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      大角度斜頂結構分析及優(yōu)化方案

      2019-03-06 12:42:02姚達明
      模具制造 2019年12期
      關鍵詞:斜頂斜向作用力

      姚達明

      云浮技師學院(廣東云浮 527300)

      1 斜頂結構的基本組成

      斜頂即是斜向頂出機構,是頂出和抽芯同時完成的結構,其基本組成是斜頂主體,導向塊和斜頂座,如圖1所示。模具頂出時,斜頂在導向塊的限制下只能斜著向上移動,根據(jù)運動的分解可知,斜向運動L可以分解為豎直運動H和水平運動S,其中豎直運動H的作用是頂出,水平運動S的作用是側抽芯。根據(jù)三角函數(shù)可知:

      式中 T——塑件中的倒扣長度

      2 斜頂在實際運用中出現(xiàn)的問題

      在模具的實際生產(chǎn)過程中,會出現(xiàn)斜頂彎曲甚至斷裂的情況。

      通過具體的實例分析,一般是出現(xiàn)了以下兩種情況:①塑件內的空間不足,斜頂薄弱導致彎曲;②塑件內的倒扣T值越大,斜頂傾角α或者頂出行程H也越大。設計者必須根據(jù)模具的具體情況,如模內空間,注塑機尺寸等,對α和H的取值做一個平衡。

      圖1 導向塊和斜頂座

      斜頂?shù)膹澢冃慰梢岳斫鉃橥饬π表數(shù)牧爻^了它的屈服強度。斜頂?shù)那姸瓤梢酝ㄟ^加大材料厚度或熱處理的方式來增強,本文只討論在斜頂本身屈服強度不變的情況下,在結構上進行優(yōu)化改善。

      3 受力分析

      一個常規(guī)斜頂(見圖2),頂出時受到豎直方向的力F,把斜頂看作一根杠桿,從斜頂座到導向塊的距離就是杠桿長度L,由受力分析(見圖3),可得斜頂受到的力矩M為:力矩等于垂直于杠桿的作用力乘杠桿長度或力矩等于作用力乘力臂,即

      由公式可知,在作用力F不變的情況下,斜頂受到的力矩M與傾角α和長度L有關。再由正弦曲線(見圖4)可知,α值越大,M值越大,斜頂也越容易被彎曲變形。

      圖2 斜頂

      圖3 斜頂受力分析

      圖4 斜頂受力正弦曲線

      4 常用解決方案

      4.1 DMS斜頂

      DMS斜頂是標準斜頂(見圖5),它的優(yōu)點是將斜頂?shù)乃交瑒愚D變成斜頂座在銷釘上的滑動,大幅減少了斜頂座滑動的摩擦力,使斜頂運動更順暢,不易受力折彎。它的最大傾角可以做到18°,大于普通斜頂?shù)?2°,缺點是加工復雜,并受限于銷釘直徑,不能承受比較大的壓力。

      圖5 DMS的標準斜頂

      4.2 DME斜頂

      這種是美國的標準件廠商DME公司采用的大角度斜頂方案(見圖6、圖7)。它同樣將斜頂?shù)乃交瑒愚D變成斜頂座的滑動,不同的是增加了一支導向桿穿過斜頂座。導向桿的傾角跟斜頂一致,使原本作用在斜頂桿上的力矩轉移到了導向桿身上。只要導向桿不彎曲,斜頂也不會損壞,最大角度可以做到30°。這種結構也有缺點:一是占據(jù)了大量的模具空間,會影響頂桿的位置排布;二是它的加工更復雜,精度要求高,費用比較昂貴。

      圖6 大角度斜頂方案

      圖7 大角度斜頂解剖圖

      5 斜頂結構優(yōu)化方案

      5.1 結構分析

      斜頂座兩側做壓腳,可以在頂桿板內水平滑動,另一側通過T槽套在導向塊上,導向塊鎖在固定板,T槽角度跟斜頂傾角α一致。頂出時,斜頂座只能沿著T槽斜向運動,同時帶動斜頂斜向頂出,優(yōu)化后斜頂結構如圖8、圖9所示。

      圖8 斜頂斜向頂出過程示意圖

      5.2 受力分析

      在不改變斜頂角度α的情況下,為了減少它的力矩,可以改變作用力F的方向。由于斜頂座的運動方向跟斜頂方向一致,所以斜頂座對斜頂?shù)淖饔昧平行于斜頂方向,此時作用力F跟運動方向L的夾角α=0,如圖10所示。其力矩M=F×sinα×L=F×sin0×L=0。

      圖9 斜頂斜向頂出過程示意圖

      圖10 斜頂斜向頂出受力示意圖

      6 結論

      實際運用中由于裝配間隙,摩擦力等因素,斜頂座運動有延遲,斜頂實際上受到的力矩也不可能為0。只要保證了斜頂桿適當?shù)膹姸?,在斜頂座和T形導向塊不損壞的情況下,這個結構是很可靠的,它的優(yōu)點也很明顯,加工方便,占用空間小,能夠很好的保證強度。在實際運用中,該斜頂傾角也可做到30°。

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