影響模具斜楔動(dòng)作的因素分析

文／程明山，徐悅，左元成·一汽-大眾汽車(chē)有限公司

由于在高速批量生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生模具斜楔動(dòng)作故障，從而導(dǎo)致停臺(tái)占比大。斜楔動(dòng)作故障表現(xiàn)為斜楔頂出或回程慢，不滿(mǎn)足模具整體動(dòng)作要求。本論文對(duì)影響模具斜楔動(dòng)作的因素進(jìn)行分析，主要從斜楔運(yùn)動(dòng)間隙調(diào)整，斜楔的平衡，外部驅(qū)動(dòng)的影響和潤(rùn)滑保養(yǎng)四方面進(jìn)行闡述。

斜楔一般包含凸模、凹模、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、安全機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等五部分。通過(guò)各種機(jī)構(gòu)間的運(yùn)動(dòng)達(dá)到所需的角度和位置，常用于側(cè)翻和側(cè)整。斜楔的結(jié)構(gòu)形式不唯一，其需要視空間、角度及需求功能而定。

斜楔運(yùn)動(dòng)間隙

底面導(dǎo)板

裝配方法：底面導(dǎo)板見(jiàn)圖1，支撐導(dǎo)板固定好后，開(kāi)始研配斜楔基體導(dǎo)滑工作面與導(dǎo)板著色，著色要達(dá)到80%，保證工作過(guò)程受力均勻，提高斜楔工作的穩(wěn)定性。

圖1 底面導(dǎo)板

間隙要求：滑配，斜楔工作導(dǎo)滑面與導(dǎo)板工作面零間隙配合。

側(cè)面導(dǎo)板

裝配方法：側(cè)面導(dǎo)板見(jiàn)圖2，首先固定好斜楔一側(cè)導(dǎo)板，另一側(cè)采用量塊對(duì)間隙進(jìn)行測(cè)量，確定間隙值：間隙大可利用墊片進(jìn)行調(diào)整，間隙小可采用研磨導(dǎo)板來(lái)調(diào)整，完成兩側(cè)導(dǎo)板的裝配工作。研配斜楔側(cè)導(dǎo)滑面與導(dǎo)板的著色，著色要求達(dá)到百分之百，保證模具工作的精度及穩(wěn)定性。

圖2 側(cè)面導(dǎo)板

間隙要求：要求導(dǎo)板與斜楔單邊間隙在0.05mm范圍內(nèi)。安裝另一側(cè)導(dǎo)板出現(xiàn)間隙大時(shí)兩側(cè)應(yīng)加等量墊片調(diào)整，例如：間隙0.2mm，兩側(cè)導(dǎo)板應(yīng)同時(shí)加0.1mm 墊片，同理如果間隙小時(shí)，兩側(cè)導(dǎo)板需要磨去等量厚度。

斜楔壓板

裝配要求：斜楔壓板見(jiàn)圖3，安裝時(shí)需要研配導(dǎo)滑面著色，及調(diào)整壓板與斜楔工作面間隙。斜楔壓板導(dǎo)板與斜楔導(dǎo)滑面著色要求達(dá)到百分百。

圖3 斜楔壓板

間隙要求：斜楔壓板與斜楔導(dǎo)滑面間隙過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致模具的工作過(guò)程穩(wěn)定性差；間隙過(guò)小，可能會(huì)出現(xiàn)斜楔工作不流暢等問(wèn)題。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)節(jié)拍超過(guò)12 次/分，斜楔壓板間隙應(yīng)在0.1 ～0.15mm 之間為最優(yōu)。

斜楔的平衡

沖擊力的平衡

⑴斜楔動(dòng)作加快的同時(shí)，沖擊力變大，對(duì)模具擋墻、擋塊的損壞也加劇，可以給氣缸進(jìn)氣管增加流量控制閥(圖4)來(lái)調(diào)節(jié)氣流大小。

