雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)運動仿真

于建忠，劉蘊青

（天津際華三五二二裝具飾品有限公司，天津 300161）

在汽車生產(chǎn)中，車身外覆蓋件如車門、前圍、后門板、頂蓋等的包邊是常見的加工方式。而汽車覆蓋件是由內(nèi)、外板通過包邊設(shè)備包合而成，這些零件大都為空間曲面結(jié)構(gòu)，形狀復(fù)雜，其制造質(zhì)量直接影響到汽車的安全性、密封性及外觀。汽車覆蓋件的邊緣外觀及外緣的尺寸精度很大程度上取決于包邊質(zhì)量。包邊中存在的卷入卷出和凸起凹陷與預(yù)包邊的運動方式有關(guān)，通過有限元仿真來指導(dǎo)包邊模的設(shè)計，可避免上述包邊缺陷的產(chǎn)生，節(jié)省模具調(diào)試時間，提高模具設(shè)計質(zhì)量。

根據(jù)車身裝配工藝要求，包邊設(shè)備應(yīng)該包含工件上下料及輸送、工件包邊工作狀態(tài)確定及定位夾緊、工件預(yù)包邊及包邊等多項動作。而在斜楔凸輪包邊模的設(shè)計中以凸輪機構(gòu)的設(shè)計最為重要，內(nèi)折扳邊實現(xiàn)的好壞直接影響到壓合質(zhì)量，如折邊不到位將在壓邊時出現(xiàn)包邊圓角凸起，包邊線不平順，甚至出現(xiàn)干涉而造成卷邊。

本文使用UG軟件對雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)進(jìn)行運動仿真，檢查機構(gòu)運動干涉情況，分析其機構(gòu)運動狀態(tài)。

1 雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)結(jié)構(gòu)

雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)斜楔機構(gòu)和雙動折邊機構(gòu)的一種結(jié)合，如圖1所示。雖然雙動折邊機構(gòu)上的預(yù)包邊刀塊的運動軌跡均相同，可以代替旋轉(zhuǎn)機構(gòu)進(jìn)行預(yù)包邊，但是由于雙動折邊機構(gòu)的成本較單搖臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)高，并且其體積較大。盡管單組雙動折邊機構(gòu)的質(zhì)量不是很大，但如果用多組雙動折邊機構(gòu)來成形彎曲線的變化大的地方的邊則會造成整個模具水平面積的增大和模具質(zhì)量的增加。而雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)在合邊模下模設(shè)計空檔槽，使折邊機構(gòu)的安裝部分及聯(lián)動部分藏在下模鑲塊之下，安裝底座、雙滑軌；驅(qū)動器裝在合邊模的上模上。雙驅(qū)動雙滑軌結(jié)構(gòu)在模具上的裝配如圖2所示。雙驅(qū)動雙滑軌結(jié)構(gòu)可以壓縮折邊空間，能在合邊模有限的工作空間內(nèi)完成折邊工作，大大縮小了模具尺寸。

圖1 雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 裝配示意圖

2 雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)運動仿真

2.1 機構(gòu)運動過程

首先，通過預(yù)壓驅(qū)動器下行，撥動導(dǎo)輪使連接架以轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，牽動連接板運動，帶動雙滑架整體在雙滑軌件上沿滑軌角度至工作位置；驅(qū)動器繼續(xù)下行，工作驅(qū)動器開始驅(qū)動導(dǎo)輪使折邊部分發(fā)生以轉(zhuǎn)軸為定點的四連桿式運動，鑲塊迅速與工件接觸，完成折彎；上模繼續(xù)下行，工作驅(qū)動器與輪脫開，鑲塊所在的折邊部分會在拉簧的作用下回位；上模繼續(xù)下行，預(yù)壓驅(qū)動器下行，使其相關(guān)部件再次運動，使雙滑架整體在雙滑軌上沿滑軌角度再次移動，躲開工作驅(qū)動器及上模壓型塊的相關(guān)干涉，上模鑲塊與下模鑲塊作用，完成壓合；上模上行，預(yù)壓驅(qū)動器撥動導(dǎo)輪，使連接架以轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，牽動連接板運動，使雙滑架整體在作用下回到初始位置位，等待下一次動作。

2.2 機構(gòu)干涉分析

圖3 機構(gòu)干涉圖

檢查雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)的運動干涉問題，外驅(qū)動塊與拉回塊之間的高度差不足，導(dǎo)致滾輪無法正常沿外驅(qū)動塊運動，導(dǎo)致雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)的滑架無法運動到工作位置，不能保證在安裝塊上的刀塊與預(yù)包邊板之間的間隙，從而使折邊精度降低。在嚴(yán)重的情況時，包邊機構(gòu)會在壓機力的作用下遭到破壞。可以加大拉回塊的斜楔部分與拉回塊的上端面的距離加大外驅(qū)動塊與拉回塊的間隙來消除干涉。如圖3所示。

