有平键的分形旋压模具及该平键的确定方法

摘要

一种有平键的分形旋压模具及该平键的确定方法。所述的分形旋压模具包括主动芯模和从动芯模。在主动芯模和从动芯模与毛坯配合的表面均有一对平键，并且位于主动芯模下端面的一对平键与位于从动芯模上端面的一对平键之间90°交错。使用时，主动芯模上的平键与从动芯模上的平键分别插入毛坯上分布的各键槽中。本发明中，机床主轴施加给主动芯模的转矩通过主动芯模上的一对平键传递给工件，再通过工件和从动芯模配合的一对平键实现工件与从动芯模随主轴的转动，从而使主动芯模、工件和从动芯模随主轴同步转动，防止工件相对芯模滑动；由于主动芯模上的平键和从动芯模上的平键对称分布，交错90°插入毛坯上分布的各键槽中，对毛坯起到定位作用，防止偏心。

主权项

1.一种有平键的分形旋压模具中平键的确定方法，包括主动芯模和从动芯模；所述主动芯模和从动芯模为回转体，其纵截面呈梯形；主动芯模的小端面与从动芯模的小端面分别与毛坯的一个表面配合；在主动芯模与毛坯配合的小端面对称分布有一对平键，在从动芯模与毛坯配合的小端面亦对称分布有一对平键；所述从动芯模上的一对平键与主动芯模上的一对平键相同；在主动芯模的大端面中心有与机床主轴固联的连接插杆；使用时，主动芯模上的平键与从动芯模上的平键分别插入毛坯上分布的各键槽中；使用时，位于主动芯模小端面的一对平键与位于从动芯模小端面的一对平键之间90°交错；其特征在于，先确定主动芯模上的一对平键，具体过程包括以下步骤：步骤1，确定作用在一对平键上的外力偶；根据公式（1）确定作用在一对平键上的外力偶M_e：$M_e=9549\frac{P_k}{n_k}---\left(1\right)$公式（1）中，M_e为作用在一对平键上的外力偶，P_k为旋压机主轴额定功率，n_k为主轴转速；步骤2，确定平键的许用剪切强度；根据公式（2）确定平键的许用剪切强度τ_l：τ_l=(0.5-0.7)σ_b      （2）公式（2）中，τ_l为平键材料的许用剪切强度，σ_b为平键材料的抗拉强度；步骤3，确定平键的许用挤压强度；根据公式（3）确定平键的许用挤压强度σ_l：σ_l=(1.5-2.5)σ_b      （3）公式（3）中，σ_l为平键材料的许用挤压强度，σ_b为平键材料的抗拉强度；步骤4，确定平键长度；根据公式（4）确定平键长度l：l=t₀      （4）公式（4）中，t₀为毛坯厚度，l为平键长度；步骤5，确定力臂长度；根据（5）式确定力臂长度L：L=d/2-Δ      （5）公式（5）中，L为力臂长度，d为芯模小端面直径，Δ为任意一个平键的几何中心在芯模小端面上的投影距芯模小端面边缘的距离；步骤6，确定平键高度和平键宽度：$\left\{\begin{array}{c}h\ge M_e/2{\sigma }_l\mathrm{lL}\\ h<2\Delta \end{array}\right.---\left(6\right)$$\left\{\begin{array}{c}b<2\sqrt{\Delta (d-\Delta )}\\ b\ge M_e/2{\tau }_l\mathrm{hL}\end{array}\right.---\left(7\right)$公式中，h为平键高度，l为平键长度，b为平键宽度，M_e为旋压外力偶，τ_l为平键的许用剪切强度，σ_l为平键的许用挤压强度，L为力臂长度，d为芯模小端面直径，Δ为任意一个平键的几何中心在芯模小端面上的投影距芯模小端面边缘的距离；确定平键高度和宽度的具体步骤如下：第一步，根据式（8）确定平键高度的最小值h_min；h≥M_e/2σ_llL      （8）第二步，判断平键高度的最小值h_min是否满足条件h_min＜2Δ；如果满足，则继续进行下一步，若不满足，则Δ=Δ-δΔ，且使Δ＞0，并返回步骤5，直至h_min满足条件h_min＜2Δ；其中δΔ为Δ的调整步距；第三步，在h_min≤h＜2Δ的范围内确定平键高度h；第四步，根据式（9）得到平键宽度b的最小值b_min；b≥M_e/2τ_lhL      （9）第五步，判断平键宽度b的最小值b_min是否满足条件如果满足，则继续进行下一步，若不满足，则Δ=Δ-δΔ，且使Δ＞0，并返回步骤5，直至b_min满足条件其中δΔ为Δ的调整步距；第六步，在的范围内确定平键宽度b；至此，完成了主动芯模上一对平键的确定，得到所述一对平键的平键长度、力臂长度、平键高度和平键宽度。