雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真

于建忠，劉蘊(yùn)青

（天津際華三五二二裝具飾品有限公司，天津 300161）

在汽車生產(chǎn)中，車身外覆蓋件如車門、前圍、后門板、頂蓋等的包邊是常見(jiàn)的加工方式。而汽車覆蓋件是由內(nèi)、外板通過(guò)包邊設(shè)備包合而成，這些零件大都為空間曲面結(jié)構(gòu)，形狀復(fù)雜，其制造質(zhì)量直接影響到汽車的安全性、密封性及外觀。汽車覆蓋件的邊緣外觀及外緣的尺寸精度很大程度上取決于包邊質(zhì)量。包邊中存在的卷入卷出和凸起凹陷與預(yù)包邊的運(yùn)動(dòng)方式有關(guān)，通過(guò)有限元仿真來(lái)指導(dǎo)包邊模的設(shè)計(jì)，可避免上述包邊缺陷的產(chǎn)生，節(jié)省模具調(diào)試時(shí)間，提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量。

根據(jù)車身裝配工藝要求，包邊設(shè)備應(yīng)該包含工件上下料及輸送、工件包邊工作狀態(tài)確定及定位夾緊、工件預(yù)包邊及包邊等多項(xiàng)動(dòng)作。而在斜楔凸輪包邊模的設(shè)計(jì)中以凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)最為重要，內(nèi)折扳邊實(shí)現(xiàn)的好壞直接影響到壓合質(zhì)量，如折邊不到位將在壓邊時(shí)出現(xiàn)包邊圓角凸起，包邊線不平順，甚至出現(xiàn)干涉而造成卷邊。

本文使用UG軟件對(duì)雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，檢查機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉情況，分析其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

1 雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)

雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)斜楔機(jī)構(gòu)和雙動(dòng)折邊機(jī)構(gòu)的一種結(jié)合，如圖1所示。雖然雙動(dòng)折邊機(jī)構(gòu)上的預(yù)包邊刀塊的運(yùn)動(dòng)軌跡均相同，可以代替旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行預(yù)包邊，但是由于雙動(dòng)折邊機(jī)構(gòu)的成本較單搖臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)高，并且其體積較大。盡管單組雙動(dòng)折邊機(jī)構(gòu)的質(zhì)量不是很大，但如果用多組雙動(dòng)折邊機(jī)構(gòu)來(lái)成形彎曲線的變化大的地方的邊則會(huì)造成整個(gè)模具水平面積的增大和模具質(zhì)量的增加。而雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)在合邊模下模設(shè)計(jì)空檔槽，使折邊機(jī)構(gòu)的安裝部分及聯(lián)動(dòng)部分藏在下模鑲塊之下，安裝底座、雙滑軌；驅(qū)動(dòng)器裝在合邊模的上模上。雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌結(jié)構(gòu)在模具上的裝配如圖2所示。雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌結(jié)構(gòu)可以壓縮折邊空間，能在合邊模有限的工作空間內(nèi)完成折邊工作，大大縮小了模具尺寸。

圖1 雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 裝配示意圖

2 雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真

2.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程

首先，通過(guò)預(yù)壓驅(qū)動(dòng)器下行，撥動(dòng)導(dǎo)輪使連接架以轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，牽動(dòng)連接板運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)雙滑架整體在雙滑軌件上沿滑軌角度至工作位置；驅(qū)動(dòng)器繼續(xù)下行，工作驅(qū)動(dòng)器開(kāi)始驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輪使折邊部分發(fā)生以轉(zhuǎn)軸為定點(diǎn)的四連桿式運(yùn)動(dòng)，鑲塊迅速與工件接觸，完成折彎；上模繼續(xù)下行，工作驅(qū)動(dòng)器與輪脫開(kāi)，鑲塊所在的折邊部分會(huì)在拉簧的作用下回位；上模繼續(xù)下行，預(yù)壓驅(qū)動(dòng)器下行，使其相關(guān)部件再次運(yùn)動(dòng)，使雙滑架整體在雙滑軌上沿滑軌角度再次移動(dòng)，躲開(kāi)工作驅(qū)動(dòng)器及上模壓型塊的相關(guān)干涉，上模鑲塊與下模鑲塊作用，完成壓合；上模上行，預(yù)壓驅(qū)動(dòng)器撥動(dòng)導(dǎo)輪，使連接架以轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，牽動(dòng)連接板運(yùn)動(dòng)，使雙滑架整體在作用下回到初始位置位，等待下一次動(dòng)作。

2.2 機(jī)構(gòu)干涉分析

圖3 機(jī)構(gòu)干涉圖

檢查雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉問(wèn)題，外驅(qū)動(dòng)塊與拉回塊之間的高度差不足，導(dǎo)致滾輪無(wú)法正常沿外驅(qū)動(dòng)塊運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)的滑架無(wú)法運(yùn)動(dòng)到工作位置，不能保證在安裝塊上的刀塊與預(yù)包邊板之間的間隙，從而使折邊精度降低。在嚴(yán)重的情況時(shí)，包邊機(jī)構(gòu)會(huì)在壓機(jī)力的作用下遭到破壞?？梢约哟罄貕K的斜楔部分與拉回塊的上端面的距離加大外驅(qū)動(dòng)塊與拉回塊的間隙來(lái)消除干涉。如圖3所示。

