預(yù)加速在汽車沖模中的應(yīng)用與行程圖設(shè)計(jì)

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(duì)美好生活的不懈追求，從業(yè)人員不斷對(duì)環(huán)保及綠色產(chǎn)品要求越來越高，對(duì)生產(chǎn)的噪音與模具成本要求也越來越苛刻，如何在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)這些要素，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出來，避免制造與生產(chǎn)過程中少出問題，這是模具設(shè)計(jì)者必須面對(duì)的問題。目前，滑塊設(shè)計(jì)中大家對(duì)預(yù)加速結(jié)構(gòu)需求越來越高，為了給大家一個(gè)準(zhǔn)確的理解與掌握，本文就預(yù)加速方面的知識(shí)進(jìn)行分享。

圖1 預(yù)加速結(jié)構(gòu)類型

2 預(yù)加速

在模具在工作過程中，各個(gè)機(jī)構(gòu)相互作用，為了減少噪音和沖擊力，減少機(jī)構(gòu)疲勞損壞，根據(jù)斜楔滑塊重量，滑塊行程和運(yùn)動(dòng)速度參數(shù)，在滑塊與驅(qū)動(dòng)塊之間加一組或兩組及以上預(yù)加速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過改變驅(qū)動(dòng)角度或驅(qū)動(dòng)接觸時(shí)間，保證提前于工作滑塊與驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板接觸前工作，達(dá)到提前啟動(dòng)滑塊總行程中的一段行程，減少?zèng)_壓過程中工作驅(qū)動(dòng)面間的接觸時(shí)間與沖擊力。

3 預(yù)加速結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)

預(yù)加速在沖模中體現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式有兩種，如圖1所示，圖1a所示結(jié)構(gòu)一在驅(qū)動(dòng)塊與滑塊間設(shè)計(jì)的是滾輪與曲線驅(qū)動(dòng)板組合機(jī)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是尺寸小，滾動(dòng)磨檫小，噪音小。缺點(diǎn)就是滾輪容易損壞，制造與維護(hù)成本高。圖1b所示結(jié)構(gòu)二在驅(qū)動(dòng)塊與滑塊間設(shè)計(jì)是導(dǎo)板，通過增大導(dǎo)板接觸面，提高滑塊運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。該結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是制造與維護(hù)成本低，滑塊運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)尺寸大，沖擊力稍大。鑒于上述特點(diǎn)，在汽車沖壓模具中，一般標(biāo)準(zhǔn)斜楔采用結(jié)構(gòu)一，非標(biāo)斜楔多采用結(jié)構(gòu)二，本文主要講解結(jié)構(gòu)二的技術(shù)要求及行程表達(dá)。

圖2 預(yù)加速在斜楔中的應(yīng)用

圖3 預(yù)加速在吊楔中的應(yīng)用

圖4 預(yù)加速在鎖死滑塊中的應(yīng)用

4 預(yù)加速導(dǎo)板應(yīng)用

（1）斜楔滑塊。如圖2所示，在設(shè)計(jì)下置斜楔中，對(duì)于重量較大，滑塊長(zhǎng)，沖壓角度0～25°的滑塊，一般均要求設(shè)計(jì)預(yù)加速導(dǎo)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(shè)計(jì)較大的斜楔，也需要考慮預(yù)加速結(jié)構(gòu)減小工作行程接觸時(shí)間。

（2）吊楔滑塊。如圖3所示，在設(shè)計(jì)吊楔（上置斜楔）中，對(duì)于重量較大，滑塊長(zhǎng)，沖壓角度0～25°的滑塊，一般均要求設(shè)計(jì)預(yù)加速導(dǎo)板，減小噪音與沖擊，尤其是需要考慮壓料器強(qiáng)度等需要取出空間較大的，滑塊行程設(shè)計(jì)較大的斜楔，也需要考慮預(yù)加速結(jié)構(gòu)減小工作行程接觸時(shí)間。

（3）鎖死滑塊。如圖4所示，由于沖壓角度的原因，一些側(cè)成形的制件，需要設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)一級(jí)直接驅(qū)動(dòng)或二級(jí)轉(zhuǎn)換斜楔實(shí)現(xiàn)此功能。尤其是轉(zhuǎn)換斜楔中過渡滑塊，設(shè)計(jì)行程一般都很大，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板選擇受到角度限制，當(dāng)行程達(dá)到一定數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)的30°的驅(qū)動(dòng)斜導(dǎo)板無法滿足驅(qū)動(dòng)功能時(shí)候，需要選擇45°驅(qū)動(dòng)斜導(dǎo)板，由于驅(qū)動(dòng)角度變大，導(dǎo)板受到?jīng)_擊力也變大，導(dǎo)板磨損變得非常嚴(yán)重，此時(shí)沒有其它優(yōu)選結(jié)構(gòu)的情況下，設(shè)計(jì)預(yù)加速斜驅(qū)動(dòng)板，可以減小噪音與沖擊，減小工作行程接觸時(shí)間，來達(dá)到減少斜導(dǎo)板的磨損。

5 預(yù)加速參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）預(yù)加速設(shè)計(jì)原則。對(duì)于各種滑塊，其重量為m（kg），在驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板與滑塊接觸時(shí)候，壓機(jī)滑塊有一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度V（m/s），這時(shí)就可以根據(jù)公式換算出運(yùn)動(dòng)滑塊動(dòng)能E（J）。當(dāng)計(jì)算出滑塊的動(dòng)能小于25J時(shí)，可以不用設(shè)計(jì)預(yù)加速，反之就需要設(shè)計(jì)預(yù)加速導(dǎo)板。但是壓機(jī)速度不容易獲得，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)預(yù)加速導(dǎo)板。

