側(cè)圍門檻梁造型及模具研究

文／李歡迎·長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心

隨著人民生活水平日益提高及對(duì)品質(zhì)需求的提升，以及汽車行業(yè)的多樣化發(fā)展，汽車的整車安全性能成為反映汽車設(shè)計(jì)水平的重要指標(biāo)之一。在汽車車身結(jié)構(gòu)中，門檻梁除了用于提高車門門框承受踩踏的強(qiáng)度以外，對(duì)側(cè)面碰撞力及正面撞擊吸能保護(hù)乘客安全尤為重要。同時(shí)側(cè)圍是汽車白車身結(jié)構(gòu)中最重要的外觀部分，門檻梁總成結(jié)構(gòu)則是側(cè)圍中較為重要的部分。對(duì)于同一種車型，視野線與水平面之間的夾角是所有人群中1.55 米以上的人體在距離車身四米外的位置觀察車身時(shí)剛好無(wú)法看到門檻下部的焊接邊，即能保證門檻總成滿足外觀感知要求。

目前采用的側(cè)圍門檻梁部位造型有一定的局限性，本文從技術(shù)邏輯角度總結(jié)了現(xiàn)常規(guī)門檻梁結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，并針對(duì)此缺點(diǎn)研究出一種新型門檻梁造型結(jié)構(gòu)和一種新型負(fù)角翻整模具結(jié)構(gòu)。

常規(guī)側(cè)圍門檻梁造型及模具

常規(guī)門檻梁造型及模具

常規(guī)側(cè)圍門檻梁均為敞口造型，在沖壓方向上為正向開口18°左右，如圖1 中A-A 截面所示。其模具結(jié)構(gòu)為常規(guī)正整形結(jié)構(gòu)，如圖1 中右側(cè)模具結(jié)構(gòu)剖面所示。

圖1 常規(guī)的側(cè)圍門檻梁造型及模具

常規(guī)的側(cè)圍門檻梁造型為常規(guī)整翻整模具實(shí)現(xiàn)，將上模翻整鑲塊安裝在上模本體上，凸模安裝在下模座上，通過(guò)壓料芯先將產(chǎn)品壓住，翻整鑲塊正向運(yùn)動(dòng)至將產(chǎn)品壓實(shí)于凸模，達(dá)到最終需要的產(chǎn)品形狀。

常規(guī)門檻梁造型的缺點(diǎn)及應(yīng)對(duì)

常規(guī)門檻梁造型技術(shù)缺點(diǎn)：側(cè)圍門檻梁造型寬大，白車身總重較重，整車門檻梁處不緊湊，粗獷，整車外觀客觀性差。

針對(duì)上述技術(shù)背景和現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，亟需研發(fā)一種新型門檻梁造型，此新型側(cè)圍門檻梁造型及沖壓模具結(jié)構(gòu)要具備以下特點(diǎn)：

⑴側(cè)圍門檻梁外觀造型緊湊，提升整車外觀；

⑵一定程度上減輕車重，降低百公里油耗；

⑶模具結(jié)構(gòu)新穎、緊湊、精簡(jiǎn)；

⑷新模具結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)翻整負(fù)角一次到位功能。

新型側(cè)圍門檻梁造型及模具

新型側(cè)圍門檻梁為收口造型，在沖壓方向上為正向收口-7°，如圖2 中B-B 截面所示。此新型側(cè)圍門檻梁造型有效減少了車身Z 向落差，單件減重的同時(shí)使其與內(nèi)部相配合的加強(qiáng)梁也相應(yīng)縮小，實(shí)現(xiàn)了白車身總重量的降低，降低了百公里油耗。此造型從外觀上看更加緊湊、美觀。此新造型常規(guī)模具無(wú)法實(shí)現(xiàn)，需要新型模具結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，此新型模具機(jī)構(gòu)主要由六部件組成：上模座、斜楔組件、下模座、擺動(dòng)斜楔組件、凸模、壓料芯，其模具結(jié)構(gòu)工作如圖2 中的C-C剖面圖所示。

圖2 新型側(cè)圍門檻梁造型及模具

上模座

上模座是安裝在機(jī)床上臺(tái)面的運(yùn)動(dòng)部件的基礎(chǔ)部件，如圖3 所示，主要包含保護(hù)斜楔組件的蓋板、壓芯工作及安全側(cè)銷、提供壓芯力源的氮?dú)飧?7 等。

