汽車零件上的部分形狀是通過斜楔機(jī)構(gòu)成形出來的，斜楔滑塊的回程動力是由氣缸提供，氣缸的充氣推動斜楔進(jìn)退完成行程。本文主要對實(shí)際生產(chǎn)中斜楔處零件經(jīng)常變形、斜楔回程速度慢等問題進(jìn)行分析。對整個供氣裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即在原有的基礎(chǔ)上加一個儲氣罐，改變原有的供氣線路，保證了氣缸的充氣速度，保證了斜楔正常的回程速度。

伴隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，給沖壓模具的應(yīng)用帶來廣泛應(yīng)用。沖壓技術(shù)水平的不斷提高，使得汽車的外形結(jié)構(gòu)有著日新月異的變化，斜楔機(jī)構(gòu)在汽車沖壓模具中的修邊、沖孔、翻邊、翻孔等工序中應(yīng)用無處不在。但是在實(shí)際生產(chǎn)中由于本身結(jié)構(gòu)問題，會出現(xiàn)一些影響實(shí)際生產(chǎn)效率的因素。正如本課題中斜楔的回程速度過慢，機(jī)械手抓料后零件與未回退的斜楔擠壓變形，對我們生產(chǎn)設(shè)備的損耗較為嚴(yán)重，改善此類影響提升生產(chǎn)質(zhì)量是必不可缺的。

本文通過對斜楔實(shí)際工作情況進(jìn)行跟蹤分析，結(jié)合斜楔的類型和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，得出斜楔與零件擠壓變形的主要原因。通過對原因的分析做出對斜楔氣缸供氣的改善，開發(fā)出一個新的供氣系統(tǒng)，主要的研究內(nèi)容分為如下幾個部分：(1)結(jié)合實(shí)際的需求將汽車覆蓋件中斜楔結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將不同的斜楔進(jìn)行分類別分析，找出相互的差異點(diǎn)，對現(xiàn)有的斜楔結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。(2)總結(jié)斜楔動力部分運(yùn)行，確定其動力源，了解在實(shí)際生產(chǎn)中的動力問題，確定動力方案的可行性。(3)統(tǒng)一斜楔的運(yùn)動軌跡，對于不符合實(shí)際要求的現(xiàn)象，通過外加的輔助裝置對其進(jìn)行糾正，保證其軌跡運(yùn)動速度。(4)通過現(xiàn)場流水線的各項(xiàng)設(shè)備間的干涉分析，避免設(shè)備間的干涉問題，保證零件的正常生產(chǎn)。

斜楔回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

需要解決的問題

設(shè)計(jì)過程中的要求：(1)斜楔的結(jié)構(gòu)和方式要符合實(shí)際。(2)確定斜楔的傳動方案。(3)設(shè)計(jì)優(yōu)化行程軌跡。(4)優(yōu)化設(shè)計(jì)確定合理的方法。

所用方法

(1)對設(shè)備的要求。

①在機(jī)械手抓取零件時，斜楔已回復(fù)安全位置，不會導(dǎo)致零件與斜楔之間擠壓。

②保證機(jī)械手與斜楔運(yùn)動上基本保持同步，避免出現(xiàn)干涉。

③在運(yùn)行前后過程中，氣缸中的氣壓要保證充足，以便提升氣缸的驅(qū)動速度，保證斜楔的運(yùn)動速度。

④為保證零件的實(shí)際生產(chǎn)效率，應(yīng)對影響實(shí)際生產(chǎn)的要素進(jìn)行限制，需要改進(jìn)斜楔的回程時間和氣缸的氣壓穩(wěn)定，在原有的基礎(chǔ)上加一個儲氣罐，保證氣壓穩(wěn)定和回程速度(圖1)。

圖1 斜楔動力部分示意圖

⑤設(shè)計(jì)時要考慮維修方便，結(jié)構(gòu)簡單，優(yōu)化設(shè)計(jì)成本。

(2)對于斜楔的回程機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，要遵循的設(shè)計(jì)原則。

①首先滿足工藝要求,要能在模具中進(jìn)靈活操作。

②充分利用現(xiàn)有的新技術(shù)，采用新原理、新結(jié)構(gòu)、新工藝，設(shè)計(jì)合理、使用可靠、便于后期的維護(hù)和更換。

③盡量采用通用化標(biāo)準(zhǔn)化的器具設(shè)備。

④設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作簡單、容易維護(hù)、質(zhì)量輕，穩(wěn)定性強(qiáng)。

總體方案確定

綜合考慮成本、難易、可靠等多個維度(圖2)，最終采納由“解決氣壓方案”所組成的綜合方案，在支路中增加儲氣罐，在氣缸上增設(shè)快速排氣閥，儲氣罐在此處起到儲氣保壓的作用，保證氣缸的動力，確保斜楔的行程速度。

圖2 方案選擇

(1)工作原理。

本次設(shè)計(jì)的斜楔回程機(jī)構(gòu)，是在空氣壓機(jī)氣源和氣缸之間的氣路上，設(shè)置一個儲氣裝置，在上述裝置間依序設(shè)置單向進(jìn)氣閥、儲氣罐、延遲閥和閥。通過該方案，解決了氣缸氣壓不穩(wěn)定、驅(qū)動緩慢、不同步等問題，具體方案如圖3 所示。

