行李箱外板斜楔翻邊模設計

劉佳一

（長春創元模具設計有限公司，吉林長春130011）

1 引言

近年來，隨著汽車行業在中國的快速發展，特別是國外汽車公司不斷進入中國市場，使得汽車行業的競爭越來越激烈，這將導致消費者的消費觀念越來越成熟，對汽車產品質量的要求也越來越高，其中，汽車的外觀質量是一個非常重要的方面。汽車生產廠商為了在激烈的市場競爭中立于不敗之地，對模具廠家提出了更高的要求。由于受到設備及成本限制，模具結構也相應趨于復雜化，以實現低成本下的高質量、高效益產出。各種斜楔、吊楔、開花斜楔、旋轉凸輪機構等被廣泛應用在沖壓模具中。本文以某車型行李箱外板上部為例，介紹斜楔翻邊模的典型特殊結構設計。

2 行李箱外板上部工序內容和結構難點分析

本副模具對應的制件為行李箱外板上部，該制件是在某公司310/320自動線上生產，其中310線為主生產線，320線為備用線，主生產線共6臺機械壓力機，其中首臺壓床壓力為2,100t，閉合高度為1,480mm，后5臺壓床壓力分別為1,200t，閉合高度為1,380mm。310/320自動線是機械手通過吸盤抓取工件，靠機械手的運動實現自動化生產，其中機械手運動的軌跡已確定。自動線要求每工序完成后工序件基本在同一高度，而且對高度有一定的要求，機械手在取件和送件過程中不能與模具發生干涉。

本工序為第4工序，是在第4臺壓床上完成，工序內容是斜楔翻邊。圖1所示圈定區域為翻邊區域，所示輪廓線為翻邊線。

圖1 工序內容圖

本工序的特點是斜楔翻邊，斜楔角度為30°，翻邊長度不一致，其中中間區域翻邊較長，約為80mm，兩側區域翻邊較短，約為15mm，而且在兩側角部與直翻邊區域相接。工序特點對結構設計提出了一定的要求。首先，由于翻邊角度較小，翻邊完成后，如何保證工序件能夠沿著垂直方向取出來，以便機械手能夠順利抓起制件到下一個工位。其次，由于翻邊長度相差較大，中間區域翻邊長度達到80mm，整個翻邊區域為凸起形狀，翻邊后多料，會有起皺趨勢。

3 原開花楔通用結構介紹

3.1 開花楔結構原理

開花楔結構是斜楔翻邊常用的一種結構形式，主要是為了保證翻完邊后工序件能夠沿著垂直方向取出來，所以需要采用開花楔結構，主要原理是：蓋板通過螺釘和銷子固定在下底板上，起支撐和定位制件的作用。所有滑塊均采用氮氣缸回程，上模斜楔通過中間滑塊，推動工作滑塊到工作位置后，吊楔開始翻邊，等翻邊完成后，上模斜楔向上運動，中間滑塊在回程氮缸的作用下回程到位，工作滑塊在回程氮缸的作用下完全從翻邊區域撤出來，工件便能夠沿著垂直方向取出來。

3.2 模具整體工作過程

隨著壓床滑塊向下運動，上底板帶動上模斜楔向下運動，由上模斜楔推動中間滑塊，中間滑塊推動工作滑塊運動到工作位置后，然后吊楔開始翻邊，直到滑塊到達下死點，翻邊完成。接著滑塊向上運動，吊楔在回程氮缸的推動下回程到位，工作滑塊在回程氮缸的作用下回程到位，滑塊運動到上死點的過程中，吸盤吸住工序件到下一個工位，如圖2所示。

圖2 模具工作過程

本文所述車型制件和工藝內容與以往項目基本相同，但通過客戶反饋兩個問題：一是以前的結構在實際生產過程中滑塊導板拉毛比較嚴重；二是翻邊時出現起皺現象。僅采用以往開花楔通用結構，不能滿足客戶需求，所以在該項目行李箱外板上部斜楔翻邊模的結構策劃上要有新的思路。

4 特殊結構介紹

為了解決以上難點，在該車型制件模具的通用結構基礎上，嘗試采用搓板驅動滑塊結構和翻邊隨動壓料結構，來解決上述缺陷問題。以下對這兩種特殊結構做詳細的說明。

4.1 搓板驅動滑塊結構

4.1.1 搓板驅動滑塊結構組成及原理

搓板驅動滑塊結構主要由上模斜楔、搓板、工作滑塊和翻邊凸模組成。其工作過程是：上模斜楔向下運動，從而推動搓板向前運動，驅動工作滑塊運動到工作位置，限位塊起限位作用，翻邊凸模固定在工作滑塊上。翻邊完成后，上模斜楔向上運動，搓板在回程氮缸的作用下向后運動，工作滑塊在重力和回程氮缸的作用下，從翻邊區域撤出來。在本結構中，工作滑塊和搓板均采用氮缸回程，保證有足夠的回程力，并滿足使用壽命和生產頻次要求。同一滑塊的回程氮缸，數量超過兩個的，需要連接壓力表，保證同一滑塊的回程氮缸壓力相同，如圖3、圖4所示。

