图1全景天窗顶盖制件结构
图1所示为汽车全景天窗顶盖制件结构，顶盖长宽尺寸为mm×mm，全景天窗长宽为mm×mm，厚度为0.65mm。顶盖左、右两侧，顶盖后侧尾部截面简图分别如图1中A、B、C处放大所示，这处造型相对冲压方向均有负角，顶盖模具冲压方向与顶面垂直。顶盖全景天窗面积较大，相对传统小天窗顶盖或全顶盖刚性差，同时制件造型复杂，增加了模具的设计、制造、调试的难度。汽车顶盖天窗工艺要求图2汽车全景天窗顶盖尾部搭接处
根据分析，汽车全景天窗顶盖尾部不仅存在负角，同时与后备门以及多个汽车零件有装配关系，如图2所示，其中X1、Y1为制件在检具中的定位基准面，Z1为制件在检具中Z方向夹紧点。顶盖尾部搭接面较多，搭接面公差要求为±0.5mm。利用AutoForm有限元分析软件对汽车全景天窗顶盖尾部冲压过程中的起皱趋势进行分析，结果如图所示。由图可见，汽车全景天窗顶盖尾部冲压过程中起皱严重，车身装配精度低，车身稳定性和安全性差。（a）模拟图
（b）实物图
图全景天窗顶盖尾部起皱分析
汽车全景天窗顶盖工艺设计2由于汽车全景天窗顶盖尾部存在负角且搭接面多，需进行多工序冲压成形，根据不同主机厂的冲压生产线压力机数量不同，成形工序数也不同。为确保制件成形质量，制件一般在5工序压力机或6工序压力机的自动化生产线上生产。图4汽车全景天窗顶盖工序排样
图4为传统的5工序冲压成形排样简图。其中图4（a）拉深工序中拉深成形顶盖形状，图4（b）修边与侧修边工序中修顶盖外周轮廓和全景天窗轮廓预修；图4（c）修边、整形与侧整形工序中进行全景天窗的修边、整形以及顶盖尾部的侧整形；图4（d）侧翻边、修边与冲孔工序中进行顶盖两侧侧翻边以及对顶盖尾部进行修边和冲孔；最后图4（e）修边与整形工序中进行尾部整形和局部修边，完成整个顶盖的冲压。图5顶盖两侧侧翻角度
图6顶盖尾部切翻
根据客户要求，汽车全景天窗顶盖需在4道工序下完成，即使用4副模具进行冲压成形。经过对工序成形性和排布分析，最终决定将图4（d）侧翻边、修边与冲孔工序和图4（e）修边与整形工序合为1道工序成形。为保证制件成形质量，保留图4（d）侧翻边、修边与冲孔工序中的两侧侧翻功能,改进后两侧侧翻角度如图5所示；将图4（e）修边与整形工序中的整形设计改为斜楔先修边再向上翻边，即图6的顶盖尾部切边与翻边工序（简称切翻工序）。整个成形周期节约了1副模具，但模具设计难度增加。模具创新设计侧翻修边冲孔模两侧侧翻结构设计
图7顶盖侧翻边、修边、冲孔侧翻斜楔运动结构
1.上驱动块2.下驱动块.下侧翻凹模4.下侧翻凹模5.上侧翻凸模6.上侧翻凸模7.下模座
为实现制件左右两侧侧翻边功能，采用侧翻边、修边、冲孔、切翻在同一工序，模具结构设计为双动斜楔结构（见图7），下侧翻凹模、4与上驱动块1之间通过a、b、c个方向多级传动实现负角侧翻边功能，下驱动块2设计在顶盖凸模下方，使得模具结构紧凑。顶盖侧翻边、修边、冲孔侧翻斜楔运动结构如图7所示，图8为顶盖侧翻边、修边、冲孔侧翻斜楔模具实物。（a）主视图
（b）侧视图
图8顶盖侧翻边、修边、冲孔侧翻斜楔模具实物
侧翻边、修边、冲孔尾部切翻机构设计
图9顶盖侧翻边、修边、冲孔尾部切翻斜楔机构运动
1.下切翻刀块2.上凸斜楔.传动滑块4.上压料器整形刀块5.防侧导板6.下驱动块7.定位导柱
为实现顶盖尾部切翻，模具设计为三动切翻斜楔机构，顶盖侧翻边、修边、冲孔尾部切翻斜楔机构运动如图9所示，切翻斜楔机构中增加废料排出、零件定位等机构。通过上模驱动下驱动块6和传动滑块，同时传动滑块驱动上凸斜楔2，完成顶盖尾部切边，然后上模继续下压完成翻边工序。图10模具行程曲线
在确定下切翻刀块1的切边和翻边的先后顺序时，根据图10所示的斜楔行程曲线和模型之间的反复推算模拟，上凸斜楔2与传动滑块的斜楔角度为60°，下驱动块6与传动滑块的斜楔角度为45°。尾部切翻斜楔机构自动化设计
图11驱动块位于上模
图12驱动块位于下模
为满足制件自动化生产需求，对汽车全景天窗顶盖尾部采用三动切翻斜楔机构，避免传统上模直接斜楔驱动方式，同时仅在上模设计驱动块，避免工作过程中模具零件相互干涉。图11和图12分别为驱动块设计在上模和驱动块设计在下模的模具结构，当模具开模mm后，对比2副模具上、下模之间的空间，发现将驱动块设计在下模时，通过空间（自动化生产线上抓取零件的机械手在运动过程中与模具干涉的安全空间）比驱动块设计在上模大-17.6=17.4mm，驱动块设计在下模提高了模具自动化通过性。▍原文作者：刘龙芬
▍作者单位：成都普什汽车模具有限公司
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