侧围油箱口浮动切换斜楔模具设计

王 闯，宋铁明

（一汽模具制造有限公司，吉林长春 130013）

1 引言

随着新能源汽车快速发展，外覆盖件造型和结构功能变化大，冲压模具需不断改进以满足制件需求。根据充电式和换电式的续航方式不同，新能源汽车侧围外板一般为有、无油箱口的2种制件，至少需多设计制造3 副以上模具，满足2 种侧围外板生产。对于此类制件，改进工艺和模具结构以降低成本，满足一副模生产两种侧围的生产需求。

本文介绍某电动车型侧围油箱口区域采用浮动切换斜楔的新形式，详细阐述工艺设计和机构工作过程。

2 油箱口处工艺分析

图1所示为某车型右侧围外板，其中含油箱口的侧围外应用于充电型电动车，无油箱口的侧围外板应用于换电型电动车，以满足不同续航形式的电车车型。侧围外板材料St17E+Z-50/50-O5，料厚0.7mm，屈服强度σs=145MPa，抗拉强度Rm≥292MPa，制件尺寸3,405×1,340×420mm，两种侧围的区别仅在是否含有油箱口。

图1 右侧围外板

经分析，侧围尾部油箱口在拉伸后采用3 工序成形[1]，分别是：①直修边→②侧翻边→③斜修边，工艺排布如图2 所示。3 工序均采用切换机构。①、②工序采用正常切换机构，保证实现油箱口切除和整型，满足切换要求，生产平稳；③工序采取新工艺和模具结构方案，实现浮动斜楔切换，满足精修边。

图2 工序排布

对于③工序，根据油箱口造型，设计侧修角度为40°，角度较大，采用侧压料，保证油箱口周圈20mm范围内全型面压料，对应凸模镶块，给定大致范围，方便现场调试整改。

3 浮动切换斜楔结构设计

3.1 机构设计

为实现③工序工艺内容，设计浮动切换斜楔主要由切换滑块和浮动修边装置两大部分构成[2]，主要组成部分和运动方向如图3和图4所示。

图3 浮动切换机构轴测图

图4 轴侧分解图

装配时，将件1及附属件从上压料板背部安装，件2、件3及附属件从上压料板正面安装，通过件4连接，实现浮动斜楔挂在上压料板内，且通过导柱衬套在压料板内实现上下活动。件5固定在上压料板背面。件6切换滑块通过气缸驱动，实现工作与回程两种状态。

设计工作行程时，修边刃入3mm时形式最优。根据制件造型设计侧压料板行程15mm，保证提前10mm压料。设计件5行程40mm，保证件3回程后能完全缩回上压料板内，且预留10mm 余量防止浮动斜楔由于惯性碰伤制件。设计保证件5 回程力FB＞G（浮动斜楔重力分力）+f（摩擦力）。件6 行程满足在生产无油箱口侧围时脱离工作即可。

3.2 工作过程

在保证大角度斜修，完成修边切换的前提下，保证生产无油箱口侧围时不修边，侧压料板和修边凹模需完全缩回上压料板内。采取浮动斜楔安装在上压料板的形式，大大减少占用空间，有效降低模具闭合高度。

当压料板到下死点时，切换滑块和浮动装置形成刚性接触，实现修边；反之，两者脱离不接触，实现不修边。

如图5所示，当压机运行至上死点时，侧压压料板行程释放，回程氮缸释放，根据行程关系，浮动斜楔缩回上压料板内，在上压料板接触工序件之前能保持缩回状态，不会接触工序件。

图5 上死点工作状态

如图6所示，在生产有油箱口侧围外板时，切换滑块运行至工作状态。当压机运行至下死点过程中，上压料板开始压料，支撑座与切换滑块行程刚性接触，回程氮缸和侧压料板相继被压缩，直至修边完成。

图6 修边时下死点状态

如图7所示，在生产无油箱口侧围外板时，切换滑块运行至脱离状态，上压料板压料后，支撑座与切换滑块不接触，浮动斜楔始终保持行程释放状态，缩回上压料板内，保证工作过程中不接触工序件。

图7 不修边时下死点状态

3.3 特点及注意事项

此浮动切换斜楔设计，有效地实现大角度斜修边机构的切换，空间紧凑，能有效控制模具高度。采用浮动斜楔提升干涉曲线的通过空间，提高生产自动化程度。采用自锁气缸作为切换机构动力源，保证切换到位准确性，并能锁定以防生产冲击产生窜动。设计中可设计切换指示装置，防止人为误操作。

本机构设计优势在于采用浮动斜楔挂在上压料板内，上下双活，通过切换机构两种到位状态，与浮动斜楔形成刚性接触，从而完成修边。

实际生产中，机构运行平稳，模具各项状态良好，油箱口附件侧压料板着色良好，面品质量合格，如图8所示。无油箱口侧围面品质量没有切换机构冲击痕，棱线清晰无压伤。

图8 面品质量及着色率

4 结论

本文介绍此新型浮动切换型斜楔，相比传统油箱口勾修设计，减小机构空间，有效控制模具高度。提高自动生产节拍，实现大角度斜楔切换。经生产验证此设计实现了侧围有、无油箱口的两种制件的斜修复杂工艺内容，适用于空间受限的模具，为此类侧围外板油箱口提供新的工艺方式和模具结构参考。