預(yù)加速在汽車沖模中的應(yīng)用與行程圖設(shè)計

李用，陳靜，徐洪，崔俊

（四川成飛集成科技股份有限公司，四川成都 610091）

1 引言

隨著人們對美好生活的不懈追求，從業(yè)人員不斷對環(huán)保及綠色產(chǎn)品要求越來越高，對生產(chǎn)的噪音與模具成本要求也越來越苛刻，如何在結(jié)構(gòu)設(shè)計中體現(xiàn)這些要素，準確設(shè)計出來，避免制造與生產(chǎn)過程中少出問題，這是模具設(shè)計者必須面對的問題。目前，滑塊設(shè)計中大家對預(yù)加速結(jié)構(gòu)需求越來越高，為了給大家一個準確的理解與掌握，本文就預(yù)加速方面的知識進行分享。

圖1 預(yù)加速結(jié)構(gòu)類型

2 預(yù)加速

在模具在工作過程中，各個機構(gòu)相互作用，為了減少噪音和沖擊力，減少機構(gòu)疲勞損壞，根據(jù)斜楔滑塊重量，滑塊行程和運動速度參數(shù)，在滑塊與驅(qū)動塊之間加一組或兩組及以上預(yù)加速驅(qū)動機構(gòu)，通過改變驅(qū)動角度或驅(qū)動接觸時間，保證提前于工作滑塊與驅(qū)動導(dǎo)板接觸前工作，達到提前啟動滑塊總行程中的一段行程，減少沖壓過程中工作驅(qū)動面間的接觸時間與沖擊力。

3 預(yù)加速結(jié)構(gòu)類型及特點

預(yù)加速在沖模中體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式有兩種，如圖1所示，圖1a所示結(jié)構(gòu)一在驅(qū)動塊與滑塊間設(shè)計的是滾輪與曲線驅(qū)動板組合機構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)優(yōu)點是尺寸小，滾動磨檫小，噪音小。缺點就是滾輪容易損壞，制造與維護成本高。圖1b所示結(jié)構(gòu)二在驅(qū)動塊與滑塊間設(shè)計是導(dǎo)板，通過增大導(dǎo)板接觸面，提高滑塊運動平穩(wěn)性。該結(jié)構(gòu)優(yōu)點是制造與維護成本低，滑塊運動平穩(wěn)。缺點是結(jié)構(gòu)尺寸大，沖擊力稍大。鑒于上述特點，在汽車沖壓模具中，一般標(biāo)準斜楔采用結(jié)構(gòu)一，非標(biāo)斜楔多采用結(jié)構(gòu)二，本文主要講解結(jié)構(gòu)二的技術(shù)要求及行程表達。

圖2 預(yù)加速在斜楔中的應(yīng)用

圖3 預(yù)加速在吊楔中的應(yīng)用

圖4 預(yù)加速在鎖死滑塊中的應(yīng)用

4 預(yù)加速導(dǎo)板應(yīng)用

（1）斜楔滑塊。如圖2所示，在設(shè)計下置斜楔中，對于重量較大，滑塊長，沖壓角度0～25°的滑塊，一般均要求設(shè)計預(yù)加速導(dǎo)板，減小噪音與沖擊，尤其是需要考慮取放件空間較大的，滑塊行程設(shè)計較大的斜楔，也需要考慮預(yù)加速結(jié)構(gòu)減小工作行程接觸時間。

（2）吊楔滑塊。如圖3所示，在設(shè)計吊楔（上置斜楔）中，對于重量較大，滑塊長，沖壓角度0～25°的滑塊，一般均要求設(shè)計預(yù)加速導(dǎo)板，減小噪音與沖擊，尤其是需要考慮壓料器強度等需要取出空間較大的，滑塊行程設(shè)計較大的斜楔，也需要考慮預(yù)加速結(jié)構(gòu)減小工作行程接觸時間。

（3）鎖死滑塊。如圖4所示，由于沖壓角度的原因，一些側(cè)成形的制件，需要設(shè)計型面停止功能，保證在成形過程中滑塊型面保持不變，俗稱鎖死滑塊，可以設(shè)計一級直接驅(qū)動或二級轉(zhuǎn)換斜楔實現(xiàn)此功能。尤其是轉(zhuǎn)換斜楔中過渡滑塊，設(shè)計行程一般都很大，驅(qū)動導(dǎo)板選擇受到角度限制，當(dāng)行程達到一定數(shù)據(jù)，標(biāo)準的30°的驅(qū)動斜導(dǎo)板無法滿足驅(qū)動功能時候，需要選擇45°驅(qū)動斜導(dǎo)板，由于驅(qū)動角度變大，導(dǎo)板受到?jīng)_擊力也變大，導(dǎo)板磨損變得非常嚴重，此時沒有其它優(yōu)選結(jié)構(gòu)的情況下，設(shè)計預(yù)加速斜驅(qū)動板，可以減小噪音與沖擊，減小工作行程接觸時間，來達到減少斜導(dǎo)板的磨損。

