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摘要：根據(jù)沖模在壓片過程中的受力分析，簡述了沖模和軌導(dǎo)的磨損情況。
關(guān)鍵詞：沖模；軌導(dǎo)；受力分析；磨損
旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)是一種多沖模壓片機(jī)，沖模均勻排列在轉(zhuǎn)盤的邊緣，當(dāng)裝盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上下沖桿沿著固定的軌導(dǎo)作升降運(yùn)動(dòng)，充填、加壓、出片連續(xù)進(jìn)行。
一、 上沖桿在運(yùn)動(dòng)中與軌導(dǎo)的受力分析
上沖桿在運(yùn)轉(zhuǎn)中除加壓時(shí)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(dǎo)接觸，受軌導(dǎo)的支承力和滑動(dòng)摩擦力，受力分析如下圖：
在豎直平面上沖受重力G，軌導(dǎo)對沖桿的支承力F和轉(zhuǎn)盤孔對沖桿的壓力N。
根據(jù)力的平衡條件 N=F×sinα=Fx
G=F×cosα=Fy
式中α為沖桿與軌導(dǎo)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(dǎo)的磨損。
當(dāng)夾角α為45°時(shí)，
Fx=Fy=Fsin45°=√2/2F，
此時(shí)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(shí)無法向上運(yùn)動(dòng),因此夾角必須小于45°,上沖才能正常運(yùn)行,一般應(yīng)為30°至40°為易。由于加工制造誤差，當(dāng)上沖桿與上軌導(dǎo)接觸間隙較大時(shí)，往往上沖的提升斜面和軌導(dǎo)的過渡圓角相接觸如圖
雖然沖桿尾部的斜面與軌導(dǎo)的斜面都小于45°，但實(shí)際接觸點(diǎn)不在斜面而在過渡圓弧的A點(diǎn)，A點(diǎn)的切線與徑向的夾角顯然大于45°，此時(shí)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(yùn)動(dòng)，在強(qiáng)制向上運(yùn)動(dòng)中沖桿斜面與軌導(dǎo)接觸處發(fā)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(dòng)摩擦力較大時(shí)，表面摩擦峰相互嵌入，表面處于塑性變形狀態(tài)，由于變形熱和摩擦熱集中在很小區(qū)域，因而接觸點(diǎn)產(chǎn)生瞬時(shí)高溫。目前使用沖桿或軌導(dǎo)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(shí)硬度劇驟降，不像高速鋼那樣具有“紅硬性”，因此接觸點(diǎn)溫度升高時(shí)材料達(dá)到屈服極限бs，材料開始塑性流動(dòng)，在接觸處將產(chǎn)生被剪切斷裂性劃傷，使沖桿或軌導(dǎo)報(bào)廢，甚至損壞設(shè)備。
為避免上軌導(dǎo)單邊提升沖桿的缺點(diǎn)，目前許多壓片機(jī)的上沖上行軌改成雙向提升的形式，這樣雙邊產(chǎn)生的軸向力相互抵消,減少磨損提高沖桿和軌導(dǎo)的使用壽命。
二、 下沖桿和下軌導(dǎo)的接觸磨損情況
下導(dǎo)軌裝置位于轉(zhuǎn)盤下方的主體上，主體為一方實(shí)體，左右槽內(nèi)裝有下壓輪，其平面的圓邊外裝有對稱的兩副經(jīng)過熱處理的下導(dǎo)軌，下導(dǎo)軌有凹槽，并用螺絲緊盯在主體平面上形成一定坡度，當(dāng)下沖在運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的尾部嵌在導(dǎo)軌槽內(nèi)，隨著槽的坡度做升降運(yùn)動(dòng)。下導(dǎo)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(xiàn)在頂出片時(shí)，沖桿端部與出片軌斜面的摩擦。
出片時(shí)下沖桿受力如圖
受：動(dòng)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(gè)力的作用下處于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不考慮離心力和力偶因素，按共點(diǎn)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(dǎo)斜面的接觸情況有關(guān)。
從上式可見當(dāng)動(dòng)力F一定時(shí)，α越小，摩擦力越小，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出片越順利，這就要求在設(shè)計(jì)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(dǎo)磨損，除合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)的使用時(shí)間，降低費(fèi)用，減少生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。 |
