液壓斜楔機(jī)構(gòu)及其在汽車(chē)沖壓模具中的應(yīng)用

鄧富銓

摘 要：隨著科技水平的不斷提高，市場(chǎng)對(duì)沖壓模具有了更高的要求，傳統(tǒng)的模具制造方法無(wú)論是在效率、精確度還是使用壽命等方面均暴露出較多的不足。以高新技術(shù)作為支持，將各類(lèi)新技術(shù)應(yīng)用到?jīng)_壓模具的設(shè)計(jì)與制造中，以此來(lái)推動(dòng)沖壓模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展，對(duì)以往存在的問(wèn)題進(jìn)行完善，不斷來(lái)提高模具加工制造效率。本文中，在分析汽車(chē)沖壓模具設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)上，探討液壓斜楔機(jī)構(gòu)在汽車(chē)沖壓模具中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：液壓斜楔機(jī)構(gòu);原理;汽車(chē)沖壓模具;應(yīng)用

0 引言

汽車(chē)沖壓模具是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的重要支撐，利用先進(jìn)的沖壓模具技術(shù)制造出來(lái)的汽車(chē)零部件性能更加穩(wěn)定，成本也相對(duì)更低。因此，在汽車(chē)生產(chǎn)制造的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)自動(dòng)化沖壓模具進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。在汽車(chē)設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，其零件結(jié)構(gòu)大多具有產(chǎn)品形狀尺寸大、局部特征多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造和裝配精度要求高及出現(xiàn)的沖壓缺陷多等特點(diǎn)。而斜楔機(jī)構(gòu)在沖壓模具中具有傳動(dòng)準(zhǔn)確、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小、速比大等特點(diǎn)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)自鎖和改變構(gòu)件運(yùn)動(dòng)方向和方式等功能，是沖壓模具中常用的、不可或缺的一種機(jī)構(gòu)。

1 汽車(chē)沖壓模具概述

（1）特點(diǎn)。汽車(chē)沖壓模具具有以下七個(gè)方面的特點(diǎn)：第一，工序數(shù)學(xué)模型版本、工序數(shù)學(xué)模型稱號(hào)與具體符合度是否達(dá)標(biāo)和正確。第二，在汽車(chē)沖壓模具過(guò)程中所應(yīng)用的壓力設(shè)備種類(lèi)和規(guī)格與使用要求是能夠完全匹配。第三，模具的基本形態(tài)和大小與技術(shù)要求是否完全匹配，尤其是在閉合高度方面更應(yīng)提高重視。第四，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)工件方向和毛坯方向加以充分重視。第五，相關(guān)坯件的具體定位標(biāo)準(zhǔn)。第六，卸載裝置基本形式以及加重設(shè)備的基本形式。第七，廢料廢物的剔除方法和具體方向。

（2）安裝調(diào)試。汽車(chē)沖壓模具的實(shí)際安裝和調(diào)試是其工作開(kāi)展過(guò)程中最重要的一項(xiàng)，為提升安裝和調(diào)試工作的便捷性，應(yīng)在需要進(jìn)行調(diào)試的汽車(chē)沖壓模具上加裝符合要求的調(diào)試設(shè)備。主要包括以下幾種，即在沖模過(guò)程中壓力設(shè)備上加裝穩(wěn)定的定位結(jié)構(gòu)設(shè)備，壓模過(guò)程中在壓力設(shè)備上加裝壓實(shí)結(jié)構(gòu)，以及形成控制設(shè)備和精準(zhǔn)度校驗(yàn)設(shè)備等。此過(guò)程應(yīng)注意，部分條件下，委托壓力模型和實(shí)際壓力模型具有較大差異，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行充分考慮。

