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        擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)在翼子板模具中的應(yīng)用

        2022-05-27 02:22:40代小龍石立成
        模具制造 2022年4期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)

        代小龍,楊 丹,石立成,郁 波

        (四川成飛集成科技股份有限公司,四川成都 610092)

        1 引言

        由于汽車造型與白車身拼裝工藝越來越復(fù)雜,大部分外覆蓋件如側(cè)圍、翼子板、頂蓋等制件的結(jié)構(gòu)上都有多處翻邊角度設(shè)計(jì)成負(fù)角,以達(dá)到增加沖壓件的咬合力和提高車身強(qiáng)度的目的[1],負(fù)角的制件結(jié)構(gòu)增加了汽車沖壓模具的設(shè)計(jì)制造難度。常規(guī)的往復(fù)子母滑塊式斜楔機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定、加工裝配工藝性好、制造周期短、成本低等特點(diǎn),一般優(yōu)先采用,但由于翼子板制件小、工序內(nèi)容多,在側(cè)翻邊整形模具中使用往復(fù)斜楔會(huì)使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作行程大、占用空間大,且結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生干涉和強(qiáng)度不足等問題,沖壓方案設(shè)計(jì)為5道工序模具結(jié)構(gòu)可能也無法完成工序內(nèi)容,但為了降低模具成本,常常需要把翼子板制件工序內(nèi)容設(shè)置在4工序模具中完成,這時(shí)候會(huì)考慮在翼子板模具側(cè)翻邊側(cè)整形的門軸等位置采用旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)。

        旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)如圖1所示,旋轉(zhuǎn)軸為一個(gè)整體大軸,并且和側(cè)翻凸模為一個(gè)整體,旋轉(zhuǎn)大軸圓周旋轉(zhuǎn)面與旋轉(zhuǎn)軸安裝座配合面之間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)導(dǎo)滑,旋轉(zhuǎn)軸兩側(cè)加側(cè)導(dǎo)滑板限位,通過雙作用氣缸實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)與回程狀態(tài)的變換,此結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好、受力較好、結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小[2],制件翻邊后帶負(fù)角也能夠順利取出不干涉。翻邊整形時(shí)凸模型面精度,影響了翻邊整形后的沖壓件的制件質(zhì)量精度,為保證活動(dòng)凸模旋轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定可靠,圓周旋轉(zhuǎn)面與安裝座配合面要貼合穩(wěn)定,導(dǎo)致其旋轉(zhuǎn)軸圓柱面、配合面及側(cè)導(dǎo)滑面等精度要求非常高。但活動(dòng)凸模存在負(fù)角翻邊型面,受機(jī)床加工角度的限制,無法一次裝夾加工到位,必須把負(fù)角翻邊型面翻轉(zhuǎn)為正角型面后再裝夾加工,而兩次型面加工的接刀成為旋轉(zhuǎn)斜楔加工的難點(diǎn)[3]。

        圖1 常規(guī)旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)

        因此,在翼子板這類制件復(fù)雜且空間緊湊的側(cè)翻邊整形模具使用旋轉(zhuǎn)斜楔機(jī)構(gòu)可以減少工序數(shù)量、縮小模具結(jié)構(gòu)尺寸、降低模具成本,且裝配簡單受力平衡性好,取件方便不干涉,但是也存在加工精度要求高、加工工藝復(fù)雜、加工質(zhì)量難以控制、后期維修困難等缺點(diǎn),給模具加工制造帶來了新的挑戰(zhàn),也增加了加工制造成本。

        2 擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)工作原理

        為解決上述傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)斜楔加工難度大、制造成本高的問題,對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),如圖2所示,把旋轉(zhuǎn)凸模整體圓柱旋轉(zhuǎn)面接觸的大軸旋轉(zhuǎn)方式改進(jìn)為布置在旋轉(zhuǎn)凸模兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)小軸,由側(cè)面氣缸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)凸模繞兩端小軸旋轉(zhuǎn)回退,由底面氣缸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)凸模旋轉(zhuǎn)到位,因其繞小軸擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式稱為擺動(dòng)斜楔。

