帮我把下面的文章改写成专利申请文件 某车型行李箱盖包边模设计 摘要: 通过对行李箱盖进行包边工艺分析，介绍了一种采用机器人上料、人工下料、分区域预弯、周圈铸件压料、压合的包边工艺方案，以及行李箱盖包边模结构设计。实现了良好的包边预弯、压合工作的目的，同时保证了包边后棱线顺畅，各个制件搭接间隙均匀，表面质量与包边外板单件表面质量一致。重点讲述了行李箱盖包边模结构，包边结构及原理，压料芯结构，举升传输机构的设计特点、工作原理以及运动模拟。经生产实际证明，该行李箱盖包边工艺方案及模具结构设计可降低模具开发成本，提升产品外观质量及生产效率。 随着汽车行业的竞争白热化，对外覆盖件表面质量要求越来越高，同时对刚性和强度及美观性也有更高的要求。发动机盖、车门及行李箱类零件，不仅是关键外覆盖件，还兼备开启和闭合功能，因此，对相邻件的曲面一致性、间隙均匀程度等装配要求较高［1］。在门盖类汽车覆盖件的设计制造过程中，为了提高刚性及强度，增加美感，先将覆盖件内、外 ( 其他焊接组件) 涂胶，然后通过包边模对涂胶后的内、外板 ( 其他焊接件) 制件压合。包边效果的好坏，直接影响到门盖类总成的外观质量、刚性及强度，因此，如何将包边模设计的紧凑，生产节拍快、质量稳定成为汽车覆盖件总成制作工艺的一个关键技术［2］。本文以某车型行李箱盖包边模设计为例加以说明。 1 零件介绍 行李箱盖包括行李箱外板上段 4、行李箱外板下段 3、行李箱内板 1 以及行李箱尾灯安装板 2 等焊接件组成。图 1 所示为行李箱盖的简图，其中上侧与侧围外板配合，下侧与大灯、后保险杠相配合，以上配合部位不仅要求有 ( 4. 5 ± 1) mm 的间隙，同时还要保证 ± 0. 5 mm 的面差。行李箱盖的制造工艺为: 行李箱盖内板组件焊接 内外板涂密封胶将涂胶后的内、外板件在液压机上进行预弯、压合。包边完成后要在行李箱盖总成检具上进行尺寸、面差检验，同时，还要进行外观质量的判断，要求包边后棱线顺畅，各个制件搭接间隙均匀，表面质量与包边外板单件表面质量一致［1］。 2 包边工艺性分析 由于包边所用行李箱外板上段、行李箱下段是修边后翻边而成［3］，行李箱外板翻边以后包边部分为 90° ～ 100°立边，包边模压合部分为立边而压合刀块在垂直运动中无法将立边压平，因此，就需要在包合模中增加预弯工序，刀块在包边前将立边预弯成 30° ～ 45°，如图 2 所示。该行李箱盖包边采用基本类包边［4］，具体包边工艺性分析及规划见表 1和图 3。 3 结构及工作原理 行李箱盖包边模结构如图 4 所示，由上模、压料芯、下模三部分组成，其中上模主要由上模座 1、压合刀块 13 及包边机构驱动器 12、18 等组成。下模主要由下模座、预弯刀块 10、辅助元件 3、举升皮带传输机构 20 及预弯机构 11、19 等组成。该包边模采用铸件压料芯 15，通过压料镶块 9 周圈压料，充分保障包边压料效果; 通过包边驱动机构12、18 驱动包边机构 11、19，由预弯刀块 10 实现行李箱盖预弯工序，再由周圈铸件压合刀块 13 完成压合工序。上模 1、压料芯 15 通过套筒式螺栓 14、23 连结起来，因压料芯 15、压料镶块 9 采用铸件，为了保证压料力，压边芯采用氮气弹簧 24 压料。氮气弹簧是实现预弯和压合两工序顺利进行的关键部件，在氮气弹簧的选择上，除考虑包边压料力因素 外，还要考虑其在要求模具闭合高度内安装。为保证行李箱盖包边模导向，上、下模通过导第 10 期 何鹏申等: 某车型行李箱盖包边模设计 53柱组件 2 导向［5］，上模、压料芯采用模架导柱组件25 导向，采用铸件 U 型平衡块 16，保证包边模平衡; 外板组件通过下模定位板 5 及凹模 6 型面定位，内板组件通过压料芯上定位销组件 8 定位。该包边模压料芯 15、压力芯镶块 9、压合刀块 13 采用铸件保证模具稳定性，同时节省机加成本。 通过对行李箱盖结构及模具功能需求的分析，决定在模具中采用包边机构、预弯刀块及压合刀块完成行李箱盖包边模的预弯、压合工作，如图 5 所示。具体工作步骤如下。 ( 1) 用机械手将涂胶后的行李箱外板组件和内板组件组装放在下模上 ( 通过凹模 6 型面、下模定位板定位 5) 。 ( 2) 压料芯 15 下降，通过定位销组件 8 对内板组件定位，到达指定位置开始压料，确保包边工作所需压料力。 ( 3) 包边驱动器 12、18 下行，驱动预弯刀开始预弯，为了保证压合效果，参照图 2、图 3 对不同区域采用不同预弯角进行预弯 ( I、III 区域采用平行预弯、压合结构; II 区域采用角用预弯、压合结构) 。 ( 4) 包边驱动器 12、18 继续下行，预弯刀块10 退出，压合刀块 13 开始压合工序，压合完成，行李箱盖包边作业结束。 ( 5) 举升传输机构顶起压合件，通过皮带传输至模具外，手工取料，完成一次压合工作。 3. 1 包边结构及运动模拟经过分析，为了确保包边效果，要求预弯刀块4 运动灵活，不与下行压合刀块干涉。即在完成预弯工作后，包边驱动器 ( 3、9) 继续下行，驱使包边机构 ( 2、7) 带动预弯刀块 4 安全退出，压合刀块下行完成压合工作，该包边机构必须要确保预弯、压合工作有序地顺利进行。按工艺分析，该包边模采用基本类包边，角部采用角用包边结构 ( 2、3) ，其他采用平行包边结构 ( 7、9) 。具体结构见图 6。 另外，运动模拟也是包边模设计的关键环节之一，为了确保压合模安全、有序的完成包边工作，需要对包边相关工作组件关键点进行运动模拟［6］，现对平行包边、角部包边各一处进行运动模拟，模拟行程见图 7、图 8。 3. 2 压料芯结构设计 经分析，由于行李箱盖周圈型面起伏较大，为了确保包边所需压料力，采用周圈压料，通过氮气弹簧 4 提供压料力，结构比较复杂，但由于压的是内、外板包边处法兰边，且压料力较大，压料效果较好，包边质量更好［7］。同时，为了保证包边模稳定性，节约机加成本，压料芯 5、压料镶块 7 及压合刀块 3 均采用铸件。同时，压料芯不仅起到压料作用，还对内板组件起到了定位作用。该包边模通过定位销组件 8，对内板进行导正定位作用。为了保证上模座与压料芯 5 导向精度，采用模架导柱 6组件导向，另外采用一体式铸件 U 型平衡块保证模具平衡及结构稳定性［8］。具体结构见图 9。 3. 3 举升传输机构设计 行李箱盖为外覆盖件，对表面质量尤为苛刻，在传输过程，不允许有任何磕碰、损伤［9］，但是包边工序中，行李箱盖压合件的重量比其它冲压件重的多，给操作带来很大困难。为了提高生产效率，保证产品外观质量，该包边模采用机器人上料，皮带传输总成送料，手工下料，充分保证行李箱总成包边的质量。具体结构见图 10。 举升传输机构运动流程: 首先通过机械手将涂胶后的行李箱外板组件和内板组件放在凹模上，进行预弯、压合工作，完成包边工作后，通过举升器4，将压合件顶起，出料电机 5 接收电信号开始转动，带动出料皮带 3 转动，将压合件从输送到凹模外，运动至下料皮带 9，下料电机接到电信号，开始转动，将压合件传输至模具外，最后人工取料。 举升架采用焊接连接，保证结构稳定性，出/下料皮带通过螺栓连接，便于拆卸。皮带举升传输机构，可按用户要求实现不同产品件的混线，通过机、电、气一体化的设［10］，保证了制件举升、传输、定位、降落及包边等工作的循环顺序的准确性，从而满足用户生产需求。 4 产品实物验证 对于行李箱盖包边模，通常采用人工送料，自动化程度低、人工成本高、生产效率低［11］，而采用机器人上料、人工下料，不仅确保了包边前制件外观质量，减少了磕碰、损伤，而且节约了人工成本，提高了生产效率［12］。此外，该包边模压料、压合采用周圈附型，包边后不但外观质量良好，包边处光滑平直，而且消除了鼓动现象。该模具在实际生产中，使用效果良好，生产效率明显提高，在很大程度上提高了行李箱盖的外观质量。具体产品实物见图 11。 5 结语 本文通过对行李箱盖产品及包边模结构的研究，详实的讲解行李箱盖包边工艺信息、结构设计要点、 压料芯的设计因素、包边结构运动模拟的设计思想，56 锻 压 技 术 第 39 卷完成了行李箱盖包边模设计，此结构紧凑、包边效果良好。该包边模在保证了包边后外观质量和包边前外板单件外观品质一致的前提下，提高了生产效率。