（3）運(yùn)行安全。在對(duì)汽車(chē)沖壓模具進(jìn)行使用的過(guò)程中，每個(gè)環(huán)節(jié)均需要依照具體的安全標(biāo)準(zhǔn)可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，在此期間不可以產(chǎn)生零件松動(dòng)、偏移等任何不牢靠現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)中的零部件需要跟蹤穩(wěn)定，并且對(duì)其要有準(zhǔn)確和可靠的基本定位。在機(jī)械強(qiáng)度對(duì)沖壓模具零部件產(chǎn)生保護(hù)作用時(shí)，裝配也應(yīng)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密夾緊，定位準(zhǔn)確。與此同時(shí)，汽車(chē)沖壓模具設(shè)計(jì)人員還應(yīng)注意，固定零部件和可移動(dòng)零部件之間的可靠性、安全性間隔，不僅要充分綜合操作人員的人身安全，同時(shí)還要兼顧機(jī)床與模具之間的安全性。

2 汽車(chē)沖壓模具工藝

在汽車(chē)沖壓模具相關(guān)的工藝方面，主要由以下兩點(diǎn)需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員加以重視：第一，是沖裁工藝，該項(xiàng)技術(shù)主要針對(duì)的是板料和卸料板之間的關(guān)系，二者必須實(shí)現(xiàn)良好接觸并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行壓固。與此同時(shí)，在凸模下降時(shí)期，直至它與板料密切接觸后，應(yīng)具備一直降低到凹模的功能。并且，在兩種模接觸階段，產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)性作用將導(dǎo)致板料產(chǎn)生分離現(xiàn)象，繼而使兩種模具相互分離，隨之進(jìn)入卸載料板環(huán)節(jié)，這個(gè)過(guò)程就是沖裁運(yùn)動(dòng)。此過(guò)程應(yīng)注意，必須對(duì)卸料板的運(yùn)動(dòng)加以嚴(yán)格管控。第二，是彎曲工藝。彎曲工藝主要指的是板料和卸料板直接的接觸過(guò)程所進(jìn)行的壓固工作。在凸模下降時(shí)期，直至它與板料密切接觸后，應(yīng)具備一直降低到凹模的功能，進(jìn)而導(dǎo)致兩種模和板料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，板料將產(chǎn)生一定程度的彎曲扭曲現(xiàn)象，最后讓兩種模達(dá)到相互分離，并依靠凹模側(cè)面的頂桿完成推出，這樣就形成了一輪彎曲運(yùn)動(dòng)。

3 傳統(tǒng)斜楔機(jī)構(gòu)

模具斜楔機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)方式上大體分為“強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)”及“氣源驅(qū)動(dòng)”兩種，強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)即上模隨壓機(jī)滑塊下行過(guò)程中，上模斜楔通過(guò)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)下模填充斜楔進(jìn)行強(qiáng)制性驅(qū)動(dòng)的方式，或者上模直接與下模特殊結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的方式（如油氣混合裝置），動(dòng)力源與模具隨滑塊的上下運(yùn)動(dòng)。氣源驅(qū)動(dòng)即利用外接氣壓動(dòng)力源提供的氣壓動(dòng)力，帶動(dòng)與填充斜楔相連的氣缸工作，驅(qū)動(dòng)斜楔往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式。

模具首次與生產(chǎn)線壓機(jī)或調(diào)試線壓機(jī)進(jìn)行連線匹配時(shí)，強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)裝置沒(méi)有需要特別關(guān)注的內(nèi)容，但氣源驅(qū)動(dòng)的斜楔在與壓機(jī)匹配時(shí)，需要特別注意啟動(dòng)、結(jié)束氣源角度、以及相應(yīng)到位4個(gè)傳感器角度，共6個(gè)角度的設(shè)置，否則一旦氣動(dòng)時(shí)機(jī)設(shè)置錯(cuò)誤，傳感器設(shè)置檢測(cè)區(qū)間不當(dāng)，上模下壓后將會(huì)造成制件變形或模具的嚴(yán)重?fù)p壞。

以簡(jiǎn)單的氣動(dòng)斜楔進(jìn)行說(shuō)明（復(fù)雜多氣缸動(dòng)作類(lèi)斜楔機(jī)構(gòu)原理上一致）。一次正確的氣動(dòng)斜楔工作應(yīng)遵循以下7個(gè)步驟：

