雙驅動雙滑軌復合折邊機構運動仿真

2014-09-25 12:30:46于建忠劉蘊青

鍛壓裝備與制造技術 2014年4期

于建忠，劉蘊青

（天津際華三五二二裝具飾品有限公司，天津 300161）

在汽車生產中，車身外覆蓋件如車門、前圍、后門板、頂蓋等的包邊是常見的加工方式。而汽車覆蓋件是由內、外板通過包邊設備包合而成，這些零件大都為空間曲面結構，形狀復雜，其制造質量直接影響到汽車的安全性、密封性及外觀。汽車覆蓋件的邊緣外觀及外緣的尺寸精度很大程度上取決于包邊質量。包邊中存在的卷入卷出和凸起凹陷與預包邊的運動方式有關，通過有限元仿真來指導包邊模的設計，可避免上述包邊缺陷的產生，節省模具調試時間，提高模具設計質量。

根據車身裝配工藝要求，包邊設備應該包含工件上下料及輸送、工件包邊工作狀態確定及定位夾緊、工件預包邊及包邊等多項動作。而在斜楔凸輪包邊模的設計中以凸輪機構的設計最為重要，內折扳邊實現的好壞直接影響到壓合質量，如折邊不到位將在壓邊時出現包邊圓角凸起，包邊線不平順，甚至出現干涉而造成卷邊。

本文使用UG軟件對雙驅動雙滑軌復合折邊機構進行運動仿真，檢查機構運動干涉情況，分析其機構運動狀態。

1 雙驅動雙滑軌復合折邊機構結構

雙驅動雙滑軌復合折邊機構是標準斜楔機構和雙動折邊機構的一種結合，如圖1所示。雖然雙動折邊機構上的預包邊刀塊的運動軌跡均相同，可以代替旋轉機構進行預包邊，但是由于雙動折邊機構的成本較單搖臂旋轉機構高，并且其體積較大。盡管單組雙動折邊機構的質量不是很大，但如果用多組雙動折邊機構來成形彎曲線的變化大的地方的邊則會造成整個模具水平面積的增大和模具質量的增加。而雙驅動雙滑軌復合折邊機構在合邊模下模設計空檔槽，使折邊機構的安裝部分及聯動部分藏在下模鑲塊之下，安裝底座、雙滑軌；驅動器裝在合邊模的上模上。雙驅動雙滑軌結構在模具上的裝配如圖2所示。雙驅動雙滑軌結構可以壓縮折邊空間，能在合邊模有限的工作空間內完成折邊工作，大大縮小了模具尺寸。

圖1 雙驅動雙滑軌復合折邊機構結構示意圖

圖2 裝配示意圖

2 雙驅動雙滑軌復合折邊機構運動仿真

2.1 機構運動過程

首先，通過預壓驅動器下行，撥動導輪使連接架以轉軸轉動，牽動連接板運動，帶動雙滑架整體在雙滑軌件上沿滑軌角度至工作位置；驅動器繼續下行，工作驅動器開始驅動導輪使折邊部分發生以轉軸為定點的四連桿式運動，鑲塊迅速與工件接觸，完成折彎；上模繼續下行，工作驅動器與輪脫開，鑲塊所在的折邊部分會在拉簧的作用下回位；上模繼續下行，預壓驅動器下行，使其相關部件再次運動，使雙滑架整體在雙滑軌上沿滑軌角度再次移動，躲開工作驅動器及上模壓型塊的相關干涉，上模鑲塊與下模鑲塊作用，完成壓合；上模上行，預壓驅動器撥動導輪，使連接架以轉軸轉動，牽動連接板運動，使雙滑架整體在作用下回到初始位置位，等待下一次動作。

2.2 機構干涉分析

圖3 機構干涉圖

檢查雙驅動雙滑軌復合折邊機構的運動干涉問題，外驅動塊與拉回塊之間的高度差不足，導致滾輪無法正常沿外驅動塊運動，導致雙滑軌復合折邊機構的滑架無法運動到工作位置，不能保證在安裝塊上的刀塊與預包邊板之間的間隙，從而使折邊精度降低。在嚴重的情況時，包邊機構會在壓機力的作用下遭到破壞。可以加大拉回塊的斜楔部分與拉回塊的上端面的距離加大外驅動塊與拉回塊的間隙來消除干涉。如圖3所示。

將回轉體裝在并排的滑架上，并將滑架與同一擺動體相連接，避免了由于在同一模具上的同一側的幾組雙動折邊機構的旋轉軸不在同一條直線上，幾個包邊機構上的旋轉軸不平行，導致機構在成形運動時相互之間發生干涉，從而使整個模具無法正常工作運動。

2.3 機構復位分析

模具閉合過程中，彈簧處于拉伸狀態。回轉架靠彈簧平穩恢復到工復位，在整個機構運動過程中彈簧力變化幾乎為線性變化，如圖4所示。圖中最大最小值時分別為機構在工作點和復位后位置的值。彈簧的緩慢平穩復位，有利于制件成形精度。為了滿足機構運動的確定性，在預包邊過程中彈簧必須提供足夠的拉力使滾輪始終和斜楔的表面貼合。適當選擇彈簧與旋轉軸的距離，即回位力的力臂。力臂大時預包邊塊在回位時所需的彈簧力就會小，有利于預包邊刀塊回位并提高彈簧使用壽命。

圖4 彈簧力變化圖

由于雙驅動雙滑軌復合折邊機構的安裝板及其回轉架相關部件復位完全依靠彈簧彈力，彈簧要有足夠的剛度。在反復工作時，彈簧剛度易降低，安裝板及其回轉架相關部件沒有輔助復位件，易造成復位不到位，使刀塊與預包邊板之間的間隙發生偏差，從而使折邊精度降低。可以在驅動三角形連接板的驅動塊上增加自動回位裝置（即限位塊），保證彈簧剛度降低時，幫助安裝板及其回轉架相關部件復位。

2.4 機構運動速度分析

圖5為擺動體速度變化，圖6為擺動體與滑架連接處速度變化，幾乎呈拋物線性變化，沒有大的突變區域。由兩張圖對比看出，傳動中運動平穩，相互運動配合一致，有利于機構進行折邊成形。由于兩個滑架靠一個連接板與擺動體連接，使兩個滑架同步運動，保證了雙驅動雙滑軌復合折邊機構的兩個回轉架的旋轉軸在同一條直線上，機構上的旋轉軸平行，使機構在成形運動時相互之間不發生干涉。如圖7所示，回轉架處速度突變變化明顯，由于施加壓力不穩及彈簧彈力作用，回轉架運動不夠平穩，機構在連續運動時，整個過程速度變化規律一致，速度變化值小，回轉架轉動角度小，所以對成形制件精度影響不大。