        圖2 改進(jìn)后的旋轉(zhuǎn)斜楔

        擺動(dòng)斜楔相對(duì)傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)斜楔,其結(jié)構(gòu)得到簡化,把加工工藝復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)凸模圓周面接觸轉(zhuǎn)化為相對(duì)簡單的零件,機(jī)械加工工藝性得到改善,降低加工難度,減小加工工時(shí)與成本,裝配性提升,整體精度容易保證,降低模具制造成本。擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)沖壓工藝方案的旋轉(zhuǎn)軸位置、旋轉(zhuǎn)角度等的設(shè)計(jì)原則與常規(guī)旋轉(zhuǎn)斜楔基本一致,因此,能應(yīng)用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)斜楔的模具理論上也可以應(yīng)用擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)。

        3 不同驅(qū)動(dòng)方式的擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)

        根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同,擺動(dòng)斜楔有多種結(jié)構(gòu)樣式,如底部與側(cè)面氣缸同時(shí)驅(qū)動(dòng)、側(cè)面氣缸驅(qū)動(dòng)、側(cè)面插刀驅(qū)動(dòng)底部往復(fù)滑塊驅(qū)動(dòng)、底部氣缸往復(fù)滑塊驅(qū)動(dòng)等樣式。

        3.1 底部與側(cè)面氣缸同時(shí)驅(qū)動(dòng)

        底部與側(cè)面氣缸同時(shí)驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)斜楔如圖3所示,這種結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)斜楔結(jié)合了往復(fù)斜楔和旋轉(zhuǎn)斜楔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),工作時(shí)依靠底部氣缸帶動(dòng)往復(fù)滑塊驅(qū)動(dòng)活動(dòng)凸模復(fù)位到工作狀態(tài),回退時(shí)依靠側(cè)面氣缸驅(qū)動(dòng)活動(dòng)凸模旋轉(zhuǎn)到回退狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)便于加工,通過兩組氣路系統(tǒng)保證各部件間的運(yùn)動(dòng)時(shí)序,工作狀態(tài)穩(wěn)定,但使用了兩組氣缸的結(jié)構(gòu)會(huì)占用較大空間,底部的氣缸驅(qū)動(dòng)力矩不好,且任意一組氣缸失效都會(huì)導(dǎo)致活動(dòng)凸模無法回退到位,現(xiàn)在模具設(shè)計(jì)基本已經(jīng)淘汰這種結(jié)構(gòu)。

        圖3 底部與側(cè)面氣缸同時(shí)驅(qū)動(dòng)

        3.2 側(cè)面氣缸驅(qū)動(dòng)

        側(cè)面氣缸驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)斜楔如圖4所示,這種結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)斜楔結(jié)構(gòu)較上一種取消了底部驅(qū)動(dòng)的部分,僅使用側(cè)面一組氣缸驅(qū)動(dòng)來完成復(fù)位與回退,結(jié)構(gòu)得到了簡化,通過在擺動(dòng)座本體底部增設(shè)相互配合圓弧輔形鑲塊來改善凸模型面下方的受力支撐較差,不能承受重載荷的問題。

        圖4 側(cè)面氣缸驅(qū)動(dòng)

        3.3 側(cè)面插刀驅(qū)動(dòng)底部往復(fù)滑塊驅(qū)動(dòng)

        側(cè)面插刀驅(qū)動(dòng)底部往復(fù)滑塊驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)斜楔如圖5所示,這種結(jié)構(gòu)形式的擺動(dòng)斜楔使用插刀驅(qū)動(dòng)底部的往復(fù)滑塊進(jìn)而推動(dòng)活動(dòng)凸模旋轉(zhuǎn)到位,回退時(shí)依靠旋轉(zhuǎn)軸右側(cè)的彈簧頂塊驅(qū)動(dòng)活動(dòng)凸模旋轉(zhuǎn)回退。其優(yōu)點(diǎn)是凸模型面下方受力支撐很好,往復(fù)結(jié)構(gòu)簡單緊湊,同時(shí)保證了活動(dòng)凸模狀態(tài)切換時(shí)穩(wěn)定可靠,但需注意布置在上模座的驅(qū)動(dòng)插刀可能影響自動(dòng)化線干涉曲線。

