旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)在翼子板外板翻邊模中的應(yīng)用

文/寇全真，冉英超·長城汽車股份有限公司

旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)在翼子板外板翻邊模中的應(yīng)用

文/寇全真，冉英超·長城汽車股份有限公司

據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車上60%～80%的零件是用沖壓工藝生產(chǎn)的。而汽車車體覆蓋件模具的設(shè)計(jì)和制造是整個(gè)汽車行業(yè)中最關(guān)鍵的部分，也是占用汽車開發(fā)周期最長的部分。因此，縮短汽車車體覆蓋件模具設(shè)計(jì)與制造周期對于提高汽車的開發(fā)和設(shè)計(jì)都具有重要的意義。

零件工藝分析及翻邊斜楔簡介

圖1 翼子板局部斷面

汽車翼子板外板屬于典型的汽車外覆蓋件，其外觀質(zhì)量要求較高，不允許有拉毛、褶皺、凹坑、凸點(diǎn)等影響外觀的缺陷產(chǎn)生，而且與機(jī)蓋、車門、側(cè)圍等其他覆蓋件相銜接，搭接處必須平順，不能出現(xiàn)面差及棱線不順現(xiàn)象。與發(fā)動機(jī)罩搭接處，為保證與發(fā)動機(jī)罩運(yùn)動不干涉，翼子板的上部一般為下沉結(jié)構(gòu)（圖1a），在沖壓方向下形成負(fù)角不能直接成形（圖1b）。因此，在保證產(chǎn)品零件具有較高的外觀質(zhì)量、良好剛性及精確結(jié)構(gòu)尺寸情況下， 確定該零件的沖壓工藝為：落料→拉延→修邊沖孔→翻邊整形→側(cè)翻邊側(cè)整形。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)決定沖壓工藝，翼子板后部的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，沖壓時(shí)產(chǎn)生成形負(fù)角，必須通過斜楔機(jī)構(gòu)將壓力機(jī)滑塊的垂直運(yùn)動轉(zhuǎn)換成斜楔的非垂直運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)中，內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的成形一般采用雙向斜楔機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。

圖2 雙向斜楔機(jī)構(gòu)

雙向斜楔機(jī)構(gòu)具有加工容易、質(zhì)量穩(wěn)定、維護(hù)保養(yǎng)方便等特點(diǎn)，可較好的解決負(fù)角成形問題。然而為保證翻邊后制件取出以及模具翻邊鑲塊強(qiáng)度，雙向斜楔機(jī)構(gòu)尺寸往往都比較大，需要更大尺寸的壓力機(jī)。同時(shí)，雙向斜楔機(jī)構(gòu)運(yùn)動軌跡基本與產(chǎn)品平行，行程受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)限制，從而造成制件成形困難或不易從模具內(nèi)取出，制件出現(xiàn)磕碰，生產(chǎn)效率降低，給沖壓生產(chǎn)帶來諸多不便。本文采用旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)很好地解決了以上問題，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)運(yùn)動原理及模具結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)斜楔支座、旋轉(zhuǎn)斜楔凹模、驅(qū)動裝置、滑動成形凸模等幾部分構(gòu)成。根據(jù)驅(qū)動結(jié)構(gòu)的不同分為側(cè)拉式和下拉式，如圖3所示。旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)工作時(shí)，凹模在旋轉(zhuǎn)斜楔支座的半圓形凹腔內(nèi)繞斜楔旋轉(zhuǎn)中心軸往復(fù)轉(zhuǎn)動，配合滑動成形凸模對產(chǎn)品負(fù)角部位進(jìn)行成形。

圖3 旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)斜楔側(cè)翻邊模具的應(yīng)用

某款車型的翼子板，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，與發(fā)動機(jī)罩配合部位成形較深，考慮到模具的結(jié)構(gòu)與空間布置，對于負(fù)角部位采用下拉式旋轉(zhuǎn)斜楔翻邊，如圖4所示。

旋轉(zhuǎn)斜楔的驅(qū)動形式一般采用氣缸驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)斜楔的成形過程可分為四個(gè)階段：

⑴壓力機(jī)滑塊下行前，氣缸頂起，旋轉(zhuǎn)斜楔凹模處于初始位置。此時(shí)制件能夠自由放入模具，以制件的型面進(jìn)行初定位。

圖4 翼子板側(cè)翻邊處旋轉(zhuǎn)斜楔

⑵壓力機(jī)滑塊下行時(shí)，滑動成形凸模下壓旋轉(zhuǎn)斜楔驅(qū)動板，帶動旋轉(zhuǎn)斜楔凹模旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凹模轉(zhuǎn)動到鎖緊位置后，凹模處于工作位置，與此同時(shí)壓料器將制件壓緊在旋轉(zhuǎn)斜楔凹模上進(jìn)行精確定位。

⑶壓力機(jī)滑塊繼續(xù)下行時(shí)，滑動成形凸模在壓力機(jī)滑塊下行與驅(qū)動導(dǎo)板的作用下向前運(yùn)動，在滑塊到達(dá)下死點(diǎn)時(shí)，滑動凸模完成成形動作。如果此時(shí)凹模處于工作位置，因制件結(jié)構(gòu)存在負(fù)角，制件將不能從模腔內(nèi)取出。

⑷滑塊上行后，施加在滑動成形凸模上的壓力逐漸卸載，滑動成形凸模退回并隨上模上行，旋轉(zhuǎn)斜楔凹模通過氣缸頂起回復(fù)到初始位置，避開制件的負(fù)角結(jié)構(gòu)，制件順利從型腔內(nèi)取出，完成了整個(gè)沖壓過程。

雖然旋轉(zhuǎn)斜楔設(shè)計(jì)較為容易，但對加工制造工藝要求較高。旋轉(zhuǎn)斜楔翻邊結(jié)構(gòu)與普通雙向運(yùn)動斜楔翻邊結(jié)構(gòu)比較有許多優(yōu)點(diǎn)：⑴模具結(jié)構(gòu)相對簡單；⑵旋轉(zhuǎn)斜楔結(jié)構(gòu)緊湊能夠有效減小模具尺寸，降低成本；⑶不存在退料行程問題和結(jié)構(gòu)剛性問題；⑷根據(jù)翻邊的需要可以選擇任意沖壓方向；⑸翻邊部分與模具托料部分的拼接非常光順，零件上無明顯壓痕，沖壓質(zhì)量得到顯著提高。

該模具自投入使用以來已安全生產(chǎn)三十余萬件，除正常模具保養(yǎng)外未發(fā)生過任何質(zhì)量問題，模具運(yùn)行可靠，顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語

目前，制件的負(fù)角結(jié)構(gòu)大都依靠復(fù)雜的多斜楔機(jī)構(gòu)聯(lián)動來實(shí)現(xiàn)模具工作部分對零件的成形與讓位，從而實(shí)現(xiàn)制件生產(chǎn)。這樣造成整個(gè)模具結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。本文側(cè)翻邊模具結(jié)構(gòu)采用一種新型的結(jié)構(gòu)—旋轉(zhuǎn)斜楔側(cè)翻邊，這種結(jié)構(gòu)不僅使模具結(jié)構(gòu)大大簡化，而且降低了模具制造成本，提高了產(chǎn)品品質(zhì)，在類似產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中具有較高的借鑒意義。