后背門內(nèi)板斜沖正沖交叉模具結(jié)構(gòu)

朱 俊，閆 濤

大乘汽車集團(tuán)有限公司（江蘇常州 213000）

1 引言

隨著汽車消費(fèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，消費(fèi)者不僅看重整車的性能，而且對(duì)汽車的外觀造型要求越來(lái)越高。汽車細(xì)分市場(chǎng)SUV車型近幾年一直都受消費(fèi)者的青睞，溜背式設(shè)計(jì)，懸浮頂天窗，夸張的尾部設(shè)計(jì)，動(dòng)感十足，凸顯運(yùn)動(dòng)范。后背門是汽車整體造型的重要元素之一，時(shí)尚、個(gè)性、新穎的背門造型是整車一道亮麗的風(fēng)景線。然而，隨著后背門造型設(shè)計(jì)越來(lái)越夸張個(gè)性，導(dǎo)致后背門內(nèi)板沖壓成形工藝越來(lái)越復(fù)雜。

本文介紹了一種汽車后背門內(nèi)板斜沖和正沖交叉的模具結(jié)構(gòu)，對(duì)于后背門內(nèi)板兩側(cè)不同部位的沖孔且孔的法向又交叉的情況，采用斜沖和正沖交叉機(jī)構(gòu)，在一道工序中同時(shí)沖出所需要的孔；主要從后背門內(nèi)板的零件結(jié)構(gòu)分析、斜沖和正沖交叉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、交叉機(jī)構(gòu)的裝配及工作過(guò)程等方面對(duì)該模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述，該模具結(jié)構(gòu)的應(yīng)用對(duì)汽車白車身類似后背門內(nèi)板的模具設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

2 后背門內(nèi)板的結(jié)構(gòu)分析

汽車后背門內(nèi)板以其形狀特殊，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜而著稱，尤其是后背門內(nèi)板左右兩側(cè)區(qū)域匹配面較多，功能安裝孔或安裝過(guò)孔較多且孔位各異。如圖1所示，一款SUV車型的后背門內(nèi)板的結(jié)構(gòu)示意圖，后背門內(nèi)板通常要滿足內(nèi)外飾、電器及人工智能等功能的安裝要求，而且各功能安裝孔位的法向較多，是導(dǎo)致后背門內(nèi)板生產(chǎn)工藝流程變長(zhǎng)，工序內(nèi)容復(fù)雜的主要原因。

以圖1后背門內(nèi)板為例，尾燈安裝部位及其以下區(qū)域分布著6組功能各異的孔，分別是氣彈簧安裝過(guò)孔、上緩沖塊安裝過(guò)孔、尾燈安裝過(guò)孔、外飾板安裝過(guò)孔、限位塊安裝過(guò)孔、下緩沖塊安裝過(guò)孔，這6組孔的位置和沖孔方向完全不同。

顯然，背門內(nèi)板的結(jié)構(gòu)是由整車造型及內(nèi)外飾和電器安裝功能需求而決定的，其最顯著的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工序內(nèi)容較多，工序布置緊張。為了追求后背門內(nèi)板特殊的結(jié)構(gòu)，一些汽車廠家通常采用加長(zhǎng)制造工藝流程，投入較大的模具開(kāi)發(fā)成本；這樣也使得整車制造成本上升，從而會(huì)降低汽車產(chǎn)品在價(jià)格上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

圖1 后背門內(nèi)板結(jié)構(gòu)示意圖

對(duì)于汽車白車身后背門內(nèi)板零件，根據(jù)其造型的復(fù)雜程度，汽車廠家通常設(shè)計(jì)4～5道工序完成沖壓成形，考慮到車身開(kāi)發(fā)成本和現(xiàn)有生產(chǎn)線體的設(shè)備臺(tái)數(shù)，模具副數(shù)一般不超過(guò)5副。而本文所述的后背門內(nèi)板結(jié)構(gòu)特殊，按照常規(guī)最多5道工序無(wú)法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)后背門內(nèi)板結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真研究分析，合理制定其工藝排布及工序內(nèi)容，設(shè)計(jì)一種斜沖、正沖交叉機(jī)構(gòu)的模具，能有效縮短工序流程，減少模具開(kāi)發(fā)投入，達(dá)到降低整車開(kāi)發(fā)成本，提升汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。