圖5 預(yù)加速角度設(shè)計(jì)

（2）預(yù)加速行程設(shè)計(jì)。預(yù)加速行程不能設(shè)計(jì)太大，它僅僅是一個(gè)輔助預(yù)啟動(dòng)作用，通常按照滑塊總行程的2/5倍設(shè)計(jì)預(yù)加速行程，行程大，模具存放支撐就多，通常設(shè)計(jì)提前15mm左右就足夠了。

（3）預(yù)加速角度設(shè)計(jì)。如圖5所示，首先需要計(jì)算滑塊速度比，根據(jù)沖壓方向角度α，滑塊角度β，滑塊必要的工作行程OA，設(shè)計(jì)出行程圖，如圖5所示，計(jì)算出滑塊的速度比。其次確認(rèn)計(jì)算結(jié)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(qū)動(dòng)導(dǎo)板的角度是可以的。如果超出此范圍，需要通過設(shè)計(jì)預(yù)加速導(dǎo)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(jié)合滑塊的動(dòng)能E數(shù)據(jù)，確定是否需要預(yù)加速導(dǎo)板，通常滿足動(dòng)能小于25J且速度比為0.6～0.7，是不需要設(shè)計(jì)預(yù)加速導(dǎo)板的，反之就需要設(shè)計(jì)預(yù)加速導(dǎo)板。通常對(duì)于鎖死滑塊驅(qū)動(dòng)角度為45°時(shí)，預(yù)加速驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板角度為20°～25°。

（4）初始接觸量。對(duì)于設(shè)計(jì)了預(yù)加速導(dǎo)板的滑塊，導(dǎo)板初始接觸量仍然需要滿足滑塊設(shè)計(jì)要求，即初始接觸面長(zhǎng)度大于50mm，對(duì)于斜導(dǎo)板驅(qū)動(dòng)的鎖死滑塊，初始接觸量大于30mm。

6 預(yù)加速行程圖的設(shè)計(jì)

（1）斜楔滑塊。如圖6所示，設(shè)計(jì)一個(gè)翻邊斜楔，工作角度為5°，滑塊總行程為80mm，設(shè)計(jì)初期計(jì)算過速度比為0.92，遠(yuǎn)大于要求，因此需要設(shè)計(jì)預(yù)加速導(dǎo)板，根據(jù)預(yù)加速設(shè)計(jì)角度要求，把驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板與滑塊運(yùn)動(dòng)方向的角度50°變更為65°，取預(yù)加速行程為15.4mm，再次計(jì)算器速度比0.56，基本滿足要求。按照此分析數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)翻邊滑塊行程圖如圖6所示。

圖6 斜楔預(yù)加速行程圖的表達(dá)

（2）吊楔滑塊。如圖7所示，設(shè)計(jì)一個(gè)翻邊吊楔，工作角度為50°，滑塊總行程為60mm，設(shè)計(jì)初期計(jì)算過速度比為0.84，稍大于要求，因此需要設(shè)計(jì)預(yù)加速導(dǎo)板，根據(jù)預(yù)加速設(shè)計(jì)角度要求，把驅(qū)動(dòng)導(dǎo)板與滑塊運(yùn)動(dòng)方向的角度50°變更為65°，取預(yù)加速行程為10mm，再次計(jì)算器速度比0.46，說明預(yù)加速角度65°有點(diǎn)大，可以取小一點(diǎn)，由于圖7所示機(jī)構(gòu)已經(jīng)生產(chǎn)，只是增大模具存放行程，在此就不用修正預(yù)加速角度。按照此分析數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)翻邊滑塊行程圖如圖7所示。

（3）鎖死滑塊。如圖8所示，設(shè)計(jì)兩個(gè)滑塊，一級(jí)滑塊是翻邊凸模，取件需要回退，二級(jí)轉(zhuǎn)換滑塊驅(qū)動(dòng)一級(jí)滑塊到位，工作斜導(dǎo)板的角度為45°，二級(jí)滑塊總行程為84mm，設(shè)計(jì)初期計(jì)算過速度比為1，遠(yuǎn)大于要求，因此需要設(shè)計(jì)預(yù)加速導(dǎo)板（除了設(shè)計(jì)輔助氣缸外），根據(jù)預(yù)加速設(shè)計(jì)角度要求，驅(qū)動(dòng)斜導(dǎo)板角度設(shè)計(jì)為25°，取預(yù)加速行程為34mm，再次計(jì)算器速度比0.2，說明預(yù)加速角度25°有點(diǎn)小，可以取大一點(diǎn)，在不影響生產(chǎn)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(shù)據(jù)設(shè)計(jì)翻邊滑塊行程圖如圖8所示。

圖7 吊楔預(yù)加速行程圖的表達(dá)

圖8 鎖死滑塊預(yù)加速行程圖的表達(dá)

7 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)預(yù)加速在各種滑塊結(jié)構(gòu)中應(yīng)用案例分析，加深了設(shè)計(jì)者對(duì)預(yù)加速的認(rèn)識(shí)與掌握，進(jìn)而通過行程圖設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加深對(duì)預(yù)加速行程，角度參數(shù)等設(shè)計(jì)的理解。只有大家掌握了預(yù)加速的要領(lǐng)，才能在模具設(shè)計(jì)中靈活應(yīng)用，避免工作中出錯(cuò)，從而提高工作效率，縮短模具設(shè)計(jì)修改時(shí)間與模具制造周期。