传动斜楔机构的工作原理
目前模具行业中，非标斜楔类机构一般分为旋转斜楔、子母斜楔、传动斜楔等，它们普遍应用于大型冲压件的侧整形、侧修边等工序中，本文所述传动斜楔机构为气缸驱动，如图1、图2所示。模具下行闭合时，气缸1与气缸2共同推动（两气缸规格相同，通过气阀控制使之同向运动)驱动座往复运动。斜导板1安装在驱动座上，斜导板2安装在斜楔上，驱动座工作过程中，斜导板1推动斜导板2使斜楔实现往复运动。当驱动座限位面与限位块1接触时，斜楔处于工作位置，模具继续下行，整形块在上模驱动下完成冲压件整形工作。压机带动上模开始上行，驱动座在气缸1和气缸2的作用下反向运动，斜楔退出冲压件负角整形区域，模具继续上行，整形块后退脱离机械手取件干涉区域，至此全部冲压工作完成。下模驱动腿固定在驱动座上，上模驱动腿固定在上模座上，理论上安装在上模驱动腿和下模驱动腿上的两个斜导板不受力，仅起到当气缸失效时的强制回程作用。驱动座和斜楔通过导板及盖板进行导向，斜楔通过安装在底部的氮气弹簧进行回程。
图1 传动斜楔三维结构图
传动斜楔机构出现的问题描述
⑴斜导板严重磨损。上下模参与导向的两块斜导板中，一块为铜基导板，另一块为钢制导板，一般情况下铜基导板磨损严重，如图3所示。
图2 传动斜楔A-A截面图
图3 斜导板严重磨损
图4 驱动腿挡墙断裂
⑵上模驱动腿挡墙断裂，如图4所示。
原因分析
⑴气缸安装位置错误。
本文所述模具选用的气缸最大行程为110mm，设计工作行程为85mm，但由于气缸1安装座加工错误，实际安装位置较设计位置整体向前移动8mm（相当于压缩量增加8mm)，如图5所示。虽然气缸2的安装位置及功能正常，但其输出力小于气缸1和驱动座的摩擦力之和（当气缸1回退到理论0点位置时，气缸2输出力已经与气缸1抵消)，因此导致驱动座无法通过气缸作用回退到位，造成上下模驱动腿斜导板负间隙接触（设计值为0间隙)，如图6所示，强制驱使驱动座回退到位。当模具连续小批量冲压生产时，强度相对较弱的挡墙由于长时间受力过载而断裂。
图5 气缸1行程示意图
从理论上分析，以进口HT300为例，抗剪强度为345MPa，本文中的挡墙面积为50×60=3000mm2，按照压机传递给挡墙的压力为1000000kg(1000吨压力为例)计算，所能承受的抗剪强度换算：基础公式1MPa=0.1kg/mm2，计算结果为1000000×0.1kg/3000mm2≈ 333 MPa，此数值已接近最大抗剪强度。此结果是按照挡墙工作面积均匀受力计算的。在实际情况中，挡墙受斜向的力，因此受力面积更小，产生的剪切力更大，从而更容易断裂。
⑵驱动腿结构设计不合理。
本文所述模具驱动腿设计强度较差，螺钉位置不合理并且无防侧导向装置，如图7所示，这也是导致挡墙断裂的原因之一。
⑶其他原因。
其他原因如限位块间隙过紧、导板导滑位置进入杂质、导板间隙过紧、气缸失效、驱动腿安装螺钉松动等，也可导致同样问题出现。某项目有一套模具与本文所述结构完全相同，由于限位块2间隙过紧，导致限位块挡墙与上模驱动腿挡墙长期受力过大而全部断裂。
解决措施
⑴将驱动座与气缸1的连接板安装面加工去掉15mm，保证气缸1正常使用并留有伸缩余量，如图8所示。
图6 斜导板负间隙接触示意图
图7 上模驱动腿结构图示
在模具加工精度未确认的情况下，由于模具出厂前调试压机气源稳定性及冲压速度一般较冲压母线差，且冲压件生产数量较少，因此上述问题不容易被发现。为避免此类问题发生，必须在调试验收过程中根据气缸理论设计的伸缩数据，对气缸实际伸缩量进行测量验证。
图8 气缸1连接板安装面加工示意图
图9 限位块安装面加工示意图
图10 上下模斜导板合理间隙示意图
图11 上下模驱动腿结构更改图示
⑵将驱动座限位块安装面（靠近气缸1位置)加工去掉5mm，如图9所示，保证在气缸正常工作，驱动座回程时上、下模驱动腿与斜导板之间留有5mm间隙，如图10所示。仅当气缸失效时上、下模斜导板进行接触，使驱动座强制回程，避免斜楔无法回退影响制件取出。
⑶上、下模驱动腿铸铁件改为铸钢件，并优化结构设计增加强度，斜导板受力处增加安装螺钉，同时增加防侧导向装置，如图11所示。此结构可以有效防止气缸失效时因强度不足再次造成相关部件损坏。
上述三项措施同步实施后，模具各结构运行正常，并且经过了大批量、长时间的冲压生产验证，确认此结构强度完全符合要求，斜导板也再未出现拉毛现象。
此外，针对前文提出的限位块过紧导致挡墙断裂的问题，建议在装配调试及验收过程中，通过测量间隙或蓝油等进行专项确认，上行斜楔限位块可以作为前期的型面加工基准或导板研配基准使用。模具装配完成后，斜楔组件与固定凸模的间隙主要由驱动斜导板的装配精度决定，并且类似本文所述斜楔结构普遍为上行运动，再加上回程氮气弹簧的反作用力，斜楔机构不可能超出其限位位置，限位块间隙过紧属于过定位，完全没有意义。
结束语
冲压模具中的传动斜楔机构结构复杂、传动部件多且匹配精度要求高，模具设计及调试过程中出现任何问题都可能导致模具损坏。因此，在保证使用功能的前提下，必须充分考虑加工或装配误差所造成的影响，同时在调试和验收过程中必须对传动机构的各个部件进行详细验证，避免在后期冲压生产过程中造成重大影响。