3 后背門內(nèi)板模具設(shè)計(jì)

本文所述后背門內(nèi)板的模具整體結(jié)構(gòu)是按照常規(guī)通用的模具架構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合本制件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其特殊之處就在于，該模具結(jié)構(gòu)中含有一種斜沖、正沖交叉的機(jī)構(gòu)如圖2所示。該模具主要由上模板、下模板、斜沖機(jī)構(gòu)、正沖機(jī)構(gòu)、壓料板以及模具導(dǎo)向和支撐緊固件組成，其中斜沖機(jī)構(gòu)的斜楔滑塊和正沖機(jī)構(gòu)的凸模安裝底座安裝在上模板上，如圖3所示，斜沖機(jī)構(gòu)的斜楔驅(qū)動(dòng)器安裝下模板上，斜沖機(jī)構(gòu)和正沖機(jī)構(gòu)組合后可實(shí)現(xiàn)斜沖和正沖同時(shí)進(jìn)行的交叉沖孔工序。

圖2 斜沖、正沖交叉的模具

圖3 斜沖、正沖交叉機(jī)構(gòu)的上模

3.1 斜沖正沖交叉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)后背門內(nèi)板的結(jié)構(gòu)分析，其左右兩側(cè)區(qū)域，有5組孔必須在一序中同時(shí)完成，否則需要增加一副模具，造成車身開(kāi)發(fā)成本增加。這5組孔分別是彈簧安裝過(guò)孔、緩沖塊安裝過(guò)孔、尾燈安裝過(guò)孔、外飾板安裝過(guò)孔、緩沖塊安裝過(guò)孔，其中彈簧安裝過(guò)孔、緩沖塊安裝過(guò)孔需在本道工序中采用倒勾斜楔機(jī)構(gòu)沖孔；尾燈安裝過(guò)孔和外飾板安裝過(guò)孔需在本道工序中需采用斜楔機(jī)構(gòu)沖孔；而下緩沖塊安裝過(guò)孔需要正沖孔，同時(shí)該孔的正沖機(jī)構(gòu)與尾燈安裝過(guò)孔、外飾板安裝過(guò)孔的斜楔沖孔機(jī)構(gòu)干涉。解決該問(wèn)題的關(guān)鍵，就是設(shè)計(jì)一副斜沖、正沖交叉的機(jī)構(gòu)，在一副模具中同時(shí)完成斜沖和正沖工序內(nèi)容。

通過(guò)上述模具零件結(jié)構(gòu)和工序內(nèi)容分析，該斜沖、正沖交叉機(jī)構(gòu)的斜沖部分由斜楔安全螺釘、斜楔滑塊耐磨板、斜楔復(fù)位氮?dú)鈴椈伞⑿毙ɑ瑝K、斜沖凸模組件、斜沖退料聚氨酯組件、自潤(rùn)滑耐磨板、斜楔驅(qū)動(dòng)器、斜楔強(qiáng)制復(fù)位鉤、斜楔滑塊壓板、斜楔滑塊側(cè)面耐磨板、斜楔滑塊V型導(dǎo)板等零部件組成。

該交叉機(jī)構(gòu)的正沖部分主要由正沖退料聚氨酯組件、正沖凸模組件、正沖凸模固定座安裝龍門架等零部件組成。該交叉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是正沖凸模固定座安裝龍門架跨過(guò)斜楔滑塊安裝在上模板上，斜楔滑塊與正沖凸模固定座安裝龍門架之間設(shè)計(jì)有自潤(rùn)滑耐磨板，自潤(rùn)滑耐磨板固定在斜楔滑塊上，如圖4所示。

圖4 斜沖、正沖交叉機(jī)構(gòu)

