沖模斜楔在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的設(shè)計(jì)分析

摘 要：概述了斜楔運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及適用范圍，對(duì)水平運(yùn)動(dòng)、向上傾斜運(yùn)動(dòng)、向下傾斜運(yùn)動(dòng)中的斜楔和滑鍥進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和受力分析計(jì)算，提出了一些建議及使用注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：斜楔機(jī)構(gòu) 滑塊 受力分析

中圖分類號(hào)：TG5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（c）-0107-03

在冷沖壓制品生產(chǎn)中，對(duì)于制件側(cè)面的沖孔、切邊、切凹口、凸緣的向內(nèi)彎曲或側(cè)面進(jìn)行壓花加工等，使用普通的曲柄壓力機(jī)，由于滑塊運(yùn)動(dòng)方向的限制，加工起來比較麻煩。為完成實(shí)現(xiàn)對(duì)其加工有三種思路可以選擇：一是分工序加工；二是增加額外的動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)加工所需；三是在不額外增加動(dòng)力來源的情況下，采用斜楔運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成。

斜楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱為斜器、斜楔裝置或側(cè)沖器。它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞和運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換的重要部件，其結(jié)構(gòu)主要由斜楔和滑塊組成。斜楔與滑塊的合理組合，可變垂直運(yùn)動(dòng)為水平運(yùn)動(dòng)、傾斜運(yùn)動(dòng)甚至逆向運(yùn)動(dòng)，使安裝在滑塊上的凸模（凹模）完成不同方向上的沖壓工序，從而擴(kuò)大了模具使用范圍。

1 斜楔結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用范圍

沖模中使用斜楔結(jié)構(gòu)的常用形式如圖1所示。

沖模中使用斜楔結(jié)構(gòu)的適用范圍如圖1所示。

2 斜楔機(jī)構(gòu)中斜塊的運(yùn)動(dòng)分析

在斜楔機(jī)構(gòu)中主動(dòng)和從動(dòng)斜塊分別與機(jī)架組成移動(dòng)副，兩塊斜塊間也組成移動(dòng)副，可見斜塊機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副全為移動(dòng)副，故它屬于低副機(jī)構(gòu)。常見的有水平運(yùn)動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)、向上傾斜運(yùn)動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)、向下傾斜運(yùn)動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)，本文以以上幾類為例加以分析。

2.1 水平運(yùn)動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)及力學(xué)分析

沖壓加工方向?yàn)樗交蛳蛏蟽A斜10°和向下傾斜10°的范圍內(nèi)采用水平運(yùn)動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)如圖3所示。

斜楔一開始接觸斜楔滑塊2時(shí)的狀態(tài)如圖3（a）所示，此時(shí)斜楔與斜楔滑塊接觸面的長(zhǎng)度，應(yīng)大于或等于斜楔工作斜面長(zhǎng)度的1/5；斜楔與后擋塊5接觸面的最小長(zhǎng)度應(yīng)為25 mm；斜楔與斜楔滑塊接觸角50°≤β≤60°，當(dāng)沖壓行程量不足時(shí)，可取β=45°。60°≤β≤80°的范圍適用于斜楔滑塊受力很大時(shí)。

已知條件及力學(xué)分析：斜楔滑塊2的運(yùn)動(dòng)距離為S；接觸角為β；斜楔滑塊受加工方向力為F；如圖3（b）（c）分析，

斜楔斜角

斜楔垂直運(yùn)動(dòng)的距離

式中：P為來自壓力機(jī)滑塊的力；

F為斜楔滑塊受沖壓力；

α為斜楔斜角；

Q為斜楔與斜楔滑塊間的正壓力。

拉動(dòng)斜楔滑塊所需彈簧力的計(jì)算[圖3（d）]：在拉動(dòng)水平斜楔滑塊開始動(dòng)作時(shí)，其拉力F與反向摩擦力F′平衡，即F=μG= F′。

式中：μ為滑塊面的摩擦因數(shù)，可取μ=0.4；

G為斜楔滑塊的重量。

2.2 向上傾斜運(yùn)動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)及力學(xué)分析

當(dāng)100°<δ≤105°時(shí)，運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析見圖4，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初始狀態(tài)條件同前。已知S、F、β角和δ角，分析計(jì)算：