將回轉(zhuǎn)體裝在并排的滑架上，并將滑架與同一擺動體相連接，避免了由于在同一模具上的同一側(cè)的幾組雙動折邊機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸不在同一條直線上，幾個包邊機構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)軸不平行，導(dǎo)致機構(gòu)在成形運動時相互之間發(fā)生干涉，從而使整個模具無法正常工作運動。

2.3 機構(gòu)復(fù)位分析

模具閉合過程中，彈簧處于拉伸狀態(tài)。回轉(zhuǎn)架靠彈簧平穩(wěn)恢復(fù)到工復(fù)位，在整個機構(gòu)運動過程中彈簧力變化幾乎為線性變化，如圖4所示。圖中最大最小值時分別為機構(gòu)在工作點和復(fù)位后位置的值。彈簧的緩慢平穩(wěn)復(fù)位，有利于制件成形精度。為了滿足機構(gòu)運動的確定性，在預(yù)包邊過程中彈簧必須提供足夠的拉力使?jié)L輪始終和斜楔的表面貼合。適當(dāng)選擇彈簧與旋轉(zhuǎn)軸的距離，即回位力的力臂。力臂大時預(yù)包邊塊在回位時所需的彈簧力就會小，有利于預(yù)包邊刀塊回位并提高彈簧使用壽命。

圖4 彈簧力變化圖

由于雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)的安裝板及其回轉(zhuǎn)架相關(guān)部件復(fù)位完全依靠彈簧彈力，彈簧要有足夠的剛度。在反復(fù)工作時，彈簧剛度易降低，安裝板及其回轉(zhuǎn)架相關(guān)部件沒有輔助復(fù)位件，易造成復(fù)位不到位，使刀塊與預(yù)包邊板之間的間隙發(fā)生偏差，從而使折邊精度降低。可以在驅(qū)動三角形連接板的驅(qū)動塊上增加自動回位裝置（即限位塊），保證彈簧剛度降低時，幫助安裝板及其回轉(zhuǎn)架相關(guān)部件復(fù)位。

2.4 機構(gòu)運動速度分析

圖5為擺動體速度變化，圖6為擺動體與滑架連接處速度變化，幾乎呈拋物線性變化，沒有大的突變區(qū)域。由兩張圖對比看出，傳動中運動平穩(wěn)，相互運動配合一致，有利于機構(gòu)進(jìn)行折邊成形。由于兩個滑架靠一個連接板與擺動體連接，使兩個滑架同步運動，保證了雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)的兩個回轉(zhuǎn)架的旋轉(zhuǎn)軸在同一條直線上，機構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)軸平行，使機構(gòu)在成形運動時相互之間不發(fā)生干涉。如圖7所示，回轉(zhuǎn)架處速度突變變化明顯，由于施加壓力不穩(wěn)及彈簧彈力作用，回轉(zhuǎn)架運動不夠平穩(wěn)，機構(gòu)在連續(xù)運動時，整個過程速度變化規(guī)律一致，速度變化值小，回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動角度小，所以對成形制件精度影響不大。

圖6 擺動體與滑架連接處速度變化

圖7 回轉(zhuǎn)架處速度

3 結(jié)論

本文通過UG對雙驅(qū)動雙滑軌復(fù)合折邊機構(gòu)進(jìn)行運動模擬分析，得到以下結(jié)論：

（1）雙驅(qū)動雙滑軌結(jié)構(gòu)可以壓縮折邊空間，能在合邊模有限的工作空間內(nèi)完成折邊工作，大大縮小了模具尺寸，節(jié)省了模具的制造成本，有利于復(fù)合合邊模的創(chuàng)新和發(fā)展。

（2）雙驅(qū)動雙滑軌結(jié)構(gòu)避免了同一模具上的同側(cè)旋轉(zhuǎn)軸不在同一條直線上，包邊機構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)軸不平行，導(dǎo)致機構(gòu)在成形運動時相互之間發(fā)生干涉的問題。

（3）雙驅(qū)動雙滑軌結(jié)構(gòu)在反復(fù)工作時，彈簧剛度易降低，安裝板及其回轉(zhuǎn)架相關(guān)部件沒有輔助復(fù)位件，易造成復(fù)位不到位。

（4）雙驅(qū)動雙滑軌結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)架運動不夠平穩(wěn)，機構(gòu)在連續(xù)運動時，整個過程速度變化規(guī)律一致，速度變化值小，回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動角度小，所以對成形制件精度影響不大。

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