后背門內(nèi)板斜沖正沖交叉模具結(jié)構(gòu)

朱 俊，閆 濤

大乘汽車集團有限公司（江蘇常州 213000）

1 引言

隨著汽車消費市場競爭不斷加劇，消費者不僅看重整車的性能，而且對汽車的外觀造型要求越來越高。汽車細分市場SUV車型近幾年一直都受消費者的青睞，溜背式設(shè)計，懸浮頂天窗，夸張的尾部設(shè)計，動感十足，凸顯運動范。后背門是汽車整體造型的重要元素之一，時尚、個性、新穎的背門造型是整車一道亮麗的風(fēng)景線。然而，隨著后背門造型設(shè)計越來越夸張個性，導(dǎo)致后背門內(nèi)板沖壓成形工藝越來越復(fù)雜。

本文介紹了一種汽車后背門內(nèi)板斜沖和正沖交叉的模具結(jié)構(gòu)，對于后背門內(nèi)板兩側(cè)不同部位的沖孔且孔的法向又交叉的情況，采用斜沖和正沖交叉機構(gòu)，在一道工序中同時沖出所需要的孔；主要從后背門內(nèi)板的零件結(jié)構(gòu)分析、斜沖和正沖交叉機構(gòu)的設(shè)計、交叉機構(gòu)的裝配及工作過程等方面對該模具結(jié)構(gòu)進行了闡述，該模具結(jié)構(gòu)的應(yīng)用對汽車白車身類似后背門內(nèi)板的模具設(shè)計具有一定的參考價值。

2 后背門內(nèi)板的結(jié)構(gòu)分析

汽車后背門內(nèi)板以其形狀特殊，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜而著稱，尤其是后背門內(nèi)板左右兩側(cè)區(qū)域匹配面較多，功能安裝孔或安裝過孔較多且孔位各異。如圖1所示，一款SUV車型的后背門內(nèi)板的結(jié)構(gòu)示意圖，后背門內(nèi)板通常要滿足內(nèi)外飾、電器及人工智能等功能的安裝要求，而且各功能安裝孔位的法向較多，是導(dǎo)致后背門內(nèi)板生產(chǎn)工藝流程變長，工序內(nèi)容復(fù)雜的主要原因。

以圖1后背門內(nèi)板為例，尾燈安裝部位及其以下區(qū)域分布著6組功能各異的孔，分別是氣彈簧安裝過孔、上緩沖塊安裝過孔、尾燈安裝過孔、外飾板安裝過孔、限位塊安裝過孔、下緩沖塊安裝過孔，這6組孔的位置和沖孔方向完全不同。

顯然，背門內(nèi)板的結(jié)構(gòu)是由整車造型及內(nèi)外飾和電器安裝功能需求而決定的，其最顯著的特點就是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工序內(nèi)容較多，工序布置緊張。為了追求后背門內(nèi)板特殊的結(jié)構(gòu)，一些汽車廠家通常采用加長制造工藝流程，投入較大的模具開發(fā)成本；這樣也使得整車制造成本上升，從而會降低汽車產(chǎn)品在價格上的競爭優(yōu)勢。

圖1 后背門內(nèi)板結(jié)構(gòu)示意圖

對于汽車白車身后背門內(nèi)板零件，根據(jù)其造型的復(fù)雜程度，汽車廠家通常設(shè)計4～5道工序完成沖壓成形，考慮到車身開發(fā)成本和現(xiàn)有生產(chǎn)線體的設(shè)備臺數(shù)，模具副數(shù)一般不超過5副。而本文所述的后背門內(nèi)板結(jié)構(gòu)特殊，按照常規(guī)最多5道工序無法實現(xiàn)。通過對后背門內(nèi)板結(jié)構(gòu)進行認真研究分析，合理制定其工藝排布及工序內(nèi)容，設(shè)計一種斜沖、正沖交叉機構(gòu)的模具，能有效縮短工序流程，減少模具開發(fā)投入，達到降低整車開發(fā)成本，提升汽車市場競爭力的目的。

3 后背門內(nèi)板模具設(shè)計

本文所述后背門內(nèi)板的模具整體結(jié)構(gòu)是按照常規(guī)通用的模具架構(gòu)設(shè)計，結(jié)合本制件的結(jié)構(gòu)特點，其特殊之處就在于，該模具結(jié)構(gòu)中含有一種斜沖、正沖交叉的機構(gòu)如圖2所示。該模具主要由上模板、下模板、斜沖機構(gòu)、正沖機構(gòu)、壓料板以及模具導(dǎo)向和支撐緊固件組成，其中斜沖機構(gòu)的斜楔滑塊和正沖機構(gòu)的凸模安裝底座安裝在上模板上，如圖3所示，斜沖機構(gòu)的斜楔驅(qū)動器安裝下模板上，斜沖機構(gòu)和正沖機構(gòu)組合后可實現(xiàn)斜沖和正沖同時進行的交叉沖孔工序。

圖2 斜沖、正沖交叉的模具

圖3 斜沖、正沖交叉機構(gòu)的上模

3.1 斜沖正沖交叉機構(gòu)的設(shè)計

通過對后背門內(nèi)板的結(jié)構(gòu)分析，其左右兩側(cè)區(qū)域，有5組孔必須在一序中同時完成，否則需要增加一副模具，造成車身開發(fā)成本增加。這5組孔分別是彈簧安裝過孔、緩沖塊安裝過孔、尾燈安裝過孔、外飾板安裝過孔、緩沖塊安裝過孔，其中彈簧安裝過孔、緩沖塊安裝過孔需在本道工序中采用倒勾斜楔機構(gòu)沖孔；尾燈安裝過孔和外飾板安裝過孔需在本道工序中需采用斜楔機構(gòu)沖孔；而下緩沖塊安裝過孔需要正沖孔，同時該孔的正沖機構(gòu)與尾燈安裝過孔、外飾板安裝過孔的斜楔沖孔機構(gòu)干涉。解決該問題的關(guān)鍵，就是設(shè)計一副斜沖、正沖交叉的機構(gòu)，在一副模具中同時完成斜沖和正沖工序內(nèi)容。

