高

(黑龍江工業(yè)學院，黑龍江 雞西 158100)

壓鑄模具抽芯和推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)選擇與運動干涉條件建立

高峰

(黑龍江工業(yè)學院，黑龍江 雞西 158100)

在抽芯機構(gòu)與推出機構(gòu)特征參數(shù)研究基礎上，建立了典型抽芯與推出機構(gòu)的選擇規(guī)則與運動干涉條件，提出消除壓鑄模具成型運動干涉方法。

抽芯機構(gòu)；推出機構(gòu)；干涉條件

1基于特征的抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)選擇

1.1抽芯機構(gòu)判別及其特征參數(shù)。

若壓鑄件次要形狀特征存在：γn≠0°或，γn≠180°且 γm=γ0(1 ≤m≤n) 則該壓鑄件存在n-m+3個脫模方向，模具分型面的數(shù)量為p=n-m+2。此時，壓鑄模具需要n-m+1個抽芯機構(gòu)，沿n-m+1個脫模方向，通過各次要形狀特征的輔助分型面Sn-m+1，完成壓鑄件的局部脫模。

壓鑄時，金屬液充填型腔，冷凝收縮后，對活動型芯的成型部分產(chǎn)生包緊力，抽芯時須克服由鑄件收縮產(chǎn)生的包緊力和抽芯機構(gòu)運動時的各種阻力，兩者的合力即為抽芯力。因此，次要形狀特征完成脫模所需要的抽芯力為Pn-m+1=Fn-m+1p(μcosα-sinα) 式中：Pn-m+1為壓鑄件第vn-m+1向次要形狀特征的抽芯力(N)；Fn-m+1為壓鑄件第vn-m+1向次要形狀特征的表面積之和(mm2)；p為單位面積包緊力(MPa)；μ為摩擦系數(shù)；α為脫模斜度。

抽芯后，為保證各次要形狀特征應完全脫離抽芯機構(gòu)，并保證壓鑄件從主分型面順利脫離模具，抽芯機構(gòu)實現(xiàn)的抽芯距離為：ln-m+1=hn-m+1+K式中：ln-m+1為抽芯距離；hn-m+1為次要形狀特征vn-m+1向最大尺寸；K為安全系數(shù)K=5～10。

1.2斜銷抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)選擇。

斜銷抽芯機構(gòu)以壓鑄機的開模力作為抽芯力，通過與開模方向成一定角度的斜銷和滑塊導柱孔之間的斜向運動，產(chǎn)生抽芯方向運動分量，實現(xiàn)抽芯，依靠合模復位。

因此，斜銷抽芯機構(gòu)可實現(xiàn)較大抽芯力的抽芯，抽芯、復位與模具開合模運動同步，壓鑄成型周期短，自動化程度高。但受到模具尺寸和斜銷強度的限制，抽芯距離較短。

結(jié)合斜銷抽芯機構(gòu)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，可按如下條件進行壓鑄件次要形狀特征斜銷抽芯機構(gòu)的選擇與設計：

(1) 脫模方向vn-m+1與v垂直，即γn-m+1=±90°，且接近主分型面S(v，θ)的壓鑄件次要形狀特征；

(2) 壓鑄件次要形狀特征及其抽芯機構(gòu)位于動模部分；

(3) 壓鑄機開模力在vv-m+1向分力PK滿足：PKgt;Pn-m+1；

(4) 壓鑄機開模距H滿足：H≥3(ln-m+1/tgθ)，θ為斜銷傾斜角；

(5) 中小型壓鑄模具。

1.3 彎銷抽芯機構(gòu)選擇。

彎銷抽芯機構(gòu)如圖1所示。主要包括彎銷1、支撐塊2、定位銷3、滑塊4等零件。

圖1 彎銷抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)及其組成

彎銷抽芯機構(gòu)的原理和斜導柱抽芯機構(gòu)的原理相同，具有如下特點：

(1) 傾斜角度大，抽芯距大于斜導柱抽芯距；

(2) 脫模力較大；

(3) 工藝性差。

彎銷一般裝在模板的外側(cè)，一端固定在模板上，另一端由支承板來支承，承受較大的脫模力；彎銷和滑塊孔之間的間隙為0.5mm，避免鎖模時相碰撞；銷和支承板的強度應根據(jù)脫模力的大小或作用在成型芯上的熔料壓力來確定。

