻邊模在生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題及難點(diǎn)，應(yīng)用較典型的特殊結(jié)構(gòu)，即：搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)、翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)，有效解決了翻邊起皺、導(dǎo)向拉毛等缺陷問題，保證生產(chǎn)節(jié)拍，保證了生產(chǎn)中工件沿垂直方向順利取出，提高了制件尺寸精度和表面質(zhì)量，在后期項(xiàng)目制件的翻邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，取得了顯著的效果。