项目二斜导柱侧抽芯机构教学设计.docx

项 目 二 斜 导 柱 侧 抽 芯 机 构一、教学目标1 .通过对塑料模中斜导柱抽芯机构的工作过程分析掌握力的基本概念、力的基本性质、力对点之矩、受力分析和力的平衡方程2 .会对斜导柱抽芯机构进行受力分析并计算塑件的脱模力和抽芯力3 .培养学生严谨的工作作风和分析问题、解决问题的能力二、学习任务1 .分析斜导柱侧抽芯机构中侧型芯、导柱和滑块的受力2 .计算斜导柱侧抽芯机构的脱模力和抽芯力模块一导柱的受力分析一、教学目标1 .通过对塑料模中斜导柱抽芯机构的工作过程分析掌握力的基本概念、力的基本性质、力对点之矩和受力分析2 .会对斜导柱侧抽芯机构进行受力分析3 .培养学生严谨的工作作风和分析问题、解决问题的能力二、学习任务分析斜导柱侧抽芯机构（图 2-1 ）中侧型芯、导柱和滑块的受力三、解决任务（一）斜导柱侧抽芯机构的工作过程图2-1斜导柱分型抽芯原理图1-楔紧块2-定模座板3-斜导柱4-销钉5-侧型芯6-推管7-动模板8-滑块9-限位挡块10-弹簧11-螺钉图2-1表示斜导柱分型抽芯机构工作原理它具有结构简单，制造方便，安全可靠的特点，因而是最常用的一种结构形式，图中与模具开合方向成一定角度的斜导柱 3固定在定模座上，滑块 8可以在动模板7的导滑槽内滑动，侧型芯 5用销钉4固定在滑块8上，开模时，开模力通过斜导柱作用于滑块上，迫使滑块在动模导滑槽内向左滑动，直至斜导柱全部脱离滑块，即完成抽芯动作，制品由推出机构中的推管 6推离型芯，BI位挡块 9、弹簧10及螺钉11组成滑块定位装置，使滑块保持抽芯后的最终位置，以确保再次合模时，斜导柱能顺利地插入滑块的斜导柱孔，使滑块回到成型时的位置。

在注射成型时，滑块 8受到型腔熔体压力的作用，有产生移位的可能，因此用楔紧块 l来保证滑块在成型时的准确位置二）侧型芯的受力分析当塑料制品收缩包紧侧型芯时，脱模的受力情况如图 2-2所示，型芯有脱膜斜度F m一制品与侧型芯之间的摩擦力；Fy一因制品收缩产生对侧型芯的正压力；F —克服包紧力和摩擦力 Fm 造成阻碍所需的脱膜力； a 一脱拔模斜度塑料制品在冷凝收缩时，对侧型芯产生包紧力，抽芯机构所需的抽芯力，必须克服因包紧力所引起的抽芯阻力及抽芯机构机械滑动时的摩擦阻力， 才能把活动型芯抽拔出来 对于不带通孔的壳体制品侧抽芯，抽拔时还需克服表面大气压造成的阻力在抽拔过程中，开始抽拔的瞬时，使制品与侧型芯脱离所需的抽拔力称为起始抽芯力，以后为了使侧型芯抽到不妨碍制品推出的位置时，所需的抽拔力称为相继抽芯力，前者比后者大因此计算抽芯力时应以起始抽芯力为准三）斜导柱的受力分析斜导柱常用的结构形式如图 2-3所示斜导柱在工作过程的受力情况可近似地简化为图 2-4a,其一端为固定端约束 在开模初， 导柱与滑块全面结合， 如不考虑斜导柱与滑块孔间的摩擦力， 其受力图如图 2-4b 所示匕为滑块对导柱的正压力。