圖4 流量控制閥

⑵模具限位塊加緩沖裝置減小沖擊力。

⑶降低回程氮?dú)飧讐毫χ?，可根?jù)實(shí)際情況設(shè)置，一般范圍50 ～80bar。

⑷受力中心位于驅(qū)動(dòng)器中心布置，斜楔工作中受到側(cè)向力，需要在側(cè)向力方向加靠臺(tái)或者導(dǎo)向抵消側(cè)向力，避免斜楔不平衡。斜楔受力分析見(jiàn)圖5。

圖5 斜楔受力分析

導(dǎo)向力的平衡

⑴長(zhǎng)度與斜楔寬度比值為1.5:1，避免斜楔運(yùn)動(dòng)中導(dǎo)向不足造成上下擺動(dòng)。

⑵斜楔寬度超過(guò)600mm 需增加中間導(dǎo)向(圖6)，防止斜楔塌腰，產(chǎn)生變形阻力。

圖6 中間導(dǎo)向布置

硬度要求

斜楔導(dǎo)滑面硬度要求為表面淬火(52 ＋4)HRC、RZ6.3μm，相對(duì)接觸面必須有塊帶有石墨潤(rùn)滑的銅制導(dǎo)板或者燒結(jié)導(dǎo)板，防止磨損后造成阻力增大。

驅(qū)動(dòng)力緩沖力的位置

斜楔下方氮?dú)飧孜恢茫戏筋A(yù)加速驅(qū)動(dòng)輪的位置要使模具運(yùn)動(dòng)中平衡，一般布置兩個(gè)，各取斜楔重心1/3 處布置，預(yù)加速裝置要注意切入角度。預(yù)加速角度切入曲線(xiàn)見(jiàn)圖7。

圖7 預(yù)加速角度切入曲線(xiàn)

斜楔的角度平衡

斜楔的下模角度(圖8)一般為-15°～45°，需要避免設(shè)計(jì)時(shí)選用的角度不合理。

圖8 斜楔的下模角度

外部驅(qū)動(dòng)的影響

斜楔的外部驅(qū)動(dòng)一般有2 種，一種為氣缸驅(qū)動(dòng)，包括普通氣缸和油氣混合缸；另一種為機(jī)械驅(qū)動(dòng)。多數(shù)情況為兩種組合使用。

氣缸驅(qū)動(dòng)

利用氣缸進(jìn)氣或排氣實(shí)現(xiàn)斜楔頂出或回程。模具常用單桿活塞式氣缸，可以滿(mǎn)足模具多角度動(dòng)作。氣缸使用注意事項(xiàng)如下。

⑴氣缸緩沖的調(diào)節(jié)。

氣缸緩沖分為三種：彈性緩沖P、可調(diào)氣動(dòng)緩沖PPV、自調(diào)節(jié)氣緩沖PPS，模具常用可調(diào)氣動(dòng)緩沖氣缸(圖9)。需注意緩沖螺釘擰入深度會(huì)影響氣缸動(dòng)作快慢。

圖9 氣缸緩沖結(jié)構(gòu)

⑵氣缸內(nèi)部潤(rùn)滑。

氣缸自帶有一層潤(rùn)滑脂，日常使用壓縮空氣中會(huì)有油霧，會(huì)沖洗掉內(nèi)部潤(rùn)滑脂，容易因?yàn)槊芊饧p造成氣缸動(dòng)作阻滯，所以需要注意壓縮空氣質(zhì)量。

⑶氣缸負(fù)載率。

依據(jù)使用壓力應(yīng)小于氣源壓力85%的原則，計(jì)算氣缸負(fù)載，選用合適的氣缸直徑。氣缸負(fù)載計(jì)算如圖10 所示，安裝前應(yīng)在1.5 倍的工作壓力下試壓，來(lái)滿(mǎn)足模具生產(chǎn)頻次。

圖10 氣缸負(fù)載計(jì)算

⑷氣缸行程選用。

氣缸行程選用見(jiàn)圖11，對(duì)計(jì)算出的距離以加大10 ～20mm 為宜，但不能太長(zhǎng)，以免增大耗氣量。

圖11 氣缸行程選用

執(zhí)行元件控制

⑴氣缸動(dòng)作最終靠執(zhí)行元件控制，通過(guò)設(shè)置進(jìn)排氣角度可控制氣缸提前或延后，滿(mǎn)足斜楔動(dòng)作，盡量增加氣動(dòng)角度的設(shè)置余量，也就是在上滑塊下壓前，提前啟動(dòng)氣動(dòng)動(dòng)作，使氣動(dòng)動(dòng)作有充分的運(yùn)動(dòng)到位時(shí)間。氣缸與閥的動(dòng)作關(guān)系見(jiàn)圖12。