5 預(yù)加速參數(shù)設(shè)計

（1）預(yù)加速設(shè)計原則。對于各種滑塊，其重量為m（kg），在驅(qū)動導(dǎo)板與滑塊接觸時候，壓機滑塊有一個運動速度V（m/s），這時就可以根據(jù)公式換算出運動滑塊動能E（J）。當(dāng)計算出滑塊的動能小于25J時，可以不用設(shè)計預(yù)加速，反之就需要設(shè)計預(yù)加速導(dǎo)板。但是壓機速度不容易獲得，在實際工程設(shè)計中，通常按照滑塊重量大于200kg與沖壓角度小于25°的情況下需要設(shè)計預(yù)加速導(dǎo)板。

圖5 預(yù)加速角度設(shè)計

（2）預(yù)加速行程設(shè)計。預(yù)加速行程不能設(shè)計太大，它僅僅是一個輔助預(yù)啟動作用，通常按照滑塊總行程的2/5倍設(shè)計預(yù)加速行程，行程大，模具存放支撐就多，通常設(shè)計提前15mm左右就足夠了。

（3）預(yù)加速角度設(shè)計。如圖5所示，首先需要計算滑塊速度比，根據(jù)沖壓方向角度α，滑塊角度β，滑塊必要的工作行程OA，設(shè)計出行程圖，如圖5所示，計算出滑塊的速度比。其次確認計算結(jié)果是否滿足圖5中推薦的速度比0.6左右，如果滿足，說明驅(qū)動導(dǎo)板的角度是可以的。如果超出此范圍，需要通過設(shè)計預(yù)加速導(dǎo)板來滿足推薦的的速度比，即就是需要再次變更滑塊角度β。最后結(jié)合滑塊的動能E數(shù)據(jù)，確定是否需要預(yù)加速導(dǎo)板，通常滿足動能小于25J且速度比為0.6～0.7，是不需要設(shè)計預(yù)加速導(dǎo)板的，反之就需要設(shè)計預(yù)加速導(dǎo)板。通常對于鎖死滑塊驅(qū)動角度為45°時，預(yù)加速驅(qū)動導(dǎo)板角度為20°～25°。

（4）初始接觸量。對于設(shè)計了預(yù)加速導(dǎo)板的滑塊，導(dǎo)板初始接觸量仍然需要滿足滑塊設(shè)計要求，即初始接觸面長度大于50mm，對于斜導(dǎo)板驅(qū)動的鎖死滑塊，初始接觸量大于30mm。

6 預(yù)加速行程圖的設(shè)計

（1）斜楔滑塊。如圖6所示，設(shè)計一個翻邊斜楔，工作角度為5°，滑塊總行程為80mm，設(shè)計初期計算過速度比為0.92，遠大于要求，因此需要設(shè)計預(yù)加速導(dǎo)板，根據(jù)預(yù)加速設(shè)計角度要求，把驅(qū)動導(dǎo)板與滑塊運動方向的角度50°變更為65°，取預(yù)加速行程為15.4mm，再次計算器速度比0.56，基本滿足要求。按照此分析數(shù)據(jù)設(shè)計翻邊滑塊行程圖如圖6所示。

圖6 斜楔預(yù)加速行程圖的表達

（2）吊楔滑塊。如圖7所示，設(shè)計一個翻邊吊楔，工作角度為50°，滑塊總行程為60mm，設(shè)計初期計算過速度比為0.84，稍大于要求，因此需要設(shè)計預(yù)加速導(dǎo)板，根據(jù)預(yù)加速設(shè)計角度要求，把驅(qū)動導(dǎo)板與滑塊運動方向的角度50°變更為65°，取預(yù)加速行程為10mm，再次計算器速度比0.46，說明預(yù)加速角度65°有點大，可以取小一點，由于圖7所示機構(gòu)已經(jīng)生產(chǎn)，只是增大模具存放行程，在此就不用修正預(yù)加速角度。按照此分析數(shù)據(jù)設(shè)計翻邊滑塊行程圖如圖7所示。

（3）鎖死滑塊。如圖8所示，設(shè)計兩個滑塊，一級滑塊是翻邊凸模，取件需要回退，二級轉(zhuǎn)換滑塊驅(qū)動一級滑塊到位，工作斜導(dǎo)板的角度為45°，二級滑塊總行程為84mm，設(shè)計初期計算過速度比為1，遠大于要求，因此需要設(shè)計預(yù)加速導(dǎo)板（除了設(shè)計輔助氣缸外），根據(jù)預(yù)加速設(shè)計角度要求，驅(qū)動斜導(dǎo)板角度設(shè)計為25°，取預(yù)加速行程為34mm，再次計算器速度比0.2，說明預(yù)加速角度25°有點小，可以取大一點，在不影響生產(chǎn)情況下，只是增大模具存放行程，在此就不用修正與加速角度。按照此分析數(shù)據(jù)設(shè)計翻邊滑塊行程圖如圖8所示。

圖7 吊楔預(yù)加速行程圖的表達

圖8 鎖死滑塊預(yù)加速行程圖的表達

7 結(jié)束語

通過對預(yù)加速在各種滑塊結(jié)構(gòu)中應(yīng)用案例分析，加深了設(shè)計者對預(yù)加速的認識與掌握，進而通過行程圖設(shè)計，進一步加深對預(yù)加速行程，角度參數(shù)等設(shè)計的理解。只有大家掌握了預(yù)加速的要領(lǐng)，才能在模具設(shè)計中靈活應(yīng)用，避免工作中出錯，從而提高工作效率，縮短模具設(shè)計修改時間與模具制造周期。