3.2 斜沖、正沖交叉機(jī)構(gòu)的裝配

后背門內(nèi)板模具中斜沖和正沖交叉機(jī)構(gòu)的裝配過(guò)程分為兩部分：①首先是斜楔機(jī)構(gòu)部分的組裝，將斜楔滑塊耐磨板和斜楔滑塊側(cè)面耐磨板安裝在斜楔滑塊上并用螺釘緊固，將斜楔復(fù)位氮?dú)鈴椈砂惭b在斜楔滑塊上并用螺釘緊固，將斜沖凸模組件（包含凸模、凸模固定座、定位銷）安裝在斜楔滑塊上并用螺釘緊固，將斜沖退料聚氨酯組件（包含聚氨酯和固定卡片）裝在斜沖凸模組件上并用螺釘緊固，將自潤(rùn)滑耐磨板安裝在斜楔滑塊上并用螺釘緊固，將斜楔強(qiáng)制復(fù)位鉤安裝在斜楔滑塊上并用螺釘緊固；將上述組裝完成的斜沖機(jī)構(gòu)放置于上模板的相應(yīng)位置，將斜楔滑塊壓板放置在斜楔滑塊上，并用螺釘將斜楔滑塊和上模板鎖緊；將斜楔安全螺釘從上模板穿過(guò)鎖緊在斜楔滑塊上，完成斜沖機(jī)構(gòu)的組裝；②其次是正沖機(jī)構(gòu)的組裝，將正沖凸模組件（包含凸模、凸模固定座、定位銷）安裝在正沖凸模固定座安裝龍門架上并用螺釘緊固，將正沖退料聚氨酯組件（包含聚氨酯和固定卡片）安裝在正沖凸模組件上并用螺釘緊固，將上述組裝完成的正沖機(jī)構(gòu)跨過(guò)斜楔滑塊安裝在上模板上，采用銷釘定位并用螺釘緊固，完成斜沖和正沖交叉機(jī)構(gòu)的裝配，如圖5所示。

圖5 斜沖正沖交叉機(jī)構(gòu)安裝示意圖

3.3 斜沖、正沖交叉機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程

含有斜沖、正沖交叉機(jī)構(gòu)的模具工作過(guò)程，機(jī)床滑塊帶動(dòng)上模板下行，上模板帶動(dòng)帶動(dòng)斜沖機(jī)構(gòu)和正沖機(jī)構(gòu)下行，隨著上模板的繼續(xù)下行，斜沖機(jī)構(gòu)的斜楔滑塊V型導(dǎo)板首先與安裝在下模板的斜楔驅(qū)動(dòng)器接觸，在滑塊下行壓力的作用下，斜楔驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始驅(qū)動(dòng)斜楔滑塊沿既定軌跡運(yùn)動(dòng)；當(dāng)斜楔滑塊帶動(dòng)斜沖凸模組件及斜沖退料聚氨酯組件開(kāi)始接觸板料時(shí)，正沖機(jī)構(gòu)的退料聚氨酯組件、正沖凸模組件也同時(shí)開(kāi)始接觸板料，在滑塊下行壓力的作用下同時(shí)完成斜沖孔和正沖孔工作。

機(jī)床滑塊帶動(dòng)上模板回程時(shí)，在斜沖退料聚氨酯組件和正沖機(jī)構(gòu)的退料聚氨酯組件的作用下，斜沖凸模組件和正沖凸模組件先脫離板料，防止沖孔板料帶變形；隨著機(jī)床滑塊繼續(xù)上行，斜楔滑塊在斜楔復(fù)位氮?dú)鈴椈傻淖饔孟峦瓿蓮?fù)位；當(dāng)機(jī)床滑塊到達(dá)上死點(diǎn)停止后，取出制件，完成一次沖壓行程。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從后背門內(nèi)板制件的結(jié)構(gòu)、斜沖、正沖交叉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案、裝配方式及工作原理等方面，闡述了一種后背門內(nèi)板斜沖、正沖交叉的模具結(jié)構(gòu)。上述特殊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，能有效解決后背門內(nèi)板特殊結(jié)構(gòu)在沖壓加工過(guò)程中面臨的實(shí)際難題。

上述模具結(jié)構(gòu)中特有的斜沖、正沖交叉機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用穩(wěn)定，日常維護(hù)保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。該斜沖、正沖交叉機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用，為其他車型類似后背門內(nèi)板模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提供了一種參考方案。