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关于内抽芯模具中斜滑槽传动机构斜槽角度的探讨

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关于内抽芯模具中斜滑槽传动机构斜槽角度的探讨关于内抽芯模具中斜滑槽传动机构斜槽角度的探讨 关于内抽芯模具中斜滑槽传动机构斜槽角 度的探讨 第1期 2007年1月 机械设计与制造 MachineryDesign&Manufacture-149- 文章编号:1001—3997(2007)01—0149-02 关于内抽芯模具中斜滑槽传动机构斜槽角度的探讨 张今渡谈理蒋敏(上海应用技术学院,上海200235) 杜君宪(辽宁省机械研究院有限公司,沈阳110032) StudyingofthetiltedslotSangleofthetiltedslid...
关于内抽芯模具中斜滑槽传动机构斜槽角度的探讨
关于内抽芯模具中斜滑槽传动机构斜槽角度的探讨 关于内抽芯模具中斜滑槽传动机构斜槽角 度的探讨 第1期 2007年1月 机械与制造 MachineryDesign&Manufacture-149- 文章编号:1001—3997(2007)01—0149-02 关于内抽芯模具中斜滑槽传动机构斜槽角度的探讨 张今渡谈理蒋敏(上海应用技术学院,上海200235) 杜君宪(辽宁省机械研究院有限公司,沈阳110032) StudyingofthetiltedslotSangleofthetiltedslidingslot mechanismofthemouldwithInternaIcore—pullingmechanism ZHANGJin— du,TANLi,JIANGMin(ShanghaiInstituteofTechnology,Shanghai200235,China) DUJun-xian(MachineryReaseachInstituteofLiaoningProvinceCo.,Ltd,Shenyang11003 2,China) 【摘要】针对一种实际应用的模具内抽芯传动结构,从机构驱动力的大小,机构磨 损程度,机构 的运动和驱动距离等方面的分析出发,并根据笔者的实际经验,探讨了内抽芯模具 中斜滑槽传动 结构斜槽角度如何确定的问题. 关键词:内抽芯传动结构;斜滑槽传动机构;传动联结销;斜槽角度 【AbstractMidmtheinternalcore-pullingmechanismformouldinpracticalapplication,wit h theanalysisofdrivingfor~e,wearinglevel,movinganddrivingdistanceofthemechanism,an dwith writer'se印ees,studyingofsettingthetiltedSlot"sAngleofthetiltedSlot-slidingmechanismof theMouldwithInternalCore-pullingMechanismispresented Keywords:Internalcore-pullingmechanism;Tiltedslot-slidingmechanism;Jlointpin; TheAneofthetiltedS 中图分类号:TQ320文献标识码:A 1引言 在模具的内抽芯结构中采用活动斜楔,斜滑槽传动机构的 斜面传递动力,可以改变结构运动的方向fl1.而采用斜滑槽传动 机构不仅可以改变机构受力运动的方向,而且可以减小驱动力. 但斜滑槽传动机构的斜槽角度的选择则是一个重要的问题,选 择不当将发挥不出该机构的优点,甚至使机构无法运行.此问题 不仅对于模具结构设计,而且对于其它机械结构而言,都具有较 普遍的意义,为此笔者通过实例,对斜滑槽传动机构斜槽角度的 设定进行了研究探讨. 2传动机构斜槽角度计算数学模型 2.1斜滑槽传动机构的动作原理 图1为吸尘器外壳注黧模采用的斜滑槽,联结销组合的内 抽芯脱模机构田,在传动杆和滑块连接处设置了一组斜滑槽和传 动联结销结构啪,以滑块运动作为抽芯动作的驱动力. 图1斜滑槽传动机构简图 开模时滑块及固定其上的传动联结销向右侧运动,由传动 ?来稿日期:2006-07—10?基金项目:上海市教委科研项目(o5ozo5) 联结销与传动杆下部的斜滑槽的相对运动推动传动杆作上升运 动,为传动杆上端的抽芯机构提供驱动力. 合模时滑块反向带动滑块上的传动联结销传动联结销在 传动杆下部的斜滑槽内向左侧运动,推动传动杆反向作下降运 动,使传动杆前端的抽芯机构复位. 该机构通过斜滑槽,联结销的组合结构将滑块的水平运动 改变为传动杆的垂直运动,改变了受力的方向.