（1）由氣缸帶動(dòng)斜楔到達(dá)工作位置并進(jìn)行鎖止。（2）到位傳感器檢測(cè)斜楔是否到達(dá)預(yù)定位置。（3）機(jī)械手將上工序制件放入本工序。（4）上下模閉合，本工序完成工藝動(dòng)作。（5）由氣缸帶動(dòng)斜楔返回至起始位置。（6）起始位置傳感器感應(yīng)斜楔是否已經(jīng)歸位。（7）機(jī)械手將本工序制件抓出取走。

4 液壓傳動(dòng)式斜楔機(jī)構(gòu)工作原理

與普通機(jī)械式斜楔機(jī)構(gòu)不同，液壓斜楔機(jī)構(gòu)是利用液壓傳動(dòng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)化，通常由驅(qū)動(dòng)單元、管路、執(zhí)行單元等三部分組成，如圖1所示。

液壓斜楔機(jī)構(gòu)的工作階段可分為開(kāi)始加工階段、加壓階段、保壓及卸載階段等，如圖2所示。加工開(kāi)始階段，上模仍未與液壓斜楔驅(qū)動(dòng)單元接觸，整個(gè)液壓斜楔機(jī)構(gòu)保持靜止?fàn)顟B(tài)，如圖2a所示;隨著壓力機(jī)滑塊下行，進(jìn)入加壓階段，上模與液壓斜楔驅(qū)動(dòng)單元開(kāi)始接觸并繼續(xù)下行，在液壓作用下，執(zhí)行油缸推桿帶動(dòng)沖壓元件向外運(yùn)動(dòng)，如圖2b所示;當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力超過(guò)一定值時(shí)，液壓工作液體進(jìn)入蓄能器，使整個(gè)液壓斜楔保持一定壓力，如圖2c所示;最后，壓力機(jī)滑塊上行，液壓斜楔內(nèi)部壓力減小，執(zhí)行單元在復(fù)位器作用下復(fù)位，從而完成整個(gè)沖壓過(guò)程。

5 液壓斜楔機(jī)構(gòu)在汽車(chē)沖壓模具中的應(yīng)用

液壓斜楔機(jī)構(gòu)在汽車(chē)沖壓模具中可用于完成任意角度布局的沖孔、翻邊和局部成形等操作，如圖3所示。

在汽車(chē)零件實(shí)際生產(chǎn)中，液壓斜楔機(jī)構(gòu)對(duì)于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)、提高沖壓精度等具有重要作用。圖4所示為應(yīng)用于某著名汽車(chē)品牌整形局部彎曲工序模具中的液壓斜楔機(jī)構(gòu)。

該汽車(chē)零件為某車(chē)型內(nèi)板，其對(duì)局部彎曲部位的角度和尺寸要求十分嚴(yán)格，在生產(chǎn)中采取在整形工序上同時(shí)實(shí)施局部彎曲并保壓的工藝。由于要求模具結(jié)構(gòu)緊湊，普通機(jī)械式斜楔機(jī)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)側(cè)沖功能和保壓功能，故采用液壓斜楔機(jī)構(gòu)。

采用液壓斜楔機(jī)構(gòu)后，該模具在沖壓線上僅一次調(diào)試就取得成功。該模具具備保壓功能，沖壓件尺寸和角度控制精確。

6 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)沖壓模具設(shè)計(jì)制造對(duì)于整個(gè)汽車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō)是極為重要的，其設(shè)計(jì)水平、制造水平的高低對(duì)汽車(chē)車(chē)身鈑金件的質(zhì)量將產(chǎn)生直接影響。因此，相關(guān)人員必須立足于實(shí)際情況，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，推動(dòng)汽車(chē)沖壓模具工藝發(fā)展，從而為我國(guó)汽車(chē)沖壓模具事業(yè)的發(fā)展奠定夯實(shí)基礎(chǔ)。

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