斜楔机构设计注意事项

铁路斜交刚构梁桥设计原则及施工注意事项主要技术标准及设计原则1.1技术标准重载铁的活载图式及横向摇摆力取值与普通铁有所不同，现将重载铁设计荷载介绍如下。

(1)列车活载:重载铁采用ZH活载，系数Z=1.2，如图2所示。

动力系数按《铁桥涵设计基本规范》公式(4.3.5－3))计算，即1+μ=1+α×6/(30+L)其中α取2，L为计算跨度。

(2)设计行车速度:120km/h。

(3)二期恒载:双线直、曲线有碴桥面二期恒载193kN/m。

(4)横向摇摆力取120kN，作为一个集中活载作用于桥梁结构最不利置，其作用点在垂直线中心线的钢轨顶面，对于双线桥只取一线上的横向摇摆力。

(5)温度荷载:整体升降温按升温20℃，降温20℃计算;温度梯度沿板厚按5℃计算。

(6)基础不均匀沉降:按0.01m计(如跨度较小可以适当调整)。

1.2其他设计荷载土压力、制动力、离心力等荷载均按照《铁桥涵设计基本规范》取值，其他设计荷载如风荷载、地震力按桥梁所处的地理置以及桥址地震烈度的实际情况取值。

1.3材料选用(1)主梁和刚壁墩最低采用C40混凝土。

(2)活动墩及桥台最低采用C35混凝土，支承垫石采用C50混凝土。

(3)承台及桩基础采用不低于C30强度等级混凝土。

(4)主梁和刚壁敦钢筋采用HRB335钢筋和HPB300钢筋，承台和桩基可采用HRB400钢筋。

(5)防水层、保护层:采用高聚物改性沥青防水卷材(热熔)+C40细石聚丙烯腈纤维混凝土保护层。

(6)支座:采用满足“通桥(2007)8360”安装要求的球形钢支座。

1.4截面形式主梁截面采用实心板梁，墩顶至跨中采用变截面形式，梗肋高度按1∶3线性变化，主梁中跨跨中截面高跨比采用1/16.8～1/20，主梁顶截面高跨比采用1/11～1/12.6，悬臂长0.8～1.05m。

2.5控制截面应力及裂缝限值最大负弯矩控制截面于刚壁墩墩顶，最大正弯矩于边跨跨中，梗肋处为剪应力控制截面，C40混凝土容许压应力为13.4MPa，HRB335钢筋容许应力为180MPa，裂缝宽度限值为0.2mm［1］。

