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      行李箱外板斜楔翻邊模設(shè)計(jì)

      2021-05-03 13:36:18劉佳一
      模具制造 2021年3期
      關(guān)鍵詞:搓板斜楔回程

      劉佳一

      (長(zhǎng)春創(chuàng)元模具設(shè)計(jì)有限公司,吉林長(zhǎng)春130011)

      1 引言

      近年來(lái),隨著汽車(chē)行業(yè)在中國(guó)的快速發(fā)展,特別是國(guó)外汽車(chē)公司不斷進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),使得汽車(chē)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,這將導(dǎo)致消費(fèi)者的消費(fèi)觀念越來(lái)越成熟,對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來(lái)越高,其中,汽車(chē)的外觀質(zhì)量是一個(gè)非常重要的方面。汽車(chē)生產(chǎn)廠商為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地,對(duì)模具廠家提出了更高的要求。由于受到設(shè)備及成本限制,模具結(jié)構(gòu)也相應(yīng)趨于復(fù)雜化,以實(shí)現(xiàn)低成本下的高質(zhì)量、高效益產(chǎn)出。各種斜楔、吊楔、開(kāi)花斜楔、旋轉(zhuǎn)凸輪機(jī)構(gòu)等被廣泛應(yīng)用在沖壓模具中。本文以某車(chē)型行李箱外板上部為例,介紹斜楔翻邊模的典型特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

      2 行李箱外板上部工序內(nèi)容和結(jié)構(gòu)難點(diǎn)分析

      本副模具對(duì)應(yīng)的制件為行李箱外板上部,該制件是在某公司310/320自動(dòng)線(xiàn)上生產(chǎn),其中310線(xiàn)為主生產(chǎn)線(xiàn),320線(xiàn)為備用線(xiàn),主生產(chǎn)線(xiàn)共6臺(tái)機(jī)械壓力機(jī),其中首臺(tái)壓床壓力為2,100t,閉合高度為1,480mm,后5臺(tái)壓床壓力分別為1,200t,閉合高度為1,380mm。310/320自動(dòng)線(xiàn)是機(jī)械手通過(guò)吸盤(pán)抓取工件,靠機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),其中機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的軌跡已確定。自動(dòng)線(xiàn)要求每工序完成后工序件基本在同一高度,而且對(duì)高度有一定的要求,機(jī)械手在取件和送件過(guò)程中不能與模具發(fā)生干涉。

      本工序?yàn)榈?工序,是在第4臺(tái)壓床上完成,工序內(nèi)容是斜楔翻邊。圖1所示圈定區(qū)域?yàn)榉厖^(qū)域,所示輪廓線(xiàn)為翻邊線(xiàn)。

      圖1 工序內(nèi)容圖

      本工序的特點(diǎn)是斜楔翻邊,斜楔角度為30°,翻邊長(zhǎng)度不一致,其中中間區(qū)域翻邊較長(zhǎng),約為80mm,兩側(cè)區(qū)域翻邊較短,約為15mm,而且在兩側(cè)角部與直翻邊區(qū)域相接。工序特點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了一定的要求。首先,由于翻邊角度較小,翻邊完成后,如何保證工序件能夠沿著垂直方向取出來(lái),以便機(jī)械手能夠順利抓起制件到下一個(gè)工位。其次,由于翻邊長(zhǎng)度相差較大,中間區(qū)域翻邊長(zhǎng)度達(dá)到80mm,整個(gè)翻邊區(qū)域?yàn)橥蛊鹦螤?,翻邊后多料,?huì)有起皺趨勢(shì)。

