充電口造型選擇性加工方案分析
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1引言
在現代生活中汽車已經成為人類生活中不可或缺的交通工具，在誕生后自身也隨著市場的變化不斷的進行完善[1~3]，由于市場需求的變化汽車造型也不斷的朝著創新的方向發展[4]。為滿足市場需求，占領市場先機，在生產傳統動力汽車的同時，還需不斷加快對新能源汽車的研發制造進程，有時需在一款造型上同時推出多動力、多配置的多個款型，因此，同一制件因車型動力不同而存在差異，例如傳統動力的加油口一般設置在汽車左側，充電口設置在汽車右側。為滿足加油口、充電口造型需開發不同模具，這種沖壓制件僅局部造型不同，導致模具費用增加、生產效率降低的情況嚴重制約了生產成本的降低。
2現階段側圍制件加油/充電口加工方案及其存在問題
傳統加油口沖壓成形方案主要為OP10拉伸制件加常規拉伸（加油口位置根據分析設計工藝補充或采用無造型結構），OP20粗修加油口的輪廓邊界，其主要目的是為了保證該位置在OP30整形時控制板料流動方向，改善整形后A面缺陷程度。OP30翻邊整形保證加油口的尺寸精度，OP40精修加油口邊界保證最終的整車裝配精度。部分工藝該位置采用3工序成形，既OP10拉伸，OP20精修邊，OP30整形，此種沖壓方案存在最主要的問題是整形后制件修邊輪廓精度不能保證，即使非理論調整后，在后期生產過程中其精度波動也是不可控的，因此導致的裝車問題不易發現，流入后序后所造成的成本浪費更高。常規加油/充電口常規成形過程如表1所示。現階段各汽車廠商為降低開發成本同時兼顧國家有關新能源車型的需求，往往采用同款車型開發多種動力車型如我司某車型同時存在汽油版、純電動版、插電混合動力3種動力配置，其加油口設計在左側圍位置，純電動版則需要設計在右側圍位置，插電混合動力版本需要左側圍設計加油口，右側圍設計充電口。多數汽車廠商的解決方案是主要針對右側圍充電口進行OP20選擇性沖孔OP30選擇性整形的沖壓方案進行沖壓成形，但由于OP30已經對充電口位置進行整形處理，OP40無法同時兼顧純電側圍和汽油版側圍的沖壓需要，只能選擇設計鑲塊處理方案。當主機廠需要生產汽油版側圍時，線體操作人員需拆除上模精修鑲塊及壓芯壓料鑲塊。而當生產純電版或混動版車型時又需要將鑲塊重新安裝。極大的影響了現場的生產效率，同時鑲塊頻繁拆卸也會產生重復定位精度差的問題。OP40壓芯壓料鑲塊及上模精沖鑲塊結構如圖1所示。鑒于上述情況，如何解決多版本充電口生產過程中產生的問題就成了降低模具制造成本，提升生產效率必須要面對的問題。本文所論述的結構方案，將針對已經成形的充電口造型進行選擇性精修邊同時避免的頻繁拆卸鑲塊的問題，為同行業模具設計提供一個新的問題解決思路。
3選沖結構設計
（1）選沖結構組成如圖2所示。（2）制件選沖機構工作過程。通過設計多層彈簧結構，實現產品造型自動切換的功能，保障制件沖孔選沖機構依靠氣動裝置帶動驅動板進行往復運動，達成制件選擇性沖孔。圖2選沖結構各部分組成氣缸及滑動墊板安裝在上模位置，設計壓板等保障其可以相對上模進行水平運動。凸模支撐板安裝在上模位置，四周設計導向結構，相對于上模進行上下運動，同時其背面安裝支撐塊，正面安裝壓料彈簧及精沖凸模。活動壓芯安裝在主壓料芯上，四周設計導向及限位，其相對于壓芯進行上下運動，便于不同版本側圍壓料需要。主壓芯安裝在上模上，充電口位置設計托起彈簧，用于頂起活動壓芯，保證其在生產無充電口側圍時，不對制件產生影響，保證制件品質。需要注意的是由于采用多層彈簧設計，需要保證壓料彈簧初壓大于托起彈簧的終壓，以此來確保彈簧的壓縮順序，實現制件選沖。（3）充電口側圍生產狀態。通過機床氣源，對氣缸進行充氣，氣動裝置帶動滑動墊板、從而使得分別安裝在支撐塊底面及滑動墊板上的支撐塊互相支撐，當模具合模時，主壓芯向上運動，由于凸模支撐板已被限制活動且壓料彈簧初壓大于托起彈簧的終壓，所以，托起彈簧首先被壓縮，當到達限位后，由主壓芯及活動壓芯共同組成整形后的充電口壓芯造型，模具進一步閉合，組合壓芯接觸制件，此時壓芯整體開始受力，壓料彈簧開始壓縮，為制件修邊提供必要的壓料力，同時精沖凸模相對于組合壓芯向下運動，完成精沖工序。模具回程時運動過程相反。即凸模先脫出制件，進一步組合壓芯脫離制件，再進一步活動壓芯收縮至主壓芯型面以下，如圖3所示。（4）無充電口側圍生產狀態。氣動裝置帶動滑動墊板回程、使得兩支撐塊相互錯位，當模具合模時，主壓芯向上運動，由于支撐塊已相互錯開，且托起彈簧初壓大于活動托芯及精沖凸模重量，所以，主壓芯帶動托起彈簧頂起活動壓芯，保證在生產過程中活動壓芯始終處于主壓芯內部，進一步通過設計在凸模支撐板與活動壓芯之間的壓料彈簧將凸模支撐板及安裝在支撐板上的凸模頂起，保證生產過程中凸模始終處于頂起狀態，每次合模時兩支撐塊相互錯位，其整體機構無支撐力，彈簧無壓縮，完成無充電口側圍的生產，如圖4、圖5所示。利用上述機構配合換向閥等氣路組件可以實現多種版本車型充電口的在線切換，如對該機構中凸模安裝板及安裝在其上的支撐塊、整體安裝位置由上模調整到壓芯上，在壓芯與上模間設計精導向，凸模支撐板與壓芯間設計精導向，同時替換兩支撐塊，將支撐塊接觸時的靜止承壓調整為滑動承壓，則該機構可以實現一定角度的側向選擇性沖孔。如圖6所示。
4結束語
針對現階段多版本車型充電口位置造型在開發過程中常規做法及其產生的生產問題進行分析，同時有針對性的提出一種新的結構形式，避免現場操作的不便，實現自動切換充電口造型的壓芯及凸模切換。希望能為廣大的模具設計人員提供一種新的設計思路，從而有效的降低模具的開發成本，提升現場的生產效率。
參考文獻
[1]程正．汽車百年[M]．長春：吉林工業大學出版社，1990．
[2]英國DK出版社編，張義譯.視覺之旅——世界汽車史[M].北京：北京科學技術出版社，2012．
[3][英]彭妮斯帕克著，郭志鋒譯．設計百年——20世紀汽車設計的先驅[M]．北京：中國建筑工業出版社，2005．
[4]黃志清.汽車造型設計風格演變研究[D].上海交通大學碩士學位論文，2010．
作者：張應生 張躍 馬磊 單位：長城汽車股份有限公司技術中心