將回轉(zhuǎn)體裝在并排的滑架上，并將滑架與同一擺動(dòng)體相連接，避免了由于在同一模具上的同一側(cè)的幾組雙動(dòng)折邊機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸不在同一條直線上，幾個(gè)包邊機(jī)構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)軸不平行，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)在成形運(yùn)動(dòng)時(shí)相互之間發(fā)生干涉，從而使整個(gè)模具無(wú)法正常工作運(yùn)動(dòng)。

2.3 機(jī)構(gòu)復(fù)位分析

模具閉合過(guò)程中，彈簧處于拉伸狀態(tài)。回轉(zhuǎn)架靠彈簧平穩(wěn)恢復(fù)到工復(fù)位，在整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧力變化幾乎為線性變化，如圖4所示。圖中最大最小值時(shí)分別為機(jī)構(gòu)在工作點(diǎn)和復(fù)位后位置的值。彈簧的緩慢平穩(wěn)復(fù)位，有利于制件成形精度。為了滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的確定性，在預(yù)包邊過(guò)程中彈簧必須提供足夠的拉力使?jié)L輪始終和斜楔的表面貼合。適當(dāng)選擇彈簧與旋轉(zhuǎn)軸的距離，即回位力的力臂。力臂大時(shí)預(yù)包邊塊在回位時(shí)所需的彈簧力就會(huì)小，有利于預(yù)包邊刀塊回位并提高彈簧使用壽命。

圖4 彈簧力變化圖

由于雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)的安裝板及其回轉(zhuǎn)架相關(guān)部件復(fù)位完全依靠彈簧彈力，彈簧要有足夠的剛度。在反復(fù)工作時(shí)，彈簧剛度易降低，安裝板及其回轉(zhuǎn)架相關(guān)部件沒(méi)有輔助復(fù)位件，易造成復(fù)位不到位，使刀塊與預(yù)包邊板之間的間隙發(fā)生偏差，從而使折邊精度降低?？梢栽隍?qū)動(dòng)三角形連接板的驅(qū)動(dòng)塊上增加自動(dòng)回位裝置（即限位塊），保證彈簧剛度降低時(shí)，幫助安裝板及其回轉(zhuǎn)架相關(guān)部件復(fù)位。

2.4 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度分析

圖5為擺動(dòng)體速度變化，圖6為擺動(dòng)體與滑架連接處速度變化，幾乎呈拋物線性變化，沒(méi)有大的突變區(qū)域。由兩張圖對(duì)比看出，傳動(dòng)中運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，相互運(yùn)動(dòng)配合一致，有利于機(jī)構(gòu)進(jìn)行折邊成形。由于兩個(gè)滑架靠一個(gè)連接板與擺動(dòng)體連接，使兩個(gè)滑架同步運(yùn)動(dòng)，保證了雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)的兩個(gè)回轉(zhuǎn)架的旋轉(zhuǎn)軸在同一條直線上，機(jī)構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)軸平行，使機(jī)構(gòu)在成形運(yùn)動(dòng)時(shí)相互之間不發(fā)生干涉。如圖7所示，回轉(zhuǎn)架處速度突變變化明顯，由于施加壓力不穩(wěn)及彈簧彈力作用，回轉(zhuǎn)架運(yùn)動(dòng)不夠平穩(wěn)，機(jī)構(gòu)在連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，整個(gè)過(guò)程速度變化規(guī)律一致，速度變化值小，回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)角度小，所以對(duì)成形制件精度影響不大。

圖6 擺動(dòng)體與滑架連接處速度變化

圖7 回轉(zhuǎn)架處速度

3 結(jié)論

本文通過(guò)UG對(duì)雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌復(fù)合折邊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬分析，得到以下結(jié)論：

（1）雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌結(jié)構(gòu)可以壓縮折邊空間，能在合邊模有限的工作空間內(nèi)完成折邊工作，大大縮小了模具尺寸，節(jié)省了模具的制造成本，有利于復(fù)合合邊模的創(chuàng)新和發(fā)展。

（2）雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌結(jié)構(gòu)避免了同一模具上的同側(cè)旋轉(zhuǎn)軸不在同一條直線上，包邊機(jī)構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)軸不平行，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)在成形運(yùn)動(dòng)時(shí)相互之間發(fā)生干涉的問(wèn)題。

（3）雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌結(jié)構(gòu)在反復(fù)工作時(shí)，彈簧剛度易降低，安裝板及其回轉(zhuǎn)架相關(guān)部件沒(méi)有輔助復(fù)位件，易造成復(fù)位不到位。

（4）雙驅(qū)動(dòng)雙滑軌結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)架運(yùn)動(dòng)不夠平穩(wěn)，機(jī)構(gòu)在連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，整個(gè)過(guò)程速度變化規(guī)律一致，速度變化值小，回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)角度小，所以對(duì)成形制件精度影響不大。

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