預加速在汽車沖模中的應用與行程圖設計

李用，陳靜，徐洪，崔俊

（四川成飛集成科技股份有限公司，四川成都 610091）

1 引言

隨著人們對美好生活的不懈追求，從業人員不斷對環保及綠色產品要求越來越高，對生產的噪音與模具成本要求也越來越苛刻，如何在結構設計中體現這些要素，準確設計出來，避免制造與生產過程中少出問題，這是模具設計者必須面對的問題。目前，滑塊設計中大家對預加速結構需求越來越高，為了給大家一個準確的理解與掌握，本文就預加速方面的知識進行分享。

圖1 預加速結構類型

2 預加速

在模具在工作過程中，各個機構相互作用，為了減少噪音和沖擊力，減少機構疲勞損壞，根據斜楔滑塊重量，滑塊行程和運動速度參數，在滑塊與驅動塊之間加一組或兩組及以上預加速驅動機構，通過改變驅動角度或驅動接觸時間，保證提前于工作滑塊與驅動導板接觸前工作，達到提前啟動滑塊總行程中的一段行程，減少沖壓過程中工作驅動面間的接觸時間與沖擊力。

3 預加速結構類型及特點

預加速在沖模中體現的結構形式有兩種，如圖1所示，圖1a所示結構一在驅動塊與滑塊間設計的是滾輪與曲線驅動板組合機構形式，該結構優點是尺寸小，滾動磨檫小，噪音小。缺點就是滾輪容易損壞，制造與維護成本高。圖1b所示結構二在驅動塊與滑塊間設計是導板，通過增大導板接觸面，提高滑塊運動平穩性。該結構優點是制造與維護成本低，滑塊運動平穩。缺點是結構尺寸大，沖擊力稍大。鑒于上述特點，在汽車沖壓模具中，一般標準斜楔采用結構一，非標斜楔多采用結構二，本文主要講解結構二的技術要求及行程表達。

圖2 預加速在斜楔中的應用

圖3 預加速在吊楔中的應用

圖4 預加速在鎖死滑塊中的應用

4 預加速導板應用

（1）斜楔滑塊。如圖2所示，在設計下置斜楔中，對于重量較大，滑塊長，沖壓角度0～25°的滑塊，一般均要求設計預加速導板，減小噪音與沖擊，尤其是需要考慮取放件空間較大的，滑塊行程設計較大的斜楔，也需要考慮預加速結構減小工作行程接觸時間。

（2）吊楔滑塊。如圖3所示，在設計吊楔（上置斜楔）中，對于重量較大，滑塊長，沖壓角度0～25°的滑塊，一般均要求設計預加速導板，減小噪音與沖擊，尤其是需要考慮壓料器強度等需要取出空間較大的，滑塊行程設計較大的斜楔，也需要考慮預加速結構減小工作行程接觸時間。

（3）鎖死滑塊。如圖4所示，由于沖壓角度的原因，一些側成形的制件，需要設計型面停止功能，保證在成形過程中滑塊型面保持不變，俗稱鎖死滑塊，可以設計一級直接驅動或二級轉換斜楔實現此功能。尤其是轉換斜楔中過渡滑塊，設計行程一般都很大，驅動導板選擇受到角度限制，當行程達到一定數據，標準的30°的驅動斜導板無法滿足驅動功能時候，需要選擇45°驅動斜導板，由于驅動角度變大，導板受到沖擊力也變大，導板磨損變得非常嚴重，此時沒有其它優選結構的情況下，設計預加速斜驅動板，可以減小噪音與沖擊，減小工作行程接觸時間，來達到減少斜導板的磨損。

5 預加速參數設計

（1）預加速設計原則。對于各種滑塊，其重量為m（kg），在驅動導板與滑塊接觸時候，壓機滑塊有一個運動速度V（m/s），這時就可以根據公式換算出運動滑塊動能E（J）。當計算出滑塊的動能小于25J時，可以不用設計預加速，反之就需要設計預加速導板。但是壓機速度不容易獲得，在實際工程設計中，通常按照滑塊重量大于200kg與沖壓角度小于25°的情況下需要設計預加速導板。