通過上述模具零件結(jié)構(gòu)和工序內(nèi)容分析，該斜沖、正沖交叉機構(gòu)的斜沖部分由斜楔安全螺釘、斜楔滑塊耐磨板、斜楔復(fù)位氮氣彈簧、斜楔滑塊、斜沖凸模組件、斜沖退料聚氨酯組件、自潤滑耐磨板、斜楔驅(qū)動器、斜楔強制復(fù)位鉤、斜楔滑塊壓板、斜楔滑塊側(cè)面耐磨板、斜楔滑塊V型導(dǎo)板等零部件組成。

該交叉機構(gòu)的正沖部分主要由正沖退料聚氨酯組件、正沖凸模組件、正沖凸模固定座安裝龍門架等零部件組成。該交叉機構(gòu)設(shè)計的重點就是正沖凸模固定座安裝龍門架跨過斜楔滑塊安裝在上模板上，斜楔滑塊與正沖凸模固定座安裝龍門架之間設(shè)計有自潤滑耐磨板，自潤滑耐磨板固定在斜楔滑塊上，如圖4所示。

圖4 斜沖、正沖交叉機構(gòu)

3.2 斜沖、正沖交叉機構(gòu)的裝配

后背門內(nèi)板模具中斜沖和正沖交叉機構(gòu)的裝配過程分為兩部分：①首先是斜楔機構(gòu)部分的組裝，將斜楔滑塊耐磨板和斜楔滑塊側(cè)面耐磨板安裝在斜楔滑塊上并用螺釘緊固，將斜楔復(fù)位氮氣彈簧安裝在斜楔滑塊上并用螺釘緊固，將斜沖凸模組件（包含凸模、凸模固定座、定位銷）安裝在斜楔滑塊上并用螺釘緊固，將斜沖退料聚氨酯組件（包含聚氨酯和固定卡片）裝在斜沖凸模組件上并用螺釘緊固，將自潤滑耐磨板安裝在斜楔滑塊上并用螺釘緊固，將斜楔強制復(fù)位鉤安裝在斜楔滑塊上并用螺釘緊固；將上述組裝完成的斜沖機構(gòu)放置于上模板的相應(yīng)位置，將斜楔滑塊壓板放置在斜楔滑塊上，并用螺釘將斜楔滑塊和上模板鎖緊；將斜楔安全螺釘從上模板穿過鎖緊在斜楔滑塊上，完成斜沖機構(gòu)的組裝；②其次是正沖機構(gòu)的組裝，將正沖凸模組件（包含凸模、凸模固定座、定位銷）安裝在正沖凸模固定座安裝龍門架上并用螺釘緊固，將正沖退料聚氨酯組件（包含聚氨酯和固定卡片）安裝在正沖凸模組件上并用螺釘緊固，將上述組裝完成的正沖機構(gòu)跨過斜楔滑塊安裝在上模板上，采用銷釘定位并用螺釘緊固，完成斜沖和正沖交叉機構(gòu)的裝配，如圖5所示。

圖5 斜沖正沖交叉機構(gòu)安裝示意圖

3.3 斜沖、正沖交叉機構(gòu)的工作過程

含有斜沖、正沖交叉機構(gòu)的模具工作過程，機床滑塊帶動上模板下行，上模板帶動帶動斜沖機構(gòu)和正沖機構(gòu)下行，隨著上模板的繼續(xù)下行，斜沖機構(gòu)的斜楔滑塊V型導(dǎo)板首先與安裝在下模板的斜楔驅(qū)動器接觸，在滑塊下行壓力的作用下，斜楔驅(qū)動器開始驅(qū)動斜楔滑塊沿既定軌跡運動；當斜楔滑塊帶動斜沖凸模組件及斜沖退料聚氨酯組件開始接觸板料時，正沖機構(gòu)的退料聚氨酯組件、正沖凸模組件也同時開始接觸板料，在滑塊下行壓力的作用下同時完成斜沖孔和正沖孔工作。

機床滑塊帶動上模板回程時，在斜沖退料聚氨酯組件和正沖機構(gòu)的退料聚氨酯組件的作用下，斜沖凸模組件和正沖凸模組件先脫離板料，防止沖孔板料帶變形；隨著機床滑塊繼續(xù)上行，斜楔滑塊在斜楔復(fù)位氮氣彈簧的作用下完成復(fù)位；當機床滑塊到達上死點停止后，取出制件，完成一次沖壓行程。

4 結(jié)束語

本文從后背門內(nèi)板制件的結(jié)構(gòu)、斜沖、正沖交叉機構(gòu)的設(shè)計方案、裝配方式及工作原理等方面，闡述了一種后背門內(nèi)板斜沖、正沖交叉的模具結(jié)構(gòu)。上述特殊機構(gòu)的設(shè)計應(yīng)用，能有效解決后背門內(nèi)板特殊結(jié)構(gòu)在沖壓加工過程中面臨的實際難題。

上述模具結(jié)構(gòu)中特有的斜沖、正沖交叉機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單，實用穩(wěn)定，日常維護保養(yǎng)方便等優(yōu)點。該斜沖、正沖交叉機構(gòu)結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用，為其他車型類似后背門內(nèi)板模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，提供了一種參考方案。