液壓斜楔機構及其在汽車沖壓模具中的應用

鄧富銓

摘 要：隨著科技水平的不斷提高，市場對沖壓模具有了更高的要求，傳統的模具制造方法無論是在效率、精確度還是使用壽命等方面均暴露出較多的不足。以高新技術作為支持，將各類新技術應用到沖壓模具的設計與制造中，以此來推動沖壓模具設計制造行業的發展，對以往存在的問題進行完善，不斷來提高模具加工制造效率。本文中，在分析汽車沖壓模具設計制造的基礎上，探討液壓斜楔機構在汽車沖壓模具中的應用。

關鍵詞：液壓斜楔機構;原理;汽車沖壓模具;應用

0 引言

汽車沖壓模具是汽車產業的重要支撐，利用先進的沖壓模具技術制造出來的汽車零部件性能更加穩定，成本也相對更低。因此，在汽車生產制造的過程中，應對自動化沖壓模具進行大規模應用。在汽車設計制造過程中，其零件結構大多具有產品形狀尺寸大、局部特征多、結構復雜、制造和裝配精度要求高及出現的沖壓缺陷多等特點。而斜楔機構在沖壓模具中具有傳動準確、運行平穩、噪音小、速比大等特點，同時可實現自鎖和改變構件運動方向和方式等功能，是沖壓模具中常用的、不可或缺的一種機構。

1 汽車沖壓模具概述

（1）特點。汽車沖壓模具具有以下七個方面的特點：第一，工序數學模型版本、工序數學模型稱號與具體符合度是否達標和正確。第二，在汽車沖壓模具過程中所應用的壓力設備種類和規格與使用要求是能夠完全匹配。第三，模具的基本形態和大小與技術要求是否完全匹配，尤其是在閉合高度方面更應提高重視。第四，在設計的過程中，應對工件方向和毛坯方向加以充分重視。第五，相關坯件的具體定位標準。第六，卸載裝置基本形式以及加重設備的基本形式。第七，廢料廢物的剔除方法和具體方向。

（2）安裝調試。汽車沖壓模具的實際安裝和調試是其工作開展過程中最重要的一項，為提升安裝和調試工作的便捷性，應在需要進行調試的汽車沖壓模具上加裝符合要求的調試設備。主要包括以下幾種，即在沖模過程中壓力設備上加裝穩定的定位結構設備，壓模過程中在壓力設備上加裝壓實結構，以及形成控制設備和精準度校驗設備等。此過程應注意，部分條件下，委托壓力模型和實際壓力模型具有較大差異，在設計的過程中，必須對設計參數進行充分考慮。

（3）運行安全。在對汽車沖壓模具進行使用的過程中，每個環節均需要依照具體的安全標準可靠穩定的運行，在此期間不可以產生零件松動、偏移等任何不牢靠現象。運動中的零部件需要跟蹤穩定，并且對其要有準確和可靠的基本定位。在機械強度對沖壓模具零部件產生保護作用時，裝配也應實現嚴密夾緊，定位準確。與此同時，汽車沖壓模具設計人員還應注意，固定零部件和可移動零部件之間的可靠性、安全性間隔，不僅要充分綜合操作人員的人身安全，同時還要兼顧機床與模具之間的安全性。

2 汽車沖壓模具工藝

在汽車沖壓模具相關的工藝方面，主要由以下兩點需要相關設計人員加以重視：第一，是沖裁工藝，該項技術主要針對的是板料和卸料板之間的關系，二者必須實現良好接觸并在此基礎上進行壓固。與此同時，在凸模下降時期，直至它與板料密切接觸后，應具備一直降低到凹模的功能。并且，在兩種模接觸階段，產生的動態性作用將導致板料產生分離現象，繼而使兩種模具相互分離，隨之進入卸載料板環節，這個過程就是沖裁運動。此過程應注意，必須對卸料板的運動加以嚴格管控。第二，是彎曲工藝。彎曲工藝主要指的是板料和卸料板直接的接觸過程所進行的壓固工作。在凸模下降時期，直至它與板料密切接觸后，應具備一直降低到凹模的功能，進而導致兩種模和板料產生相對運動。在這個運動的過程中，板料將產生一定程度的彎曲扭曲現象，最后讓兩種模達到相互分離，并依靠凹模側面的頂桿完成推出，這樣就形成了一輪彎曲運動。

