轿车行李箱外板浮动斜楔修边冲孔模设计

针对形状特殊的匡型零件，通过设计浮动修边冲孔斜楔机构，解决了匡形内的冲压与取件的难题。针对该结构在加工和装配调试上的难点，对修边冲孔凹模结构进行了处理，解决了加工和装配调试的难度。

图1所示为轿车行李箱外板，传统的成形工艺采用4道工序：①拉深；②修边冲孔；③修边冲孔翻边；④修边冲孔翻边。

图1 工艺内容

其中大部分成形工艺可以用冲模的常规结构实现，但由于行李箱外板形状特殊，为匡型零件，在匡型内部需进行修边冲孔，修边冲孔工序上部零件本身的阻碍（见图1），用常规模具结构无法实现，必须采用一副能在匡型内部运动的机构实现冲压，现设计一副浮动斜楔修边冲孔机构解决了这一难题。

行李箱外板④工序结构分析

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行李箱外板④工序要实现的内容为：修边冲孔、翻边整形、翻边斜楔修边冲孔，如图1所示。

由于修边冲孔上方零件本身的阻碍，无法按常规结构进行压料和冲压，修边冲孔被包在匡型零件的内翻边面上。该工序模具要实现零件的Z向翻边，另外匡型零件内的修边冲孔以及零件的Z向取件是设计的难点，必须设计出合理的模具结构才能实现该工艺的成形。

模具结构难点及对应结构分析

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模具结构难点：① 模具结构必须实现在匡型零件内按Z向冲压方向实现修边冲孔；② 零件完成冲压后按Z向取件，零件负角翻边不能与凸模运动时干涉。

图2 浮动斜楔结构分析

对应的模具结构：拟设计一种浮动斜楔结构实现以上冲压内容及取件的要求，模具工作时通过斜楔运动机构使修边冲孔工作的零部件运动到零件的匡型内，然后通过浮动机构向下运动完成匡型内零件的修边冲孔，浮动机构浮起后斜楔运动机构带动修边冲孔工作的零部件运动到匡型外，避开零件的匡型部分，零件通过机械手实现Z向取件，如图2所示。

下模零件设计

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图3 模具结构

1.翻边凹模 2.压料板 3.上模座 4.下模座 5.翻边凹模 6.浮动滑块 7.斜楔滑块 8.翻边凸模 9.斜楔驱动导板

模具结构如图3所示，下模设计的关键是斜楔滑块和浮动修边冲孔滑块的设计，浮动滑块6安装在斜楔滑块7中，在上模刚性驱动杆和下模氮气缸的推动下在零件内按Z向冲压方向往复运动，实现零件的修边冲孔，为避免浮动滑块6与待成形零件干涉，浮动滑块在零件匡型内Z向的行程为25mm，如图4所示。

图4 浮动修边冲孔斜楔组件

浮动滑块6在斜楔滑块7中采用导柱导套及导板导向，冲孔凸模和修边镶件都安装在其上面，采用自带的压料板压料，采用氮气缸复位，限位螺钉限位，为防止冲裁力造成的滑块偏转，修边镶件采用波浪刃口降低冲裁力，并增加2块反侧导板，如图5所示。

图5 浮动修边冲孔滑块组件

斜楔滑块7在下模座中依靠上模的驱动导板和下模的氮气缸提供动力进行往复运动，行程为100mm，使零件的下翻边能避开浮动滑块6而被机械手取出。为保证冲裁间隙的精度，斜楔滑块7与下模座4的限位采用锥形平衡块，如图6所示。

图6 斜楔滑块工作状态

下模翻边凸模8除了起翻边作用外，还对零件起定位作用。为防止零件的窜动，影响取件，在其中一侧采用了气缸伸缩定位块，如图7所示。

图7 气缸伸缩定位块

下模翻边凹模5如图8所示，由于翻边凹模全部内藏于模具零件内，钳工装配及对间隙的调整非常困难，为此将翻边凹模从翻边凸模中分出来单独设计。

图8 翻边凹模及镶件结构

由于翻边悬臂长，为平衡翻转力矩，用翻边凹模将其盖住一侧，如图8中A-A所示。

上模结构设计

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图9 上模结构

10.刚性驱动杆

上模结构如图9所示，其中压料板为了研合方便，设置了4个压料板平衡块。

模具零件行程关系

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图10 模具零件行程关系

模具工作时，上滑块下行，在距离模具闭合289mm的高度时，端头导板开始导向，在下降到250mm的高度时，上模斜楔驱动反侧导板开始接触，到235mm的高度时，端头氮气缸开始接触，到228mm高度时，斜楔开始运动，到54.8mm的高度时，斜楔滑块到位，到30mm高度时，上压料板开始压料，到25mm高度时，浮动凸模开始运动，到10mm高度时，浮动压料板开始压料，最终完成匡形零件内的修边冲孔。模具零件行程关系如图10所示。

模具零件材料选择与热处理

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下模座4和上模座3采用HT300，退火处理。由于有翻边，压料板2采用QT600，退火处理；斜楔滑块7采用HT300，退火处理；考虑到浮动滑块6上安装有修边冲孔凸模，要承受冲裁力，刚度要求高，材料选取ZG45；考虑到凸模的结构受条件限制，强度比较差，翻边凸模8材料选择强度更高的铸钢50CD4；翻边凹模镶件及修边凸凹模材料也为50CD4。
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