斜楔机构的分析及双楔角斜楔机构的设计南通工学院1997,13(2)JournalofNantongInstituteofTe一斜楔机构的分析及双楔角斜楔机构的设计罗新华花国然_———～-———一(南通工学院机械工程系,南通226007)l17.7f7~0,3摘要通过对斜楔机掏的运动分析和受力分析,提出对双模角斜楔机构设计的具体方法.关键词斜楔机构;夹具段计姐法分类号%职楔角斟楔乱构.亩if,夹靓丰勺斜楔是夹具夹紧机构的基本形式之一,它具有结构简单,能产生增力作用等特点,机床结构中一些工作部件的夹紧装置也常用到但单斜楔夹紧机构的夹紧行程和增力作用受斜楔角取值影响很大其应用受到限制.本文在对斜楔机构的参数作较详细分析的基础上,提出了双楔角斜楔机构设计的具体方法.1斜楔机构的分析斜楔机构最典型的应用是斜楔夹紧机构,利用斜楔可以使夹紧机构实现所施夹紧力方向改变,产生增力作用,并在满足一定条件时实现夹紧机构的自锁.图1a为斜楔推动顶柱的夹紧机构简图,现对这一类斜楔机构的运动和受力情况进行分析.夹紧机构外施力P与机构产生的夹紧力Q垂直,机构受力分析见图1b.夹紧力Q为:Q=P?式中:0为斜楔底面与支承面间摩擦角}0.为斜楔斜面与顶柱间摩擦角;0.为顶柱与导向面间的摩擦角;现令夹紧力Q和外施力P之比为斜楔机构的增力比i.图1a夹紧机构增力比:Q=㈨斜楔机构通过楔面实现斜楔的水平运动转换为顶柱的垂直运动,两者之间的运动关系有:Y—x?tga(见图le).定义顶柱位移Ay与斜楔水平位移△X之比为斜楔机构运动换向的行程比i..i一Ay/△x=ta(2)斜楔夹紧机构除需考虑增力比i外,还应有适当的行程比i.以及在某些情况下所需的自tI-J●I第2期罗新华花国然:斜楔机构的分析及取楔角斜楔机构的设计'15'yIdR2xp图1锁要求,以图1a斜楔夹紧机构为倒,对斜楔机构的增力比,行程比以及自锁条件等作一讨论.(1)自锁条件对图1斜楔夹紧机构,当斜楔能自锁,夹紧元件也不会出现松动.应满足夹紧自锁的条件为:.l+.2≥a(3)一般钢与钢或钢与铸铁的摩擦系数f--0.1～O.15,相应..:5.7.～8.5.,因此≤11.～17.为保证夹紧机构自镇可靠,可取6.～8.,由式(2)可知,此时夹紧行程比i大为减小.(2)斜楔机构的增力比i,行程比及传动效率1若不考虑斜楔机构各元件接触面间的摩擦时,斜楔机构的增力比称为理想增力比i',根据式(1),(2)可以得出i.=1/i定义斜楔机构的实际增力比与理想增力比的比值为斜楔机构的传动效率:=ip/ip.一ip?g4)i,1均为楔角a的函数图1斜楔机构的i,1与口角关系分别见图2中的曲线A和曲线a,对常用的单楔角斜楔机构分析可以看出,当≤1O.时,斜楔机构可取得较大增力比i,.但此时行程比i.很小,传动效率低,因此楔角小的单楔角斜楔机构用于需自锁的手动夹紧机构,且夹紧行程小,夹紧机构的设计受到诸多条件的限制.当≥35.时.行程比i增大,传动效率提高,但无增力作用(I≤1),因此大楔角斜楔机构一般没有实用价值.当在1O.～3O.时,行程比明显高于小楔角的情况,传动效率提高,增力比较小(1～2倍),在相同夹紧力的情况下,要求夹紧机构外施力P大,且不能自锁,一般机动夹紧的斜楔机构楔角在此范围内取值,但取值越大.增力比i越小.(3)带滚子的斜楔夹紧机构如果将图1a斜楔机构中顶柱与斜楔接触面间的滑动摩擦改为滚动摩擦,即将顶柱与斜楔的接触改为滚子接触时,可在一定范围内提高增力比i,改用滚子接触的当量摩擦角0'有:,d…go百'tgBb16南通工学院\It{8hL//l\1\l\=======,—,f——:=:l01020-]0405Otg~J=t9由2:t9cp8O.Id/D=0-5图2式中:d为滚子销轴直径.D为滚子外径通常d/D一0.5带滚子单楔角斜楔机构的增力比i仍用式(1)计算式中啦,0-应用当量摩擦角0',0t 代替.自锁条件按式(3)确定,同样.,.应改用.',0.图1中顶柱与斜楔面改用滚动摩擦的带滚子斜楔机构的增力比,传动效率与楔角a的关系可见图2中的曲线B和b.与图1斜楔机构相比,在楔角a较小时,增力比i传动效率有明显提高,但当a较大时,两者差别很小,并且带滚子斜楔机构需自锁时,楔角a更小,使行程比变得更小.2双楔角斜楔夹紧机构以上分析说明,单楔角斜楔机构的增力比i,与行程比i.是一对相互矛盾的参数.设计单楔角斜楔机构时.楔角a的选取,不能同时满足夹紧机构对ii的要求,采用双楔角的斜楔夹紧机构可解决这一问题现就双楔角斜楔机构的设计作一分析图3所示的双楔角斜楔机构中.通过大楔角可取得较大行程比,使斜楔推动夹紧元件快速趋近工件}通过小楔角可提高增力比,并且顶柱与斜楔面的接触采用带滚子形式.使夹紧机构得到较大的夹紧力对图3斜楔机构,其增力比i可参照式(1)有:1一tgoa?tg(a2+0{)…一顶柱在a,楔面移动,其垂直,水平位移与a,角的关系如图3所示从图中可得:x.tg~0一(x0--X2)t】+XZtga2将x:一y2/g42,x.