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        大角度斜頂結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化方案

        2019-03-06 12:42:02姚達(dá)明
        模具制造 2019年12期

        姚達(dá)明

        云浮技師學(xué)院(廣東云浮 527300)

        1 斜頂結(jié)構(gòu)的基本組成

        斜頂即是斜向頂出機構(gòu),是頂出和抽芯同時完成的結(jié)構(gòu),其基本組成是斜頂主體,導(dǎo)向塊和斜頂座,如圖1所示。模具頂出時,斜頂在導(dǎo)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(cè)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(nèi)的空間不足,斜頂薄弱導(dǎo)致彎曲;②塑件內(nèi)的倒扣T值越大,斜頂傾角α或者頂出行程H也越大。設(shè)計者必須根據(jù)模具的具體情況,如模內(nèi)空間,注塑機尺寸等,對α和H的取值做一個平衡。

        圖1 導(dǎo)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(jié)構(gòu)上進(jìn)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(dǎo)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(guān)。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(biāo)準(zhǔn)斜頂(見圖5),它的優(yōu)點是將斜頂?shù)乃交瑒愚D(zhuǎn)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(fù)雜,并受限于銷釘直徑,不能承受比較大的壓力。

        圖5 DMS的標(biāo)準(zhǔn)斜頂

        4.2 DME斜頂

        這種是美國的標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)變成斜頂座的滑動,不同的是增加了一支導(dǎo)向桿穿過斜頂座。導(dǎo)向桿的傾角跟斜頂一致,使原本作用在斜頂桿上的力矩轉(zhuǎn)移到了導(dǎo)向桿身上。只要導(dǎo)向桿不彎曲,斜頂也不會損壞,最大角度可以做到30°。這種結(jié)構(gòu)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(fù)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(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

        5.1 結(jié)構(gòu)分析

        斜頂座兩側(cè)做壓腳,可以在頂桿板內(nèi)水平滑動,另一側(cè)通過T槽套在導(dǎo)向塊上,導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jié)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(dāng)?shù)膹姸?,在斜頂座和T形導(dǎo)向塊不損壞的情況下,這個結(jié)構(gòu)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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