若在机械机构中 设置多级的斜滑槽,联结销组合结构则可以任意改变传力方向. 2.2斜滑槽传动机构的受力分析 2.2.1传动杆斜滑槽 受力分析(参见图2). 图2传动杆斜滑槽受力分析 NIsina+F~?cosa=N2 +?sin+??lc0s 式中I,—摩擦系数,相对运动的零件为钢材时通常取0.15问; — 传动杆所需推力,即传动阻力; jv广传动联结销对传动杆斜滑槽的约束力; (1) (2) 一 150一张今渡等:关于内抽芯模具中斜滑槽传动机构斜槽角度的探讨第l期 ?2—模具内面对传动杆的约束力; 动联结销与传动杆斜滑槽间的摩擦阻力,?I; 具内表面与传动杆间的摩擦阻力. 为便于以后的分析和求解,设为摩擦角,则: 户tg(3) 由式(1),(2)和(3)经整理得: ?:1(4) cos(+2)… 2.2.2滑块及传动联结销受力分析(参见图3) Q?l铀叶,.cosa+F3(5) Bina=Nl'cO~(6) 其中:—斜导柱抽芯机构对传动连结销的驱动力. ?|—模具工作面对滑块和连结销的约束力. 块底面与模具工作面间运动的摩擦阻力,. ?l和?l,和为作用力与反作用力关系,它们大小相 等.方向相反. 由式(5),(6)和(3)经整理得: ?l.;(7)' sin+) 2.3建立斜槽角度计算的数学模型 由式(4)和(7)经整理得: 0/'W--tg(=+2~)(8) 从图1中可知,当机构的运动距离日确定时.所需的驱动 距离工与斜槽角度成反比关系,即:ctg(9) 从图2,图3可见.斜滑槽传动机构运动时摩擦力为,F' 和E.由式(1),(6),(7),(8)整理得摩擦力对传动阻力的比值: Ft/W=(1O) COS(~Z+2) ,:/w;(11 COS+2) F,/W;—sindcos— (=+~)(12) COS(O/+2) 3斜槽角度对斜滑槽传动机构的影响 3.1斜槽角度对驱动距离的影响 对公式(9)求导,得:(等)%=-csc2o=<O,说明驱动距离的比 值I,IH随斜槽角度的增大而逐渐减小.即运动距离日确定 时.斜槽角度越大,驱动距离越小. 当斜槽角度c=>45o时,L<I-I,驱动距离小于机构的运动距离; 当斜槽角度45.时,L=H,驱动距离等于机构的运动距离; 当斜榴角度5o时,>日,驱动距离开始大于机构的运动 距离; 当斜楷角度a<lOo以内时,其导数绝对值急剧放大.说明 驱动距离急剧增加. 对于传动机构,显然采用较小的驱动距离更有利.这样可 ? 以减小整个机构的尺寸. 图3传动连结销受力分析 3.2斜槽角度对驱动力的影响 -,l, 对公式(8)求导,得:()=8ec2>o.说明驱动力的 比值q/V:随斜槽角度的增大而逐渐增大,即传动杆所需推力 确定时.斜槽角度越大.所需驱动力越大. 由于模具一般由钢材制成.所以取摩擦系数F---0.15.则摩 擦角4;.53..对式(8)进行分析可得: (1)当a卸,则tg(a+2~)=tg2吐0.325.q/w=o.3zs.虽然这 时驱动力小于传动阻力,但联结销与斜滑槽成水平滑动.无法驱 动传动杆. (2)当(叶2<45.,则a<27.94.旭(叶2<1,q<w.所需驱 动力小于传动阻力. (3)当(a+2~)---450则w=27.94.,tg(=1,口=,所需驱动 力等于传动阻力. (4)当(叶2>45呗?a>27.94.,tg+2>1,Q>w.所需驱动 力将大于传动阻力. (5)当(+2=90.,斜槽角度a=72.94.时,tg(叶2趋向于 无穷大,即Q趋向于无穷大,机构无法运行,成锁死状态. 所以,只有当斜槽角度a<72.94o时才能实现斜滑槽传动结 构省力的特点. 3.3斜槽角度对摩擦力的影响 -l=., 对公式(10)求导.得:()f-c0c(叶2(叶2>o 硼2.94.),说明摩擦力比随斜槽角度的增大而逐渐 增大,即传动杆所需推力确定时.斜槽角度越大.摩擦力 越大.虽然其值的增长幅度比较小,不及驱动力那样大.但摩擦 力引起的磨损,将会影响模具结构的使用寿命.其它二种摩擦力 ,亦有类似特点,动杆处)与动联结销处)变化状态 及值的大小较接近.聃块底面)则较小.考虑到位于传动联 结销处,为线接触摩擦力.接触面小,单位面积受力大;而,为 面接触摩擦力,接触面大,单位面积受力小,所以(传动联结销 处)为磨损的薄弱环节,应是摩擦力中主要被考虑的因素. 综上所述,斜槽角度对机构驱动力的大小,机构的磨损程 度,机构的运动和驱动距离均有很大的影响. 3.4求取合适的斜槽角度 从斜槽角度与相关参数的关系可知,减小驱动力,减轻机 第1期 20o7年1月 机械设计与制造 MachineryDesign&Manufacture一151一 文章编号:1001—3997(2007)01-0151—02 .