第1章　基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和動(dòng)作控制機(jī)構(gòu)

1.1 模具彈性配件的選用

模具彈性配件一般指具有彈性功能的零配件，如：彈簧、彈簧膠、氮?dú)鈴椈傻取＿@類零件功能相似，都是運(yùn)用其在外力作用下可以自由伸縮的這一特性。但是由于各自性能不同，所以用法不一。

1.1.1 彈簧

模具中使用的彈簧主要指螺旋彈簧，如圖1所示。根據(jù)橫截面形狀不同，螺旋彈簧可分為扁線螺旋彈簧［見(jiàn)圖1-1（a）］和圓線螺旋彈簧［見(jiàn)圖1-1（b）］。

由于圓線螺旋彈簧只能提供較小的彈力，所以，扁線螺旋彈簧在模具中的應(yīng)用更多一些。

根據(jù)壓縮量的不同，扁線螺旋彈簧又分為超壓縮量、高壓縮量、中壓縮量、輕小載荷、輕載荷、中載荷、重載荷、超重載荷等類型。壓縮量越大，所能提供的彈力越小。

超壓縮量、高壓縮量、中壓縮量這三種類型彈簧，由于所提供的彈力太小，所以在模具中一般不用。模具中常用的是輕小載荷、輕載荷、中載荷三種類型。

為方便識(shí)別，在實(shí)物中，各不同壓縮量的彈簧，外觀顏色不同，模具常用的螺旋彈簧如表1-1所示。

彈簧所提供的力是柔性力，隨著彈簧壓縮量的增加逐漸加大，初始力跟壓并狀態(tài)的力相差很大。

使用范圍 頂針板復(fù)位、輔助模具開(kāi)模、滑塊限位等。

選用標(biāo)注 模具在完全閉合的狀態(tài)下，因使用的位置不同，彈簧有兩種不同的狀態(tài)。

① 預(yù)壓狀態(tài)。指彈簧預(yù)壓縮的狀態(tài)，常見(jiàn)于頂針板的復(fù)位彈簧。

② 壓縮狀態(tài)。指彈簧壓縮到所需行程的狀態(tài)，常見(jiàn)于輔助滑塊限位的彈簧。

模具設(shè)計(jì)在選用彈簧時(shí)，唯一的判斷標(biāo)準(zhǔn)是，彈簧的彈力是否能保證模具順利生產(chǎn)。模具中用得最多、最需要注意的是頂針板復(fù)位彈簧和滑塊限位彈簧，當(dāng)彈簧作為輔助開(kāi)模時(shí)，沒(méi)有太多的限制。

為保證頂針板能順利復(fù)位，復(fù)位彈簧在預(yù)壓狀態(tài)下的彈力應(yīng)大于頂針板自重的2.5倍。

滑塊使用彈簧限位時(shí)，天側(cè)滑塊應(yīng)取滑塊自重的2~2.5倍數(shù)值，其他方向滑塊，彈簧預(yù)壓狀態(tài)的彈力不小于滑塊自重即可。

參數(shù)計(jì)算 無(wú)論上述哪種狀態(tài)，其計(jì)算方式都一樣，均使用以下公式計(jì)算。

彈簧總長(zhǎng)＝（行程+預(yù)壓量）/壓縮比

彈簧載荷＝彈簧的剛度×壓縮量

式中 彈簧總長(zhǎng)—自由狀態(tài)下彈簧的長(zhǎng)度；

行程—需要運(yùn)動(dòng)的距離，根據(jù)模具中實(shí)際需要而定；

預(yù)壓量—預(yù)壓縮長(zhǎng)度，一般取值為總長(zhǎng)的10%；

壓縮比—是一個(gè)系數(shù)，取值不同，彈簧的使用壽命不同，該值可在各配件供應(yīng)商的資料上查詢；

彈簧載荷 —可以理解為彈簧的彈力；

彈簧的剛度—彈簧的彈力增量跟其變形增量的比值。可以理解為每增加1000N的力跟彈簧的壓縮長(zhǎng)度之比。該值可在配件供應(yīng)商的資料上查得。

壓縮量—彈簧壓縮的長(zhǎng)度。

實(shí)用實(shí)例 頂針板復(fù) 位彈簧計(jì)算（以龍記CI3030標(biāo)準(zhǔn)模架為例）

假設(shè) 頂針板所需頂出行程為30mm，頂針板重18.5kg，回針直徑20mm，彈簧使用壽命不低于50萬(wàn)次。那么，該選用多大直徑、多長(zhǎng)的彈簧呢？

解 根據(jù)上述公式可得

彈簧總長(zhǎng)＝（30+15）÷0.36=125（mm）

4個(gè)彈簧預(yù)壓狀態(tài)下的載荷＝42.2×15×4＝2532（N）2532N≈258.19kgf

頂針板重量的2.5倍=18.5×2.5=46.25（kgf） 258.19（kgf）

注：kgf是千克力，意思是1kg重的物體在地球上所受的地心引力大約是9.8N。 1kgf=9.8N，1N≈0.1020kgf。為了方便計(jì)算，常常取0.1。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，我們使用直徑40mm、長(zhǎng)度125mm的藍(lán)色彈簧比較合適。