        圖5 側(cè)面插刀驅(qū)動(dòng)底部往復(fù)滑塊驅(qū)動(dòng)

        3.4 底部氣缸往復(fù)驅(qū)動(dòng)

        底部氣缸往復(fù)驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)斜楔如圖6所示,這種結(jié)構(gòu)把插刀驅(qū)動(dòng)換為氣缸,同時(shí)減小了底面驅(qū)動(dòng)塊的尺寸,回退驅(qū)動(dòng)除了可以使用插刀往復(fù)滑塊驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)所用的彈簧頂塊驅(qū)動(dòng)方式,還可以使用另一種簡單的方式,即在驅(qū)動(dòng)塊上安裝一個(gè)回退碰撞塊,當(dāng)氣缸回程時(shí)通過碰撞塊施加的撞擊力為活動(dòng)凸模本體提供回程力來實(shí)現(xiàn)活動(dòng)凸模的回退動(dòng)作,如圖7所示,這種回退方式簡單可靠,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡化,有效縮減模具尺寸,提高空間利用率,降低生產(chǎn)成本。

        圖6 底部氣缸驅(qū)動(dòng)

        圖7 底部氣缸驅(qū)動(dòng)

        3.5 緊湊型擺動(dòng)斜楔

        緊湊型擺動(dòng)斜楔如圖8所示,這種擺動(dòng)斜楔結(jié)構(gòu)把底部氣缸驅(qū)動(dòng)塊改到側(cè)方型面下,結(jié)構(gòu)非常緊湊,占用空間小,可應(yīng)用于模具空間不足的純翻邊模具中。

        圖8 緊湊型擺動(dòng)斜楔

        4 擺動(dòng)斜楔在翼子板模具上的應(yīng)用

        上述介紹多種擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)類型都在多副不同翼子板模具中實(shí)際使用過,其中側(cè)面插刀驅(qū)動(dòng)底部往復(fù)滑塊驅(qū)動(dòng)和底部氣缸往復(fù)驅(qū)動(dòng)這兩種結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)斜楔實(shí)施效果最好,其結(jié)構(gòu)也較簡單可靠,底部受力支撐較好,加工難度不大,目前在翼子板側(cè)翻邊模具需要使用旋轉(zhuǎn)斜楔時(shí)作為優(yōu)先選擇的結(jié)構(gòu)類型。由于擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸連接的特點(diǎn),活動(dòng)凸模下方未完全支撐,受力比傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)斜楔差,其工作時(shí)受力不能太大,不然可能會(huì)出現(xiàn)活動(dòng)凸模型面輕微塌陷影響制件外觀質(zhì)量,因此,此結(jié)構(gòu)適用于受力不大的工序,比如翼子板的側(cè)翻邊等,不適用于帶整形礅死的翻邊工序[4],受力要求不大的側(cè)成形工序嘗試使用。

        5 結(jié)論

        擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)旋轉(zhuǎn)斜楔應(yīng)用在翼子板門軸、輪罩等多處側(cè)翻邊位置。擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)繼承了常規(guī)旋轉(zhuǎn)斜楔的優(yōu)點(diǎn),如避免了普通滑塊斜楔機(jī)構(gòu)工作行程大、結(jié)構(gòu)占用空間大、容易出現(xiàn)干涉等問題,使得模具結(jié)構(gòu)緊湊,從而能在單序模具中實(shí)現(xiàn)更多沖壓工藝內(nèi)容,也能有效解決使用常規(guī)旋轉(zhuǎn)斜楔帶來的加工精度高、裝配難度大、后期維修困難的問題,從而降低模具開發(fā)及生產(chǎn)制造成本。由于擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)比傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)斜楔活動(dòng)凸模型面受力較差,此結(jié)構(gòu)只適用于側(cè)翻邊側(cè)整形受力不大的工序內(nèi)容,不建議在整形需要礅死的模具中使用。合理的應(yīng)用擺動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)為提高汽車模具設(shè)計(jì)的方式和質(zhì)量,降低模具開發(fā)成本提供了一種可選方案。

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