拉動(dòng)斜楔滑塊所需彈簧力的計(jì)算[圖4（d）]：

P=KF

式中：μ為滑塊面的摩擦因數(shù)，μ=0.4；

P為彈簧力；

K為安全系數(shù)，K=3～5；

F為拉回滑塊所需的力。

當(dāng)105°<δ≤120°時(shí)，在中間設(shè)一中間滑塊用來傳遞運(yùn)動(dòng)和力，使斜楔滑塊按要求動(dòng)作如圖1-5。

2.3 向下傾斜運(yùn)動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)及力學(xué)分析

沖壓加工方向?yàn)橄蛳聝A斜10°～45°范圍內(nèi)采用圖6所示的向下傾斜運(yùn)動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)。斜楔與斜楔滑、后擋塊的開始接觸長(zhǎng)度與水平運(yùn)動(dòng)斜楔機(jī)構(gòu)相同。

當(dāng)已知γ>45°和選用β角、斜楔滑塊的運(yùn)動(dòng)距離S和受加工方向的力F。設(shè)α=β，斜楔垂直運(yùn)動(dòng)距離S1：

式中：P為來自壓力機(jī)滑塊的力；

F為斜楔滑塊所受加工方向的力；

Q為斜楔與斜楔滑塊間的正壓力；

P1為斜楔滑塊和模座間的垂直分力；

P2為斜楔側(cè)壓力；

θ為斜楔滑塊底部滑動(dòng)面與水平方向夾角，θ=90°-γ。

拉動(dòng)斜楔滑塊所需彈簧力的計(jì)算[圖1-6（d）]：

式中：F為向上拉斜楔滑塊的力；

μ為滑塊面的摩擦因數(shù)，μ=0.4；

G1為下滑的力，G1=；

G2為壓在滑塊滑面上的垂直力，G2=

θ為滑塊滑動(dòng)面傾斜角。

3 斜楔滑塊設(shè)計(jì)

斜楔滑塊與斜楔開始接觸時(shí)，接觸面上的力作用點(diǎn)B與接觸面的垂線，即力作用線AB與下滑面的交點(diǎn)A，應(yīng)在斜楔滑塊長(zhǎng)度尺寸W2的范圍內(nèi)，以減小斜楔滑塊傾翻的趨向圖7所示。斜楔滑塊開始動(dòng)作時(shí)，其與傾斜的接觸面的長(zhǎng)度應(yīng)大于50 mm，并不小于接觸面的2/3。長(zhǎng)度W2、高度H2、寬度L2之間關(guān)系：

H2：W2=1：（1.5～2.0），使H2

斜楔尺寸設(shè)計(jì)，斜楔長(zhǎng)度W1、高度H1、寬度L1，其關(guān)系為：

W1≥1.5H1。

L1和斜楔數(shù)量根據(jù)斜楔滑塊寬度選用，如表1。

4 在運(yùn)用過程中應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)

由于斜楔裝置的主要零件均為受力元件，因此在設(shè)計(jì)選型、安裝調(diào)試、生產(chǎn)使用和維修保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題。

（1）實(shí)際工作中沖壓力不能超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定載荷。

（2）斜楔有效行程不能超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大行程，換句話說，不能超過裝置的閉合高度，否則將可能引起構(gòu)件的損壞。

（3）凸模（或凹模）的安裝應(yīng)選擇在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安裝尺寸范圍內(nèi)，并盡可能靠近中心位置，以免造成偏載，影響使用壽命。

（4）沖孔凸模懸臂不宜過長(zhǎng)，建議選用快換結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件，以便于易損件的快速更換。

（5）當(dāng)模具庫存不用時(shí)，要及時(shí)清潔斜楔與滑塊填充固體潤(rùn)滑劑的表面，并用棉紗涂以少量黃油，以防油脂揮發(fā)，降低含油率，影響自潤(rùn)滑效果和使用壽命。

5 結(jié)語

通過對(duì)沖壓模具斜楔設(shè)計(jì)分析，將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展沖壓制件的生產(chǎn)范圍，提高沖壓領(lǐng)域的技術(shù)水平。

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