      3 原開(kāi)花楔通用結(jié)構(gòu)介紹

      3.1 開(kāi)花楔結(jié)構(gòu)原理

      開(kāi)花楔結(jié)構(gòu)是斜楔翻邊常用的一種結(jié)構(gòu)形式,主要是為了保證翻完邊后工序件能夠沿著垂直方向取出來(lái),所以需要采用開(kāi)花楔結(jié)構(gòu),主要原理是:蓋板通過(guò)螺釘和銷(xiāo)子固定在下底板上,起支撐和定位制件的作用。所有滑塊均采用氮?dú)飧谆爻蹋夏P毙ㄍㄟ^(guò)中間滑塊,推動(dòng)工作滑塊到工作位置后,吊楔開(kāi)始翻邊,等翻邊完成后,上模斜楔向上運(yùn)動(dòng),中間滑塊在回程氮缸的作用下回程到位,工作滑塊在回程氮缸的作用下完全從翻邊區(qū)域撤出來(lái),工件便能夠沿著垂直方向取出來(lái)。

      3.2 模具整體工作過(guò)程

      隨著壓床滑塊向下運(yùn)動(dòng),上底板帶動(dòng)上模斜楔向下運(yùn)動(dòng),由上模斜楔推動(dòng)中間滑塊,中間滑塊推動(dòng)工作滑塊運(yùn)動(dòng)到工作位置后,然后吊楔開(kāi)始翻邊,直到滑塊到達(dá)下死點(diǎn),翻邊完成。接著滑塊向上運(yùn)動(dòng),吊楔在回程氮缸的推動(dòng)下回程到位,工作滑塊在回程氮缸的作用下回程到位,滑塊運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)的過(guò)程中,吸盤(pán)吸住工序件到下一個(gè)工位,如圖2所示。

      圖2 模具工作過(guò)程

      本文所述車(chē)型制件和工藝內(nèi)容與以往項(xiàng)目基本相同,但通過(guò)客戶(hù)反饋兩個(gè)問(wèn)題:一是以前的結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中滑塊導(dǎo)板拉毛比較嚴(yán)重;二是翻邊時(shí)出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。僅采用以往開(kāi)花楔通用結(jié)構(gòu),不能滿(mǎn)足客戶(hù)需求,所以在該項(xiàng)目行李箱外板上部斜楔翻邊模的結(jié)構(gòu)策劃上要有新的思路。

      4 特殊結(jié)構(gòu)介紹

      為了解決以上難點(diǎn),在該車(chē)型制件模具的通用結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,嘗試采用搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)和翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu),來(lái)解決上述缺陷問(wèn)題。以下對(duì)這兩種特殊結(jié)構(gòu)做詳細(xì)的說(shuō)明。

      4.1 搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)

      4.1.1 搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)組成及原理

      搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)主要由上模斜楔、搓板、工作滑塊和翻邊凸模組成。其工作過(guò)程是:上模斜楔向下運(yùn)動(dòng),從而推動(dòng)搓板向前運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)工作滑塊運(yùn)動(dòng)到工作位置,限位塊起限位作用,翻邊凸模固定在工作滑塊上。翻邊完成后,上模斜楔向上運(yùn)動(dòng),搓板在回程氮缸的作用下向后運(yùn)動(dòng),工作滑塊在重力和回程氮缸的作用下,從翻邊區(qū)域撤出來(lái)。在本結(jié)構(gòu)中,工作滑塊和搓板均采用氮缸回程,保證有足夠的回程力,并滿(mǎn)足使用壽命和生產(chǎn)頻次要求。同一滑塊的回程氮缸,數(shù)量超過(guò)兩個(gè)的,需要連接壓力表,保證同一滑塊的回程氮缸壓力相同,如圖3、圖4所示。