1.4液壓抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)選擇。

液壓抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)及其基本組成如圖2所示。包括液壓抽芯器1、抽芯器座2、聯(lián)軸器3、拉桿4、鎖緊塊5、滑塊6、型芯7等組成零件。液壓抽芯器是一種通用的抽芯裝置，抽芯力及抽芯行程都較大，抽芯動作平穩(wěn)，可抽出與分型面成任何角度的型芯。同時，液壓抽芯器可按程序?qū)崿F(xiàn)順序控制，靈活應用于各種場合。

結(jié)合液壓抽芯機構(gòu)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，按如下條件進行壓鑄件次要形狀特征液壓抽芯機構(gòu)的選擇與設計：

(1)脫模方向vn-m+1與v為任意夾角的壓鑄件次要形狀特征；

(2)壓鑄件次要形狀特征及其抽芯機構(gòu)可根據(jù)需要位于動、定模部分；

(3)液壓抽芯器抽芯力PQ滿足：PQ≥1.3Pn-m+1；

(4)液壓抽芯器抽芯距HQ滿足：HQ≥ln-m+1；

(5)根據(jù)需要，按程序?qū)崿F(xiàn)順序抽芯；

(6)中大型壓鑄模具。

圖2 液壓抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)及其組成

2基于特征的推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)選擇

2.1推出機構(gòu)組成及其特征參數(shù)。

推出機構(gòu)主要由推出元件，復位元件，限位元件，導向元件和結(jié)構(gòu)元件組成。

在推出機構(gòu)推出元件作用下，壓鑄件主要形狀特征和次要形狀特征，與其相應的成型零件表面沿v向脫模的相對位移稱為推出距離。

根據(jù)壓鑄件各形狀特征v向最大尺寸Hz，確定推出距離Ht為：Ht=Hz+5；(Hz≤20 mm)

根據(jù)壓鑄件形狀特征的不同，壓鑄模具推出機構(gòu)主要分為推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)和卸料板推出機構(gòu)等，如圖3～圖5所示：

圖3 推桿推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其組成

圖4 推管推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其組成

圖5 卸料板推出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其組成

推桿推出機構(gòu)可根據(jù)壓鑄件對模具的包緊力的大小，選擇推桿的直徑和數(shù)量，推出動作簡單精確，不易發(fā)生故障，安全可靠。

推管是推桿的一種特殊形式，其傳動方式與推桿基本相同，不同之處在于推出元件成管狀，設置在型芯外圍，用于圓形空心壓鑄件或壓鑄件圓形空心次要形狀特征部分的推出；推管包圍在型芯外圍，推出時力的作用點距離包緊力中心較近，推出平衡均勻；推管推出時作用面積大，壓鑄件承受推出壓強小，變形小。

卸料板推出機構(gòu)是利用動模鑲塊的推出運動從固定型芯上推出壓鑄件的機構(gòu)，壓鑄件推出時，動模鑲塊的推力作用于壓鑄件的側(cè)壁端面上適用于推出壓鑄件側(cè)壁包緊力大的鑄件；壓鑄件承受推出作用力的面積大，推力分布均勻，變形??；壓鑄件上沒有推出痕跡，不會影響鑄件的精度和外觀質(zhì)量；適用于鑄件面積較大、薄壁而輪廓簡單的盤形深腔壓鑄件。

