帶側整功能的翻邊機構原理與應用

文／黃棋，王寬，徐冰鋒·上汽通用五菱汽車股份有限公司

在汽車消費需求多樣化的趨勢下，汽車更新迭代周期不斷縮短，模具開發的頻次隨之上升。這也造成模具投入成本增加，并不斷壓縮汽車模具開發周期，因此對于低成本、高質量沖壓模具技術的研究也正越來越受到重視。

翻邊回彈是沖壓工藝中的常見問題，可以通過將制件翻邊后，再進行側整形這一常規工藝來提升制件尺寸精度。一般需要兩序模具來完成該動作，通過對模具結構優化創新，將兩者合二為一可有效減少沖壓模具的工序數，降低模具開發成本以及后期生產成本，也在一定程度上縮短模具開發周期、提升產品競爭力。

傳統翻邊工藝及存在的問題

對于90°翻邊，或者拔模角度較小的翻邊模具，由于翻邊回彈補償角度小甚至沒有回彈補償角度，制件往往因翻邊后內應力無法完全消除引發回彈問題，使制件達不到尺寸精度要求。為解決該問題，一般采用一序翻邊、一序側整形，共兩道工序模具實現制件尺寸精度的傳統翻邊工藝。由于該工藝需增加一套側整形模具，導致模具開發和生產運營成本增加。

傳統翻邊工藝模具結構如圖1(a)所示，由于內應力的存在，翻邊后在制件上存在一定程度的回彈，回彈狀態如圖1(b)所示，θ 為回彈角。為解決回彈問題需增加側整形工序，其模具結構如圖1(c)所示。

圖1 傳統翻邊、整形模具結構

帶側整功能翻邊結構的工作原理

帶側整功能的翻邊結構，即通過對模具結構優化創新，在一套模具內同時完成翻邊和側整形工作，以達到在不增加工序的情況下解決翻邊回彈問題的目的，該結構適用于上翻邊和下翻邊工藝。

帶側整功能的翻邊結構——上翻邊

適用于上翻邊的帶側整功能翻邊結構主要包括側整驅動、側整滑車、翻邊鑲塊、限位塊，以及相關聯的導向元件、彈性元件，如圖2所示。其工作原理如下。

圖2 帶側整功能翻邊結構——上翻邊

⑴模具安裝在壓力機上，其上模隨壓力機上滑塊上升至上死點，此時下模托料芯在彈性元件或者壓力機頂桿的作用下處于托起狀態。

為了使本文的結論更穩健，本文采用另外一種衡量企業現金持有水平的方法來進行穩健性檢驗。以現金及現金等價物之和除以年末資產總額的方法作為企業現金持有水平CASH的替代變量，然后采用模型（1）進行回歸，回歸結果如表5所示，表5中的回歸結果與表4中的結果相一致。

⑵將制件放入模腔中的工作位，模具上模隨壓力機上滑塊開始下行，直至上壓料芯與下托料芯接觸并壓緊制件。壓力機上滑塊繼續下行，帶動上壓料芯完成制件的上翻邊。

⑶壓力機上滑塊繼續下行，到達下死點前約10mm 時，安裝在側整驅動上的驅動導板與側整滑車接觸使側整滑車獲得驅動力，并沿著導板向前驅動，此時安裝在滑車上的翻邊鑲塊獲得驅動力并沿導板的方向同步向前驅動，進行側整形工作。

⑷壓力機上滑塊繼續下行至下死點，側整形工作完成。

⑸側整形工作完成后，上模座隨壓力機上滑塊上行，并帶動側整驅動脫離側整滑車，側整滑車在彈性元件作用下回到初始位置。

⑹上壓料芯在重力和彈性元件作用下回到初始位置。下托料在彈性元件或者壓力機頂桿作用下重新處于托起狀態，回到初始位置，此時完成一次制件的壓制。

⑺防側導板確保側整驅動處于受力平衡狀態，防止其發生偏轉。限位塊限制側整滑車在側整形動作開始之前的初始位置，使上翻邊工作穩定進行。側整滑車的行程一般設置為3 ～5mm。

帶側整功能翻邊結構——下翻邊

適用于下翻邊的帶側整功能翻邊結構如圖3 所示，其結構主要包括側整驅動、側整滑車、翻邊鑲塊、限位塊，以及相關聯的導向元件、彈性元件。其工作原理如下：

圖3 帶側整功能翻邊結構——下翻邊

圖4 某車型前地板產品造型(制件上翻邊造型示意圖)

圖5 帶側整功能模具結構(上翻邊)及工作時序示意圖

圖6 某車型前地板上翻邊區域產品尺寸狀態

⑴將模具安裝在壓力機上，其上模隨壓力機上滑塊處于上死點，將制件放置于翻邊凸模的工作位。

⑵模具上模隨壓力機上滑塊開始下行，直至上模壓料芯與翻邊凸模接觸并壓緊制件。

⑶壓力機上滑塊繼續下行，帶動側整滑車和翻邊鑲塊完成制件的下翻邊工作。

⑷壓力機上滑塊繼續下行至下死點前約10mm 時，安裝在側整驅動上的驅動導板與側整滑車接觸，此時側整滑車開始在導板7 和導板8 的作用下向前驅動。

⑸安裝在側整滑車上的翻邊鑲塊隨側整滑車向前驅動，并進行側整形工作。

⑹壓力機繼續下行至下死點，翻邊鑲塊完成側整工作，隨后模具上模隨壓力機上滑塊上行，上模座和側整滑車脫離側整驅動。

⑺側整滑車在彈性元件作用下回到初始位置，壓料芯在重力和彈性元件作用下也隨之回到初始工作位置，完成一次制件的壓制。

⑻限位塊限制側整滑車在側整形動作開始前的初始位置，使下翻邊能穩定進行。側整滑車的行程一般設置為3mm ～5mm。

帶側整功能翻邊結構的應用

某車型前地板兩側翻邊——上翻邊

量狀態穩定。

某車型后地板翻邊——下翻邊

圖7 為制件下翻邊造型示意圖。產品信息：材質BUSD-FB-D；料厚：0.65mm；翻邊高度：16mm；翻邊內R 角：R4.35mm；翻邊角度：90°。

圖7 某車型后地板產品造型(制件下翻邊造型示意圖)

圖8 為帶側整功能模具結構(下翻邊)及工作時序示意圖，模具到底前50mm 開始翻邊，到底前11mm 開始側整形工作，側整滑車的行程為4mm。

圖8 帶側整功能模具結構(下翻邊)及工作時序示意圖

量產時，隨機選取多個批次零件進行尺寸測量。從圖9 可以看出，翻邊尺寸公差在－0.2mm ～＋0.1mm 之間，符合公差要求；制件尺寸變化波動趨勢小，質量狀態穩定。

圖9 某車型后地板下翻邊區域產品尺寸狀態

結束語

本文介紹了帶側整功能翻邊結構的工作原理，并通過實踐驗證此機構的可行 性。 針 對翻邊回彈問題，提供了一種不增加工序數的解決方案。

實踐中，零件由原來的四序沖壓工藝優化為三序的沖壓工藝，不但節省一道工序的模具開發費用，而且降低模具生產運營成本，進一步提升產品的市場競爭力。本文所論述案例中的兩個零件雖是薄板和普板類的零件，但通過此結構的工作原理以及實際應用情況分析，對厚板和高強度鋼板的零件也有很強的借鑒意義。