      圖3 下模整體圖

      圖4 搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)圖

      4.1.2 設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題

      (1)制件定位問(wèn)題。

      蓋板的設(shè)置在下模,起支撐和定位制件的作用,為了保證定位的準(zhǔn)確性,在左右和前側(cè)除了設(shè)有4個(gè)定位板外,同時(shí)在側(cè)面加了4處形面。蓋板下面有兩個(gè)凸起的支撐塊,通過(guò)螺釘和銷(xiāo)子固定在底板上。在形面兩側(cè)共設(shè)有兩個(gè)傳感器,用來(lái)與壓床傳遞電信號(hào)。蓋板上面和兩側(cè)均有起吊螺紋孔,用來(lái)在加工和裝配過(guò)程中方便蓋板的起吊和翻轉(zhuǎn)。形面中間局部做了空開(kāi),四周的RPS面不能做空開(kāi),因?yàn)镽PS面為檢測(cè)的基準(zhǔn)面,必須保證基準(zhǔn)面的準(zhǔn)確性,同時(shí)吸盤(pán)的位置也不能做空開(kāi),因?yàn)槲P(pán)在工作過(guò)程中,會(huì)對(duì)制件有一定的壓力,為了保證制件不變形,下面必須是符型的。蓋板如圖5所示。

      (2)行程關(guān)系。

      由于本工序斜翻邊比較長(zhǎng),最大達(dá)到80mm,為了保證翻邊凸模能夠完全從制件中撤出來(lái),工作滑塊的行程設(shè)定為90mm。圖6所示為整個(gè)模具的行程線(xiàn)圖,其中斜楔1為翻邊吊楔,斜楔2為工作滑塊,斜楔3為搓板。由于翻邊行程較大,考慮到整套模具的行程關(guān)系,斜楔2和斜楔3的驅(qū)動(dòng)角均采用了45°,吊楔的驅(qū)動(dòng)角為50°。

      圖5 蓋板

      整副模具的行程關(guān)系:距下死點(diǎn)320mm時(shí),導(dǎo)向腿開(kāi)始接觸,導(dǎo)向腿導(dǎo)向52mm后,上模斜楔開(kāi)始推動(dòng)搓板向前運(yùn)動(dòng),同時(shí)搓板開(kāi)始驅(qū)動(dòng)工作滑塊運(yùn)動(dòng),此時(shí),上模斜楔的反側(cè)導(dǎo)向長(zhǎng)度為70mm。距下死點(diǎn)178mm時(shí),工作滑塊到達(dá)工作位置。距下死點(diǎn)128mm時(shí),搓板停止向前運(yùn)動(dòng),此時(shí),搓板與工作滑塊接觸長(zhǎng)度為150mm。距下死點(diǎn)150mm時(shí),導(dǎo)柱開(kāi)始接觸導(dǎo)向。距下死點(diǎn)95mm時(shí),壓料板開(kāi)始?jí)鹤×希嘞滤傈c(diǎn)85mm時(shí),吊楔開(kāi)始翻邊,如圖6所示。

      (3)上導(dǎo)板拉毛問(wèn)題。

      該模具在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)上模斜楔驅(qū)動(dòng)搓板過(guò)程中,搓板上的銅導(dǎo)板有一定程度的磨損,分析產(chǎn)生的原因,有以下兩個(gè)方面:一方面,在調(diào)試過(guò)程中,上模斜楔的鋼導(dǎo)板沒(méi)有涂潤(rùn)滑脂,導(dǎo)致摩擦力較大,加劇導(dǎo)板的磨損;另一方面,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),只考慮到上模斜楔與搓板初始接觸時(shí)導(dǎo)板單位面積載荷滿(mǎn)足載荷要求,實(shí)際整個(gè)工作過(guò)程中,在初始時(shí)并不是接觸面積最小的。

      為了避免以上導(dǎo)板拉毛的問(wèn)題,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,在滿(mǎn)足生產(chǎn)節(jié)拍的條件下,可以采用氣缸回程。在搓板前后各設(shè)置一個(gè)氣缸,在上模斜楔驅(qū)動(dòng)搓板向前運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,前面的氣缸拉著搓板向前運(yùn)動(dòng),后面的氣缸推著搓板也向前運(yùn)動(dòng),這樣可以大大減小上模斜楔的驅(qū)動(dòng)力F,減小導(dǎo)板單位面積的載荷,從而避免導(dǎo)板拉毛的情況發(fā)生。在回程過(guò)程中,前面的氣缸處于收縮狀態(tài),推動(dòng)搓板回程,后面的氣缸處于頂起狀態(tài),可以拉著搓板回程,這種形式在生產(chǎn)中有明顯優(yōu)勢(shì)。

