[發明專利]有平鍵的分形旋壓模具及該平鍵的確定方法

有效

• 申請號: 201210118309.1
• 申請日: 2012-04-21
• 公開（公告）號: CN102626737A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 詹梅;王巧玲;石豐;楊合
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21D37/00
• 分類號: B21D37/00;B21D22/16;B21D37/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種用于分形旋壓的模具，包括主動芯模和從動芯模；所述主動芯模和從動芯模為回轉體，其縱截面呈梯形；其特征在于，主動芯模的小端面與從動芯模的小端面分別與毛坯的一個表面配合；在主動芯模與毛坯配合的小端面對稱分布有一對平鍵，在從動芯模與毛坯配合的小端面亦對稱分布有一對平鍵；在主動芯模的大端面中心有與機床主軸固聯的連接插桿；使用時，主動芯模上的平鍵與從動芯模上的平鍵分別插入毛坯上分布的各鍵槽中；使用時，位于主動芯模小端面的一對平鍵與位于從動芯模小端面的一對平鍵之間90°交錯。

2.如權利要求1所述一種用于分形旋壓的模具，其特征在于，從動芯模上的一對平鍵與主動芯模上的一對平鍵相同。

3.一種權利要求1所述用于有平鍵的分形旋壓模具中平鍵的確定方法，其特征在于，先確定主動芯模上的一對平鍵，具體過程包括以下步驟：

步驟1，確定作用在一對平鍵上的外力偶；根據公式(1)確定作用在一對平鍵上的外力偶M_e：

Me=9549Pknk---(1)]]>

公式(1)中，M_e為作用在一對平鍵上的外力偶，P_k為旋壓機主軸額定功率，n_k為主軸轉速；

步驟2，確定平鍵的許用剪切強度；根據公式(2)確定平鍵的許用剪切強度τ_l：

τ_l＝(0.5-0.7)σ_b????????(2)

公式(2)中，τ_l為平鍵材料的許用剪切強度，σ_b為平鍵材料的抗拉強度；

步驟3，確定平鍵的許用擠壓強度；根據公式(3)確定平鍵的許用擠壓強度σ_l：

σ_l＝(1.5-2.5)σ_b????????(3)

公式(3)中，σ_l為平鍵材料的許用擠壓強度，σ_b為平鍵材料的抗拉強度；

步驟4，確定平鍵長度；根據公式(4)確定平鍵長度l：

l＝t₀????????????????????(4)

公式(4)中，t₀為毛坯厚度，l為平鍵長度；

步驟5，確定力臂長度；根據(5)式確定力臂長度L：

L＝d/2-Δ????(5)

公式(5)中，L為力臂長度，d為芯模小端面直徑，Δ為任意一個平鍵的幾何中心在芯模小端面上的投影距芯模小端面邊緣的距離；

步驟6，確定平鍵高度和平鍵寬度：

h≥Me/2σllLh<2Δ---(6)]]>

b<2Δ(d-Δ)b≥Me/2τlhL---(7)]]>

公式中，h為平鍵高度，l為平鍵長度，b為平鍵寬度，M_e為旋壓外力偶，τ_l為平鍵的許用剪切強度，σ_l為平鍵的許用擠壓強度，L為力臂長度，d為芯模小端面直徑，Δ為任意一個平鍵的幾何中心在芯模小端面上的投影距芯模小端面邊緣的距離；確定平鍵高度和寬度的具體步驟如下：

第一步，根據式(8)確定平鍵高度的最小值h_min；

h≥M_e/2σ_llL??(8)

第二步，判斷平鍵高度的最小值h_min是否滿足條件h_min＜2Δ；如果滿足，則繼續進行下一步，若不滿足，則Δ＝Δ-δΔ，且使Δ＞0，并返回步驟5，直至h_min滿足條件h_min＜2Δ；其中δΔ為Δ的調整步距；

第三步，在h_min≤h＜2Δ的范圍內確定平鍵高度h；第四步，根據式(9)得到平鍵寬度b的最小值b_min；

b≥M_e/2τ_lhL???????(9)

第五步，判斷平鍵寬度b的最小值b_min是否滿足條件如果滿足，則繼續進行下一步，若不滿足，則Δ＝Δ-δΔ，且使Δ＞0，并返回步驟5，直至b_min滿足條件其中δΔ為Δ的調整步距；

第六步，在的范圍內確定平鍵寬度b；至此，完成了主動芯模上一對平鍵的確定，得到所述一對平鍵的平鍵長度、力臂長度、平鍵高度和平鍵寬度。