一如/t.代入,有!二!g!.塑一旦一tgal—tgq?tgq.Y.0862Z眦z第2期罗新华花国然:斜楔机构的分析及双楔角斜楔机掏的设计'17'a.=署H-r,r1,\\//,,l,.Iy.1/fx.lI,,,,,,///////,/图3P式中:tga.双楔角斜楔夹紧机构的当量行程比.tgai..一Y o/x.,其中xo为斜楔水平移动行程.,y.夹紧机构的夹紧总行程.Y2由楔角a决定的夹紧行程.Y的确定应考虑夹紧过程的具体情况,一般应有y2≥S+S+△(8)S夹紧机构夹紧时的弹性变形S一顶柱由a-楔面移到a.楔面,在Y.方向的升程备量.△一工件在夹压方向上的尺寸误差.Y按式(8)确定后,Y2/y.值越小,夹紧总行程Y.越大,央紧机构尺寸变大,因此Y.大小应当满足工件在夹具上装卸方便所要求的尺寸条件.一般情况下,Y.取(5～1O)y..由式(7)分析,当a角增大,i也增大,但a决定了夹紧机构的增力比i,当夹具增力比要求大时,a应取小值,i..减小,在y/y.取值受限制条件下取值过小,i减小程度使得斜楔机构采用双楔角形式的实用价值不大,因此夹具设计的增力比要求应取适当值.当a 取～1O.时(tga一O.∞～O.18),图3斜楔机构增力比i≈3～4倍.而按y2/y.的取值条件可取Y2/y.≈tga.,为简化(7)式计算,则:tgal,,tg.一I_0双楔角斜楔机构的传动效率可根据单楔角斜楔机构的传动效率等效确定.由于夹紧力Q是在小楔角a斜面上产生,因此if=iptga=i?tga2(1o)双楔角斜楔机构的设计可按下列步骤进行:(1)应根据夹紧机构的增力比要求选择小楔角a;(2)根据式(8)及夹具的结构尺寸要求确定Y和y/y.;(3)按式(7)或(9)选择a以取得适当的当量行程比i…在行程比相同的条件下,双楔角斜楔机构与单楔角斜楔机构相比,可得到更大的增力比18南通工学院3结束语以上分析说明,双楔角斜楔机构在一定范围内可以解决单楔角斜楔机构设计中增力比,行程比要求互相矛盾的问题.双楔角斜楔夹紧机构设计时,应注意以下几个问题: (1)双楔角斜楔机构的楔面接触形式可采用滚子形式(图3),也可以用不带滚子的滑动摩擦形式.后者在楔角a取前述推荐值范围时可使夹紧机构实现自锁(i按照式1计算),但增力比i减小.固此斜楔面接触形式的选择,应根据夹紧机构是否要求自锁和增力比i 的设计要求决定.(2)楔角需根据夹紧机构增力比i选择,小,增力比i大.但当量行程比i减小.固此在满足夹紧机构增力比的条件下不宜取得过小.(3)楔角a越大,当量行程比i大.但带顶柱的斜楔机构在楔角a取得过大时,顶柱将受到较大的力矩,可能会在导向孔中卡住.固此a取值以35.～40.为宜.(4)进行双楔角斜楔面的结构设计时.应将q,a楔角交换处表面改用适当的圆弧面形状,以避免顶柱的运动在该部位出现冲击现象.参考文献1哈尔滨工业大学等,机床走具设计:幂二版.上海:上海科技出版社,l9892袁长良.机械制造工艺装奋设计手册.北京中国计量出敝社1992 ANANALYSISOFTHEWEDGEMECHANISMSANDTHEDESIGN0FAWEDGEMECHANISMWITHDUPLEXWEDGEANGLES LUOXinghuaHuaGuora~(MechanicalEngineeringDepartment?NantongInstituteofTechnology) AbstractThispaperanalysesthemovementandtheforceconditionsofthewedgemechan~m andpre—sentsamethodforthedesigningofthewedgemechanuismwithduplexwedgeangles. KeywordsWedgeMechau~sm?JgandFixtureDesign(上接第41页)ATENTATIVEPR0BEINT0THEENR0LMENTLSSUEoF LoCALENGINEERINGC0LLEGESUNDERTHE"UNIFIEDENROLMENTSYSTE M"LingJinshenWangYuxia(Dean~Offlce,NantongInstituteofTechnology) AbstractThispaperanalyzesboththesubjectiveandtheobjectivefactorsrelatingtothediffic ultyofstudentenrollmentiarecentyears￡0【localeggineer[~gcolleges{italsoproposesa(ewpossibleremediesf0r theissueinthisquestion.KeywordsdifficultyofStudentenrolment,reasontcountermeasure。

