大角度斜頂結構分析及優(yōu)化方案

姚達明

云浮技師學院（廣東云浮 527300）

1 斜頂結構的基本組成

斜頂即是斜向頂出機構，是頂出和抽芯同時完成的結構，其基本組成是斜頂主體，導向塊和斜頂座，如圖1所示。模具頂出時，斜頂在導向塊的限制下只能斜著向上移動，根據(jù)運動的分解可知，斜向運動L可以分解為豎直運動H和水平運動S，其中豎直運動H的作用是頂出，水平運動S的作用是側抽芯。根據(jù)三角函數(shù)可知：

式中 T——塑件中的倒扣長度

2 斜頂在實際運用中出現(xiàn)的問題

在模具的實際生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)斜頂彎曲甚至斷裂的情況。

通過具體的實例分析，一般是出現(xiàn)了以下兩種情況：①塑件內的空間不足，斜頂薄弱導致彎曲；②塑件內的倒扣T值越大，斜頂傾角α或者頂出行程H也越大。設計者必須根據(jù)模具的具體情況，如模內空間，注塑機尺寸等，對α和H的取值做一個平衡。

圖1 導向塊和斜頂座

斜頂?shù)膹澢冃慰梢岳斫鉃橥饬π表數(shù)牧爻^了它的屈服強度。斜頂?shù)那姸瓤梢酝ㄟ^加大材料厚度或熱處理的方式來增強，本文只討論在斜頂本身屈服強度不變的情況下，在結構上進行優(yōu)化改善。

3 受力分析

一個常規(guī)斜頂（見圖2），頂出時受到豎直方向的力F，把斜頂看作一根杠桿，從斜頂座到導向塊的距離就是杠桿長度L，由受力分析（見圖3），可得斜頂受到的力矩M為：力矩等于垂直于杠桿的作用力乘杠桿長度或力矩等于作用力乘力臂，即

由公式可知，在作用力F不變的情況下，斜頂受到的力矩M與傾角α和長度L有關。再由正弦曲線（見圖4）可知，α值越大，M值越大，斜頂也越容易被彎曲變形。

圖2 斜頂

圖3 斜頂受力分析

圖4 斜頂受力正弦曲線

4 常用解決方案

4.1 DMS斜頂

DMS斜頂是標準斜頂（見圖5），它的優(yōu)點是將斜頂?shù)乃交瑒愚D變成斜頂座在銷釘上的滑動，大幅減少了斜頂座滑動的摩擦力，使斜頂運動更順暢，不易受力折彎。它的最大傾角可以做到18°，大于普通斜頂?shù)?2°，缺點是加工復雜，并受限于銷釘直徑，不能承受比較大的壓力。

圖5 DMS的標準斜頂

4.2 DME斜頂

這種是美國的標準件廠商DME公司采用的大角度斜頂方案（見圖6、圖7）。它同樣將斜頂?shù)乃交瑒愚D變成斜頂座的滑動，不同的是增加了一支導向桿穿過斜頂座。導向桿的傾角跟斜頂一致，使原本作用在斜頂桿上的力矩轉移到了導向桿身上。只要導向桿不彎曲，斜頂也不會損壞，最大角度可以做到30°。這種結構也有缺點：一是占據(jù)了大量的模具空間，會影響頂桿的位置排布；二是它的加工更復雜，精度要求高，費用比較昂貴。

圖6 大角度斜頂方案

圖7 大角度斜頂解剖圖

5 斜頂結構優(yōu)化方案

5.1 結構分析

斜頂座兩側做壓腳，可以在頂桿板內水平滑動，另一側通過T槽套在導向塊上，導向塊鎖在固定板，T槽角度跟斜頂傾角α一致。頂出時，斜頂座只能沿著T槽斜向運動，同時帶動斜頂斜向頂出，優(yōu)化后斜頂結構如圖8、圖9所示。

圖8 斜頂斜向頂出過程示意圖

5.2 受力分析

在不改變斜頂角度α的情況下，為了減少它的力矩，可以改變作用力F的方向。由于斜頂座的運動方向跟斜頂方向一致，所以斜頂座對斜頂?shù)淖饔昧平行于斜頂方向，此時作用力F跟運動方向L的夾角α=0，如圖10所示。其力矩M=F×sinα×L=F×sin0×L=0。

圖9 斜頂斜向頂出過程示意圖

圖10 斜頂斜向頂出受力示意圖

6 結論

實際運用中由于裝配間隙，摩擦力等因素，斜頂座運動有延遲，斜頂實際上受到的力矩也不可能為0。只要保證了斜頂桿適當?shù)膹姸?，在斜頂座和T形導向塊不損壞的情況下，這個結構是很可靠的，它的優(yōu)點也很明顯，加工方便，占用空間小，能夠很好的保證強度。在實際運用中，該斜頂傾角也可做到30°。