發(fā)動機(jī)罩外板側(cè)翻邊斜楔設(shè)計(jì)方法

文／趙珍珍，劉志，和鳳，謝丹，尚欣坤·長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心

由于鋁板材質(zhì)翻邊回彈量大，為保證更好的包邊角度和包邊質(zhì)量，沖壓模具垂直翻邊后，需增加一道工序?qū)χ攸c(diǎn)部位進(jìn)行側(cè)翻邊，該工序整體工藝緊湊，使模具結(jié)構(gòu)布局困難。按照常規(guī)雙向斜楔模具設(shè)計(jì)，會使模具尺寸加大，模具重量增加，違背了行業(yè)追求輕量化的趨勢。本文介紹一種相對合理的斜楔布局，可有效縮小模具尺寸，減輕模具重量。

模具設(shè)計(jì)實(shí)例

工藝內(nèi)容分析

制件如圖1所示，其材質(zhì)為6C16，料厚為1.0mm，在前序垂直翻邊的基礎(chǔ)上，本序?qū)D1所示的三處位置進(jìn)行側(cè)翻邊，其中與翼子板搭接處翻邊相互對稱，與前保險杠搭接處翻邊自身對稱。

圖1 工序內(nèi)容分布圖

側(cè)翻邊完成后的制件在沖壓方向上有負(fù)角，必須用斜楔的復(fù)合運(yùn)動來保證制件抓取時不與凸模干涉。以往設(shè)計(jì)模具時，此工序三處側(cè)翻邊多采用氣缸驅(qū)動的雙向斜楔，該結(jié)構(gòu)可以完全消除負(fù)角問題，并且造型簡單，設(shè)計(jì)和制造加工過程均比較方便。由于與翼子板搭接的兩處側(cè)翻邊角度為70°，角度較大，導(dǎo)致下模驅(qū)動裝置處結(jié)構(gòu)的尺寸較大，強(qiáng)度較弱。側(cè)翻區(qū)域占整體區(qū)域的一半以上，且包含多個易出包邊問題的R角，上模斜楔的回退行程需相應(yīng)地加大，導(dǎo)致模具尺寸增大，同時又由于雙向斜楔本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也會導(dǎo)致模具尺寸增大。具體分析如下：

初期設(shè)計(jì)中，模具與保險杠搭接處的斜楔結(jié)構(gòu)如圖2所示，氣缸5通過充氣將滑車4驅(qū)動到位后，驅(qū)動塊1下行，通過行程背板2和行程背板3以及驅(qū)動導(dǎo)板6和導(dǎo)滑面之間的相互作用，將滑車4卡死，滑車7沿指定方向運(yùn)動到位，從而完成翻邊內(nèi)容。此結(jié)構(gòu)的不足著重體現(xiàn)在需要驅(qū)動塊組件1與滑車4右側(cè)結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，使滑車到達(dá)工作狀態(tài)并卡死，這部分結(jié)構(gòu)沿A方向所占空間約1750mm×260mm×450mm，導(dǎo)致模具整體向外擴(kuò)張，而模具內(nèi)側(cè)卻出現(xiàn)空間空置的不諧調(diào)狀態(tài)。

圖2 初期模具中與保險杠搭接處斜楔的工作原理圖

初期設(shè)計(jì)中與翼子板搭接處的斜楔結(jié)構(gòu)如圖3所示，相似機(jī)構(gòu)沿A方向所占空間約520mm×220mm×410mm。因其與保險杠搭接處斜楔的工作原理相同，在此不再贅述。

圖3 初期模具中與翼子板搭接處斜楔的工作原理圖

該斜楔結(jié)構(gòu)的不足之處表現(xiàn)在：

⑴ 需要?dú)飧讓⒒囅闰?qū)動到位，而一般機(jī)床的氣路系統(tǒng)并不絕對穩(wěn)定，批量生產(chǎn)時由于氣缸卡滯而導(dǎo)致模具損壞的事件時有發(fā)生。

⑵ 下置斜楔受力點(diǎn)較多，而強(qiáng)度相對較弱，發(fā)生疲勞斷裂的風(fēng)險較大。

⑶ 下置斜楔長度較長，而寬度方向也無法收窄，導(dǎo)致斜楔整體尺寸較大，從而導(dǎo)致模具尺寸加大。

綜上所述，此工序模具若沿襲以往模具設(shè)計(jì)的思路，會困難重重，必須另辟蹊徑，才能保質(zhì)保量地完成工序要求。經(jīng)過設(shè)計(jì)者的苦思冥想和綜合對比，側(cè)抽形式的斜楔結(jié)構(gòu)便應(yīng)運(yùn)而生了。

模具設(shè)計(jì)

