一種雙跨斜楔結構的研究與應用

程阿苗，王 星，袁 奎，詹 卓，杜建州，何曉波

（1.陜西黃河工模具有限公司，陜西西安710043；2.西安寶鋼鋼材加工配送有限公司，陜西西安710043）

1 引言

近年來，隨著汽車行業的不斷發展，造車新勢力的集中涌現，新能源產業的蓬勃發展，汽車市場競爭加劇，各主機廠不得不從提高生產效率、降低生產成本上來下功夫，來提高自身競爭力[1]。作為汽車制造業的下游產業，汽車模具制造業受其影響輻射，同樣面臨著巨大的壓力，制造周期急劇壓縮，模具精度要求越來越高，且基礎材料不斷漲價，造成了需要對成本、質量、制造周期嚴格控制的局面。

2 制件工藝分析

2.1 制件介紹

如圖1所示，某車型前縱梁前段，材料：SAPH440，料厚：2.9mm，制件大小：1,364×210×347mm。

圖1 前縱梁前段

2.2 制件工藝分析

該制件形狀復雜，長度比較長，且長度方向兩端高度差比較大，兩側側面翻邊也比較深，最主要的是中部斜面上的3個側孔橫居制件中間位置，很難實現沖孔，所以需要著重分析研究。

該制件常規工藝最少需要7道工序才能完成，工序內容分別為：落料?拉伸?修邊沖孔?翻邊整形?沖孔側沖孔側修端頭?沖孔翻孔?側沖孔。受成本和廠家實際生產情況限制，只能要做到6工序完成，這就需要壓縮工序，經研究，決定將第6工序和第7工序進行合并，這樣最終方案定為6工序。圖2為各工序內容示意圖。

圖2 制件DL圖工序內容

這樣OP60的工序內容就是沖正面所有孔和制件上方斜面上的3個側孔。常規方案側孔可以將制件稍微傾斜從一側用常規斜楔進行沖孔，但是合并后有正沖的情況下該方案會引起各斜楔干涉，且成本增加，因而，在保證正沖的情況下，需研究設計一種特殊的斜楔機構進行側沖孔。

3 斜楔結構設計及其工作過程分析

3.1 斜楔結構設計

最后一序內容為正沖孔正翻孔側沖孔，正沖孔正翻孔都可常規結構實現，難點在側沖孔，常規斜楔無法實現，經過分析研究，解決這個問題，只能設計一種非常規斜楔結構，即橫跨制件，將斜楔滑塊基座設計在制件兩側，雙滑塊基座設計，即為雙跨斜楔結構，此結構可以實現該制件的側沖孔內容。該雙跨斜楔結構如圖3所示。

圖3 雙跨斜楔結構示意圖

3.2 雙跨斜楔結構組成

該雙跨斜楔機構是在常規斜楔的基礎上改進而來，也是由斜楔基座、斜楔本體、滑塊基座3大部分組成，輔以各彈性元件、限位元件、導滑元件，主要結構如圖4所示。

圖4 雙跨斜楔示意圖

3.3 斜楔工作過程

模具閉合時，放好制件，機床滑塊帶動上模向下移動，雙跨斜楔本體和下模滑塊基座先通過導滑元件接觸，上模斜楔基座垂直運動，斜楔本體相對沿所需角度運動，上模繼續下降，壓料板與制件接觸，壓料板后的彈性元件開始工作，凸模也隨之沿斜面角度相對壓料板進行移動，直至進入凹模，完成沖孔動作。

開模時，凸凹模首先分離，隨著上模隨機床繼續上升，斜楔本體和兩側滑塊基座脫離，然后斜楔本體在氮氣彈簧作用下上升的同時退回到回程限位塊位置，之后斜楔隨上模垂直上升，直至上下模具完全脫離，取件后進行下一輪壓件。

3.4 雙跨斜楔的優缺點

（1）雙跨斜楔的優點。

a.綜合利用斜楔機構的優勢，兩側滑塊基座支撐，解決較長的制件中部上側斜孔無法側沖的難題，是基于傳統斜楔上的創新突破。

b.該結構可繼續延伸至翻邊、修邊等功效的實現，讓模具結構的設計有了更多的肯能性，能更好的發揮該雙跨斜楔的實際作用。

c.結構簡單，便于實現，只要對斜楔機構有一定基礎的設計師，對此結構的延伸會很快熟悉起來，在平時的設計工作中有積極的引導提示作用。

d.雙跨斜楔結構大結構件均為鑄件，均為HT300鑄造，節省成本，且便于加工，只需加工鑄造預留加工面即可，滿足現在模具行業的控制成本、提高效率的要求。

（2）雙跨斜楔的缺點。

a.該結構相對傳統斜楔比較笨重，這也是不得已的事情，以后的設計中還需優化。

b.該結構雖經實踐運用已可成功實現設計目標，但結構仍有優化空間，后續可考慮氮氣彈簧改為普通彈簧等，進一步節省成本。

4 結束語

斜楔結構試模具設計中計較常見的結構，比較大范圍的應用于側沖、側修邊類模具，但是汽車零件是單一的，造就了模具的唯一性，所以每副模具所應用斜楔的情況都是不同的，這就需要模具設計師們在實踐中不斷創新已開發新的斜楔機構。本文介紹的是一種大膽實踐的斜楔機構，該雙跨斜楔機構在實際應用中，可順利的完成側沖孔動作，解決了該類型制件側沖孔的難題，對有相似結構特點制件的模具設計有一定參考價值[2]。