高

(黑龍江工業(yè)學(xué)院，黑龍江 雞西 158100)

壓鑄模具抽芯和推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選擇與運(yùn)動(dòng)干涉條件建立

高峰

(黑龍江工業(yè)學(xué)院，黑龍江 雞西 158100)

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

抽芯機(jī)構(gòu)；推出機(jī)構(gòu)；干涉條件

1基于特征的抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選擇

1.1抽芯機(jī)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(gè)脫模方向，模具分型面的數(shù)量為p=n-m+2。此時(shí)，壓鑄模具需要n-m+1個(gè)抽芯機(jī)構(gòu)，沿n-m+1個(gè)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(shí)，金屬液充填型腔，冷凝收縮后，對(duì)活動(dòng)型芯的成型部分產(chǎn)生包緊力，抽芯時(shí)須克服由鑄件收縮產(chǎn)生的包緊力和抽芯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yīng)完全脫離抽芯機(jī)構(gòu)，并保證壓鑄件從主分型面順利脫離模具，抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)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(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)選擇。

斜銷抽芯機(jī)構(gòu)以壓鑄機(jī)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(dǎo)柱孔之間的斜向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生抽芯方向運(yùn)動(dòng)分量，實(shí)現(xiàn)抽芯，依靠合模復(fù)位。

因此，斜銷抽芯機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)較大抽芯力的抽芯，抽芯、復(fù)位與模具開合模運(yùn)動(dòng)同步，壓鑄成型周期短，自動(dòng)化程度高。但受到模具尺寸和斜銷強(qiáng)度的限制，抽芯距離較短。

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

(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(jī)構(gòu)位于動(dòng)模部分；

(3) 壓鑄機(jī)開模力在vv-m+1向分力PK滿足：PKgt;Pn-m+1；

(4) 壓鑄機(jī)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(jī)構(gòu)選擇。

彎銷抽芯機(jī)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(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及其組成

彎銷抽芯機(jī)構(gòu)的原理和斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的原理相同，具有如下特點(diǎn)：

(1) 傾斜角度大，抽芯距大于斜導(dǎo)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(shí)相碰撞；銷和支承板的強(qiáng)度應(yīng)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(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)選擇。

液壓抽芯機(jī)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(dòng)作平穩(wěn)，可抽出與分型面成任何角度的型芯。同時(shí)，液壓抽芯器可按程序?qū)崿F(xiàn)順序控制，靈活應(yīng)用于各種場合。

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

(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(jī)構(gòu)可根據(jù)需要位于動(dòng)、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(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及其組成

2基于特征的推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選擇

2.1推出機(jī)構(gòu)組成及其特征參數(shù)。

推出機(jī)構(gòu)主要由推出元件，復(fù)位元件，限位元件，導(dǎo)向元件和結(jié)構(gòu)元件組成。

在推出機(jī)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(yīng)的成型零件表面沿v向脫模的相對(duì)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(jī)構(gòu)主要分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)和卸料板推出機(jī)構(gòu)等，如圖3～圖5所示：

圖3 推桿推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其組成

圖4 推管推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其組成

圖5 卸料板推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其組成

推桿推出機(jī)構(gòu)可根據(jù)壓鑄件對(duì)模具的包緊力的大小，選擇推桿的直徑和數(shù)量，推出動(dòng)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(dòng)方式與推桿基本相同，不同之處在于推出元件成管狀，設(shè)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(shí)力的作用點(diǎn)距離包緊力中心較近，推出平衡均勻；推管推出時(shí)作用面積大，壓鑄件承受推出壓強(qiáng)小，變形小。

卸料板推出機(jī)構(gòu)是利用動(dòng)模鑲塊的推出運(yùn)動(dòng)從固定型芯上推出壓鑄件的機(jī)構(gòu)，壓鑄件推出時(shí)，動(dòng)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(huì)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(jī)構(gòu)作用于壓鑄件上的推出力分布不合理，將對(duì)壓鑄件及模具產(chǎn)生如下影響：