图 2-3 斜导柱常用的结构形式a） b）图 2-4 斜导柱的力学模型简图及受力（四）滑块的受力分析滑块在工作中受到抽芯所需的开模力、斜导柱的支承力和水平方向抽拔侧型芯时侧型芯对滑块的抽芯阻力的共同作用图 2-5 滑块的受力Fz一抽拔侧型芯所需要克服的抽芯阻力；Fk一抽出侧型芯所需要的开模力；F'3一斜导柱对滑块的支承力（即：滑块对斜导柱正压力的反作用力）四、相关知识（一）力的概念1．力的定义力的概念来自于实践，人们在劳动或日常生活中推、拉、提、举物体时，肌肉会收缩，进而人们逐渐产生了对力的感性认识，大量的感性认识经过科学的抽象，并加以概括，形成了力的概念力是物体之间的相互机械作用这种作用对物体产生两种效应，即引起物体机械运动状态的变化和使物体产生变形前者称为力的外效应或运动效应，后者称为力的内效应或变形效应如果我们所考察的是质点，作用于其上的力所产生的效应在于使其产生加速度如果我们考察的是刚体，则作用于其上的力，有使刚体的移动状态和转动状态发生改变的效应，并分别称为力移动效应和转动效应如果我们考察的是一个变形体，那么作用于其上的力所产生的还将有变形效应力的作用离不开物体，因此谈到力时，必须指明相互作用的两个物体，并且要根据研究对象的不同来明确受力体和施力体。

实践证明：力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点，这三个因素称为力的三要素当三 要素中有任何一个改变时，力的作用效应也将改变力的方向包含方位和指向两个意思，如铅垂向下，水 平向左等作用点指的是力在物体上的作用位置一般说来，力的作用位置并不是一个点而是一定的面积C 但是，当作用面积小到可以不讲其大小时，就抽象成一个点，这个点就是力的作用点，而这种作用于一点 的力则称为集中力2.力的表示方法力是既然是一种有大小和方向的量，所以力是矢量（简称力矢）1）力的图示法 常用一带箭头的线段表示如图 2-6所示线段长度 AB按一定比例尺表示力的大小；线段的方位和箭头的指向表示力的方向；线段的起点（或终点）表示力的作用点；与线段重合的直线称为 力的作用线图2-6力的图示法（2）力的数学表示法 矢量用黑体字母表示，如 F;力的大小是标量，一般用字母表示，如 F若力矢F在平面Oxy中，则其矢量表达式为F = Fx + Fy = Fxi + Fy j （2-1）式中Fx , Fy分别表示力F沿平面直角坐标轴 x, y方向上的两个分力； Fx , Fy分别表示力F在平面直角坐标轴x、y上的投影；i、j分别为力F在平面直角坐标轴 x、y上的单位矢量。

3）力F在直角坐标轴 x, y上的投影 过力矢F两端向两坐标轴引垂线得垂足 a, b和a b'，如图2-7所 示线段ab、a b'分别为力F在x轴和y轴上的投影的大小投影的正负号规定为：由起点 a到终点b （或 由起点a'到终点bj的指向与坐标轴正向相同时为正，反之为负图2-7力的投影法图2-7中力F在x轴和y轴上的投影分别为Fx= Fcos a(2-2)(2-3)Fy = — Fsin a可见，力的投影是代数量若已知力的矢量表达式（2-1）,则力F的大小及方向为F ...F； F；tanFyFx（二）静力学公理人们经过长期的生活和生产实践的积累，建立了力的概念，并由此总结出了一些力的基本性质，因其 正确性已经被实践反复证明，为大家所公认，所以也称静力学公理1．性质一 二力平衡公理刚体上仅受两力作用而平衡的充分与必要条件是：此两力必须等值、反向、共线，即 Fi = - F2,如图2-8 所示这一性质揭示了作用于刚体上最简单的力系平衡时所必须满足的条件图 2-8 二力平衡工程上常遇到只受两个力作用而平衡的构件，我们将其称为二力构件根据性质一可以判断，此二力构件上所受到的两个力的方向必沿这两力作用点的连线，且等值、反向。

2．性质二 加减平衡力系原理对于作用在刚体上的任何一个力系，可以增加或去掉任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应推论 1(力的可传递性)作用于刚体上的某力可沿其作用线移动到该刚体上的任一点而不改变此力对刚体的作用效应证明：设力 F 作用于刚体上的 A 点，如图 2-9a 所示；在其作用线上任取一点 B,并在B点处添加一对平衡力 Fi和F2,使F、Fi、F2共线，且F2= - Fi=F,如图2-9b所示；根据性质二，将 F、Fi所组成的平衡力去掉，刚体上剩下 F2,且F2=F,如图2-9c所示；由此得证图 2-9 力的可传性力的可传性说明：对刚体而言，力是滑动矢量需要强调的是，此推论只适用于刚体而不适用于变形体3．性质三 力的平行四边形法则图 2-i0 力的平行四边形法则作用于物体上同一点的两个力可以合成为一个合力，合力的作用点也在该点，且合力的大小和方向可用两个力为邻边所作的平行四边形的对角线来确定该公理说明：力矢量可按平行四边形法则进行合成与分解，如图 2-10所示，合力矢量 Fr与分力矢量Fi ， F2 间的关系符合矢量运算法则：Fr=Fi+F2 (2-4)即合力等于两分力的矢量和。

