斜楔机构设计总结

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。

摆动斜楔的设计及应用张玉磊发布时间：2021-08-24T08:34:07.830Z 来源：《中国科技人才》2021年第13期作者：张玉磊[导读] 本文主要介绍摆动斜楔机构样式、结构特征、应用范围、结构特点以及此机构在冷冲压模具开发中的应用情况。

奇瑞汽车河南有限公司河南省开封市宋城路99号 475000摘要：汽车模具是生产汽车覆盖件的主要工艺装备，模具工艺结构设计的是否合理，在很大程度上决定了汽车覆盖件生产的质量，汽车模具设计过程中，自制斜楔的设计是至关重要的，自制斜楔机构由于机构独特，种类多，受力及运动复杂，在实际运用中掌握其设计使用方法是其一大难点，本文主要介绍摆动斜楔机构样式、结构特征、应用范围、结构特点以及此机构在冷冲压模具开发中的应用情况。

关键词：结构设计；摆动斜楔；冲压模具；应用范围1、引言现代汽车工业随着科学技术的快速发展而日新月异，汽车造型在追求独特性、差异性的同时，也使其工序复合度更高，覆盖件为了满足功能，造型，强度等各方面的需求，往往制件的形状都非常复杂。

在复杂的形状所开的孔位以及形位往往又是保证汽车各关键部位顺利安装的前提条件，而在复杂的型面上所开的孔和复杂的形位本身就具有特殊性。

因此，如何处理类似的孔位，形位也是汽车冲压件制作工艺的一个关键技术。

而斜楔机构在冲压模具中起着解决复杂尺寸形位的角色，在生产制作时，通过斜楔机构实现不同角度的冲压工作，以满足不同孔位，形位的要求。

对于冲压四序化，斜楔机构的应用更是不可缺少的一环。

2、摆动斜楔的概念在冲压模具设计过程中，常常遇到负角成型的问题，成型完以后，制件包在凸模上，制件与凸模在取料方向发生干涉，制件取不下来。

摆动斜楔是指在不能垂直取出冲压件的模具中，通过应用冲压模具摆动斜楔机构，实现凸模的摆动，消除干涉点，达到取出冲压件的目的，能有效的解决冲压模具中一些特殊位置。

3、摆动斜楔应用范围：在侧围产品边缘位置侧整形时在凸模回退过程中与板件干涉情况；使用其它机构时空间不足的情况；超大的负角侧翻或侧整情况。

将水平运动转换为垂直运动的斜楔机构示例文章篇一：《斜楔机构：水平运动到垂直运动的神奇转换》嘿，你知道吗？在我们周围的好多机械世界里呀，有一种超级酷的东西叫斜楔机构。

这斜楔机构就像是一个魔法小装置，能把平平常常的水平运动一下子变成垂直运动呢！我第一次见到有这种功能的东西是在我爷爷的小工坊里。

爷爷在修理一个旧机器，我就凑过去看。

爷爷指着机器里的一个小部件说：“小宝贝呀，这个就是斜楔机构，别看它小小的，作用可大着呢。

”我当时就特别好奇，歪着脑袋问爷爷：“爷爷，这个小玩意怎么就能把横着走的变成竖着走的呢？”爷爷笑了笑，拿起一块小木板和一个小楔子就给我演示起来。

爷爷把木板平放着，然后把楔子从木板的一端慢慢塞进去。

他说：“你看，这个楔子就像斜楔机构里的关键部分。

当这个楔子水平地往木板里走的时候，木板的这一端就会被慢慢地抬起来，这不就从水平运动变成垂直运动了嘛。

”我眼睛睁得大大的，觉得好神奇啊。

我又问爷爷：“爷爷，那在大机器里它也是这么简单的道理吗？”爷爷摸了摸我的头说：“原理是差不多的呀，只不过大机器里的斜楔机构会更精密，更复杂。

”在学校里，我也和我的小伙伴们说起了这个斜楔机构。

我的好朋友小明就很不服气地说：“这有啥了不起的，肯定还有其他东西也能做到这样。

”我就和他争论起来，我说：“你可别小瞧这个斜楔机构，它在很多地方都发挥着不可替代的作用呢。

比如说在一些冲压设备里，如果没有斜楔机构把水平方向的力转化成垂直方向的压力，就没办法把那些金属板材压成我们想要的形状啦。

”另一个小伙伴小美也凑过来说：“我好像有点明白了，就像我们把一个躺着的东西立起来一样，斜楔机构就是那个帮忙的力量。

”我赶紧点头说：“对对对，小美你这个比喻很形象呢。

”那斜楔机构到底是怎么做到这么精准的转换的呢？其实呀，这和它的形状还有结构有着很大的关系。

斜楔机构一般是有斜面的，这个斜面就像是一个特殊的通道。

当有水平方向的力作用在这个斜面上的时候，根据力学的原理，这个力就会被分解成垂直方向和水平方向的两个分力。

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。