(1)壓鑄件推出時(shí)由于受力不均而產(chǎn)生變形；

(2)壓鑄件因推出部位強(qiáng)度不夠而被推裂；

(3)影響壓鑄件基準(zhǔn)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(fù)雜程度和使用壽命。

因此，在壓鑄模具設(shè)計(jì)時(shí)，按如下原則進(jìn)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(yīng)設(shè)置推出元件；

(2)在壓鑄件凸緣、加強(qiáng)筋及強(qiáng)度較好的形狀特征處設(shè)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(yīng)該設(shè)置推出元件；

(4)位于動(dòng)模的澆注系統(tǒng)上應(yīng)該設(shè)置推桿；

(5)受鑄件包緊力較大的分流椎周圍或內(nèi)孔，應(yīng)該設(shè)置推出元件；

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

(7)避免在壓鑄件的重要表面和基準(zhǔn)表面設(shè)置推桿；

(8)推出元件的設(shè)置應(yīng)避免與抽芯機(jī)構(gòu)發(fā)生干擾，即應(yīng)盡量避免它們?cè)诜中兔嫔系耐队爸睾稀?/p>

2.2基于成型特征的推出機(jī)構(gòu)選擇。

在壓鑄模具推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，按如下原則進(jìn)行推出機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)；

(4) 位于動(dòng)模的澆注系統(tǒng)，選用推桿推出機(jī)構(gòu)；

(5) 強(qiáng)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(jī)構(gòu)或卸料板推出機(jī)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(jī)構(gòu)。

3抽芯與推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉條件

壓鑄模具動(dòng)模抽芯機(jī)構(gòu)的復(fù)位運(yùn)動(dòng)與推出機(jī)構(gòu)復(fù)位運(yùn)動(dòng)的初始位置關(guān)系如圖6所示：

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

根據(jù)壓鑄模具成型運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，當(dāng)動(dòng)模抽芯機(jī)構(gòu)為斜銷

圖6 動(dòng)模抽芯復(fù)位運(yùn)動(dòng)與推出機(jī)構(gòu)復(fù)位運(yùn)動(dòng)關(guān)系

抽芯機(jī)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)為推桿或推管推出機(jī)構(gòu)時(shí)，動(dòng)模抽芯復(fù)位運(yùn)動(dòng)、推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位運(yùn)動(dòng)與動(dòng)定模合模運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。

此時(shí)，若動(dòng)模抽芯機(jī)構(gòu)活動(dòng)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(fù)位過程中抽芯機(jī)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)干涉，壓鑄模具推出機(jī)構(gòu)應(yīng)采用預(yù)復(fù)位機(jī)構(gòu)，在推出機(jī)構(gòu)的推出運(yùn)動(dòng)完成后，即進(jìn)行模具推出機(jī)構(gòu)的預(yù)復(fù)位運(yùn)動(dòng)。

通過對(duì)抽芯機(jī)構(gòu)特征參數(shù)研究，建立了三種典型抽芯機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)規(guī)則；通過推出力對(duì)壓鑄件脫模過程影響分析，建立了推出機(jī)構(gòu)選擇與設(shè)計(jì)規(guī)則；根據(jù)對(duì)壓鑄模具成型運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的研究，確定了抽芯與推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)干涉條件，找到了消除壓鑄模具成型運(yùn)動(dòng)干涉方法。

[1]陳金城.壓鑄生產(chǎn)與技術(shù)[M].北京：中國鑄造協(xié)會(huì)壓鑄分會(huì),2007.

[2]劉六法.中英日鑄造常用詞典[M].北京：中國鑄造協(xié)會(huì)壓鑄分會(huì),2008.

[3]徐紀(jì)平.壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

ClassNo.:TG249.2DocumentMark：A

(責(zé)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(jí)工程師，黑龍江工業(yè)學(xué)院。研究方向：機(jī)械教學(xué)與管理。

1672-6758(2013)11-0048-3

TG249.2

A