兩種吊式沖孔類斜楔機構的應用

龔玉祿，胥媛媛

（長城汽車股份有限公司，河北省汽車工程技術研究中心，河北保定071000）

1 引言

對于制件斜面部位孔，常規實現方法有旋轉修沖工序沖壓坐標系，以達到近平面或者平面沖孔的目的，或者選用斜楔實現側沖孔的目的。但是隨著整車功能升級，制件結構多變，常規旋轉坐標系及安裝斜楔機構已無法滿足制件沖孔實現需求，當制件沖孔所在斜面與制件翻邊面角度沖突時，便無法使用旋轉坐標系的方法實現沖孔；當斜面沖孔距離制件邊緣較遠超過斜楔運動距離時，斜楔亦無用武之地。本文介紹的兩種特殊斜楔類模具結構，可通過更改斜楔安放位置，改變斜楔運動方向，以實現沖壓件特殊部位的沖孔。

2 制件介紹

地板類制件是整車內板類制件中關鍵類大件，其結構形式主要受座椅、安全帶等安裝限制。一般情況下，其結構較為簡單，無特殊類復雜型面及沖孔。但當整車內部增加配置需進行避讓時，后地板便會出現特殊類沖孔。

如圖1所示為某兩款車型后地板制件。從圖1中不難看出，在制件側壁部位存在孔類結構，此為安全帶避讓沖孔，為保整車關鍵類配置及安全性能，此沖孔無法取消或者移動位置。針對此類沖孔，需結合制件造型，合理選擇模具工藝、模具結構進行設計。

圖1 后地板制件

3 成形工藝分析

因地板類制件在整車直接承接乘客質量，故工藝設計時需保證其拉伸充分，以達到最佳的剛度性能，同時還需兼顧其成形性能，無開裂起皺類問題，故拉延壓料面為隨型形式。為便于生產過程中自動化工作效率及考慮制件翻邊造型的實現，一般設計沖壓方向為制件的正Z向（見圖2、圖3），且后序沖壓方向不旋轉。基于此沖壓方向及壓料面設計，則此兩種地板類制件側壁部位沖孔需采用側沖工藝、特殊類側沖機構實現。

圖2 后地板Ⅰ沖壓方向

圖3 后地板Ⅱ沖壓方向

3.1 勾吊式側沖機構

（1）主要結構。

為實現制件1斜面部位的沖孔，采用如圖4所示勾吊式斜楔機構。此種斜楔由幾種配件組成，分別為導板（為保證最佳斜楔運動沖裁效果，導板需使用銅料制造，以提升精度）回程氮氣彈簧（用以驅動斜楔沖裁完畢后回程）、斜楔滑塊（可將機床的垂直運動，轉化為沖孔所需的帶角度運動方向）、V型導板（斜楔滑塊過程中導向）、驅動塊（位于下模，驅動斜楔滑塊運動）、沖孔凹模、凸模、凸模固定座、隨型面（因沖孔部位位于制件內板斜面上，為保證制件過程生產，需在孔至邊緣處制造隨型面）。

圖4 勾吊式斜楔機構

（2）安裝形式及運動過程。

如圖5所示，勾吊式斜楔滑塊安裝在上模座，并通過安全螺釘及限位板保證其所在位置的精確性，為實現沖孔功能，斜楔滑塊上需安裝沖孔組件、V型導板及回程氮氣彈簧。驅動塊安裝在下模，驅動塊上部制件接觸部位設置隨型面。

圖5 勾吊式斜楔機構安裝形式

沖壓機床開始生產時，上模順Z向垂直向下運動，此時勾吊式斜楔運動趨勢及方向與上模座一致，當斜楔V型導板與斜楔驅動塊接觸時，斜楔運動方向開始發生變化，運動方向改為順著V型導板平行式方向。此時斜楔滑塊相對上模座開始運動，隨著運動加深，凸模開始工作，回程氮氣彈簧開始受力壓縮。至模具閉合到底，回程氮氣彈簧達到最大壓縮量，沖孔工作完成。而后上模隨機床開始向上運動，受壓的氮氣彈簧逐漸失去壓力，迫切恢復初始狀態，斜楔滑塊在氮氣彈簧及上模共同驅使下，順著V型導板傾斜向上運動，凸模組件也隨著這個運動狀態脫離孔凹模，至機床恢復初始狀態，模具完成一次沖裁過程。

（3）設計注意事項。

a.此勾吊式斜楔為非標準類組件，設計時需結合模具空間及結構，合理設計斜楔尺寸。

b.為保證孔的精度及便于現場維護，需保證沖孔運動方向與V型導板方向（斜楔滑塊運動方向一致）。

c.考慮現場鉗工研合調試，為便于實際操作，此機構尺寸不易過大。

3.2 懸吊式側沖機構

（1）主要結構。

采用如圖6所示懸吊式側沖機構可實現制件2斜面部位的沖孔。此種斜楔由幾種配件組成，分別為V型導板、回程氮氣彈簧、斜楔滑塊、驅動塊（安裝于壓料芯上，驅動斜楔滑塊運動）、沖孔組件、限位板、安全螺釘等。

圖6 懸吊式斜楔機構

（2）安裝形式及運動過程。

如圖7所示，懸吊式斜楔與其他斜楔機構不同點在于此機構驅動塊安裝在壓料芯內部，通過固定定位塊、螺釘和銷釘維持其位置精度。整個斜楔機構只有凹模套組件安裝在下模上。

圖7 懸吊式斜楔機構安裝形式

模具開始工作時，上模自上而下運動，此時懸吊式斜楔機構隨著壓料芯一起向下運動，當壓料芯與下模接觸，此斜楔機構滑塊組件開始接觸位于壓料料上部的斜楔驅動塊，斜楔順著V型導板平行式方向運動。隨著上模繼續下行加深，凸模接觸制件，至模具閉合到底，斜楔沖孔完成。隨后斜楔滑塊隨著上模運動至初始狀態完成一個沖裁過程。

（3）注意事項。

a.此懸吊式斜楔各組件均為標準件，設計時需綜合考慮模具空間，合理選擇標準件尺寸。

b.由于此懸吊式斜楔驅動塊安裝在壓料芯上，故需設計時需要保證壓料芯足夠強度，壓料芯厚度一般不小于30mm。

c.為保證沖孔精度，此結構壓料芯導向必須使用導柱，且需在壓料芯和下模間增加錐形平衡塊。

d.為便于后期裝配、調試等現場工作及避免實物出現毛刺、凸模折斷等問題，要求在精度較高的機床上進行結構面加工。

e.由于此斜楔機構驅動塊位于壓料芯，為避免沖孔時可能出現的壓料芯與凸模干涉現象，沖孔過程中需使用聚氨酯壓料，壓料芯留出充足空間避讓。

4 結語

本文所介紹的兩種吊式斜楔機構，可實現制件側壁特殊部位沖孔，滿足制件側壁沖孔需求；同時還可解決斜楔擺放、安裝困難的問題。可供模具工藝設計、結構設計階段借鑒及參考。