壓鑄件各形狀特征沿v向脫模過程中，若推出機構(gòu)作用于壓鑄件上的推出力分布不合理，將對壓鑄件及模具產(chǎn)生如下影響：

(1)壓鑄件推出時由于受力不均而產(chǎn)生變形；

(2)壓鑄件因推出部位強度不夠而被推裂；

(3)影響壓鑄件基準面的精度；

(4)影響壓鑄件表面美觀，增加鑄件清理工作量；

(5)取出壓鑄件困難；

(6)影響模具的制造復雜程度和使用壽命。

因此，在壓鑄模具設計時，按如下原則進行推出力作用方式的選擇：

(1)壓鑄件內(nèi)表面形狀特征周圍因包緊力作用，脫模阻力較大，應設置推出元件；

(2)在壓鑄件凸緣、加強筋及強度較好的形狀特征處設置推出元件；

(3)脫模斜度較小或v向尺寸較大的壓鑄件形狀特征端面，應該設置推出元件；

(4)位于動模的澆注系統(tǒng)上應該設置推桿；

(5)受鑄件包緊力較大的分流椎周圍或內(nèi)孔，應該設置推出元件；

(6)推出元件在壓鑄件上的作用部位應均勻?qū)ΨQ，防止壓鑄件在推出時歪斜造成變形；

(7)避免在壓鑄件的重要表面和基準表面設置推桿；

(8)推出元件的設置應避免與抽芯機構(gòu)發(fā)生干擾，即應盡量避免它們在分型面上的投影重合。

2.2基于成型特征的推出機構(gòu)選擇。

在壓鑄模具推出機構(gòu)設計過程中，按如下原則進行推出機構(gòu)的選擇：

(1) 沿v向脫模的壓鑄件各形狀特征為中空回轉(zhuǎn)體，在分型面上的投影面積F≤2000 mm2，且推出部位分布于壁厚δ≤3.5 mm2的各形狀特征v向封閉端面上，則選用推管推出機構(gòu)；

(2) 澆注系統(tǒng)位于定模，沿v向脫模的壓鑄件各形狀特征，在分型面上的總投影面積ΣF≥2000 mm2，推出部位有外觀質(zhì)量要求，且各形狀特征推出部位均分布于主分型面上，則選用卸料板推出機構(gòu)；

(3) 推出部位無外觀質(zhì)量要求和精度要求，各形狀特征的推出作用面積滿足Ft'≥3.5×3.5mm2，則選用推桿推出機構(gòu)；

(4) 位于動模的澆注系統(tǒng)，選用推桿推出機構(gòu)；

(5) 強度低、易變形的壓鑄件，根據(jù)其在分型面上的投影面積的大小，優(yōu)先選用推桿推出機構(gòu)或卸料板推出機構(gòu)。

(6) 根據(jù)沿v向脫模的壓鑄件各形狀特征分別滿足(1)、(3)、(4)，則選用推管與推桿組合推出機構(gòu)。

3抽芯與推出機構(gòu)運動干涉條件

壓鑄模具動模抽芯機構(gòu)的復位運動與推出機構(gòu)復位運動的初始位置關系如圖6所示：

下圖中：h為開模距，Ht為推出機構(gòu)推出距，e為型芯端面與推出元件側(cè)面復位初始距離。

根據(jù)壓鑄模具成型運動特點，當動模抽芯機構(gòu)為斜銷

圖6 動模抽芯復位運動與推出機構(gòu)復位運動關系

抽芯機構(gòu)，推出機構(gòu)為推桿或推管推出機構(gòu)時，動模抽芯復位運動、推出機構(gòu)的復位運動與動定模合模運動同時進行。

此時，若動模抽芯機構(gòu)活動型芯在模具主分型面上的投影S’cn與推出元件端面在壓鑄模具主分型面上的投影S’t，以及復位過程中抽芯機構(gòu)型芯端面與推出元件外輪廓之間距離eo滿足如下條件，壓鑄模具成型運動將發(fā)生干涉：

(1)S’cn∩S’t

(2)eo=e-(h-Ht+ho) tgα ≥ 0

為消除壓鑄模具成型運動干涉，壓鑄模具推出機構(gòu)應采用預復位機構(gòu)，在推出機構(gòu)的推出運動完成后，即進行模具推出機構(gòu)的預復位運動。

通過對抽芯機構(gòu)特征參數(shù)研究，建立了三種典型抽芯機構(gòu)的選擇與設計規(guī)則；通過推出力對壓鑄件脫模過程影響分析，建立了推出機構(gòu)選擇與設計規(guī)則；根據(jù)對壓鑄模具成型運動特點的研究，確定了抽芯與推出機構(gòu)運動干涉條件，找到了消除壓鑄模具成型運動干涉方法。

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[3]徐紀平.壓鑄工藝及模具設計[M].北京：化學工業(yè)出版社,2009.

ClassNo.:TG249.2DocumentMark：A

(責任編輯：蔡雪嵐)

OntheStructuralSelectionandtheMovementInterferenceConditionsofCoreandPullingMechanismofDieCastingMould

Gao Feng

(Heilongjiang University of Technology, Jixi, Heilongjiang 158100，China)

Based on characteristic parameters of core and pulling mechanism of the die casting mould, the paper discussed the selection rules and movement interference conditions of the typical core and pulling mechanism .It proposes the interference method of eliminating the die-casting molding.

core pulling mechanism；ejecting mechanism；interference conditions

高峰，碩士，高級工程師，黑龍江工業(yè)學院。研究方向：機械教學與管理。

1672-6758(2013)11-0048-3

TG249.2

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