随着汽车造型设计的复杂化，对车身冲压件的质量要求越来越高，很多车型的外覆盖件如侧围外板、前翼子板、背门内外板、顶盖外板等零件的翻边角度为负值，提高了模具的设计和制造难度。为了减小翻边机构占用的空间，一般会采用旋转斜楔机构实现负角度零件的翻边取件。旋转机构的使用，能够充分利用空间完成所需的成形工序，同时减小模具外形尺寸，降低模具制造成本。

旋转斜楔机构的构成和特点

图1旋转斜楔机构

图1所示为一种典型的旋转斜楔机构，该机构包括气缸、连接板、斜楔导板、旋转轴、旋转基座等组件，气缸通过连接板带动旋转轴转动，斜楔导板设置在旋转轴一侧的旋转基座上并对旋转轴限位，使其能绕一个轴心旋转，且旋转过程不与制件发生干涉，实现凸模对制件负角区域的直线避让转化为旋转避让。

旋转斜楔机构具有以下优点：结构简单，占用空间小，便于维护，加工方便，结构布局灵活，便于自动化生产，生产效率高，制造成本低，误差小。但也存在一些缺点，如：对加工精度要求较高，旋转轴和旋转套的配合间隙达到0.~0.mm，表面粗糙度达到Ra0.6μm；生产过程中操作不当易损坏模具零件。

旋转斜楔机构工作原理

旋转斜楔机构设计一般采用气缸驱动，气缸在驱动的过程中驱动位置可以灵活变化，安装形式主要有以下种：

①外侧安装：气缸放置在旋转机构外部，如图2（a）所示，此气缸驱动模式是气缸活塞顶起时为取、放料状态，气缸活塞落下时为加工制件状态；

②底部安装：气缸放置在旋转机构底部，如图2（b）所示，此气缸驱动模式是气缸活塞顶起时为加工制件状态，气缸活塞落下时为取、放料状态；

③端面安装：气缸放置在旋转机构侧面，如图2（c）所示，该气缸驱动模式的工作原理与底部安装一致。

（a）外侧安装

（b）底部安装

（c）端面安装

图2气缸安装形式

无论采用哪种气缸安装形式，在实际生产应用中均有可能存在驱动不到位，上模下压过程中造成斜楔损坏的安全风险。

旋转斜楔机构实际应用中的安全风险

整个旋转斜楔通过气缸驱动，会因气路的影响造成驱动机构的失效而损坏，失效形式有：

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驱动气压不足，气缸活塞动作慢，压力机上滑块下降过程中提前接触导板，造成导板受力而损坏；

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气缸活塞驱动角度不合理，上模斜楔下压与气缸活塞的驱动时间不一致，造成取、放件困难，甚至气缸憋气而损坏；

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异物落入旋转结构滚轴或导板间隙里出现卡滞现象，造成斜楔驱动不到位而损坏。

问题解决方案

为有效防止旋转斜楔机构在使用过程中因上述不可预知的安全隐患造成模具零件的损坏而影响生产，通过改善模具结构、增加斜楔机构和压力机行程连锁的功能消除隐患，具体解决思路如下。

（a）传感器接通状态

（b）传感器断开状态

图旋转基座安装传感器

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如图所示，在旋转基座上安装传感器，在滚轴上安装挡块，调整旋转斜楔驱动到位时传感器与挡块之间的距离，确保生产过程中可以准确判断模具镶件的位置。当气缸通气时，模具镶件回到工作位置，传感器接通，上滑块下压，否则报警，如图（a）所示；当气缸断气时，模具镶件退到非工作位置，传感器断开，否则无法自动取件，如图（b）所示。

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修改压力机PLC控制程序，设置检测开关的检测角度范围。针对驱动气缸外侧安装和底部安装2种形式设置检测开关的检测角度也有所区别，以某压力机的设置为例，具体2种安装形式的驱动角度（上滑块位置角度）的设置方法如下：

压力机气路有2个接口，即A接口和B接口。其中A接口为气路自动保持供气状态，B接口为可控开闭接口。当B接口设置通气时，A接口气路自动关闭；当B接口设置为断气时，A接口气路自动打开恢复到供气状态。

（a）外侧安装

（b）底部安装

图4气缸安装工作简图

气缸外侧安装设置方法如图4（a）所示，若进气a连接机床A接口，进气b连接机床B接口时，则正常工作B接口设置通气时上滑块角度范围为10°~°；若进气a连接机床B接口，进气b连接机床A接口时，则正常工作B接口设置通气时上滑块角度范围为°~10°，确保机床的正常工作。

气缸底部安装设置方法如图4（b）所示，若进气a连接机床A接口，进气b连接机床B接口时，则正常工作B接口设置通气时上滑块角度范围为°~10°；若进气a连接机床B接口，进气b连接机床A接口时，则正常工作B接口设置通气时上滑块角度范围为10°~°，确保机床的正常工作。

根据以上气源的角度控制过程可以看出，只需在PLC程序中实现传感器检测的时间与压力机气缸开关时间控制程序结合，将检测识别信号与压力机滑块行程连锁，实现信号识别到旋转斜楔驱动位置与设定位置异常时，压力机滑块报警急停，避免压坏模具零件的风险。

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为实现信号识别的通用性和可操作性，满足不同模具不同旋转斜楔机构的数据传输，对压力机触摸屏的控制程序进行修改。在压力机控制面板上增加可视化操作界面，并将操作设定的数据保存到当前生产模具的工艺参数中，实现模具自动换模时数据同步调用。

图5压力机气源控制面板

压力机气缸角度控制面板和旋转斜楔检测设定面板如图5所示，可以直接在界面选择驱动气缸的接口和工作角度，以实现不同旋转斜楔机构在设计时采用不同安装形式的需求，可以与任何结构的模具匹配通用。

图6传感器控制面板

图6所示为斜楔传感器检测开关控制面板，可以自主选择需要检测的个数，最多可实现1副模具4个旋转斜楔机构的检测，并且压力机左右工作台均可实现相同的功能，最大程度满足模具与设备的匹配性。

结果验证

通过对模具和压力机设备程序采取一系列的改善措施，在实际生产中加以应用，并将相应的工艺参数编入工艺卡中，生产过程中多次识别到旋转斜楔工作异常，压力机设备连锁功能启动，有效规避了模具零件被压坏的风险，提高了模具生产过程中的安全性，降低了模具零件损坏故障率。

通过在旋转斜楔工作位置增加传感器可以有效确保其工作的安全性，避免实际生产中无法预知的安全隐患，对生产效率的提升、工装维护、标准化操作以及人员技能的提升有重要的促进作用。除了通过传感器的检测保障旋转斜楔机构的正常工作，还可在结构设计阶段采取相应的安全措施。

（1）旋转斜楔滚轴重心位置保持在中心轴外靠近模具工作镶件侧，保持旋转机构在自然状态下能够依靠自身重力退回。

（2）旋转斜楔机构设计传感器的安装位置，便于保证安装精度。

（）在模具静止存放时，导板完全顶起不接触上模斜楔，可实现模具在生产线外完成气管接线，并延长导板的使用寿命。

?▍原文作者：李森

▍作者单位：北汽（广州）汽车有限公司

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