圖3 上模座

斜楔組件

斜楔組件是產(chǎn)品造型成形的凸模基準(zhǔn)及力源，如圖4 所示。斜楔組件在蓋板及中心導(dǎo)向組件與相關(guān)導(dǎo)向組件作用力下安裝在上模座內(nèi)；翻整鑲塊是產(chǎn)品成形的凸模基準(zhǔn)，安裝在斜楔組件上，通過(guò)導(dǎo)板22 及蓋板在上模座內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

圖4 斜楔組件

下模座

下模座是安裝在機(jī)床下臺(tái)面的固定部件，如圖5 所示。下模座是承載凸模及擺動(dòng)斜楔組件的基礎(chǔ)部件，由旋轉(zhuǎn)固定座及凹弧形導(dǎo)滑面來(lái)保證擺動(dòng)斜楔組件在設(shè)計(jì)的弧形運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)工作，通過(guò)氣缸34 提供力源，并有緩沖限位塊及感應(yīng)器來(lái)確認(rèn)斜楔位置的正確性。

圖5 下模座

擺動(dòng)斜楔組件

擺動(dòng)斜楔組件是此機(jī)構(gòu)的核心部件，是側(cè)圍下擺負(fù)角成形的關(guān)鍵組件，保證制件負(fù)角成形及自動(dòng)化取放件，如圖6 所示。

圖6 擺動(dòng)斜楔組件

擺動(dòng)斜楔組件通過(guò)導(dǎo)板43 及旋轉(zhuǎn)軸組件安裝在下模座內(nèi)，通過(guò)氣缸驅(qū)動(dòng)氣缸接頭組件與導(dǎo)板45 完全接觸，導(dǎo)板47 與凸模導(dǎo)滑面相接觸時(shí)為到位，斜楔組件沿導(dǎo)板49 方向運(yùn)動(dòng)至鑲塊與擺動(dòng)斜楔組件將產(chǎn)品成形到位，上模脫離后，擺動(dòng)斜楔組件在氣缸退回時(shí)，回程氣缸驅(qū)動(dòng)氮?dú)飧醉攭K46 將其沿著旋轉(zhuǎn)軸組件中心軸線凸凹弧形導(dǎo)滑面相滑動(dòng)至回程限位面與緩沖限位塊相接觸為到位。

凸模

凸模是安裝在下模座的產(chǎn)品造型部件，如圖7 所示。凸模安裝在下模座上，是支撐產(chǎn)品的基準(zhǔn)；導(dǎo)滑面51 是擺動(dòng)斜楔組件到位的基準(zhǔn)。

圖7 凸模

壓料芯

壓料芯是提供產(chǎn)品壓料力的部件，是保證產(chǎn)品翻整質(zhì)量的前提，如圖8所示。壓料芯在側(cè)銷及相關(guān)導(dǎo)向組件的作用力下安裝在上模座內(nèi)，通過(guò)氮?dú)飧?7 作用氮?dú)飧醉攭K63 來(lái)提供力源，在側(cè)銷與側(cè)銷孔相配合的前提下，導(dǎo)板與導(dǎo)滑面16 在上模座內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

圖8 壓料芯

工作過(guò)程

擺動(dòng)斜楔組件在氣缸34 的作用力下，在旋轉(zhuǎn)軸組件中心線與凹凸弧形導(dǎo)滑面32、33 旋轉(zhuǎn)至導(dǎo)板47 與導(dǎo)滑面51 相貼合到位，上模整體垂直向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)板48 與上模導(dǎo)滑面15 相作用，斜楔組件沿著導(dǎo)板49 方向運(yùn)動(dòng)，至制件成形到位。上模向上運(yùn)動(dòng)，斜楔組件脫離擺動(dòng)斜楔組件時(shí)，在氣缸34 及回程氮?dú)飧?8 作用力下，至擺動(dòng)斜楔回退限位面與緩沖限位塊貼合到位，一個(gè)沖壓流程完成。

結(jié)束語(yǔ)

此種新型模具結(jié)構(gòu)成功實(shí)現(xiàn)了側(cè)圍門檻梁下擺窄、負(fù)角造型產(chǎn)品的構(gòu)想，創(chuàng)造了一種實(shí)現(xiàn)此產(chǎn)品的新型模具結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)空間布局緊湊、實(shí)現(xiàn)了模具結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)的理念。實(shí)現(xiàn)了整車重量降低，最終為整車百公里油耗降低提供了有效的依據(jù)。此案例為后期項(xiàng)目整車造型提供了可借鑒的成功案例。