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沖模的斜楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
發(fā)布時(shí)間：
2020-03-20
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介紹了用于沖模的楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型、結(jié)構(gòu)、用途和設(shè)計(jì)要?jiǎng)t及其主要參數(shù)的簡(jiǎn)便計(jì)算方法。
在成批與大量生產(chǎn)各種復(fù)雜形狀的板料沖壓件過(guò)程中，隨著沖壓技術(shù)的發(fā)展，大量使用多工位連續(xù)復(fù)合模，為提高沖壓過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化程度，沖模中廣泛采用斜楔傳動(dòng)。由楔及配對(duì)使用的楔滑塊構(gòu)成的沖模楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不僅可以改變壓力機(jī)施加沖壓力的方向，使沖?？梢赃M(jìn)行沖壓方向以外的沖壓作業(yè)，還可以驅(qū)動(dòng)專用或通用送料及卸、推件裝置，實(shí)現(xiàn)沖模的自動(dòng)送料、自動(dòng)卸(出)件作業(yè)，故該機(jī)構(gòu)不僅是沖壓過(guò)程機(jī)械化和自動(dòng)化的需要，也有利于安全生產(chǎn)。
1 斜楔的作用和類型
楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是改變壓力機(jī)沖壓力的方向，并通過(guò)斜楔驅(qū)動(dòng)的楔滑塊直接或間接完成以下動(dòng)作：
(1)楔滑塊端部安裝的凸?；虬寄５裙ぷ髁慵?，在沖模帶動(dòng)下直接完成水平、上傾、下斜或任意角度偏斜的、從里向外或從外向里以及由下向上的各種橫向沖壓動(dòng)作(所有壓力機(jī)沖壓方向以外的動(dòng)作統(tǒng)稱為橫向沖壓動(dòng)作)。
(2)在沖模帶動(dòng)下,斜楔直接驅(qū)動(dòng)沖模上安裝的專用送料裝置、撥件器或推件器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料、自動(dòng)推(卸)件出模。
(3)斜楔通過(guò)與其配對(duì)使用的楔滑塊橫向推拉一套擺桿系統(tǒng)或杠桿機(jī)構(gòu)，在沖模帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)落料毛坯或半成品工件的自動(dòng)送料動(dòng)作。
2 斜楔標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)
單作用驅(qū)動(dòng)斜楔利用其工作段單向的斜面，用傳遞的壓力機(jī)沖壓力驅(qū)動(dòng)與其配對(duì)使用的楔滑塊沿水平或任意傾斜的方向完成各種不同的橫向動(dòng)作，并傳遞沖壓力直接或間接進(jìn)行沖壓加工、送卸料等作業(yè)。
楔滑塊的復(fù)位需另謀動(dòng)力?？梢岳脧椈苫?qū)ｉT(mén)設(shè)置的液壓、氣動(dòng)裝置進(jìn)行彈性復(fù)位;楔工作段有雙向及多向斜面，不僅可以驅(qū)動(dòng)楔滑塊完成既定作業(yè)，還可利用反向斜面強(qiáng)制其復(fù)位，即剛性復(fù)位，這就是雙作用驅(qū)動(dòng)楔。無(wú)論是哪一類斜楔都具備單作用驅(qū)動(dòng)楔的基本結(jié)構(gòu)與功能。
α為楔滑塊角度，即與斜楔接觸吻合的斜角;β為斜楔角，即斜楔工作段斜面驅(qū)動(dòng)角;θ為楔滑塊導(dǎo)向平面角度，亦即楔滑塊底面與水平面的夾角(θ=0°，未標(biāo)出);FS為用于沖壓的楔滑塊輸出壓力，kN;FT為斜楔推力，kN;WT為斜楔的驅(qū)動(dòng)行程，mm;WS為楔滑塊行程，mm;AT為斜楔支承力，kN;AS為楔滑塊支承力，kN;e為摩擦角，通常取5°。
2.1 主要工藝參數(shù)的確定
設(shè)置斜楔及楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的目的是改變壓力機(jī)沖壓力的方向，現(xiàn)以水平橫向沖壓為例，進(jìn)行如下基本計(jì)算。
