張玲玲，呂 強(qiáng)，李陽平，程阿苗，袁 奎，朱五省

（陜西黃河工模具有限公司，陜西西安 710043）

1 引言

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車的外觀造形越來越優(yōu)美，抗扭力的結(jié)構(gòu)件越來越多，相應(yīng)模具的設(shè)計(jì)制造越來越復(fù)雜。在汽車模具設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會遇到各式各樣形狀復(fù)雜怪異的板金制件，其工藝方案制訂及模具設(shè)計(jì)難度都非常大。很多制件形狀復(fù)雜，孔特別多，空間又狹小，在成形時(shí)無法采用標(biāo)準(zhǔn)斜楔，只能根據(jù)空間設(shè)計(jì)非標(biāo)斜楔。

本文介紹了非標(biāo)斜楔結(jié)構(gòu)的常規(guī)設(shè)計(jì)方法、優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案、優(yōu)缺點(diǎn)及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益，對有類似結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的沖壓件的成形給出了解決方案，對相應(yīng)的成形方法提供參考。

2 制件工藝方案分析

2.1 制件介紹

某汽車廠車后蓋板下板，材料：DC03，料厚：2.6mm，制件大?。?,689×325×124.5mm，制件示意圖如圖1所示。

圖1 后蓋板下板

2.2 制件工藝方案

先做拉伸形狀并做工藝補(bǔ)充面（見圖2），從圖2得知此件拉伸深度比較深，而且該制件較長，型面單邊，形狀比較特殊。經(jīng)分析該制件按常規(guī)設(shè)計(jì)方案最少需要6道工序才能完成制件，工序分別是拉伸→修邊沖孔撕口→沖孔側(cè)沖孔修邊側(cè)修邊→整形→翻邊→沖孔分離側(cè)翻邊。因受生產(chǎn)廠方連線壓機(jī)的限制，生產(chǎn)廠要求此制件必須5道工序完成。所以，有工序必須壓縮，經(jīng)過認(rèn)真研究分析，決定將整形序和翻邊序合并在一起，這樣最終工藝方案調(diào)整為5道工序：OP10拉伸→OP20修邊沖孔撕口→OP30沖孔側(cè)沖孔修邊側(cè)修邊→OP40整形翻邊→OP50沖孔分離側(cè)翻邊，如圖3所示。

圖2 后蓋板下板拉伸形狀

圖3 后蓋板下板DL工序

本應(yīng)6工序成形的內(nèi)容壓縮到了5工序，這樣拉伸完后成形工序?qū)嶋H只有一道工序，翻側(cè)面法蘭耳朵是和最后一工序沖孔分離一起進(jìn)行的，因制件拉伸深度較深，所以拉伸完后側(cè)壁回彈較大，側(cè)壁和底面法蘭必須進(jìn)行再次整形控制回彈，而在整形時(shí)制件左右兩側(cè)還需要進(jìn)行上翻邊，上翻邊和制件前側(cè)的下整形之間的間距只有22mm（見圖4），如果按常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上下浮動，上翻邊凹模和壓料芯進(jìn)行翻邊，下整形凹模和推板進(jìn)行整形，但是由于左右兩側(cè)上整和下翻離得太近，局部太薄弱，下推板從此處斷裂，左右兩側(cè)無法整形。

圖4 后蓋板下板局部整形

解決這個(gè)問題最好的工藝方案就是按照原始工藝6工序方案進(jìn)行，就是將下整形和上翻邊分兩序進(jìn)行，可是此方案無法得到生產(chǎn)廠方的同意，增加模具套數(shù)會給生產(chǎn)廠帶來生產(chǎn)成本的大幅提高。經(jīng)過周密論證，后來只能在小翻邊處設(shè)計(jì)制造一個(gè)反向倒翻式小斜楔完成上翻邊動作，如圖5所示。模具制造完成后，沖壓試模成功，沖制制件效果非常理想。

圖5 反向斜楔工作原理

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工作過程

3.1 模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)

翻邊整形工序是該制件成形中的第4工序，該工序主要實(shí)現(xiàn)對制件前側(cè)法蘭整形，并將左右兩側(cè)小耳朵向上翻起。通過上凹模和下凸模實(shí)現(xiàn)對制件前側(cè)法蘭整形，通過一套反向斜楔機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對制件左右兩側(cè)小耳朵向上翻起，模具結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 模具圖反向斜楔