在平面直角坐标系中如果 Fr的投影为Frx、FRy ; Fi的投影为Fix、Fiy; F2的投影为F2x、F2y ,则有FRx=Fix+F2x, FRy=Fiy+F2y2-5)n 个力作用的情况设一刚体上受力系F1、F2、…、Fn作用，力系中各力的作用线共面且汇交于同一点（力系中各力的作用线共面且汇交于同一点的力系称为平面汇交力系），根据性质 3 和式（2-4）可将此力系合成为一个合力 Fr,且有Fr=Fi+F2 +…+Fn=2F （2-6）可见，平面汇交力系的合力矢量等于力系各分力的矢量和 根据式（ 2-5 ）可得 Frx = F 1x+ F2x + , • , + Fnx= 2Fx FRy= Fiy+F2y+…+ Fny=2Fy （2-7）式（2-7） 称为合力投影定理， 即力系的合力在某轴上的投影等于力系中各分力在同轴上投影的代数和 工程中常利用平行四边形定则将一力沿两个规定方向分解，使力的作用效应更加突出例如，在进行 直齿圆柱齿轮的受力分析时，常将作用于齿面的法向正压力 Fn分解为沿齿轮分度圆切线方向的分力 Ft和指向轴心的压力Fr,如图2-11所示Ft称为圆周力或切向力，作用是推动齿轮绕轴转动； Fr称为径向力，该力对支承齿轮的轴产生影响。

推论 2 三力平衡汇交定理 刚体受三个共面但互不平行的力作用而平衡时，三力必汇交于一点 证明：设刚体上 Al、A2、A3三点受共面且平衡的三力 Fi、F2、F3作用，如图2-12所示，根据力的可传性将Fi、F2移到其作用线交点 B,并根据性质3将其合成为FR,则刚体上仅有 F3和FR作用根据性质 1， F 3 和 F R 必在同一直线上，所以 F 3 一定通过 B 点，于是得证 F 1、 F 2、 F 3 共点图 2-11 直齿圆柱齿轮的受力 图 2-12 三力平衡汇交 4．性质四 作用与反作用定律 两物体间相互作用的力总是同时存在，并且两力等值、反向、共线，分别作用于两个物体这两个力 互为作用与反作用的关系 此定律概括了自然界中物体间相互作用的关系，表明一切力总是成对出现的，提示了力的存在形式和 力在物体间的传递方式 （三）力对点之矩 1．力矩的概念 力不仅能使刚体产生移动效应，还能使刚体产生转动效应如图 2-13 所示，用扳手转动螺母时，作 用于扳手 A 点的力 F 可使扳手与螺母一起绕螺母中心点 O 转动 力的这种转动作用不仅与力的大小、 方向 有关，还与转动中心至力的作用线的垂直距离 d 有关。

因此，定义 Fd 的乘积为力使物体对点 O 产生转动效应的度量，称为力对点 O 之矩，用 MO （ F ）表示，即式中点称为力矩中心，简称矩心； d称为力臂；乘积 Fd称为力矩的大小；“土”表示力矩的转向，规定在平面问题中，逆时针转向取正号，顺时针转向取负号，故平面上力对点之矩为代数量力矩的单位为 N-m或kN-m；应注意：一般来说，同一个力对不同点产生的力矩是不同的，因此不指明矩心而求力矩是无任何意义的在表示力矩时，必须标明矩心图2-13扳手转动螺母2 .力矩的性质1)力F对O点之矩不仅取决于 F的大小，同时还与矩心的位置即力臂 d有关2)力F对于任一点之矩，不因该力的作用点沿其作用线移动而改变3)力的大小等于。