圖12 氣缸與閥的動(dòng)作關(guān)系

⑵氣動(dòng)到位傳感器必須在壓機(jī)中進(jìn)行設(shè)置并起作用，方便監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)到位情況，一旦出現(xiàn)未到位，壓機(jī)上滑塊在某位置點(diǎn)需要緊急停臺(tái)，防止繼續(xù)下壓發(fā)生模具事故。

⑶優(yōu)化斜楔到位傳感器檢測(cè)區(qū)間，要與斜楔進(jìn)氣角度相互匹配。

油氣混合缸驅(qū)動(dòng)

應(yīng)用于特殊角度及空間狹小模具。油氣缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖13 所示，A 為油缸，B、C 為氣缸。

圖13 油氣缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)

注意事項(xiàng)：

⑴油缸不能缺油，檢查A、B 缸頂端平齊為正常狀態(tài)，缺油后及時(shí)充油補(bǔ)充。

⑵B 缸氣壓要大于C 缸，防止工作阻力過(guò)大造成油泄漏，B 缸壓力值常取150 ～170bar，C 缸壓力值常取20 ～40bar。

機(jī)械驅(qū)動(dòng)的要求

⑴斜楔運(yùn)動(dòng)時(shí)，止推導(dǎo)板進(jìn)入40mm 以上。

⑵斜楔工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)器接觸約2/3 面積。

⑶對(duì)于自重大并有較大行程的斜楔，要使用帶有曲線(xiàn)楔的斜楔傳動(dòng)裝置(圖14)。

圖14 曲線(xiàn)斜楔

⑷傳動(dòng)面盡可能大，角度盡可能小，以獲得一個(gè)較小的表面壓力。

潤(rùn)滑與保養(yǎng)

潤(rùn)滑

⑴止推導(dǎo)板需要持續(xù)潤(rùn)滑，潤(rùn)滑罐優(yōu)先布置在下模。內(nèi)部不可見(jiàn)導(dǎo)向優(yōu)先使用PERMA 自動(dòng)潤(rùn)滑罐(圖15)進(jìn)行潤(rùn)滑，需注意潤(rùn)滑罐上方油環(huán)顏色(灰色為1 年，紅色為6 個(gè)月，綠色為3 個(gè)月，黃色為1 個(gè)月)，并標(biāo)注更換日期，方便下次更換。

圖15 自動(dòng)潤(rùn)滑罐

⑵外部可見(jiàn)導(dǎo)向使用EP2 號(hào)鋰基脂潤(rùn)滑，需注意油的粘度，涂抹均勻，并不可過(guò)多，防止生產(chǎn)中產(chǎn)生油滴彈出現(xiàn)象(圖16)。

圖16 導(dǎo)板油滴彈出

保養(yǎng)

斜楔需要定期保養(yǎng)，加入到模具檢修周期內(nèi)。

⑴生產(chǎn)速度過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)向件異常損壞。模具檢修時(shí)重點(diǎn)檢查斜楔各導(dǎo)向部分，對(duì)于壓板、導(dǎo)板需要檢查是否有磨損跡象。

⑵斜楔導(dǎo)向工作面(基體部分)是否有拉毛或磨損的跡象。

⑶生產(chǎn)中對(duì)斜楔動(dòng)作做重點(diǎn)檢查，氣缸動(dòng)作應(yīng)先于機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置工作。

結(jié)束語(yǔ)

隨著生產(chǎn)節(jié)拍的不斷提升，對(duì)模具動(dòng)作要求極高。高速批量下的模具生產(chǎn)問(wèn)題較多，雖然每次都做針對(duì)性修理，但還是缺少一些整體性?xún)?yōu)化思路及數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。模具三大要素中的間隙、速度、平衡缺一不可，希望本文能夠給大家提供參考經(jīng)驗(yàn)。