先將彈簧擋塊8通過螺釘與滑塊7連接，再將回程彈簧10安裝在底部模腔內(nèi)，并將彈簧蓋板9通過螺釘與下模連接，在下模模腔內(nèi)安裝滑塊7，它們一起將回程彈簧10封閉在下模，滑塊7由小壓板緊壓在下模；先在翻邊凹模1上安裝擋塊3，再將翻邊凹模1安裝在小壓板4與凸模20之間，并在它們之間安裝彈簧2，然后將小壓板4通過螺釘固定在凸模20側(cè)面，并用鍵與凸模卡死，接下來在下模安裝凸模，頂料氣缸和端頭導(dǎo)板，下模安裝完成。

驅(qū)動塊5通過螺釘、銷釘固定在上模，并在其背面安裝導(dǎo)滑導(dǎo)板，斜楔上模部分安裝完成，將氮?dú)鈴椈膳c其固定板用螺釘連接在一起，安裝在上模，再在上模安裝凹模、墩死塊，端頭導(dǎo)板，側(cè)銷，壓料芯上安裝導(dǎo)板，氮?dú)鈴椈蓧|塊，安裝好后放入上模，上模安裝完成。

3.2 模具工作過程

模具閉合時(shí)，將前工序修完邊的制件放置在凸模20及其余定位面上，機(jī)床滑塊帶動上模向下持續(xù)運(yùn)動，壓料芯22接觸制件開始壓料，繼續(xù)下行上模壓料氮?dú)鈴椈砷_始壓縮，上模再向下運(yùn)動，翻邊凹模接觸制件，側(cè)壁開始整形，當(dāng)上模下行到距離下模還有32.18mm時(shí)，驅(qū)動塊5接觸滑塊7，驅(qū)動滑塊7并壓縮彈簧10，滑塊7運(yùn)動推動翻邊凹模1向上運(yùn)動實(shí)現(xiàn)翻邊過程，同時(shí)翻邊凹模上嵌入的小壓板3壓縮復(fù)位彈簧2儲備復(fù)位能量（見圖5），模具繼續(xù)下行，下整形和上翻邊到底，翻邊、整形完成。

開模時(shí)機(jī)床滑塊帶動上模向上持續(xù)運(yùn)動，壓料氮?dú)鈴椈砷_始卸載所受壓力，逐漸恢復(fù)初始狀態(tài)，同時(shí)凹模25、驅(qū)動塊5也隨上模退回，滑塊7底部彈簧10推動擋塊9帶動滑塊向左運(yùn)動（模具外側(cè)）斜楔開始復(fù)位，小壓板4壓縮的復(fù)位彈簧2也同時(shí)推動翻邊凹模1向下運(yùn)動，翻邊凹模1開始復(fù)位，隨著機(jī)床繼續(xù)上行，翻邊凹模，滑塊退回到位，壓料芯脫離凸模，機(jī)床滑塊運(yùn)動到設(shè)定高度后停止。

此副模具大小2,600×1,100×800mm，模具重6.2t，巧妙利用現(xiàn)有空間設(shè)計(jì)反向倒翻式斜楔機(jī)構(gòu)，在狹小的空間內(nèi)完成了同時(shí)上下翻邊功能，而且斜楔自身體積很?。?71×150×262mm，見圖7），與下模做推板相比較，使得此副模具總體模高節(jié)約了200mm多，節(jié)省了空間，同時(shí)此種反向倒翻式斜楔機(jī)構(gòu)使得原本6工序成形的模具壓縮到了5工序，節(jié)省了一副模具，按現(xiàn)有模具重量計(jì)算，最少節(jié)約模具材料近6t。鑄鐵材料費(fèi)粗略按10,000元/t計(jì)算，節(jié)約材料費(fèi)近6萬元；加工費(fèi)按200元/h計(jì)算，一副模具數(shù)控加工工時(shí)近200h，節(jié)約加工費(fèi)近4萬元，還有熱處理費(fèi)用，人工工資等，總體計(jì)算節(jié)約成本最少十幾萬。

圖7 斜楔結(jié)構(gòu)

3.3 核心機(jī)構(gòu)反向倒翻式斜楔主要部件功能及特點(diǎn)

（1）上翻邊凹模。上翻邊凹模它的主要作用是將制件由0°成形為90°。上翻邊凹模在運(yùn)動過程中由于受到驅(qū)動塊9和滑塊5傳遞的力量，在向上運(yùn)動過程中很容易向左右兩側(cè)偏斜，而影響制件整體的成形質(zhì)量。在設(shè)計(jì)過程中針對這一問題，將上翻邊凹模前后左右（右側(cè)與凸模貼合）緊密包裹在小壓板8中，同時(shí)也起到了導(dǎo)向作用，不僅保證了在翻邊時(shí)成形的穩(wěn)定性，同時(shí)也保證了精度。在回程時(shí)小壓板對上翻邊凹模還起到了限位作用，如圖9所示。

