旋转斜楔机构在翼子板外板翻边模中的应用

文/寇全真，冉英超·长城汽车股份有限公司

旋转斜楔机构在翼子板外板翻边模中的应用

文/寇全真，冉英超·长城汽车股份有限公司

据统计，汽车上60%～80%的零件是用冲压工艺生产的。而汽车车体覆盖件模具的设计和制造是整个汽车行业中最关键的部分，也是占用汽车开发周期最长的部分。因此，缩短汽车车体覆盖件模具设计与制造周期对于提高汽车的开发和设计都具有重要的意义。

零件工艺分析及翻边斜楔简介

图1 翼子板局部断面

汽车翼子板外板属于典型的汽车外覆盖件，其外观质量要求较高，不允许有拉毛、褶皱、凹坑、凸点等影响外观的缺陷产生，而且与机盖、车门、侧围等其他覆盖件相衔接，搭接处必须平顺，不能出现面差及棱线不顺现象。与发动机罩搭接处，为保证与发动机罩运动不干涉，翼子板的上部一般为下沉结构（图1a），在冲压方向下形成负角不能直接成形（图1b）。因此，在保证产品零件具有较高的外观质量、良好刚性及精确结构尺寸情况下， 确定该零件的冲压工艺为：落料→拉延→修边冲孔→翻边整形→侧翻边侧整形。

产品结构决定冲压工艺，翼子板后部的内凹结构，冲压时产生成形负角，必须通过斜楔机构将压力机滑块的垂直运动转换成斜楔的非垂直运动来实现。在传统的模具设计中，内凹结构的成形一般采用双向斜楔机构来实现，如图2所示。

图2 双向斜楔机构

双向斜楔机构具有加工容易、质量稳定、维护保养方便等特点，可较好的解决负角成形问题。然而为保证翻边后制件取出以及模具翻边镶块强度，双向斜楔机构尺寸往往都比较大，需要更大尺寸的压力机。同时，双向斜楔机构运动轨迹基本与产品平行，行程受产品结构限制，从而造成制件成形困难或不易从模具内取出，制件出现磕碰，生产效率降低，给冲压生产带来诸多不便。本文采用旋转斜楔机构很好地解决了以上问题，取得了较高的经济效益。

旋转斜楔机构运动原理及模具结构

旋转斜楔机构由旋转斜楔支座、旋转斜楔凹模、驱动装置、滑动成形凸模等几部分构成。根据驱动结构的不同分为侧拉式和下拉式，如图3所示。旋转斜楔机构工作时，凹模在旋转斜楔支座的半圆形凹腔内绕斜楔旋转中心轴往复转动，配合滑动成形凸模对产品负角部位进行成形。

图3 旋转斜楔机构

旋转斜楔侧翻边模具的应用

某款车型的翼子板，其结构比较复杂，与发动机罩配合部位成形较深，考虑到模具的结构与空间布置，对于负角部位采用下拉式旋转斜楔翻边，如图4所示。

旋转斜楔的驱动形式一般采用气缸驱动。旋转斜楔的成形过程可分为四个阶段：

⑴压力机滑块下行前，气缸顶起，旋转斜楔凹模处于初始位置。此时制件能够自由放入模具，以制件的型面进行初定位。

图4 翼子板侧翻边处旋转斜楔

⑵压力机滑块下行时，滑动成形凸模下压旋转斜楔驱动板，带动旋转斜楔凹模旋转。当凹模转动到锁紧位置后，凹模处于工作位置，与此同时压料器将制件压紧在旋转斜楔凹模上进行精确定位。

⑶压力机滑块继续下行时，滑动成形凸模在压力机滑块下行与驱动导板的作用下向前运动，在滑块到达下死点时，滑动凸模完成成形动作。如果此时凹模处于工作位置，因制件结构存在负角，制件将不能从模腔内取出。

⑷滑块上行后，施加在滑动成形凸模上的压力逐渐卸载，滑动成形凸模退回并随上模上行，旋转斜楔凹模通过气缸顶起回复到初始位置，避开制件的负角结构，制件顺利从型腔内取出，完成了整个冲压过程。

虽然旋转斜楔设计较为容易，但对加工制造工艺要求较高。旋转斜楔翻边结构与普通双向运动斜楔翻边结构比较有许多优点：⑴模具结构相对简单；⑵旋转斜楔结构紧凑能够有效减小模具尺寸，降低成本；⑶不存在退料行程问题和结构刚性问题；⑷根据翻边的需要可以选择任意冲压方向；⑸翻边部分与模具托料部分的拼接非常光顺，零件上无明显压痕，冲压质量得到显著提高。

该模具自投入使用以来已安全生产三十余万件，除正常模具保养外未发生过任何质量问题，模具运行可靠，显著提高了经济效益。

结束语

目前，制件的负角结构大都依靠复杂的多斜楔机构联动来实现模具工作部分对零件的成形与让位，从而实现制件生产。这样造成整个模具结构十分复杂。本文侧翻边模具结构采用一种新型的结构—旋转斜楔侧翻边，这种结构不仅使模具结构大大简化，而且降低了模具制造成本，提高了产品品质，在类似产品结构中具有较高的借鉴意义。