某車型發(fā)蓋水滴造型包邊模具結(jié)構(gòu)設計

劉永根

（安徽江淮汽車集團股份有限公司 技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

1 汽車發(fā)蓋包邊形式

對于車身門蓋類零件，在其輪廓周圍都需進行包邊工藝設計。目前采用的包邊設備基本分為3種：壓合模具、包邊專機和機器人滾邊，采用何種包邊設備，需要綜合考慮項目定義的生產(chǎn)節(jié)拍、設備開發(fā)周期和開發(fā)預算，以及車間生產(chǎn)線規(guī)劃等諸多因素[1]。其中壓合模具以其精度好、質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)拍高等優(yōu)點被作為首選包邊方式[2]。

汽車發(fā)蓋的包邊形式中，主要存在兩種類型，一種是普通的包邊，其形式如圖1所示，另外一種是水滴包邊，其形式如圖2所示?？梢钥闯?，普通包邊造型比較鋒利，而水滴包邊造型比較鈍銼，水滴包邊造型的目的除了匹配車身以美觀造型，更重要是可以保護行人安全，降低傷害。

圖1 普通包邊形式

圖2 水滴包邊形式

對于圖1的包邊形式，包邊模具一般采用先進行一次預彎，再進行一次壓合完成包邊工作，而對于圖2所示的水滴包邊，圖1采用的包邊結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)，需設計一種新的包邊結(jié)構(gòu)來完成包邊。

2 水滴型包邊模具結(jié)構(gòu)

2.1 包邊模具結(jié)構(gòu)形式選擇

發(fā)蓋包邊總成零件包邊部位剖視圖如圖3所示，包邊位置型面切線與沖壓方向夾角為40.9°。

圖3 水滴包邊剖視圖

對于門蓋類零件包邊，主要存在三種包邊預彎機構(gòu)：

（1）邊線是直線的包邊，采用一般預彎機構(gòu)，如圖4所示。

圖4 一般預彎機構(gòu)

此種預彎機構(gòu)較簡單，驅(qū)動塊通過推動滾輪，使預彎刀塊繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)對工件進行預彎，由于刀塊在旋轉(zhuǎn)過程中受力不均勻，且方向時刻在變動，對于大面積的包邊質(zhì)量難以保證，只適合用來進行工件拐角位置的小區(qū)域包邊。

（2）翻邊線變化大的部位，采用平行預彎機構(gòu)，如圖5所示。

圖5 平行預彎機構(gòu)

平行預彎機構(gòu)包含兩個旋轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動塊通過推動滾輪，使預彎刀塊繞著軸1和軸2平行向前運動。由于刀塊方向不變，受力均勻，適合進行包邊面切線與沖壓方向夾角大于55°的工件預彎。

（3）翻邊線斷面傾斜度較大的部位，采用雙驅(qū)動型預彎機構(gòu)，如圖6所示。此種機構(gòu)適合進行包邊型面切線與沖壓方向夾角小于或等于55°的工件預彎。

圖6 雙驅(qū)動型預彎機構(gòu)

本文所述發(fā)蓋的水滴包邊位置，由圖3可知包邊位置型面切線與沖壓方向夾角為40.9°，屬于上述的第（3）種情況，即需要進行兩次預彎工作，因此采用雙驅(qū)動型預彎機構(gòu)。

2.2 預彎刀塊進入角度選擇

根據(jù)外板零件包邊前翻邊角度的不同，需要選擇不同的預彎刀塊進入角度。如圖7所示，α為外板的翻邊角度，θ為預彎刀塊的進入角度。

圖7 預彎刀進入角度示意圖

預彎刀進入角度選擇可參考表1進行設定。

表1 預彎刀進入角度選擇范圍

2.3 水滴型包邊模具結(jié)構(gòu)

布置圖如圖8所示。

圖8 水滴型包邊模具結(jié)構(gòu)

水滴包邊機構(gòu)包括四個部分，左右兩個為預彎機構(gòu)，中間兩個為旋轉(zhuǎn)壓合機構(gòu)。預彎刀塊安裝在預彎機構(gòu)上面，壓合刀塊安裝在旋轉(zhuǎn)壓合機構(gòu)上面。包邊模設計過程中需注意以下事項[3]：

