卡車立柱外板側整形模結構設計

劉 焱，吳 杰，姜萬琪，汪 鑫，徐粱志，肖 爽，彭宗軍

（湖北齊星模具制造股份有限公司，湖北隨州 441300）

1 立柱外板風擋玻璃前緣側整形狀及成形方案分析

立柱外板是駕駛室最關鍵的零部件之一，制件有外形尺寸較大：1,686×300×207mm），而且外形曲面復雜使其冷沖壓成形工序極其復雜，與駕駛室的許多零部件都有裝配關系（見圖1）。立柱外板的外形尺寸精度會影響其與側圍外板、前圍內外板、車門內外板和前擋風玻璃等駕駛室外覆蓋件裝配的密封性。在產品設計時，在保證足夠的承載力的情況下對立柱外板的寬度進行優化，使得駕駛員的視野更加寬闊，可以有效的提高駕駛的安全性，但這樣一來，就增加了模具設計的難度。

圖1 立柱外板俯視圖

因為以上這些原因，側整形就成為立柱外板的成形工藝中最重要的工序之一，成形時要求定位支撐可靠，無變形，無起皺，成形后表面光滑無褶皺，整形后要求制件退出方便。由于該部斷面特別狹窄，側整行程又大，而且需要側整出兩個臺階（18.3mm），因此材料收縮十分嚴重（見圖2），這也是設計難點所在。

圖2 立柱外板側整形工藝圖

雖然目前還有子母斜楔，傾斜與轉向復合斜楔和旋轉斜楔、雙向運動結構的斜楔等，我公司也有應用的實例，但由于其結構復雜，調整困難，制造成本高等，應用的概率較小。通常使用的側整形模具結構如圖3所示，活動凸模采用局部支撐結構，保證了側整時有足夠的壓料面積，為了取料方便，壓料面內側設置了一條很寬的懸空帶，能夠保證活動凸模收縮時不與制件相撞。該懸空帶是為了保證活動凸模收縮時不與制件相撞而設置的。

該模具結構雖然已經在行業內廣泛使用，但該結構仍然存在一定的缺陷。在生產時，局部懸空會導致制件成形時定位不穩定，同時制件會產生局部變形，制件精度難以得到保證。因此對模具結構進行探索，尋求優化方法來克服上述的不足。

圖3 目前常用的側整形模具結構

2 立柱外板側整形新型復合斜楔結構設計

對于立柱外板的側整形工序，選擇采用了新型復合斜楔結構設計，即開模時，活動凸模處于收縮狀態，放上工序件后，鑲塊的凸型可以保證定位的準確性；合模時，滑車將活動凸模擴張到位，然后壓料芯壓料，最后側整凹模進入固定凸模的凹槽內完成側整形，側整時制件全型支撐，可以避免由于支撐不佳而產生的微量變形，從而達到提高側整形質量的目的，如圖4所示。

圖4 斜楔斷面

3 模具結構及工作過程

模具結構如圖5、圖6所示，包括上模和下模。上模包括：上模座1、上壓料板2、側整凹模3、氮氣彈簧4、斜楔底座5、導板6、平衡塊7、斜楔彈簧8、導向腿9、斜楔中滑塊10；下模包括：下模座11、外導板12、斜楔驅動器13、斜楔導板14、側整凸模15、活動凸模16、斜楔氮氣彈簧17、擴張斜楔18、導腿凹槽19等。其特征在于：上模座1 下方中間型腔安裝壓料板2，壓料板2的四周用導板與上模座保持滑配合，壓料板和上模座之間安裝有氮氣彈簧4，在壓料板2的左右側，側整凹模3固定在斜楔中滑塊10上，上模座1中間安裝斜楔底座5，下模座11 左右各固定著一個側整凸模15，中間安裝有兩個擴張斜楔18，其上方是斜楔滑車上的活動凸模16，兩個凸模之間用導板導滑，成形時支撐著立柱內型，活動凸模16 安裝在水平運動的擴張斜楔18 上。模具打開時活動凸模16 處于收縮狀態；模具閉合時活動凸模16是處于擴張整形狀態。

圖5 模具結構

圖6 側整形模具打開狀態

模具的創新點在于，把原來的活動凸模分成側整凸模和活動凸模兩個部分，固定凸模安裝在下模座上，部分支撐著制件，活動凸模在側整凸模側方上下移動，上移時側整形，下移時取件，從而解決了制件的成形時產生形變和準確定位的問題。

模具工作過程：機床滑塊帶動上模上行，模具打開，斜楔中滑塊10在斜楔彈簧8的彈力作用下帶動側整凹模3與活動凸模16分離，接著斜楔驅動器5與擴張斜楔18分離，擴張斜楔18側移使活動凸模16下移到原始位置，然后放入上序生產制件，工序件準確定位；上模向下移動，斜楔驅動器5 驅動擴張斜楔18 將活動凸模16 推送到預定位置，接著斜楔中滑塊10 在斜楔驅動器13 作用下斜向上移動推動側整凹模3 與活動凸模16閉合，側整形工序完成。模具斜楔行程圖如圖7所示。

圖7 模具斜楔行程圖

4 結束語

卡車立柱外板側整形工序，由于整形深度深，材料收縮量大，局部褶皺嚴重是其常見的缺陷。另外，由于該處既窄又深的半封閉形狀，如何保證在全型面支撐的情況下，實現退件取料，一直是一個設計難點。本文介紹的這種新型復合斜楔結構，不僅可以解決材料收縮量大引起的局部褶皺，而且由于實現了型面全支撐，制件定位變得穩定，制件質量得到了大幅度的提升。該模具現在已經投入批量生產了，至今沒有發生任何故障。