圖3 動力驅(qū)動部分

(2)設(shè)計(jì)方案。

如圖4 所示，斜楔回程機(jī)構(gòu)主要由以下五部分組成：管路、五通閥、儲氣罐、進(jìn)出氣口、氣缸。工作原理：①當(dāng)開始進(jìn)氣行程時，空壓機(jī)氣源輸出的壓縮空氣，通過單向進(jìn)氣閥充入儲氣罐，因儲氣罐前期就預(yù)存了一定體積的壓縮空氣，儲氣罐中的壓縮空氣立即通過延遲閥、 閥對氣缸進(jìn)行充氣，從而推動沖壓模具上的驅(qū)動機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)；②當(dāng)驅(qū)動運(yùn)動完成后，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的延遲時間，通過延遲閥切斷儲氣罐中壓縮空氣的輸出；③當(dāng)氣缸排氣時，在進(jìn)氣行程進(jìn)入氣缸的空氣，通過 閥排出；④當(dāng)氣缸充氣時，在排氣行程中充滿氣缸的空氣也將通過 閥排出。通過上述工藝保證了氣缸供給的穩(wěn)定性，保證了斜楔的沖程速度。

圖4 儲氣裝置示意圖

斜楔分析與應(yīng)用

課題研究方法

本次課題采用因果分析方法，從問題的本質(zhì)出發(fā)，找到問題的根本因素，通過改變影響因素從而解決故障，保證正常的生產(chǎn)。

如圖5 所示，通過分析，確定本系統(tǒng)中導(dǎo)致問題產(chǎn)生的原因?yàn)椋盒毙▌幼髋c機(jī)械手不匹配；造成此問題可能是由于：(1)氣缸動作過慢，氣源供給不足；(2)斜楔回程軌跡運(yùn)行時間過長；(3)摩擦阻力過大；(4)機(jī)械手速度過快。

圖5 因果分析圖

為了保證零部件不變形，要求斜楔動作加快；與此同時，為了保證生產(chǎn)節(jié)拍，也要求斜楔動作加快，所以對上述設(shè)備加載一個動力設(shè)備，讓動力源充足，保證斜楔的回程速度。

斜楔的組成

由于汽車覆蓋件的外形尺寸復(fù)雜，就需要有不同的斜楔機(jī)構(gòu)來滿足成形過程，也就伴隨出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動復(fù)雜的斜楔機(jī)構(gòu)。因此，楔塊機(jī)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)和使用是主要難點(diǎn)之一。

如圖6 所示，汽車覆蓋件修邊模的上模在沖壓機(jī)的帶動下向下行駛，使其驅(qū)動塊下行，驅(qū)動塊帶動滑塊與導(dǎo)軌接觸，并推動滑塊在導(dǎo)軌上沿一定角度滑行，汽車覆蓋件模具上的斜楔機(jī)構(gòu)的驅(qū)動塊安裝在修邊模具的上模上，其導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和斜楔塊則安裝在修邊模的下模。如果沒完成形狀成形工作，模具閉合后開啟，驅(qū)動塊隨模具上模上行，滑塊在驅(qū)動塊上扒鉤和復(fù)位彈簧作用下復(fù)位。傾斜式斜楔機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動塊與斜楔滑塊所設(shè)計(jì)的運(yùn)動行程范圍，沒有在模具開模和閉合的行程范圍內(nèi)，就會造成在與斜楔滑塊的運(yùn)動過程中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，所以在實(shí)際的運(yùn)用中需要根據(jù)現(xiàn)場的情況，對整體的設(shè)備做調(diào)整，以保證正常的運(yùn)行。

圖6 傾斜式斜楔

實(shí)際應(yīng)用

在汽車零件實(shí)際生產(chǎn)中，氣缸斜楔機(jī)構(gòu)承載力大、運(yùn)行穩(wěn)定等具有重要作用。該斜楔機(jī)構(gòu)可用于汽車沖壓模具的沖壓、翻邊及任意角度排樣的局部成形。并且還適合于側(cè)圍翻邊線較長、翻邊力較大的模具，同時也會保證零件正常，避免出現(xiàn)拉毛等缺陷。

結(jié)束語

隨著沖壓生產(chǎn)的需求變大，斜楔機(jī)構(gòu)得到了充分的應(yīng)用，在選用楔塊機(jī)構(gòu)的過程中需要嚴(yán)格遵守實(shí)際成形條件。對于一些復(fù)雜的模具來說，僅僅使用單個斜楔機(jī)構(gòu)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在大多數(shù)的模具結(jié)構(gòu)中運(yùn)用著結(jié)構(gòu)復(fù)雜和一些復(fù)合的斜楔機(jī)構(gòu)，斜楔機(jī)構(gòu)的運(yùn)用已成為模具設(shè)計(jì)的重要部分，所以改變斜楔結(jié)構(gòu)是高效率的模具工業(yè)發(fā)展的至關(guān)重要的一步，面對其設(shè)計(jì)和制作的難度較高，如何快速簡潔的制作和使用斜楔機(jī)構(gòu)、提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，這將成為制造業(yè)極力追求的方向和目標(biāo)。

作者簡介

翁長富 ，高級技師，主要從事模具維修、保養(yǎng)工作，曾參與吉利自由艦、帝豪車型模具的安裝調(diào)試，并主持完成了吉利帝豪車型AD、AC 改款和繽瑞車型模具的開發(fā)、驗(yàn)收、安裝調(diào)試等工作。曾獲得吉利首屆十大工匠、寧波市工匠、寧波市好師傅、寧波市高級人才等稱號，同時擁有吉利頒發(fā)的技能大賽工作室及杭州灣創(chuàng)新工作室，近兩年擁有專利4 項(xiàng)，發(fā)表論文一篇。

——來源：《鍛造與沖壓》2020年第24期