設(shè)用楔滑塊進(jìn)行沖壓的沖壓力，即需要楔滑塊輸出的壓力FS=185kN;沖壓工作行程，即楔滑塊行程WS=20mm;楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的楔滑塊為水平安裝，即θ=0°。斜楔及楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件均為鋼材，并經(jīng)切削加工和熱處理， 其傳動(dòng)部位的各接觸面構(gòu)成的摩擦副均經(jīng)研磨拋光，表面粗糙度Ra<0.4μm，運(yùn)作時(shí)涂潤(rùn)滑劑，可達(dá)到半流體摩擦狀態(tài)，按硬鋼對(duì)硬鋼的光滑表面半流體摩擦考慮，摩擦系數(shù)f<0.1，實(shí)測(cè)在0.085～0.087之間，即f=tge≤0.087，摩擦角e≤5°，現(xiàn)取e=5°。
斜楔角β的大小沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)業(yè)界對(duì)此各執(zhí)一詞，歸納起來(lái)有3種意見(jiàn)：(1)取β=45°的單位較多，因?yàn)楫?dāng)β=45°時(shí)，楔滑塊的行程WS和輸出的沖壓力FS與壓力機(jī)傳遞給斜楔的行程和壓力相等或接近，因此是最好的;(2)考慮楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在動(dòng)作中的摩擦損失，為確保楔滑塊輸出足夠的沖壓力，β取40°甚至更小，可取40°～30°;(3)β角的選取應(yīng)以機(jī)構(gòu)動(dòng)作中摩擦損失最小而機(jī)械效率最高為依據(jù)。根據(jù)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論推導(dǎo)，如使楔和楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有最高的機(jī)械效率，經(jīng)計(jì)算以β=39°17′為最好，為加工方便，可取β=40°，一般推薦βmin為35°，βmax為45°，其標(biāo)準(zhǔn)值為40°。
2.2 楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算
根據(jù)上述工藝給定的FS、WS、θ、e等已知參數(shù)，便可依據(jù)原理推導(dǎo)公式進(jìn)行計(jì)算。
(1)壓力機(jī)傳遞給斜楔的壓力(含摩擦力)FT的計(jì)算公式
(2)斜楔驅(qū)動(dòng)行程(含初始行程、空行程和工作行程)WT的公式
(3)楔滑塊的支承壓力AS的計(jì)算公式
(4)斜楔支承面上的支承壓力AT的計(jì)算公式
3 設(shè)計(jì)實(shí)例
現(xiàn)以整流環(huán)沖口模作為設(shè)計(jì)實(shí)例加以說(shuō)明。零件毛坯為27mm、壁厚1.5mm的紫銅短管，沖出長(zhǎng)11.3mm的軸對(duì)稱互呈90°的4個(gè)切口。沖模設(shè)計(jì)采用單作用驅(qū)動(dòng)斜楔和4組配套使用的楔滑塊構(gòu)成四面結(jié)構(gòu)的楔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，有4組沖模由里向外沖切，4個(gè)鉤式凸?；コ?0°，沖模開(kāi)啟時(shí)置于圍繞沖模中心12mm的圓周上。
根據(jù)零件圖和已知數(shù)據(jù)可以求得相關(guān)計(jì)算結(jié)果。在計(jì)算時(shí)，楔滑塊行程WS應(yīng)考慮楔推動(dòng)4個(gè)楔滑塊所需活動(dòng)空間及凸模的工作行程。
由于沖切口凸模裝在楔滑塊端部且置于加工件圓環(huán)內(nèi)，如取下模鉤頭凸模厚度為6mm，則凸模的沖壓工作行程僅為6+1.5=7.5(mm)。
故圓錐頭楔的小頭直徑應(yīng)為d=24-6×2=12(mm),大頭直徑D=12+7.5×2=27(mm),楔的截錐部分高度H≥7.5×2=15(mm)。
因?yàn)榻劐F的D-d=15mm=H，故該截錐為頂角為60°的圓錐體。
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