卡車立柱外板側(cè)整形模結(jié)構(gòu)設(shè)計

劉 焱，吳 杰，姜萬琪，汪 鑫，徐粱志，肖 爽，彭宗軍

（湖北齊星模具制造股份有限公司，湖北隨州 441300）

1 立柱外板風(fēng)擋玻璃前緣側(cè)整形狀及成形方案分析

立柱外板是駕駛室最關(guān)鍵的零部件之一，制件有外形尺寸較大：1,686×300×207mm），而且外形曲面復(fù)雜使其冷沖壓成形工序極其復(fù)雜，與駕駛室的許多零部件都有裝配關(guān)系（見圖1）。立柱外板的外形尺寸精度會影響其與側(cè)圍外板、前圍內(nèi)外板、車門內(nèi)外板和前擋風(fēng)玻璃等駕駛室外覆蓋件裝配的密封性。在產(chǎn)品設(shè)計時，在保證足夠的承載力的情況下對立柱外板的寬度進(jìn)行優(yōu)化，使得駕駛員的視野更加寬闊，可以有效的提高駕駛的安全性，但這樣一來，就增加了模具設(shè)計的難度。

圖1 立柱外板俯視圖

因為以上這些原因，側(cè)整形就成為立柱外板的成形工藝中最重要的工序之一，成形時要求定位支撐可靠，無變形，無起皺，成形后表面光滑無褶皺，整形后要求制件退出方便。由于該部斷面特別狹窄，側(cè)整行程又大，而且需要側(cè)整出兩個臺階（18.3mm），因此材料收縮十分嚴(yán)重（見圖2），這也是設(shè)計難點(diǎn)所在。

圖2 立柱外板側(cè)整形工藝圖

雖然目前還有子母斜楔，傾斜與轉(zhuǎn)向復(fù)合斜楔和旋轉(zhuǎn)斜楔、雙向運(yùn)動結(jié)構(gòu)的斜楔等，我公司也有應(yīng)用的實(shí)例，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整困難，制造成本高等，應(yīng)用的概率較小。通常使用的側(cè)整形模具結(jié)構(gòu)如圖3所示，活動凸模采用局部支撐結(jié)構(gòu)，保證了側(cè)整時有足夠的壓料面積，為了取料方便，壓料面內(nèi)側(cè)設(shè)置了一條很寬的懸空帶，能夠保證活動凸模收縮時不與制件相撞。該懸空帶是為了保證活動凸模收縮時不與制件相撞而設(shè)置的。

該模具結(jié)構(gòu)雖然已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)廣泛使用，但該結(jié)構(gòu)仍然存在一定的缺陷。在生產(chǎn)時，局部懸空會導(dǎo)致制件成形時定位不穩(wěn)定，同時制件會產(chǎn)生局部變形，制件精度難以得到保證。因此對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行探索，尋求優(yōu)化方法來克服上述的不足。

圖3 目前常用的側(cè)整形模具結(jié)構(gòu)

2 立柱外板側(cè)整形新型復(fù)合斜楔結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于立柱外板的側(cè)整形工序，選擇采用了新型復(fù)合斜楔結(jié)構(gòu)設(shè)計，即開模時，活動凸模處于收縮狀態(tài)，放上工序件后，鑲塊的凸型可以保證定位的準(zhǔn)確性；合模時，滑車將活動凸模擴(kuò)張到位，然后壓料芯壓料，最后側(cè)整凹模進(jìn)入固定凸模的凹槽內(nèi)完成側(cè)整形，側(cè)整時制件全型支撐，可以避免由于支撐不佳而產(chǎn)生的微量變形，從而達(dá)到提高側(cè)整形質(zhì)量的目的，如圖4所示。

圖4 斜楔斷面

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

模具結(jié)構(gòu)如圖5、圖6所示，包括上模和下模。上模包括：上模座1、上壓料板2、側(cè)整凹模3、氮?dú)鈴椈?、斜楔底座5、導(dǎo)板6、平衡塊7、斜楔彈簧8、導(dǎo)向腿9、斜楔中滑塊10；下模包括：下模座11、外導(dǎo)板12、斜楔驅(qū)動器13、斜楔導(dǎo)板14、側(cè)整凸模15、活動凸模16、斜楔氮?dú)鈴椈?7、擴(kuò)張斜楔18、導(dǎo)腿凹槽19等。其特征在于：上模座1 下方中間型腔安裝壓料板2，壓料板2的四周用導(dǎo)板與上模座保持滑配合，壓料板和上模座之間安裝有氮?dú)鈴椈?，在壓料板2的左右側(cè)，側(cè)整凹模3固定在斜楔中滑塊10上，上模座1中間安裝斜楔底座5，下模座11 左右各固定著一個側(cè)整凸模15，中間安裝有兩個擴(kuò)張斜楔18，其上方是斜楔滑車上的活動凸模16，兩個凸模之間用導(dǎo)板導(dǎo)滑，成形時支撐著立柱內(nèi)型，活動凸模16 安裝在水平運(yùn)動的擴(kuò)張斜楔18 上。模具打開時活動凸模16 處于收縮狀態(tài)；模具閉合時活動凸模16是處于擴(kuò)張整形狀態(tài)。

圖5 模具結(jié)構(gòu)

圖6 側(cè)整形模具打開狀態(tài)

模具的創(chuàng)新點(diǎn)在于，把原來的活動凸模分成側(cè)整凸模和活動凸模兩個部分，固定凸模安裝在下模座上，部分支撐著制件，活動凸模在側(cè)整凸模側(cè)方上下移動，上移時側(cè)整形，下移時取件，從而解決了制件的成形時產(chǎn)生形變和準(zhǔn)確定位的問題。

模具工作過程：機(jī)床滑塊帶動上模上行，模具打開，斜楔中滑塊10在斜楔彈簧8的彈力作用下帶動側(cè)整凹模3與活動凸模16分離，接著斜楔驅(qū)動器5與擴(kuò)張斜楔18分離，擴(kuò)張斜楔18側(cè)移使活動凸模16下移到原始位置，然后放入上序生產(chǎn)制件，工序件準(zhǔn)確定位；上模向下移動，斜楔驅(qū)動器5 驅(qū)動擴(kuò)張斜楔18 將活動凸模16 推送到預(yù)定位置，接著斜楔中滑塊10 在斜楔驅(qū)動器13 作用下斜向上移動推動側(cè)整凹模3 與活動凸模16閉合，側(cè)整形工序完成。模具斜楔行程圖如圖7所示。

圖7 模具斜楔行程圖

4 結(jié)束語

卡車立柱外板側(cè)整形工序，由于整形深度深，材料收縮量大，局部褶皺嚴(yán)重是其常見的缺陷。另外，由于該處既窄又深的半封閉形狀，如何保證在全型面支撐的情況下，實(shí)現(xiàn)退件取料，一直是一個設(shè)計難點(diǎn)。本文介紹的這種新型復(fù)合斜楔結(jié)構(gòu)，不僅可以解決材料收縮量大引起的局部褶皺，而且由于實(shí)現(xiàn)了型面全支撐，制件定位變得穩(wěn)定，制件質(zhì)量得到了大幅度的提升。該模具現(xiàn)在已經(jīng)投入批量生產(chǎn)了，至今沒有發(fā)生任何故障。