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模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備,隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展,以及塑料制品在航空、航天、電子、機(jī)械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用,產(chǎn)品對模具的要求也越來越高,傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法已無法適應(yīng)當(dāng)今的要求. 與傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比,計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)技術(shù)無論是在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面,還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面,都具有極大的優(yōu)越性。

主要有滑塊和導(dǎo)軌組成,滑塊主要應(yīng)用于滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌。直線導(dǎo)軌又稱線軌、滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌,用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)場合,且可以承擔(dān)一定的扭矩,可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng)。在大陸稱直線導(dǎo)軌,臺灣一般稱線性導(dǎo)軌,線性滑軌。

直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的作用是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件,按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。依按摩擦性質(zhì)而定,直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌可以分為滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、彈性摩擦導(dǎo)軌、流體摩擦導(dǎo)軌等種類。直線軸承主要用在自動(dòng)化機(jī)械上比較多,像德國進(jìn)口的機(jī)床,折彎機(jī),激光焊接機(jī)等等,當(dāng)然直線軸承和直線軸是配套用的。像直線導(dǎo)軌主要是用在精度要求比較高的機(jī)械結(jié)構(gòu)上,直線導(dǎo)軌的移動(dòng)元件和固定元件之間不用中間介質(zhì),而用滾動(dòng)鋼球。

概述

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為機(jī)械中的一種常用機(jī)構(gòu),主要用于將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動(dòng)或?qū)⑼鶑?fù)移動(dòng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),在自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、沖床和內(nèi)燃機(jī)等機(jī)械中廣泛應(yīng)用。

工作原理

用曲柄和滑塊來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的平面連桿機(jī)構(gòu),也稱曲柄連桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中與機(jī)架構(gòu)成移 動(dòng)副的構(gòu)件為滑塊,通過轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B聯(lián)接曲柄和滑塊的構(gòu)件為連桿(圖1) 。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí),如鉸鏈中心 B的軌跡不通過曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心OA,稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(圖1a),其中e為偏距。如取不同的構(gòu)件為機(jī)架,又可得到轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(圖1b)、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)(圖1c)和移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(圖1d)。如再將曲柄搖塊機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)桿和滑塊對換,即得到擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(圖1e)。如滑塊B的軌跡mm通過OA,則稱為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(圖2)。

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、沖床等的主機(jī)構(gòu)中,把往復(fù)移動(dòng)轉(zhuǎn)換為不整周或整周的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);壓縮機(jī)、沖床以曲柄為主動(dòng)件,把整周轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動(dòng)。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊具有急回特性,鋸床就是利用這一特性來達(dá)到鋸條的慢進(jìn)和空程急回的目的。

對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中(圖2),當(dāng)OA=AB時(shí),除D點(diǎn)(AD=AB)的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線外,連桿上其他點(diǎn)都沿橢圓軌跡運(yùn)動(dòng),這種機(jī)構(gòu)也稱為橢圓儀。

曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)特性常用曲柄轉(zhuǎn)角與滑塊行程s的關(guān)系曲線(圖3)來表示。如果是對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu),沒有急回特性,極位夾角為零。

最大速度位置

根據(jù)滑塊工作行程的最大速度與平均速度的比值要求設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu),首要問題是確定滑塊工作行程的最大速度位置。對不同類型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊最大速度的位置問題進(jìn)行探討得出結(jié)論:偏置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),滑塊最大速度出現(xiàn)在曲柄與連桿相互垂直處;對心的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),滑塊最大速度一般不出現(xiàn)在曲柄與連桿相互垂直處,隨著桿長比的增大,滑塊在最大速度處曲柄與連桿越接近90°。

當(dāng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與其它機(jī)構(gòu),如齒輪齒條機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等串聯(lián)成復(fù)合機(jī)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)某種特定功能時(shí),常根據(jù)滑塊工作行程的最大速度與工作行程平均速度的比值δ =υC max /υC m等參數(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì),因此了解滑塊工作行程的最大速度位置對機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的計(jì)算模型求出滑塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,利用Excel 的方程運(yùn)算,避免了復(fù)雜函數(shù)求極值的困難,且Excel 方法簡單、運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高,完全滿足工程設(shè)計(jì)的要求。了解不同類型曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊最大速度位置問題,有助于設(shè)計(jì)人員了解曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性并根據(jù)工程實(shí)際的要求確定設(shè)計(jì)參數(shù),如γ、λ 值等,使設(shè)計(jì)人員少走彎路,提高設(shè)計(jì)效率,對連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。

廣泛應(yīng)用于噴涂設(shè)備,數(shù)控機(jī)床、加工中心、電子、自動(dòng)化機(jī)械、紡織機(jī)械、汽車、醫(yī)療器械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械、木工機(jī)械、模具開模等眾多領(lǐng)域。