側(cè)圍油箱口浮動切換斜楔模具設(shè)計

王 闖，宋鐵明

（一汽模具制造有限公司，吉林長春 130013）

1 引言

隨著新能源汽車快速發(fā)展，外覆蓋件造型和結(jié)構(gòu)功能變化大，沖壓模具需不斷改進(jìn)以滿足制件需求。根據(jù)充電式和換電式的續(xù)航方式不同，新能源汽車側(cè)圍外板一般為有、無油箱口的2種制件，至少需多設(shè)計制造3 副以上模具，滿足2 種側(cè)圍外板生產(chǎn)。對于此類制件，改進(jìn)工藝和模具結(jié)構(gòu)以降低成本，滿足一副模生產(chǎn)兩種側(cè)圍的生產(chǎn)需求。

本文介紹某電動車型側(cè)圍油箱口區(qū)域采用浮動切換斜楔的新形式，詳細(xì)闡述工藝設(shè)計和機構(gòu)工作過程。

2 油箱口處工藝分析

圖1所示為某車型右側(cè)圍外板，其中含油箱口的側(cè)圍外應(yīng)用于充電型電動車，無油箱口的側(cè)圍外板應(yīng)用于換電型電動車，以滿足不同續(xù)航形式的電車車型。側(cè)圍外板材料St17E+Z-50/50-O5，料厚0.7mm，屈服強度σs=145MPa，抗拉強度Rm≥292MPa，制件尺寸3,405×1,340×420mm，兩種側(cè)圍的區(qū)別僅在是否含有油箱口。

圖1 右側(cè)圍外板

經(jīng)分析，側(cè)圍尾部油箱口在拉伸后采用3 工序成形[1]，分別是：①直修邊→②側(cè)翻邊→③斜修邊，工藝排布如圖2 所示。3 工序均采用切換機構(gòu)。①、②工序采用正常切換機構(gòu)，保證實現(xiàn)油箱口切除和整型，滿足切換要求，生產(chǎn)平穩(wěn)；③工序采取新工藝和模具結(jié)構(gòu)方案，實現(xiàn)浮動斜楔切換，滿足精修邊。

圖2 工序排布

對于③工序，根據(jù)油箱口造型，設(shè)計側(cè)修角度為40°，角度較大，采用側(cè)壓料，保證油箱口周圈20mm范圍內(nèi)全型面壓料，對應(yīng)凸模鑲塊，給定大致范圍，方便現(xiàn)場調(diào)試整改。

3 浮動切換斜楔結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 機構(gòu)設(shè)計

為實現(xiàn)③工序工藝內(nèi)容，設(shè)計浮動切換斜楔主要由切換滑塊和浮動修邊裝置兩大部分構(gòu)成[2]，主要組成部分和運動方向如圖3和圖4所示。

圖3 浮動切換機構(gòu)軸測圖

圖4 軸側(cè)分解圖

裝配時，將件1及附屬件從上壓料板背部安裝，件2、件3及附屬件從上壓料板正面安裝，通過件4連接，實現(xiàn)浮動斜楔掛在上壓料板內(nèi)，且通過導(dǎo)柱襯套在壓料板內(nèi)實現(xiàn)上下活動。件5固定在上壓料板背面。件6切換滑塊通過氣缸驅(qū)動，實現(xiàn)工作與回程兩種狀態(tài)。

設(shè)計工作行程時，修邊刃入3mm時形式最優(yōu)。根據(jù)制件造型設(shè)計側(cè)壓料板行程15mm，保證提前10mm壓料。設(shè)計件5行程40mm，保證件3回程后能完全縮回上壓料板內(nèi)，且預(yù)留10mm 余量防止浮動斜楔由于慣性碰傷制件。設(shè)計保證件5 回程力FB＞G（浮動斜楔重力分力）+f（摩擦力）。件6 行程滿足在生產(chǎn)無油箱口側(cè)圍時脫離工作即可。

3.2 工作過程

在保證大角度斜修，完成修邊切換的前提下，保證生產(chǎn)無油箱口側(cè)圍時不修邊，側(cè)壓料板和修邊凹模需完全縮回上壓料板內(nèi)。采取浮動斜楔安裝在上壓料板的形式，大大減少占用空間，有效降低模具閉合高度。

當(dāng)壓料板到下死點時，切換滑塊和浮動裝置形成剛性接觸，實現(xiàn)修邊；反之，兩者脫離不接觸，實現(xiàn)不修邊。

如圖5所示，當(dāng)壓機運行至上死點時，側(cè)壓壓料板行程釋放，回程氮缸釋放，根據(jù)行程關(guān)系，浮動斜楔縮回上壓料板內(nèi)，在上壓料板接觸工序件之前能保持縮回狀態(tài)，不會接觸工序件。

圖5 上死點工作狀態(tài)

如圖6所示，在生產(chǎn)有油箱口側(cè)圍外板時，切換滑塊運行至工作狀態(tài)。當(dāng)壓機運行至下死點過程中，上壓料板開始壓料，支撐座與切換滑塊行程剛性接觸，回程氮缸和側(cè)壓料板相繼被壓縮，直至修邊完成。

圖6 修邊時下死點狀態(tài)

如圖7所示，在生產(chǎn)無油箱口側(cè)圍外板時，切換滑塊運行至脫離狀態(tài)，上壓料板壓料后，支撐座與切換滑塊不接觸，浮動斜楔始終保持行程釋放狀態(tài)，縮回上壓料板內(nèi)，保證工作過程中不接觸工序件。

圖7 不修邊時下死點狀態(tài)

3.3 特點及注意事項

此浮動切換斜楔設(shè)計，有效地實現(xiàn)大角度斜修邊機構(gòu)的切換，空間緊湊，能有效控制模具高度。采用浮動斜楔提升干涉曲線的通過空間，提高生產(chǎn)自動化程度。采用自鎖氣缸作為切換機構(gòu)動力源，保證切換到位準(zhǔn)確性，并能鎖定以防生產(chǎn)沖擊產(chǎn)生竄動。設(shè)計中可設(shè)計切換指示裝置，防止人為誤操作。

本機構(gòu)設(shè)計優(yōu)勢在于采用浮動斜楔掛在上壓料板內(nèi)，上下雙活，通過切換機構(gòu)兩種到位狀態(tài)，與浮動斜楔形成剛性接觸，從而完成修邊。

實際生產(chǎn)中，機構(gòu)運行平穩(wěn)，模具各項狀態(tài)良好，油箱口附件側(cè)壓料板著色良好，面品質(zhì)量合格，如圖8所示。無油箱口側(cè)圍面品質(zhì)量沒有切換機構(gòu)沖擊痕，棱線清晰無壓傷。

圖8 面品質(zhì)量及著色率

4 結(jié)論

本文介紹此新型浮動切換型斜楔，相比傳統(tǒng)油箱口勾修設(shè)計，減小機構(gòu)空間，有效控制模具高度。提高自動生產(chǎn)節(jié)拍，實現(xiàn)大角度斜楔切換。經(jīng)生產(chǎn)驗證此設(shè)計實現(xiàn)了側(cè)圍有、無油箱口的兩種制件的斜修復(fù)雜工藝內(nèi)容，適用于空間受限的模具，為此類側(cè)圍外板油箱口提供新的工藝方式和模具結(jié)構(gòu)參考。