某车型发盖水滴造型包边模具结构设计

刘永根

（安徽江淮汽车集团股份有限公司 技术中心，安徽 合肥 230601）

1 汽车发盖包边形式

对于车身门盖类零件，在其轮廓周围都需进行包边工艺设计。目前采用的包边设备基本分为3种：压合模具、包边专机和机器人滚边，采用何种包边设备，需要综合考虑项目定义的生产节拍、设备开发周期和开发预算，以及车间生产线规划等诸多因素[1]。其中压合模具以其精度好、质量稳定、节拍高等优点被作为首选包边方式[2]。

汽车发盖的包边形式中，主要存在两种类型，一种是普通的包边，其形式如图1所示，另外一种是水滴包边，其形式如图2所示。可以看出，普通包边造型比较锋利，而水滴包边造型比较钝锉，水滴包边造型的目的除了匹配车身以美观造型，更重要是可以保护行人安全，降低伤害。

图1 普通包边形式

图2 水滴包边形式

对于图1的包边形式，包边模具一般采用先进行一次预弯，再进行一次压合完成包边工作，而对于图2所示的水滴包边，图1采用的包边结构无法实现，需设计一种新的包边结构来完成包边。

2 水滴型包边模具结构

2.1 包边模具结构形式选择

发盖包边总成零件包边部位剖视图如图3所示，包边位置型面切线与冲压方向夹角为40.9°。

图3 水滴包边剖视图

对于门盖类零件包边，主要存在三种包边预弯机构：

（1）边线是直线的包边，采用一般预弯机构，如图4所示。

图4 一般预弯机构

此种预弯机构较简单，驱动块通过推动滚轮，使预弯刀块绕着旋转轴旋转对工件进行预弯，由于刀块在旋转过程中受力不均匀，且方向时刻在变动，对于大面积的包边质量难以保证，只适合用来进行工件拐角位置的小区域包边。

（2）翻边线变化大的部位，采用平行预弯机构，如图5所示。

图5 平行预弯机构

平行预弯机构包含两个旋转轴，驱动块通过推动滚轮，使预弯刀块绕着轴1和轴2平行向前运动。由于刀块方向不变，受力均匀，适合进行包边面切线与冲压方向夹角大于55°的工件预弯。

（3）翻边线断面倾斜度较大的部位，采用双驱动型预弯机构，如图6所示。此种机构适合进行包边型面切线与冲压方向夹角小于或等于55°的工件预弯。

图6 双驱动型预弯机构

本文所述发盖的水滴包边位置，由图3可知包边位置型面切线与冲压方向夹角为40.9°，属于上述的第（3）种情况，即需要进行两次预弯工作，因此采用双驱动型预弯机构。

2.2 预弯刀块进入角度选择

根据外板零件包边前翻边角度的不同，需要选择不同的预弯刀块进入角度。如图7所示，α为外板的翻边角度，θ为预弯刀块的进入角度。

图7 预弯刀进入角度示意图

预弯刀进入角度选择可参考表1进行设定。

表1 预弯刀进入角度选择范围

2.3 水滴型包边模具结构

布置图如图8所示。

图8 水滴型包边模具结构

水滴包边机构包括四个部分，左右两个为预弯机构，中间两个为旋转压合机构。预弯刀块安装在预弯机构上面，压合刀块安装在旋转压合机构上面。包边模设计过程中需注意以下事项[3]：

①首先要注意预弯刀块与压合刀块在运动过程中是否存在干涉，同时注意其他部位的干涉问题；

②在包边完成后如果有包不实或是包边的厚度大于其他部位，除了要查找包边机成形镶块的缺陷外，还要注意外板翻边线处的R角大小，R角小，会导致包不实，R角过大，会导致包边厚；

③预弯角度的大小直接影响包边质量，理论上最佳的预弯边角度为35°～45°，预弯角度过大，在成形的过程中翻边线容易外凸，零件的边缘可能翘起，预弯角度过小，在成形的过程中会出现卷料的情况，同时对外板面品也有很大影响。

3 模具结构分解

预弯机构分解如图9、图10、图11所示。

图9预弯机构中，滚轮1、滚轮2和滚轮3中间均套有旋转轴，驱动块1和驱动块2固定在上模，其余部件固定在下模，预弯刀块通过螺栓固定在预弯机构上。包边进行之前，下模预弯部件通过弹簧的拉力，使刀块处于打开状态。

图9 预弯机构装配图

图10 下模预弯机构

图11 上模驱动机构

预弯过程为：上模下行，带动驱动块1和驱动块2向下运动。当下行到一定高度，首先驱动块1和滚轮1进行接触，推动下模固定的预弯部件绕着旋转轴进行旋转，带动预弯刀块对零件进行第一次预弯，同时滚轮1绕着自身内部旋转轴进行转动。上模继续下行，预弯机构维持在预弯状态，驱动块1与滚轮1不分离，直到驱动块2与滚轮2接触，再次推动预弯机构绕着旋转轴进行第二次预弯。外板件两次预弯前后状态如图12所示。

预弯过程完成以后，上模继续下行，旋转压合机构开始动作，完成压合包边。旋转压合结构分解如图13所示。

图12 零件预弯前后状态对比

图13 旋转压合机构分解图

氮气缸和旋转轴固定座通过螺栓安装在上模，旋转轴固定安装在固定座上，旋转基座通过旋转轴悬挂在旋转轴固定座上。压合刀块通过螺栓固定在旋转基座上，弧形导板通过螺栓安装在旋转基座上，平面导板通过螺栓安装在支架上，支架通过螺栓安装在下模。

旋转压合前，旋转压合机构通过氮气缸使压合刀块处于打开状态。预弯动作完成以后，旋转压合机构开始工作。首先，弧形导板和平面导板先接触，然后推动旋转本基座绕着旋转轴向下旋转，压合刀块在旋转基座的带动下，对包边部位进行旋转压合。旋转压合动作完成后，压合状态如图3所示。

4 结语

汽车门盖类零件包边是整个冲压生产的最后一个工序，其精度稳定性、表面质量对整车精度有很大影响，在保证产品质量的前提下，可根据零件特征选择合适的工装设备和工艺参数。