      4.2 翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)

      4.2.1 翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)的作用

      以前采用無(wú)翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu),模具在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)翻邊區(qū)域起皺等缺陷,如圖7、圖8所示,為減輕或消除起皺現(xiàn)象,在原來(lái)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)置隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)。所謂隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu),就是增加一個(gè)壓料裝置,在翻邊過(guò)程中,凹模與壓料裝置始終壓住料,同時(shí)凹模圓角改為R1mm,材料在受壓狀態(tài)下,通過(guò)凹模圓角,完成翻邊。凹模圓角設(shè)計(jì)盡量小,提高材料在棱線(xiàn)附近的塑性變形,從而使棱線(xiàn)清晰穩(wěn)定,有利于保證制件的剛性。

      圖6 模具總體行程關(guān)系圖

      圖7 無(wú)翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)

      圖8 翻邊區(qū)域起皺

      4.2.2翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及原理

      翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)在釋放狀態(tài)下,與上工序制件形狀一致,由于形面為斜面,為了克服翻邊過(guò)程中對(duì)壓料板產(chǎn)生的側(cè)向力,翻邊凹模與反側(cè)導(dǎo)板導(dǎo)滑,抵消側(cè)向力。壓料板限位塊起限位作用,平衡塊用來(lái)調(diào)節(jié)凹模鑲塊與壓料板之間的間隙。壓料板與翻邊凸模之間采用導(dǎo)板和導(dǎo)柱導(dǎo)向,采用氮?dú)飧讐毫?,壓料力?,000kg,襯套和氮?dú)飧坠潭ㄔ诎惭b板上,安裝板固定在凸模上。如圖9、圖10所示。

      圖9 釋放狀態(tài)下的翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)

      1 2 3 4 5

      圖10 下死點(diǎn)狀態(tài)下的翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)

      當(dāng)模具逐漸閉合,翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)始終壓料,到下死點(diǎn)時(shí),壓料處于穩(wěn)定墩死狀態(tài),如圖11所示。

      圖11 下死點(diǎn)狀態(tài)下的翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu)

      采用翻邊隨動(dòng)壓料機(jī)構(gòu)后,由于材料在翻邊過(guò)程中,始終處于受壓狀態(tài),所以不會(huì)產(chǎn)生起皺問(wèn)題,翻完邊后,表面質(zhì)量也比較好。但對(duì)于翻邊后尺寸超差現(xiàn)象,經(jīng)過(guò)測(cè)量,中間區(qū)域翻邊長(zhǎng)度為87mm,而實(shí)際制件長(zhǎng)度為78.8mm,伸長(zhǎng)了8.2mm,這是因?yàn)樵诜呥^(guò)程中,制件始終處于拉伸狀態(tài),翻完邊后,制件被拉長(zhǎng)了,可以通過(guò)修改修邊工序的修改線(xiàn),達(dá)到制件要求的翻邊長(zhǎng)度,如圖12、圖13所示。

      圖12 現(xiàn)場(chǎng)模具

      圖13 帶有隨動(dòng)壓料機(jī)構(gòu)后調(diào)試出來(lái)的工序件

      5 結(jié)束語(yǔ)

      闡述了針對(duì)行李箱外板上部斜楔翻邊模在生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及難點(diǎn),應(yīng)用較典型的特殊結(jié)構(gòu),即:搓板驅(qū)動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)、翻邊隨動(dòng)壓料結(jié)構(gòu),有效解決了翻邊起皺、導(dǎo)向拉毛等缺陷問(wèn)題,保證生產(chǎn)節(jié)拍,保證了生產(chǎn)中工件沿垂直方向順利取出,提高了制件尺寸精度和表面質(zhì)量,在后期項(xiàng)目制件的翻邊模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用,取得了顯著的效果。

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