側(cè)抽結(jié)構(gòu)同樣可以完全消除負(fù)角問題，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將雙向斜楔下模驅(qū)動裝置處結(jié)構(gòu)與斜楔本體一分為二，變換成一個單獨(dú)的側(cè)向運(yùn)動結(jié)構(gòu)，和上模對應(yīng)的驅(qū)動塊一起由模具外側(cè)移至模具內(nèi)側(cè)。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于直接去掉了外側(cè)下模驅(qū)動裝置處的結(jié)構(gòu)，節(jié)省了該結(jié)構(gòu)所占的模具空間，明顯地縮小了模具尺寸，減輕了模具重量。同時側(cè)向運(yùn)動的結(jié)構(gòu)為實(shí)心鑄造結(jié)構(gòu)，兩側(cè)受力均衡，沒有偏載，極大程度地保證了機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度。此模具設(shè)計(jì)的核心要點(diǎn)為三處翻邊均需設(shè)計(jì)為側(cè)抽結(jié)構(gòu)，斜楔運(yùn)動方向、行程以及斜楔布局均需考慮周全，以達(dá)到在翻邊內(nèi)容順利完成的同時，保證模具強(qiáng)度，縮小模具尺寸的目的。

⑴ 與前保險杠搭接處斜楔的設(shè)計(jì)。

斜楔結(jié)構(gòu)如圖4（箭頭方向?yàn)楦鞴ぷ鞑考倪\(yùn)動方向）所示，驅(qū)動塊1向下運(yùn)動，通過行程背板2和行程背板3的相互作用驅(qū)動滑車4運(yùn)動，滑車4通過行程背板6和行程背板7的相互作用驅(qū)動滑車8運(yùn)動，滑車8到達(dá)工作位置卡死后，滑車10沿指定方向運(yùn)動到位，從而完成翻邊內(nèi)容。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是由驅(qū)動塊1和滑車4協(xié)同作用，來達(dá)到將滑車8推至工作狀態(tài)并卡死的目的，取代了前期設(shè)計(jì)中相同功能的結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)在于新增加的結(jié)構(gòu)布置在模具內(nèi)側(cè)，削減掉了模具外側(cè)的結(jié)構(gòu)，從而最大程度地減小了模具尺寸，減輕了模具重量。

圖4 前保險杠搭接處斜楔的工作原理圖

⑵ 與翼子板搭接處斜楔的設(shè)計(jì)。

翼子板搭接處斜楔改善后的結(jié)構(gòu)如圖5所示，其工作原理與前保險杠搭接處斜楔的工作原理相同，在此不再贅述。

圖5 翼子板搭接處斜楔的工作原理圖

⑶ 上面兩個部分的斜楔機(jī)構(gòu)合并起來便組成了下模的整體布局，如圖6所示。

由圖6可見，斜楔機(jī)構(gòu)1位置由傳統(tǒng)的雙動斜楔變更為側(cè)抽式斜楔，減少了氣缸與驅(qū)動塊占用的空間，在A方向節(jié)約空間約1750mm×260mm×450mm，同理可知，斜楔機(jī)構(gòu)2和斜楔機(jī)構(gòu)3均為與翼子板搭接處的斜楔，結(jié)構(gòu)完全對稱，他們分別在B、C向各節(jié)約空間約520mm×220mm×410mm，從而有效縮短了各斜楔部件的尺寸，優(yōu)化了下模整體的布局，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了在順利完成工序內(nèi)容的前提下，達(dá)到使模具結(jié)構(gòu)緊湊合理、縮小模具尺寸和降低模具重量的目的。

圖6 下模整體布局圖

模具先進(jìn)性

由此可見，與保險杠搭接處斜楔和與翼子板搭接處斜楔以相同原理改善后，表現(xiàn)出以下幾方面的優(yōu)勢：

⑴ 通過驅(qū)動塊和氮?dú)鈴椈傻目刂?，斜楔在工作與自由狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過渡平緩且穩(wěn)定性高，極大地減小了斜楔的沖擊對模具的影響。

⑵ 下置斜楔分為兩部分，自身導(dǎo)滑位置和驅(qū)動位置接觸范圍大且強(qiáng)度高，斜楔壽命和抗疲勞強(qiáng)度明顯提高。

⑶ 三組斜楔各司其職，短小精悍，并合理利用了模具內(nèi)部的空間，有效減小了模具的尺寸，減輕了模具重量。

結(jié)束語

在汽車模具行業(yè)追求減重、節(jié)能的時代，此側(cè)抽斜楔結(jié)構(gòu)使鋁板發(fā)動機(jī)罩外板得以制成，為鋁車身的實(shí)現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。與此同時，還能通過推陳出新，合理布局，使三個側(cè)抽斜楔結(jié)構(gòu)緊湊，不僅保質(zhì)保量地完成了側(cè)翻邊內(nèi)容，還最大限度地減輕了模具重量。通過該模具結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和推廣，對現(xiàn)在整車輕量化和模具輕量化的實(shí)現(xiàn)具有積極的指導(dǎo)意義。