圖5 預加速角度設計

（2）預加速行程設計。預加速行程不能設計太大，它僅僅是一個輔助預啟動作用，通常按照滑塊總行程的2/5倍設計預加速行程，行程大，模具存放支撐就多，通常設計提前15mm左右就足夠了。

（3）預加速角度設計。如圖5所示，首先需要計算滑塊速度比，根據沖壓方向角度α，滑塊角度β，滑塊必要的工作行程OA，設計出行程圖，如圖5所示，計算出滑塊的速度比。其次確認計算結果是否滿足圖5中推薦的速度比0.6左右，如果滿足，說明驅動導板的角度是可以的。如果超出此范圍，需要通過設計預加速導板來滿足推薦的的速度比，即就是需要再次變更滑塊角度β。最后結合滑塊的動能E數據，確定是否需要預加速導板，通常滿足動能小于25J且速度比為0.6～0.7，是不需要設計預加速導板的，反之就需要設計預加速導板。通常對于鎖死滑塊驅動角度為45°時，預加速驅動導板角度為20°～25°。

（4）初始接觸量。對于設計了預加速導板的滑塊，導板初始接觸量仍然需要滿足滑塊設計要求，即初始接觸面長度大于50mm，對于斜導板驅動的鎖死滑塊，初始接觸量大于30mm。

6 預加速行程圖的設計

（1）斜楔滑塊。如圖6所示，設計一個翻邊斜楔，工作角度為5°，滑塊總行程為80mm，設計初期計算過速度比為0.92，遠大于要求，因此需要設計預加速導板，根據預加速設計角度要求，把驅動導板與滑塊運動方向的角度50°變更為65°，取預加速行程為15.4mm，再次計算器速度比0.56，基本滿足要求。按照此分析數據設計翻邊滑塊行程圖如圖6所示。

圖6 斜楔預加速行程圖的表達

（2）吊楔滑塊。如圖7所示，設計一個翻邊吊楔，工作角度為50°，滑塊總行程為60mm，設計初期計算過速度比為0.84，稍大于要求，因此需要設計預加速導板，根據預加速設計角度要求，把驅動導板與滑塊運動方向的角度50°變更為65°，取預加速行程為10mm，再次計算器速度比0.46，說明預加速角度65°有點大，可以取小一點，由于圖7所示機構已經生產，只是增大模具存放行程，在此就不用修正預加速角度。按照此分析數據設計翻邊滑塊行程圖如圖7所示。

（3）鎖死滑塊。如圖8所示，設計兩個滑塊，一級滑塊是翻邊凸模，取件需要回退，二級轉換滑塊驅動一級滑塊到位，工作斜導板的角度為45°，二級滑塊總行程為84mm，設計初期計算過速度比為1，遠大于要求，因此需要設計預加速導板（除了設計輔助氣缸外），根據預加速設計角度要求，驅動斜導板角度設計為25°，取預加速行程為34mm，再次計算器速度比0.2，說明預加速角度25°有點小，可以取大一點，在不影響生產情況下，只是增大模具存放行程，在此就不用修正與加速角度。按照此分析數據設計翻邊滑塊行程圖如圖8所示。

圖7 吊楔預加速行程圖的表達

圖8 鎖死滑塊預加速行程圖的表達

7 結束語

通過對預加速在各種滑塊結構中應用案例分析，加深了設計者對預加速的認識與掌握，進而通過行程圖設計，進一步加深對預加速行程，角度參數等設計的理解。只有大家掌握了預加速的要領，才能在模具設計中靈活應用，避免工作中出錯，從而提高工作效率，縮短模具設計修改時間與模具制造周期。