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.