①首先要注意預彎刀塊與壓合刀塊在運動過程中是否存在干涉，同時注意其他部位的干涉問題；

②在包邊完成后如果有包不實或是包邊的厚度大于其他部位，除了要查找包邊機成形鑲塊的缺陷外，還要注意外板翻邊線處的R角大小，R角小，會導致包不實，R角過大，會導致包邊厚；

③預彎角度的大小直接影響包邊質(zhì)量，理論上最佳的預彎邊角度為35°～45°，預彎角度過大，在成形的過程中翻邊線容易外凸，零件的邊緣可能翹起，預彎角度過小，在成形的過程中會出現(xiàn)卷料的情況，同時對外板面品也有很大影響。

3 模具結(jié)構(gòu)分解

預彎機構(gòu)分解如圖9、圖10、圖11所示。

圖9預彎機構(gòu)中，滾輪1、滾輪2和滾輪3中間均套有旋轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動塊1和驅(qū)動塊2固定在上模，其余部件固定在下模，預彎刀塊通過螺栓固定在預彎機構(gòu)上。包邊進行之前，下模預彎部件通過彈簧的拉力，使刀塊處于打開狀態(tài)。

圖9 預彎機構(gòu)裝配圖

圖10 下模預彎機構(gòu)

圖11 上模驅(qū)動機構(gòu)

預彎過程為：上模下行，帶動驅(qū)動塊1和驅(qū)動塊2向下運動。當下行到一定高度，首先驅(qū)動塊1和滾輪1進行接觸，推動下模固定的預彎部件繞著旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)，帶動預彎刀塊對零件進行第一次預彎，同時滾輪1繞著自身內(nèi)部旋轉(zhuǎn)軸進行轉(zhuǎn)動。上模繼續(xù)下行，預彎機構(gòu)維持在預彎狀態(tài)，驅(qū)動塊1與滾輪1不分離，直到驅(qū)動塊2與滾輪2接觸，再次推動預彎機構(gòu)繞著旋轉(zhuǎn)軸進行第二次預彎。外板件兩次預彎前后狀態(tài)如圖12所示。

預彎過程完成以后，上模繼續(xù)下行，旋轉(zhuǎn)壓合機構(gòu)開始動作，完成壓合包邊。旋轉(zhuǎn)壓合結(jié)構(gòu)分解如圖13所示。

圖12 零件預彎前后狀態(tài)對比

圖13 旋轉(zhuǎn)壓合機構(gòu)分解圖

氮氣缸和旋轉(zhuǎn)軸固定座通過螺栓安裝在上模，旋轉(zhuǎn)軸固定安裝在固定座上，旋轉(zhuǎn)基座通過旋轉(zhuǎn)軸懸掛在旋轉(zhuǎn)軸固定座上。壓合刀塊通過螺栓固定在旋轉(zhuǎn)基座上，弧形導板通過螺栓安裝在旋轉(zhuǎn)基座上，平面導板通過螺栓安裝在支架上，支架通過螺栓安裝在下模。

旋轉(zhuǎn)壓合前，旋轉(zhuǎn)壓合機構(gòu)通過氮氣缸使壓合刀塊處于打開狀態(tài)。預彎動作完成以后，旋轉(zhuǎn)壓合機構(gòu)開始工作。首先，弧形導板和平面導板先接觸，然后推動旋轉(zhuǎn)本基座繞著旋轉(zhuǎn)軸向下旋轉(zhuǎn)，壓合刀塊在旋轉(zhuǎn)基座的帶動下，對包邊部位進行旋轉(zhuǎn)壓合。旋轉(zhuǎn)壓合動作完成后，壓合狀態(tài)如圖3所示。

4 結(jié)語

汽車門蓋類零件包邊是整個沖壓生產(chǎn)的最后一個工序，其精度穩(wěn)定性、表面質(zhì)量對整車精度有很大影響，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可根據(jù)零件特征選擇合適的工裝設備和工藝參數(shù)。