C01、C02、C036-1 斜楔的种类一般斜楔(1)水平斜楔水平斜楔是最基本的斜楔形式，是将产品件倾斜放置垂直方向加工的生产方式。

（与将产品悬挂加工方式比较，产品的稳定性、作业性好。

但由于构造复杂，模具成本高。

翻边等情况时，需认真考虑制件的取出问题）。

活动定位块(2)倾斜斜楔水平斜楔模不能加工时采用。

(3)吊楔加工方向倾斜较大，用倾斜斜楔模不能加工时采用。

作业性好，且适合多工位转换加工，刃口难以研合，故不适应修边加工。

6-1 斜楔的种类一般斜楔(4)子母斜楔(5)制件取出不能使用活动定位块、顶出机构时，让凸模移动，实现制件取出的形式。

要注意凸模的强度、动作的顺序及制件定位等问题。

(6)逆向倾斜斜楔一般情况下不使用，工序设计时不可避免逆向倾斜加工情况下使用，滑动面正压力较大。

(7)腔处？斜楔修边线平面翻边斜楔模翻边例：斜楔模修边在转角部位修边，有垂直方向和水平方向同时加工的内容时使用，（一般情况下不使用）6-1 斜楔的种类特殊斜楔模（1）浮动式斜楔（顶出器内藏式斜楔）连续自动模具、级进模等构件不能自由倾斜时，在斜面下或在斜面上冲孔时使用。