圖8 斜楔分解圖

圖9 斜楔組合圖

（2）滑塊?；瑝K在整個(gè)機(jī)構(gòu)中是主要的受力主體，它將來自上模向下的力量通過自身角度，轉(zhuǎn)換為向上的力量，從而推動上翻邊凹模向上運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)翻邊功能。由于滑塊要往返，反復(fù)運(yùn)動，在設(shè)計(jì)過程中一定要保證其穩(wěn)定性，本套模具在滑塊頂部設(shè)計(jì)了小壓板，并在小壓板上設(shè)計(jì)了U凹型槽，與滑塊頂部凸起部分三面緊密貼合，不僅起導(dǎo)向作用，還防止滑塊左右方向擺動，上下躥動，很好的保證了滑塊的穩(wěn)定性。

（3）小壓板。小壓板在整個(gè)機(jī)構(gòu)中至關(guān)重要，它保證了整個(gè)機(jī)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，小壓板一側(cè)靠蓋板壓緊，一側(cè)靠凸模鑲塊壓緊，同時(shí)在另一側(cè)還用鍵和凸模連接，保證了整個(gè)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。因受空間限制小壓板兩側(cè)壓緊區(qū)域稍偏小，沒有完全覆蓋整個(gè)小壓板，在空間允許的情況下一定要將小壓板兩側(cè)壓緊區(qū)域完全覆蓋，將小壓板緊緊鎖死，這樣斜楔整體的穩(wěn)定性更好。

（4）驅(qū)動塊。驅(qū)動塊與上模連接，翻邊時(shí)來自上模的力量通過它傳遞給滑塊，從而驅(qū)動整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動。

3.4 反向倒翻式斜楔機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（1）反向倒翻式斜楔的優(yōu)點(diǎn)。

a.結(jié)構(gòu)簡單緊湊，斜楔相對較小，占有空間小，相對于下模做推板結(jié)構(gòu)節(jié)省很多空間。

b.可在狹小的空間內(nèi)根據(jù)空間結(jié)構(gòu)位置設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)靈活性高。

c.成本低，與常規(guī)結(jié)構(gòu)相比節(jié)約一套模具，節(jié)約了成本十幾萬。

d.裝配簡單，調(diào)試方便，試模過程相比一般斜楔機(jī)構(gòu)調(diào)試簡捷方便。

（2）反向倒翻式斜楔的缺點(diǎn)。

a.空間限制，滑塊、驅(qū)動塊、翻邊凹模之間無法制做安裝導(dǎo)板，造成潤滑調(diào)整不便。相對運(yùn)動較差，滑動不太好。

b.翻邊凹模容易帶動導(dǎo)向裝置向上躥動，因空間限制在導(dǎo)向裝置周圍壓緊區(qū)域還是偏少，向上躥動的力不能完全克服，造成該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不好。

（3）模具設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

a.在空間允許的情況下，盡量在凹模、滑塊、驅(qū)動塊、小壓板之間設(shè)置導(dǎo)板，以保證精度及準(zhǔn)確性，提高斜楔壽命，同時(shí)也便于調(diào)整。

b.一定要將翻邊凹模的導(dǎo)向裝置與大凸模及下模座固定好并鎖死，斜楔整體運(yùn)行才會更加穩(wěn)定。

c.設(shè)計(jì)時(shí)各導(dǎo)滑面盡量設(shè)計(jì)出油槽。在翻邊時(shí)做反向倒翻式斜楔機(jī)構(gòu)是一種特殊工藝，特殊制件采用的一種權(quán)宜解決方案，此結(jié)構(gòu)一定要解決好翻邊凹模導(dǎo)向裝置安裝牢靠問題，讓其穩(wěn)定。在這些特殊工況下，也是一種很好的設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié)束語

經(jīng)實(shí)踐證明，此種斜楔機(jī)構(gòu)，很好地完成了制件設(shè)計(jì)要求，在狹小空間內(nèi)完成了翻邊動作，節(jié)約了一套模具，節(jié)約成本十幾萬。該方案無需采用特殊且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)即可解決復(fù)雜的制件成形問題。對有相似結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制件的模具設(shè)計(jì)有一定參考價(jià)值。