圖3 下模整體圖

圖4 搓板驅動滑塊結構圖

4.1.2 設計過程中需要考慮的問題

（1）制件定位問題。

蓋板的設置在下模，起支撐和定位制件的作用，為了保證定位的準確性，在左右和前側除了設有4個定位板外，同時在側面加了4處形面。蓋板下面有兩個凸起的支撐塊，通過螺釘和銷子固定在底板上。在形面兩側共設有兩個傳感器，用來與壓床傳遞電信號。蓋板上面和兩側均有起吊螺紋孔，用來在加工和裝配過程中方便蓋板的起吊和翻轉。形面中間局部做了空開，四周的RPS面不能做空開，因為RPS面為檢測的基準面，必須保證基準面的準確性，同時吸盤的位置也不能做空開，因為吸盤在工作過程中，會對制件有一定的壓力，為了保證制件不變形，下面必須是符型的。蓋板如圖5所示。

（2）行程關系。

由于本工序斜翻邊比較長，最大達到80mm，為了保證翻邊凸模能夠完全從制件中撤出來，工作滑塊的行程設定為90mm。圖6所示為整個模具的行程線圖，其中斜楔1為翻邊吊楔，斜楔2為工作滑塊，斜楔3為搓板。由于翻邊行程較大，考慮到整套模具的行程關系，斜楔2和斜楔3的驅動角均采用了45°，吊楔的驅動角為50°。

圖5 蓋板

整副模具的行程關系：距下死點320mm時，導向腿開始接觸，導向腿導向52mm后，上模斜楔開始推動搓板向前運動，同時搓板開始驅動工作滑塊運動，此時，上模斜楔的反側導向長度為70mm。距下死點178mm時，工作滑塊到達工作位置。距下死點128mm時，搓板停止向前運動，此時，搓板與工作滑塊接觸長度為150mm。距下死點150mm時，導柱開始接觸導向。距下死點95mm時，壓料板開始壓住料，距下死點85mm時，吊楔開始翻邊，如圖6所示。

（3）上導板拉毛問題。

該模具在現場調試過程中，發現上模斜楔驅動搓板過程中，搓板上的銅導板有一定程度的磨損，分析產生的原因，有以下兩個方面：一方面，在調試過程中，上模斜楔的鋼導板沒有涂潤滑脂，導致摩擦力較大，加劇導板的磨損；另一方面，在結構設計時，只考慮到上模斜楔與搓板初始接觸時導板單位面積載荷滿足載荷要求，實際整個工作過程中，在初始時并不是接觸面積最小的。

為了避免以上導板拉毛的問題，在結構設計過程中，在滿足生產節拍的條件下，可以采用氣缸回程。在搓板前后各設置一個氣缸，在上模斜楔驅動搓板向前運動過程中，前面的氣缸拉著搓板向前運動，后面的氣缸推著搓板也向前運動，這樣可以大大減小上模斜楔的驅動力F，減小導板單位面積的載荷，從而避免導板拉毛的情況發生。在回程過程中，前面的氣缸處于收縮狀態，推動搓板回程，后面的氣缸處于頂起狀態，可以拉著搓板回程，這種形式在生產中有明顯優勢。

4.2 翻邊隨動壓料結構

4.2.1 翻邊隨動壓料結構的作用

以前采用無翻邊隨動壓料結構，模具在現場調試過程中，會出現翻邊區域起皺等缺陷，如圖7、圖8所示，為減輕或消除起皺現象，在原來結構的基礎上設置隨動壓料結構。所謂隨動壓料結構，就是增加一個壓料裝置，在翻邊過程中，凹模與壓料裝置始終壓住料，同時凹模圓角改為R1mm，材料在受壓狀態下，通過凹模圓角，完成翻邊。凹模圓角設計盡量小，提高材料在棱線附近的塑性變形，從而使棱線清晰穩定，有利于保證制件的剛性。

圖6 模具總體行程關系圖

圖7 無翻邊隨動壓料結構

圖8 翻邊區域起皺

4.2.2翻邊隨動壓料結構特點及原理

翻邊隨動壓料結構在釋放狀態下，與上工序制件形狀一致，由于形面為斜面，為了克服翻邊過程中對壓料板產生的側向力，翻邊凹模與反側導板導滑，抵消側向力。壓料板限位塊起限位作用，平衡塊用來調節凹模鑲塊與壓料板之間的間隙。壓料板與翻邊凸模之間采用導板和導柱導向，采用氮氣缸壓料，壓料力為3,000kg，襯套和氮氣缸固定在安裝板上，安裝板固定在凸模上。如圖9、圖10所示。

圖9 釋放狀態下的翻邊隨動壓料結構

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圖10 下死點狀態下的翻邊隨動壓料結構

當模具逐漸閉合，翻邊隨動壓料結構始終壓料，到下死點時，壓料處于穩定墩死狀態，如圖11所示。

圖11 下死點狀態下的翻邊隨動壓料結構

采用翻邊隨動壓料機構后，由于材料在翻邊過程中，始終處于受壓狀態，所以不會產生起皺問題，翻完邊后，表面質量也比較好。但對于翻邊后尺寸超差現象，經過測量，中間區域翻邊長度為87mm，而實際制件長度為78.8mm，伸長了8.2mm，這是因為在翻邊過程中，制件始終處于拉伸狀態，翻完邊后，制件被拉長了，可以通過修改修邊工序的修改線，達到制件要求的翻邊長度，如圖12、圖13所示。

圖12 現場模具

圖13 帶有隨動壓料機構后調試出來的工序件

5 結束語

闡述了針對行李箱外板上部斜楔翻邊模在生產中出現的問題及難點，應用較典型的特殊結構，即：搓板驅動滑塊結構、翻邊隨動壓料結構，有效解決了翻邊起皺、導向拉毛等缺陷問題，保證生產節拍，保證了生產中工件沿垂直方向順利取出，提高了制件尺寸精度和表面質量，在后期項目制件的翻邊模結構設計中廣泛應用，取得了顯著的效果。