冲模斜楔机构的角度优化
普通斜楔机构,滑块一般附着于下模(见图1),使设计和运动相对比较简单,但有些情况,滑块附着于下模时,制件的送入和取出不方便,或影响模具其它功能的实现,此时应考虑吊楔机构。按滑块的运动方式,斜楔机构又分为平斜楔机构和倾斜式斜楔机构(模具本体与滑块接触而为斜面)。 3 斜楔机构的运动和受力分板 3.1 斜楔机构运动分析
在图3中,θ为斜楔角,β为滑块工作角度;α为斜楔与滑块夹角。 随着斜楔向下运动,斜楔上一点A动动到C(AC=L为斜楔行程或压机行程);对于滑块,则斜楔上一点A随滑块滑动移到B(S为滑块行程或工作行程)。 如图△ABC中:∠ABC=θ;∠ABC=α 根据正弦定律得:S/sinθ=L/sinaα ∵θ-β=90 故β<α;则:S/L=sinθ/sinaα=cos(α-β)/sinα 当β=0时,为平动式斜楔机构(图1);则:S/L=ctgα 当α角增大,S为定值,则L增大 当β不等于0时,α角增大,S与L和斜楔机构运动关系如图3c所示。 3.2 斜楔机构的受力分析 如图3b所示,由力矢图可得出:Q=F/sinα;Q=P/sinθ P=Fcos(α-β)/sinα;V=F/tanα 当β角和冲裁力F为定值时,α角增大,Q减小、P减小 、V减小,可见α角增大斜楔机构可更省力,斜楔和滑块上所受的摩擦力也减小,从而使斜楔及滑块磨损减小,但由于α角增大,S/L减小,则当滑块工作行程S为一定时,斜楔行程L则增大,存在角度最大化问题。 4 斜楔机构的效率分析 滑块的工作效率。 考虑到摩擦的影响,设斜楔和滑块之间的摩擦角为φ。 将前面的有关式子代入η式,将θ视为自变量,建立如下关系
5 机构选择原则 综合考虑斜楔的行程、工作效率。模具的布局及性能,斜楔角9的选定有如下规律: (1)当β≤20度时,θ=40度+β/2,模具设计可根据具体情况选用普通斜楔机构或吊楔机构。 (2)当β>20度时,应虑使用吊楔机构。 (3)当β>45度,使用吊楔机构,斜楔角θ通常取90度,此时斜楔与滑块的接触面为水平而。 (4)普通斜楔机构与吊楔机构的运动分析及受力分析完全一样,所不同的是普通斜楔机构滑块附着于下模,而吊楔机构的滑块附着于上模,摸具工作完后随上模上行。 6 结束语 本文对斜楔机构的运动、受力及效率作了较详细的分析,并通过效率分析得出斜楔的优化角度平动斜楔机构,θ角一般取35度、40度、45度;对于倾斜斜楔机构,θ=40度+β/2