發動機罩外板側翻邊斜楔設計方法

文／趙珍珍，劉志，和鳳，謝丹，尚欣坤·長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心

由于鋁板材質翻邊回彈量大，為保證更好的包邊角度和包邊質量，沖壓模具垂直翻邊后，需增加一道工序對重點部位進行側翻邊，該工序整體工藝緊湊，使模具結構布局困難。按照常規雙向斜楔模具設計，會使模具尺寸加大，模具重量增加，違背了行業追求輕量化的趨勢。本文介紹一種相對合理的斜楔布局，可有效縮小模具尺寸，減輕模具重量。

模具設計實例

工藝內容分析

制件如圖1所示，其材質為6C16，料厚為1.0mm，在前序垂直翻邊的基礎上，本序對圖1所示的三處位置進行側翻邊，其中與翼子板搭接處翻邊相互對稱，與前保險杠搭接處翻邊自身對稱。

圖1 工序內容分布圖

側翻邊完成后的制件在沖壓方向上有負角，必須用斜楔的復合運動來保證制件抓取時不與凸模干涉。以往設計模具時，此工序三處側翻邊多采用氣缸驅動的雙向斜楔，該結構可以完全消除負角問題，并且造型簡單，設計和制造加工過程均比較方便。由于與翼子板搭接的兩處側翻邊角度為70°，角度較大，導致下模驅動裝置處結構的尺寸較大，強度較弱。側翻區域占整體區域的一半以上，且包含多個易出包邊問題的R角，上模斜楔的回退行程需相應地加大，導致模具尺寸增大，同時又由于雙向斜楔本身的結構特點，也會導致模具尺寸增大。具體分析如下：

初期設計中，模具與保險杠搭接處的斜楔結構如圖2所示，氣缸5通過充氣將滑車4驅動到位后，驅動塊1下行，通過行程背板2和行程背板3以及驅動導板6和導滑面之間的相互作用，將滑車4卡死，滑車7沿指定方向運動到位，從而完成翻邊內容。此結構的不足著重體現在需要驅動塊組件1與滑車4右側結構協同工作，使滑車到達工作狀態并卡死，這部分結構沿A方向所占空間約1750mm×260mm×450mm，導致模具整體向外擴張，而模具內側卻出現空間空置的不諧調狀態。

圖2 初期模具中與保險杠搭接處斜楔的工作原理圖

初期設計中與翼子板搭接處的斜楔結構如圖3所示，相似機構沿A方向所占空間約520mm×220mm×410mm。因其與保險杠搭接處斜楔的工作原理相同，在此不再贅述。

圖3 初期模具中與翼子板搭接處斜楔的工作原理圖

該斜楔結構的不足之處表現在：

⑴ 需要氣缸將滑車先驅動到位，而一般機床的氣路系統并不絕對穩定，批量生產時由于氣缸卡滯而導致模具損壞的事件時有發生。

⑵ 下置斜楔受力點較多，而強度相對較弱，發生疲勞斷裂的風險較大。

⑶ 下置斜楔長度較長，而寬度方向也無法收窄，導致斜楔整體尺寸較大，從而導致模具尺寸加大。

綜上所述，此工序模具若沿襲以往模具設計的思路，會困難重重，必須另辟蹊徑，才能保質保量地完成工序要求。經過設計者的苦思冥想和綜合對比，側抽形式的斜楔結構便應運而生了。

模具設計

側抽結構同樣可以完全消除負角問題，其結構特點是將雙向斜楔下模驅動裝置處結構與斜楔本體一分為二，變換成一個單獨的側向運動結構，和上模對應的驅動塊一起由模具外側移至模具內側。此結構的優點在于直接去掉了外側下模驅動裝置處的結構，節省了該結構所占的模具空間，明顯地縮小了模具尺寸，減輕了模具重量。同時側向運動的結構為實心鑄造結構，兩側受力均衡，沒有偏載，極大程度地保證了機構的強度。此模具設計的核心要點為三處翻邊均需設計為側抽結構，斜楔運動方向、行程以及斜楔布局均需考慮周全，以達到在翻邊內容順利完成的同時，保證模具強度，縮小模具尺寸的目的。

⑴ 與前保險杠搭接處斜楔的設計。

斜楔結構如圖4（箭頭方向為各工作部件的運動方向）所示，驅動塊1向下運動，通過行程背板2和行程背板3的相互作用驅動滑車4運動，滑車4通過行程背板6和行程背板7的相互作用驅動滑車8運動，滑車8到達工作位置卡死后，滑車10沿指定方向運動到位，從而完成翻邊內容。該結構的特點是由驅動塊1和滑車4協同作用，來達到將滑車8推至工作狀態并卡死的目的，取代了前期設計中相同功能的結構。其優點在于新增加的結構布置在模具內側，削減掉了模具外側的結構，從而最大程度地減小了模具尺寸，減輕了模具重量。

圖4 前保險杠搭接處斜楔的工作原理圖

⑵ 與翼子板搭接處斜楔的設計。

翼子板搭接處斜楔改善后的結構如圖5所示，其工作原理與前保險杠搭接處斜楔的工作原理相同，在此不再贅述。

圖5 翼子板搭接處斜楔的工作原理圖

⑶ 上面兩個部分的斜楔機構合并起來便組成了下模的整體布局，如圖6所示。

由圖6可見，斜楔機構1位置由傳統的雙動斜楔變更為側抽式斜楔，減少了氣缸與驅動塊占用的空間，在A方向節約空間約1750mm×260mm×450mm，同理可知，斜楔機構2和斜楔機構3均為與翼子板搭接處的斜楔，結構完全對稱，他們分別在B、C向各節約空間約520mm×220mm×410mm，從而有效縮短了各斜楔部件的尺寸，優化了下模整體的布局，進而實現了在順利完成工序內容的前提下，達到使模具結構緊湊合理、縮小模具尺寸和降低模具重量的目的。

圖6 下模整體布局圖

模具先進性

由此可見，與保險杠搭接處斜楔和與翼子板搭接處斜楔以相同原理改善后，表現出以下幾方面的優勢：

⑴ 通過驅動塊和氮氣彈簧的控制，斜楔在工作與自由狀態之間的轉換過渡平緩且穩定性高，極大地減小了斜楔的沖擊對模具的影響。

⑵ 下置斜楔分為兩部分，自身導滑位置和驅動位置接觸范圍大且強度高，斜楔壽命和抗疲勞強度明顯提高。

⑶ 三組斜楔各司其職，短小精悍，并合理利用了模具內部的空間，有效減小了模具的尺寸，減輕了模具重量。

結束語

在汽車模具行業追求減重、節能的時代，此側抽斜楔結構使鋁板發動機罩外板得以制成，為鋁車身的實現打下了堅實的基礎。與此同時，還能通過推陳出新，合理布局，使三個側抽斜楔結構緊湊，不僅保質保量地完成了側翻邊內容，還最大限度地減輕了模具重量。通過該模具結構的應用和推廣，對現在整車輕量化和模具輕量化的實現具有積極的指導意義。