预加速在汽车冲模中的应用与行程图设计

李用，陈静，徐洪，崔俊

（四川成飞集成科技股份有限公司，四川成都 610091）

随着人们对美好生活的不懈追求，从业人员不断对环保及绿色产品要求越来越高，对生产的噪音与模具成本要求也越来越苛刻，如何在结构设计中体现这些要素，准确设计出来，避免制造与生产过程中少出问题，这是模具设计者必须面对的问题。目前，滑块设计中大家对预加速结构需求越来越高，为了给大家一个准确的理解与掌握，本文就预加速方面的知识进行分享。

图1 预加速结构类型

在模具在工作过程中，各个机构相互作用，为了减少噪音和冲击力，减少机构疲劳损坏，根据斜楔滑块重量，滑块行程和运动速度参数，在滑块与驱动块之间加一组或两组及以上预加速驱动机构，通过改变驱动角度或驱动接触时间，保证提前于工作滑块与驱动导板接触前工作，达到提前启动滑块总行程中的一段行程，减少冲压过程中工作驱动面间的接触时间与冲击力。

预加速在冲模中体现的结构形式有两种，如图1所示，图1a所示结构一在驱动块与滑块间设计的是滚轮与曲线驱动板组合机构形式，该结构优点是尺寸小，滚动磨檫小，噪音小。缺点就是滚轮容易损坏，制造与维护成本高。图1b所示结构二在驱动块与滑块间设计是导板，通过增大导板接触面，提高滑块运动平稳性。该结构优点是制造与维护成本低，滑块运动平稳。缺点是结构尺寸大，冲击力稍大。鉴于上述特点，在汽车冲压模具中，一般标准斜楔采用结构一，非标斜楔多采用结构二，本文主要讲解结构二的技术要求及行程表达。

图2 预加速在斜楔中的应用

图3 预加速在吊楔中的应用

图4 预加速在锁死滑块中的应用

（1）斜楔滑块。如图2所示，在设计下置斜楔中，对于重量较大，滑块长，冲压角度0～25°的滑块，一般均要求设计预加速导板，减小噪音与冲击，尤其是需要考虑取放件空间较大的，滑块行程设计较大的斜楔，也需要考虑预加速结构减小工作行程接触时间。

（2）吊楔滑块。如图3所示，在设计吊楔（上置斜楔）中，对于重量较大，滑块长，冲压角度0～25°的滑块，一般均要求设计预加速导板，减小噪音与冲击，尤其是需要考虑压料器强度等需要取出空间较大的，滑块行程设计较大的斜楔，也需要考虑预加速结构减小工作行程接触时间。

（3）锁死滑块。如图4所示，由于冲压角度的原因，一些侧成形的制件，需要设计型面停止功能，保证在成形过程中滑块型面保持不变，俗称锁死滑块，可以设计一级直接驱动或二级转换斜楔实现此功能。尤其是转换斜楔中过渡滑块，设计行程一般都很大，驱动导板选择受到角度限制，当行程达到一定数据，标准的30°的驱动斜导板无法满足驱动功能时候，需要选择45°驱动斜导板，由于驱动角度变大，导板受到冲击力也变大，导板磨损变得非常严重，此时没有其它优选结构的情况下，设计预加速斜驱动板，可以减小噪音与冲击，减小工作行程接触时间，来达到减少斜导板的磨损。

（1）预加速设计原则。对于各种滑块，其重量为m（kg），在驱动导板与滑块接触时候，压机滑块有一个运动速度V（m/s），这时就可以根据公式换算出运动滑块动能E（J）。当计算出滑块的动能小于25J时，可以不用设计预加速，反之就需要设计预加速导板。但是压机速度不容易获得，在实际工程设计中，通常按照滑块重量大于200kg与冲压角度小于25°的情况下需要设计预加速导板。

图5 预加速角度设计

（2）预加速行程设计。预加速行程不能设计太大，它仅仅是一个辅助预启动作用，通常按照滑块总行程的2/5倍设计预加速行程，行程大，模具存放支撑就多，通常设计提前15mm左右就足够了。

（3）预加速角度设计。如图5所示，首先需要计算滑块速度比，根据冲压方向角度α，滑块角度β，滑块必要的工作行程OA，设计出行程图，如图5所示，计算出滑块的速度比。其次确认计算结果是否满足图5中推荐的速度比0.6左右，如果满足，说明驱动导板的角度是可以的。如果超出此范围，需要通过设计预加速导板来满足推荐的的速度比，即就是需要再次变更滑块角度β。最后结合滑块的动能E数据，确定是否需要预加速导板，通常满足动能小于25J且速度比为0.6～0.7，是不需要设计预加速导板的，反之就需要设计预加速导板。通常对于锁死滑块驱动角度为45°时，预加速驱动导板角度为20°～25°。

（4）初始接触量。对于设计了预加速导板的滑块，导板初始接触量仍然需要满足滑块设计要求，即初始接触面长度大于50mm，对于斜导板驱动的锁死滑块，初始接触量大于30mm。

（1）斜楔滑块。如图6所示，设计一个翻边斜楔，工作角度为5°，滑块总行程为80mm，设计初期计算过速度比为0.92，远大于要求，因此需要设计预加速导板，根据预加速设计角度要求，把驱动导板与滑块运动方向的角度50°变更为65°，取预加速行程为15.4mm，再次计算器速度比0.56，基本满足要求。按照此分析数据设计翻边滑块行程图如图6所示。

图6 斜楔预加速行程图的表达

（2）吊楔滑块。如图7所示，设计一个翻边吊楔，工作角度为50°，滑块总行程为60mm，设计初期计算过速度比为0.84，稍大于要求，因此需要设计预加速导板，根据预加速设计角度要求，把驱动导板与滑块运动方向的角度50°变更为65°，取预加速行程为10mm，再次计算器速度比0.46，说明预加速角度65°有点大，可以取小一点，由于图7所示机构已经生产，只是增大模具存放行程，在此就不用修正预加速角度。按照此分析数据设计翻边滑块行程图如图7所示。

（3）锁死滑块。如图8所示，设计两个滑块，一级滑块是翻边凸模，取件需要回退，二级转换滑块驱动一级滑块到位，工作斜导板的角度为45°，二级滑块总行程为84mm，设计初期计算过速度比为1，远大于要求，因此需要设计预加速导板（除了设计辅助气缸外），根据预加速设计角度要求，驱动斜导板角度设计为25°，取预加速行程为34mm，再次计算器速度比0.2，说明预加速角度25°有点小，可以取大一点，在不影响生产情况下，只是增大模具存放行程，在此就不用修正与加速角度。按照此分析数据设计翻边滑块行程图如图8所示。

图7 吊楔预加速行程图的表达

图8 锁死滑块预加速行程图的表达

通过对预加速在各种滑块结构中应用案例分析，加深了设计者对预加速的认识与掌握，进而通过行程图设计，进一步加深对预加速行程，角度参数等设计的理解。只有大家掌握了预加速的要领，才能在模具设计中灵活应用，避免工作中出错，从而提高工作效率，缩短模具设计修改时间与模具制造周期。