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關于旋轉式壓片機沖模和軌導的磨損分析

2014-09-02查看:

根據沖模在壓片過程中的受力分析,簡述了沖模和軌導的磨損情況。...

代國明

(聊城萬合工業制造有限公司,山東 聊城 252022)

 

  旋轉式壓片機是一種多沖模壓片機,沖模均勻排列在轉盤的邊緣,當裝盤轉動時,上下沖桿沿著固定的軌導作升降運動,充填、加壓、出片連續進行。

  一、 上沖桿在運動中與軌導的受力分析

  上沖桿在運轉中除加壓時和壓輪接觸受壓輪的壓力和顆粒的反作用力,其它工步都是和軌導接觸,受軌導的支承力和滑動摩擦力,受力分析如下圖:

   在豎直平面上沖受重力G,軌導對沖桿的支承力F和轉盤孔對沖桿的壓力N。

 

根據力的平衡條件 N=F×sinα=Fx

          G=F×cosα=Fy

  式中α為沖桿與軌導的接觸平面和沖桿徑向之間的夾角,該夾角的大小直接影響沖桿和軌導的磨損。

當夾角α為45°時,

  Fx=Fy=Fsin45°=√2/2F,

  此時沖桿所受向上的力和沿徑向向外的力大小相等,上沖在出片上行時無法向上運動,因此夾角必須小于45°,上沖才能正常運行,一般應為30°至40°為易。由于加工制造誤差,當上沖桿與上軌導接觸間隙較大時,往往上沖的提升斜面和軌導的過渡圓角相接觸如圖

 

  雖然沖桿尾部的斜面與軌導的斜面都小于45°,但實際接觸點不在斜面而在過渡圓弧的A點,A點的切線與徑向的夾角顯然大于45°,此時沖桿受到的徑向力大于軸向力,即Fx﹥Fy。沖桿在力偶Fx和N的作用下很難向上運動,在強制向上運動中沖桿斜面與軌導接觸處發生較大的摩擦力,一般來說摩擦力表面是由許多形狀類似而大小不等的粗糙峰所組成,滑動摩擦力較大時,表面摩擦峰相互嵌入,表面處于塑性變形狀態,由于變形熱和摩擦熱集中在很小區域,因而接觸點產生瞬時高溫。目前使用沖桿或軌導的材料一般為軸承鋼,該材料淬火后在常溫下硬度較高,但高溫時硬度劇驟降,不像高速鋼那樣具有“紅硬性”,因此接觸點溫度升高時材料達到屈服極限бs,材料開始塑性流動,在接觸處將產生被剪切斷裂性劃傷,使沖桿或軌導報廢,甚至損壞設備。

  為避免上軌導單邊提升沖桿的缺點,目前許多壓片機的上沖上行軌改成雙向提升的形式,這樣雙邊產生的軸向力相互抵消,減少磨損提高沖桿和軌導的使用壽命。

 

  二、 下沖桿和下軌導的接觸磨損情況

  下導軌裝置位于轉盤下方的主體上,主體為一方實體,左右槽內裝有下壓輪,其平面的圓邊外裝有對稱的兩副經過熱處理的下導軌,下導軌有凹槽,并用螺絲緊盯在主體平面上形成一定坡度,當下沖在運動時,它的尾部嵌在導軌槽內,隨著槽的坡度做升降運動。下導軌的材料一般為軸承鋼GCr15,其淬火硬度一般控制在HRC60以下,主要磨損表現在頂出片時,沖桿端部與出片軌斜面的摩擦。

出片時下沖桿受力如圖

 

受:動力F

  沖桿自重和片劑的壓力之和T

  出片軌的支持力N

  與出片軌之間的摩擦力f

  沖桿在這四個力的作用下處于勻速圓周運動,不考慮離心力和力偶因素,按共點力平衡條件

  ∑Fx=F-Nsinα-fcosα=0

  ∑Fy=F-Ncosα-fsinα=0

  式中α位為下沖上行軌斜面與水平面的夾角,f為摩擦力與沖桿底面和軌導斜面的接觸情況有關。

  從上式可見當動力F一定時,α越小,摩擦力越小,在運轉過程中出片越順利,這就要求在設計加工中,盡量減小出片軌的螺旋升角,考慮到安裝空間,升角一般定在10 °左右,為減少摩擦力,沖桿端部、出片軌斜面要減小粗糙度,提高光潔度,一般控制在Ra0.2---0.4,并拋光處理,以便把摩擦降低到最低。

  減少沖模和軌導磨損,除合理設計結構外,還應在摩擦面增加潤滑油膜,上沖油膜不要太多以免污染片劑。下沖與導軌的接觸面要始終有油膜起潤滑作用,以減少摩擦力,提高耐磨性,延長沖桿和軌導的使用時間,降低費用,減少生產成本,提高經濟效益。
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