{人机工程学的应用与发展:: 王秀玲(河北科技大学机械电子工程学院.石家庄050054) HumanengineeringSapplicationanddevelopment WANXiu-ling(CollegeofElectronic&MechanicalEngineering. HebeiUniversityofScienceandTechnology,Shijiazhuang050054,China) 【摘要】随着现代化工业的发展,人机工程学的应用越来越广泛,它的应用主要体现在改善设 备,改善工作条件,设计防护设施和调节人机之间的匹配关系等几方面.现代人机 工程学研究的方 向是把人一机一环境系统作为一个统一的整体来研究,以创造适合于人操作的机 械设备和作业环 境,使人一机一环境系统相协调,从而获得系统的最高综合效能. 关键词:人机工程学;应用;人一机一环境系统协调 【Abstract]Alongwiththedevelopmentofmodern,humanEngineering'sapplicationgetov er abroad,mostlyincarnatedonamendprepares,reformworkenvirment,designsafeguardand adj~tthe matchingconnectionbetweenhumanandmachine.ThewayofmordenHumanEngineeringislooking human—machine—envirment? onewhole,inordertocreatedthemachineandworkenvirmentbe fittingforhuman'soperate.Therebyt'Jecanobtainedthebestcompositiveefficiencyofsyste m. Keywords:HumanEngineering;Application;Correspondofhuman-machine-envirment~s system 中图分类号:TB18文献标识码:A 随着现代化工业的发展和新技术的应用.人的工作性质发生着相应的变化.随之, 原来不被人重视的,与人机工程有关的 伤(病)越来越明显地显现出来.例如,当前在世界药业生产系 构的磨损程度与减小结构尺寸是一对矛盾,笔者在设计具有斜 滑槽,联结销组合的内抽芯脱模机构的吸尘器外壳注塑模时,以 减小驱动力和结构尺寸为主要因素,构造一个按权求和的新函 数: =+(13),… 其中,A为加权因子,取A>I. 对求最小值即可求得合适的斜槽角度: ctg=—X+si — n2#ctg(14)=—— Ll4J COS2妒 由本节前叙的分析可得,内抽芯模具中斜滑槽传动结构斜 槽角度的可选择范围在lO.一27.之间,加权因子的数值区域 为5.13—1.58.考虑到内抽芯脱模的运动距离较小,模具内部受 设置尺寸的限制,以及摩擦力的综合影响,故取A=2.33,代入式 (14),求得斜槽角度a,~20..这样,机构的驱动距离与运动距 离日的比值不大于3(驱动距离为运动距离日的2.75倍);驱 动力比值0,在O.8左右(驱动力为传动阻力的78%),摩擦力 比值亦比较适中,从而兼顾到机构省力的要求.本例的传动阻 力数值不是太大,驱动力比值取较高也是适宜的,实际应用后取 得了较好的效果. 4结论 通过文中的分析和实例可以看出,一方面,从既能减小驱 动力,又能减轻机构的磨损程度的角度出发,应选用较小的斜槽 角度;但从另一方面考虑,为缩短驱动距离,减小结构的尺寸,斜 槽角度则应选择较大值.在设计中,应根据具体的设计结构的 特点来处理这对矛盾.一般来说,由于与驱动力比和距离比相 比,斜槽角度变化引起摩擦力比的变化较小,故着重考虑斜槽角 度对驱动力比和距离比的影响,在距离比能满足要求的前提下, 应尽可能减小斜槽角度,这对减小驱动力和摩擦力都是有利的. 笔者从实践和理论分析中感到:当机构的受力(传动阻力)较 小,机构的尺寸受到限制时,应选用该角度范围(1O.一27.)内的 较大值;而当机构的受力(传动阻力)较大,且机构的尺寸允 许较大时,则选用该角度范围内的较小值. 参考文献 1陈海燕.活动斜楔斜滑块联合侧抽芯机构设计.模具工业,2005,(7): 4142. 2张今渡,刘有毅.谈理.注射模内抽芯机构的研制.机械设计与制造, 200600.)157-158. 3王鹏驹.塑料模具技术【M】.北京:机械工业出版社,2004,2~11. 4李鸿,杨丽红,周博.工程力学理论与仿戴.北京:国防工业出版社, 2oo5.5962.
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