3 傳統斜楔機構

模具斜楔機構在驅動方式上大體分為“強制驅動”及“氣源驅動”兩種，強制驅動即上模隨壓機滑塊下行過程中，上模斜楔通過導向機構對下模填充斜楔進行強制性驅動的方式，或者上模直接與下模特殊結構驅動的方式（如油氣混合裝置），動力源與模具隨滑塊的上下運動。氣源驅動即利用外接氣壓動力源提供的氣壓動力，帶動與填充斜楔相連的氣缸工作，驅動斜楔往復運動的方式。

模具首次與生產線壓機或調試線壓機進行連線匹配時，強制驅動裝置沒有需要特別關注的內容，但氣源驅動的斜楔在與壓機匹配時，需要特別注意啟動、結束氣源角度、以及相應到位4個傳感器角度，共6個角度的設置，否則一旦氣動時機設置錯誤，傳感器設置檢測區間不當，上模下壓后將會造成制件變形或模具的嚴重損壞。

以簡單的氣動斜楔進行說明（復雜多氣缸動作類斜楔機構原理上一致）。一次正確的氣動斜楔工作應遵循以下7個步驟：

（1）由氣缸帶動斜楔到達工作位置并進行鎖止。（2）到位傳感器檢測斜楔是否到達預定位置。（3）機械手將上工序制件放入本工序。（4）上下模閉合，本工序完成工藝動作。（5）由氣缸帶動斜楔返回至起始位置。（6）起始位置傳感器感應斜楔是否已經歸位。（7）機械手將本工序制件抓出取走。

4 液壓傳動式斜楔機構工作原理

與普通機械式斜楔機構不同，液壓斜楔機構是利用液壓傳動的方式來實現運動方向轉化，通常由驅動單元、管路、執行單元等三部分組成，如圖1所示。

液壓斜楔機構的工作階段可分為開始加工階段、加壓階段、保壓及卸載階段等，如圖2所示。加工開始階段，上模仍未與液壓斜楔驅動單元接觸，整個液壓斜楔機構保持靜止狀態，如圖2a所示;隨著壓力機滑塊下行，進入加壓階段，上模與液壓斜楔驅動單元開始接觸并繼續下行，在液壓作用下，執行油缸推桿帶動沖壓元件向外運動，如圖2b所示;當液壓系統壓力超過一定值時，液壓工作液體進入蓄能器，使整個液壓斜楔保持一定壓力，如圖2c所示;最后，壓力機滑塊上行，液壓斜楔內部壓力減小，執行單元在復位器作用下復位，從而完成整個沖壓過程。

5 液壓斜楔機構在汽車沖壓模具中的應用

液壓斜楔機構在汽車沖壓模具中可用于完成任意角度布局的沖孔、翻邊和局部成形等操作，如圖3所示。

在汽車零件實際生產中，液壓斜楔機構對于簡化模具結構、提高沖壓精度等具有重要作用。圖4所示為應用于某著名汽車品牌整形局部彎曲工序模具中的液壓斜楔機構。

該汽車零件為某車型內板，其對局部彎曲部位的角度和尺寸要求十分嚴格，在生產中采取在整形工序上同時實施局部彎曲并保壓的工藝。由于要求模具結構緊湊，普通機械式斜楔機構無法實現側沖功能和保壓功能，故采用液壓斜楔機構。

采用液壓斜楔機構后，該模具在沖壓線上僅一次調試就取得成功。該模具具備保壓功能，沖壓件尺寸和角度控制精確。

6 結束語

汽車沖壓模具設計制造對于整個汽車行業來說是極為重要的，其設計水平、制造水平的高低對汽車車身鈑金件的質量將產生直接影響。因此，相關人員必須立足于實際情況，結合現代科學技術，推動汽車沖壓模具工藝發展，從而為我國汽車沖壓模具事業的發展奠定夯實基礎。

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