因刃口研合困难，难以保证精度，一般不使用。

（2）连杆式斜楔在有局部翻边、翻孔加工的模具等，即使让凸模浮动也不能加工时使用。

（3）挠性斜楔（斜楔模式）#加速度斜楔角度大时（30°以上）为了防止噪音，在初始阶段先让滚论接触。

时序为行程量的1/3。

力与行程的关系式从滑块施加的垂直方向的力P与斜楔滑块沿滑动方向所受的力F、以及行程有如下关系。

（不考虑滑动面上的摩擦力）（1）水平斜楔F= P/tanθ, S=L×tanθθ=30°时F=1.73×P, S=0.58×Lθ=40°时F=1.19×P, S=0.84×Lθ：斜楔角度S：斜楔滑块行程L：斜楔驱动块行程（2）倾斜斜楔F=cos(θ1-θ2)/sinθ1×PS= sinθ1/ cos(θ1-θ2)×Lθ1：斜楔角度θ2：斜楔倾斜角度（3）逆向倾斜斜楔F=cos(θ1+θ2)/sinθ1×P θ1：斜楔角度S= sinθ1/ cos(θ1+θ2)×L θ2：斜楔倾斜角度各种斜楔模滑块的力的求法一般斜楔θ=30° P=0.5774×FQ=1.156×FV=0.5774×F+Fθ=40° P=0.8391×FQ=1.308×FV=0.8391×F+F0 逆向倾斜斜楔θ1=30°θ2=10°P=0.653×FQ=1.305×FV=0.8391×F+ F0倾斜斜楔θ1=50°θ2=10°P=1.0×FQ=1.308×FV=0.8391×F+F吊楔θ=40°P=1.308×FQ=0.8391×FV=1.308×F+0.6428×F0倾斜吊楔θ1=40°θ2=10°P=1.138×FQ=0.5774×FV=1.156×F+0.5×F6-2 力与行程的关系式在导板面上作用力力计算式（1）水平斜楔模Q：导板面上所受压力V：F：加工所需力（加工力×15+返程弹力+斜楔滑块重量）安全系数Q=F×1/cosθV=F×tanθ（2）倾斜斜楔Q=F×1/cos(θ1-θ2)V=F×tan(θ1-θ2)（3）逆向倾斜斜楔Q=F×1/cos(θ1+θ2)V=F×tan(θ1+θ2)单位面积上所受的力SOF----100kg/cm2 SOW----200kg/cm2斜楔行程图的画法（1）应表达内容1）斜楔模滑块行程：S2）斜楔驱动块行程：L3）斜楔作业行程：W4）斜楔压料板行程：C5）斜楔角度：θ6）上顶出器动作开始点：P7）上下模导向啮合点：G（2）制图范例1）水平斜楔斜楔模行程线图2）倾斜斜楔L=S×cos(θ1-θ2)/sinθ1作业步骤1）画x、y相交直线2）取角θ23）取S、C、W4）按上式求取L5）取P、G点6）引出a线与个各点的关系3）斜楔行程图的画法4）用′L 作成的线求得时a）从S点取θ1b)用a）项获得的θ1线与（x）线的相交，将交点（90.θ1）引向（y）线。

斜銷的機構動作與設計要項滑塊是為了解決倒勾 (undercut) 而發展的模具機構，其基本原理是將模具開閉的垂直運動，轉向成水平運動。

斜銷與滑塊最大的不同，在於其動作的驅動力來自於頂針板的動作，而非如滑塊般利用公母模板開關的動作。

由於斜銷必須利用頂針板的驅動動作，因此斜銷的設計會與頂針行程有關係，而這也是斜銷設計與滑塊設計最大的不同點。

斜銷機構由下列幾項基本機構加以組合而成各項機構詳細說明如下成斜銷本體斜銷導位以 Pin固定斜銷頂桿斜銷滑塊斜銷機構設計參數設計重點：斜銷基本上屬於頂出系統的一種變形，因此斜銷設計第一考量為頂出行程EJH 。

頂出行程要考慮三個要項：1、 頂出行程EJH 必須能夠將成品頂出分模面，因此其距離必須大於成品高度H2、 頂出行程不能太長，太長的話會讓斜銷掉出模具。

因此實際頂出行程 EH 必須小於斜銷高度。

為了安全，設計者可以在頂針板上安裝限位塊，確保頂出時其頂出距離只有 EH 。

3、 頂出行程配合斜銷角度，必須能夠讓成品倒勾位脫離模具，因此實際頂出距離EH * tan(斜銷角度 θ) 必須大於倒勾行程S4、 為了確保成品頂出時斜銷留在模具內的距離足夠長，不會讓斜銷脫離模具，因此斜銷高度 LH 至少要是成品高度 H 的兩倍LH >= 2H > EH > H EH * tan θ > S成品高 H斜銷高 LH斜梢角度 θ頂出行程 EJH實際頂出距離EH 限位斜銷的各種變形1、斜頂（基本型）設計斜銷時，必須在頂針板安裝斜銷滑塊，相對的在頂針板上會佔用較大的位置。

但是，某些產品由於倒勾處較多，如果一一安裝的話頂針板的空間會不足以安放斜銷滑塊，因此產生如下圖的變形設計。

成型斜頂的設計，基本上是將原本位於頂針的斜銷滑塊改做在斜銷本體上，如此可以減少在頂針板上的加工。

但是，設計上考量的重點會相對增加。

另外，由於斜頂機構在頂出及退回時會在斜銷滑塊位施加極大的應力，在斜銷滑塊位會比較容易損壞。