冲模的斜楔传动机构 张正修 马新梅 张 镇
［摘要］ 介绍了用于冲模的楔传动机构的类型、结构、用途和设计要则及其主要参数的简便计算方法。
关键词： 冲模 斜楔 传动机构
在成批与大量生产各种复杂形状的板料冲压件过程中，随着冲压技术的发展，大量使用多工位连续复合模，为提高冲压过程的机械化和自动化程度，冲模中广泛采用斜楔传动。由楔及配对使用的楔滑块构成的冲模楔传动机构，不仅可以改变压力机施加冲压力的方向，使冲模可以进行冲压方向以外的冲压作业，还可以驱动专用或通用送料及卸、推件装置，实现冲模的自动送料、自动卸（出）件作业，故该机构不仅是冲压过程机械化和自动化的需要，也有利于安全生产。
1 斜楔的作用和类型
楔传动机构的作用是改变压力机冲压力的方向，并通过斜楔驱动的楔滑块直接或间接完成以下动作：
（1）楔滑块端部安装的凸模或凹模等工作零件，在冲模带动下直接完成水平、上倾、下斜或任意角度偏斜的、从里向外或从外向里以及由下向上的各种横向冲压动作（所有压力机冲压方向以外的动作统称为横向冲压动作）。 （2）在冲模带动下,斜楔直接驱动冲模上安装的专用送料装置、拨件器或推件器，实现自动送料、自动推（卸）件出模。
（3）斜楔通过与其配对使用的楔滑块横向推拉一套摆杆系统或杠杆机构，在冲模带动下实现对单个落料毛坯或半成品工件的自动送料动作。
2 斜楔标准结构
单作用驱动斜楔利用其工作段单向的斜面，用传递的压力机冲压力驱动与其配对使用的楔滑块沿水平或任意倾斜的方向完成各种不同的横向动作，并传递冲压力直接或间接进行冲压加工、送卸料等作业。
楔滑块的复位需另谋动力。可以利用弹簧或专门设置的液压、气动装置进行弹性复位；楔工作段有双向及多向斜面，不仅可以驱动楔滑块完成既定作业，还可利用反向斜面强制其复位，即刚性复位，这就是双作用驱动楔。无论是哪一类斜楔都具备单作用驱动楔的基本结构与功能。
α为楔滑块角度，即与斜楔接触吻合的斜角；β为斜楔角，即斜楔工作段斜面驱动角；θ为楔滑块导向平面角度，亦即楔滑块底面与水平面的夹角（θ＝0°，
未标出）；FS为用于冲压的楔滑块输出压力，kN；ＦＴ为斜楔推力，kN；WＴ为斜楔的驱动行程，mm；WS为楔滑块行程，mm；AＴ为斜楔支承力，kN；AS为楔滑块支承力，kN；e为摩擦角，通常取5°。
2.1 主要工艺参数的确定
设置斜楔及楔传动机构的目的是改变压力机冲压力的方向，现以水平横向冲压为例，进行如下基本计算。
设用楔滑块进行冲压的冲压力，即需要楔滑块输出的压力ＦS＝185kN;冲压工作行程，即楔滑块行程WS＝20mm;楔传动机构的楔滑块为水平安装，即θ＝0°。斜楔及楔传动机构的零件均为钢材，并经切削加工和热处理， 其传动部位的各接触面构成的摩擦副均经研磨抛光，表面粗糙度Ra＜0.4μm，运作时涂润滑剂，可达到半流体摩擦状态，按硬钢对硬钢的光滑表面半流体摩擦考虑，摩擦系数f＜0.1，实测在0.085～0.087之间，即f＝tge≤0.087，摩擦角e≤5°，现取e＝5°。
斜楔角β的大小没有统一的标准，国内业界对此各执一词，归纳起来有3种意见：（1）取β＝45°的单位较多，因为当β＝45°时，楔滑块的行程WS和输出的冲压力FS与压力机传递给斜楔的行程和压力相等或接近，因此是最好的；（2）考虑楔传动机构在动作中的摩擦损失，为确保楔滑块输出足够的冲压力，β取40°甚至更小，可取40°～30°；（3）β角的选取应以机构动作中摩擦损失最小而机械效率最高为依据。根据长期生产实践经验和理论推导，如使楔和楔传动机构具有最高的机械效率，经计算以β＝39°17′为最好，为加工方便，可取β＝40°，一般推荐βmin为35°，βmax为45°，其标准值为40°。
2.2 楔传动机构参数计算
根据上述工艺给定的FS、WS、θ、e等已知参数，便可依据原理推导公式进行计算。
（1）压力机传递给斜楔的压力（含摩擦力）FT的计算公式
（2）斜楔驱动行程（含初始行程、空行程和工作行程）WＴ的公式
（3）楔滑块的支承压力AＳ的计算公式
（4）斜楔支承面上的支承压力AT的计算公式
3 设计实例
现以整流环冲口模作为设计实例加以说明。零件毛坯为27mm、壁厚1.5mm的
紫铜短管，冲出长11.3mm的轴对称互呈90°的4个切口。冲模设计采用单作用驱动斜楔和4组配套使用的楔滑块构成四面结构的楔传动机构，有4组冲模由里向外冲切，4个钩式凸模互成90°，冲模开启时置于围绕冲模中心12mm的圆周上。
根据零件图和已知数据可以求得相关计算结果。在计算时，楔滑块行程WＳ应考虑楔推动4个楔滑块所需活动空间及凸模的工作行程。
由于冲切口凸模装在楔滑块端部且置于加工件圆环内，如取下模钩头凸模厚度为6mm，则凸模的冲压工作行程仅为6+1.5＝7.5（mm）。
故圆锥头楔的小头直径应为d=24-6×２＝１２(mm),大头直径D=12+7.5×２＝２７(mm),楔的截锥部分高度H≥７．５×２＝１５(mm)。
因为截锥的D-d＝15mm＝H，故该截锥为顶角为60°的圆锥体。
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