某車型發蓋水滴造型包邊模具結構設計

劉永根

（安徽江淮汽車集團股份有限公司 技術中心，安徽 合肥 230601）

1 汽車發蓋包邊形式

對于車身門蓋類零件，在其輪廓周圍都需進行包邊工藝設計。目前采用的包邊設備基本分為3種：壓合模具、包邊專機和機器人滾邊，采用何種包邊設備，需要綜合考慮項目定義的生產節拍、設備開發周期和開發預算，以及車間生產線規劃等諸多因素[1]。其中壓合模具以其精度好、質量穩定、節拍高等優點被作為首選包邊方式[2]。

汽車發蓋的包邊形式中，主要存在兩種類型，一種是普通的包邊，其形式如圖1所示，另外一種是水滴包邊，其形式如圖2所示。可以看出，普通包邊造型比較鋒利，而水滴包邊造型比較鈍銼，水滴包邊造型的目的除了匹配車身以美觀造型，更重要是可以保護行人安全，降低傷害。

圖1 普通包邊形式

圖2 水滴包邊形式

對于圖1的包邊形式，包邊模具一般采用先進行一次預彎，再進行一次壓合完成包邊工作，而對于圖2所示的水滴包邊，圖1采用的包邊結構無法實現，需設計一種新的包邊結構來完成包邊。

2 水滴型包邊模具結構

2.1 包邊模具結構形式選擇

發蓋包邊總成零件包邊部位剖視圖如圖3所示，包邊位置型面切線與沖壓方向夾角為40.9°。

圖3 水滴包邊剖視圖

對于門蓋類零件包邊，主要存在三種包邊預彎機構：

（1）邊線是直線的包邊，采用一般預彎機構，如圖4所示。

圖4 一般預彎機構

此種預彎機構較簡單，驅動塊通過推動滾輪，使預彎刀塊繞著旋轉軸旋轉對工件進行預彎，由于刀塊在旋轉過程中受力不均勻，且方向時刻在變動，對于大面積的包邊質量難以保證，只適合用來進行工件拐角位置的小區域包邊。

（2）翻邊線變化大的部位，采用平行預彎機構，如圖5所示。

圖5 平行預彎機構

平行預彎機構包含兩個旋轉軸，驅動塊通過推動滾輪，使預彎刀塊繞著軸1和軸2平行向前運動。由于刀塊方向不變，受力均勻，適合進行包邊面切線與沖壓方向夾角大于55°的工件預彎。

（3）翻邊線斷面傾斜度較大的部位，采用雙驅動型預彎機構，如圖6所示。此種機構適合進行包邊型面切線與沖壓方向夾角小于或等于55°的工件預彎。

圖6 雙驅動型預彎機構

本文所述發蓋的水滴包邊位置，由圖3可知包邊位置型面切線與沖壓方向夾角為40.9°，屬于上述的第（3）種情況，即需要進行兩次預彎工作，因此采用雙驅動型預彎機構。

2.2 預彎刀塊進入角度選擇

根據外板零件包邊前翻邊角度的不同，需要選擇不同的預彎刀塊進入角度。如圖7所示，α為外板的翻邊角度，θ為預彎刀塊的進入角度。

圖7 預彎刀進入角度示意圖

預彎刀進入角度選擇可參考表1進行設定。

表1 預彎刀進入角度選擇范圍

2.3 水滴型包邊模具結構

布置圖如圖8所示。

圖8 水滴型包邊模具結構

水滴包邊機構包括四個部分，左右兩個為預彎機構，中間兩個為旋轉壓合機構。預彎刀塊安裝在預彎機構上面，壓合刀塊安裝在旋轉壓合機構上面。包邊模設計過程中需注意以下事項[3]：

①首先要注意預彎刀塊與壓合刀塊在運動過程中是否存在干涉，同時注意其他部位的干涉問題；

②在包邊完成后如果有包不實或是包邊的厚度大于其他部位，除了要查找包邊機成形鑲塊的缺陷外，還要注意外板翻邊線處的R角大小，R角小，會導致包不實，R角過大，會導致包邊厚；

③預彎角度的大小直接影響包邊質量，理論上最佳的預彎邊角度為35°～45°，預彎角度過大，在成形的過程中翻邊線容易外凸，零件的邊緣可能翹起，預彎角度過小，在成形的過程中會出現卷料的情況，同時對外板面品也有很大影響。

3 模具結構分解

預彎機構分解如圖9、圖10、圖11所示。

圖9預彎機構中，滾輪1、滾輪2和滾輪3中間均套有旋轉軸，驅動塊1和驅動塊2固定在上模，其余部件固定在下模，預彎刀塊通過螺栓固定在預彎機構上。包邊進行之前，下模預彎部件通過彈簧的拉力，使刀塊處于打開狀態。

圖9 預彎機構裝配圖

圖10 下模預彎機構

圖11 上模驅動機構

預彎過程為：上模下行，帶動驅動塊1和驅動塊2向下運動。當下行到一定高度，首先驅動塊1和滾輪1進行接觸，推動下模固定的預彎部件繞著旋轉軸進行旋轉，帶動預彎刀塊對零件進行第一次預彎，同時滾輪1繞著自身內部旋轉軸進行轉動。上模繼續下行，預彎機構維持在預彎狀態，驅動塊1與滾輪1不分離，直到驅動塊2與滾輪2接觸，再次推動預彎機構繞著旋轉軸進行第二次預彎。外板件兩次預彎前后狀態如圖12所示。

預彎過程完成以后，上模繼續下行，旋轉壓合機構開始動作，完成壓合包邊。旋轉壓合結構分解如圖13所示。

圖12 零件預彎前后狀態對比

圖13 旋轉壓合機構分解圖

氮氣缸和旋轉軸固定座通過螺栓安裝在上模，旋轉軸固定安裝在固定座上，旋轉基座通過旋轉軸懸掛在旋轉軸固定座上。壓合刀塊通過螺栓固定在旋轉基座上，弧形導板通過螺栓安裝在旋轉基座上，平面導板通過螺栓安裝在支架上，支架通過螺栓安裝在下模。

旋轉壓合前，旋轉壓合機構通過氮氣缸使壓合刀塊處于打開狀態。預彎動作完成以后，旋轉壓合機構開始工作。首先，弧形導板和平面導板先接觸，然后推動旋轉本基座繞著旋轉軸向下旋轉，壓合刀塊在旋轉基座的帶動下，對包邊部位進行旋轉壓合。旋轉壓合動作完成后，壓合狀態如圖3所示。

4 結語

汽車門蓋類零件包邊是整個沖壓生產的最后一個工序，其精度穩定性、表面質量對整車精度有很大影響，在保證產品質量的前提下，可根據零件特征選擇合適的工裝設備和工藝參數。