這個(gè)是怎么計(jì)算的？式中的值是怎么來(lái)的？接下來(lái)詳細(xì)講解一下。

頂針板彈簧，從經(jīng)濟(jì)效益和空間占用來(lái)講，應(yīng)首選彈簧直接安裝在回針上。因此，彈簧內(nèi)徑略大于回針即可，由標(biāo)準(zhǔn)件資料可以查得，直徑40mm的彈簧內(nèi)徑是20mm，由于彈簧內(nèi)徑是正公差，所以，選用直徑40mm的彈簧能順利安裝上去。

彈簧使用壽命不低于50萬(wàn)次，那么，它的壓縮比不能大于36%。這是配件供應(yīng)商給出的大約值，不是極限值，所以，可以直接按36%來(lái)計(jì)算。

已知行程是30mm，壓縮比是36%。我們還需要一個(gè)預(yù)壓值，才能知道彈簧總長(zhǎng)，前面說(shuō)過(guò)，預(yù)壓量一般取彈簧總長(zhǎng)的10%。而我們還不知道總長(zhǎng)是多少，這好像陷入了一個(gè)死角。怎么辦？

這時(shí)，我們需要先假定一個(gè)預(yù)壓值，來(lái)演算出彈簧長(zhǎng)度。

假設(shè)沒(méi)有預(yù)壓，直接用30÷0.36≈83（mm）。代表著彈簧長(zhǎng)度肯定不會(huì)小于83mm。按照假定，預(yù)壓值應(yīng)取83×0.1=8.3（mm）。

預(yù)壓只取整數(shù)，接近8.3的整數(shù)值是10，所以按10來(lái)計(jì)算，把這些值代入公式，可以得出以下結(jié)果：

彈簧總長(zhǎng)=（30+10）÷0.36≈111.11（mm）

最接近總長(zhǎng)111.11mm的彈簧是125mm規(guī)格（彈簧是標(biāo)準(zhǔn)件，長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)在配件供應(yīng)商的資料上可查）。所以，我們應(yīng)使用長(zhǎng)度為125mm的彈簧，再根據(jù)這個(gè)結(jié)果，反推出預(yù)壓。

彈簧預(yù)壓=125×0.36-30=15mm）

根據(jù)供應(yīng)商資料可以查出40×125的藍(lán)色彈簧剛度是42.2，根據(jù)剛度，即可計(jì)算出載荷值。

1.1.2彈簧膠（又稱優(yōu)力膠）

彈簧膠（圖1-2）是一種介于橡膠跟塑料之間的材料，既有橡膠的彈性，又有塑料的剛性。它可以提供較大的彈力，但壓縮行程較短。彈簧膠主要用于在模具中需要提供相對(duì)較大彈力、但行程不需要太長(zhǎng)的情況下。

由于彈簧膠占用空間小，耐磨性好，提供的彈力較彈簧要大，故作為輔助開(kāi)模時(shí)，彈簧膠比彈簧更好用。

使用范圍大力小行程輔助開(kāi)模，改變開(kāi)合模順序等。

設(shè)計(jì)規(guī)范（圖1-3）

D根據(jù)模具大小選擇，無(wú)強(qiáng)制性要求，適中即可。

A 取值5 ～ 10mm。

B 取值20 ～ 25mm。

C 取值4 ～ 6mm。

1.1.3 氮?dú)鈴椈?/h3>

氮?dú)鈴椈桑▓D1-4）目前在模具領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛，它是將高壓氮?dú)獬淙敫左w，靠柱塞活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能的。

圖1-4?氮?dú)鈴椈?/p>

氮?dú)鈴椈稍谛阅苌嫌兄饘購(gòu)椈苫驈椈赡z無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。它具有彈力足、行程大、穩(wěn)定性好、制造精密等優(yōu)點(diǎn)，常用于模具中對(duì)彈力和行程要求比較大的場(chǎng)合。

氮?dú)鈴椈芍饕譃镮SO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)型、結(jié)構(gòu)緊湊型、超緊湊型、微小型幾類，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)和空間，直接在供應(yīng)商提供的資料上選擇需要使用的型號(hào)即可。

設(shè)計(jì)規(guī)范

① 氮?dú)鈴椈杀仨毠潭ㄔ谀＞呱希涔潭ǚ绞接卸喾N，詳細(xì)可參考供應(yīng)商提供的資料。

② 柱塞頂部的接觸面應(yīng)完全貼合模板，不能讓它自由空回位，否則非常容易損壞。因此，氮?dú)鈴椈晒ぷ鞯降讜r(shí)，必須要有預(yù)壓縮，預(yù)壓縮3 ～ 5mm即可。

③ 氮?dú)鈴椈刹荒芷d，工作時(shí)的垂直度不能大于0.15°，應(yīng)保證氮?dú)鈴椈芍顒?dòng)方向跟開(kāi)模方向的平行度，也要注意模具本身傾斜或安裝面的斜度。

④ 氮?dú)鈴椈烧９ぷ鳒囟仍? ～ 80℃，超過(guò)會(huì)影響其使用壽命。

⑤ 行程越長(zhǎng)，直徑越大，價(jià)格越貴，所以，一般都選擇跟所需行程最接近的型號(hào)。