金屬壓鑄工藝與模具設計-抽芯機構設計

抽芯機構設計 第 10章 抽芯機構設計 阻礙壓鑄件從模具中沿著分型面方向取出的成型部分，都必須在開模前或開模過程中脫離壓鑄件。模具中，使這種阻礙壓鑄件脫模的成型部分在開模前脫離壓鑄件的機構稱為抽芯機構。 第 10章 抽芯機構設計 常用抽芯機構及其組成 抽芯力和抽芯距離的確定 斜導柱抽芯機構 彎銷抽芯機構 斜滑塊抽芯機構 齒輪齒條抽芯機構 液壓抽芯機構 其他抽芯形式 常用抽芯機構及其組成 常用抽芯機構的特點 抽芯機構的組成 抽芯機構的設計要點 常用抽芯機構及其組成 常用抽芯機構有機動抽芯、液壓抽芯、手動抽芯三種，其中以機動抽芯機構應用最廣。 常用抽芯機構的特點 幾種常用抽芯機構的特點如下。 1機動抽芯機構 開模時，依靠開模動力，通過抽芯機構使阻礙鑄件脫模的側向成型零件由壓鑄件中抽出。機動抽芯機構結構較復雜，但抽拔力大，生產效率高，易實現自動化。機動抽芯機構有斜導柱抽芯、彎銷抽芯、斜滑塊抽芯、齒輪齒條抽芯等幾種形式。 2液壓抽芯機構 模具上安裝液壓抽芯器，通過液壓抽芯器活塞運動進行抽芯及復位。這種機構動作平穩(wěn)可靠，抽芯力大，抽芯距也較長。但模具上需配置專門液壓抽芯器及控制系統，通常用于大中型模具。 常用抽芯機構的特點 抽芯機構的組成 抽芯機構的組成 各零件根據作用可分為以下幾類： (1) 成型零件。成型壓鑄件的側孔、側向凹凸表面。如型芯、型塊。 (2) 運動元件。連接型芯或型塊并在模板的導滑槽內運動。如滑塊、斜滑塊。 (3) 傳動元件。帶動運動元件作抽芯和插芯動作。如斜導柱、齒輪齒條、液壓抽芯器等。 (4) 鎖緊元件。合模后，壓緊運動元件，防止壓射時成型零件產生位移。如楔緊塊、楔緊錐等。 (5) 限位元件。使運動元件開模后停留在所要求的位置上，保證合模時運動元件順利工作。如限位塊、限位釘等。 抽芯機構的設計要點 抽芯機構的設計要點 (2) 型芯與滑塊一般用鑲接的形式。這種結構便于加工，而且因為兩者工作條件不同，選用的材料和熱處理工藝也不同。 (3) 若采用機械抽芯機構，借助開模動力完成抽芯動作，為簡化模具結構，盡可能避免定模抽芯。 (4) 利用開合模運動使抽芯機構動作時，應注意合模時活動型芯復位與推出元件的干擾。一般要求在活動型芯投影面積范圍內不設置推出元件。如果是液壓和手動抽芯，則應嚴格控制操作程序或設置安全裝置。 抽芯力和抽芯距離的確定 抽芯力的估算 抽芯距離的計算 抽芯力和抽芯距離的確定 抽芯機構的主要參數是抽芯力和抽芯距離。 抽芯力的估算 抽芯力的估算 抽芯力的估算 2. 抽芯力的查圖法 按式 (擠壓應力和摩擦系數的較大值，作出鎂、鋅、鋁、銅合金壓鑄時的抽芯力查用圖 (見圖 可簡化設計時的計算過程。 抽芯力的估算 圖 型芯為 10 為壓鑄件壁厚 ) 抽芯距離的計算 抽芯距離的計算 抽芯距離的計算 斜導柱抽芯機構 斜導柱抽芯機構的抽芯過程 斜導柱抽芯機構的設計 抽芯機構與推出機構的干擾 斜導柱抽芯機構 斜導柱抽芯機構組成如圖 成型零件是活動型芯 10；運動元件是滑塊 4；傳動元件是斜導柱 3；鎖緊元件是楔緊塊 2；限位元件是限位塊 8。 斜導柱抽芯機構的抽芯過程 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構設計包括斜導柱、活動型芯與滑塊、楔緊塊及限位機構的設計。 1. 斜導柱設計 斜導柱又稱斜銷或斜拉桿，在抽芯機構中帶動滑塊側向抽芯。 1) 斜導柱的結構形式 斜導柱的基本形式如圖 中是斜導柱安裝傾斜角。斜導柱安裝固定段長度為 模板配合部分直徑為 度 般 l導柱工作段 般在 10 40 減少與孔的摩擦兩側面削平，寬度 作段長度 作段與滑塊孔的配合可取 留 1 度 取 8 10 角取 =+2 3 或 =30 。固定端臺階D=d+(6 8)， h5 2) 斜導柱傾斜角的確定 斜導柱軸線與開模方向夾角稱斜導柱傾斜角。當抽芯方向與分型面平行時，斜導柱傾斜角的選擇與抽芯力的大小、抽芯行程的長短、斜導柱承受的彎曲應力及開模阻力有關，如圖 圖可知： 斜導柱抽芯機構的設計 圖 斜導柱的基本形式 斜導柱抽芯機構的設計 圖 斜導柱受力簡圖 斜導柱傾斜角； s 抽芯距離； 抽芯阻力； 斜導柱抽芯時受的彎曲力； 開模阻力； H 斜導柱受力點到固定端距離； h 斜導柱受力點到固定端的垂直距離； L 開模行程； 斜導柱有效工作段長度 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 圖 延時抽芯參數 斜導柱抽芯機構的設計 2. 滑塊設計 滑塊是連接活動型芯或型塊作抽芯運動的元件。 1) 滑塊的基本形式及主要尺寸 在各種抽芯機構中，除斜滑塊抽芯機構中斜滑塊形式較特殊外，其他各類抽芯機構的滑塊形式基本相同。圖 (a)為滑塊較薄時用滑塊底部 芯中心靠近 此，抽芯時滑塊穩(wěn)定性較好。圖 (b)為滑塊較厚時 型芯中心盡量靠近 提高抽芯時滑塊的穩(wěn)定性。圖 (c)為圓形截面的滑塊，用于抽拔圓柱型芯。當圓柱型芯在分型面上時，圓形滑塊在固定于動模面上的矩形導套內滑動，導滑塊設在導套內，運動平穩(wěn)，制造簡便。如活動圓柱型芯遠離分型面，則圓形截面的滑塊直接在模套內滑動，不另加導套。 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 圖 滑塊主要尺寸 斜導柱抽芯機構的設計 滑塊在導滑槽內運動時，為了使其不偏斜、不卡住，滑塊的導滑面應有足夠長度，此長度要求為滑塊寬度 且滑塊在完成抽芯動作之后留在套板導滑槽內的長度不少于滑塊長度 。抽拔較長型芯時，為滿足此要求，如套板邊框不夠寬時，可在套板外側局部接長。 2) 滑塊與型芯的連接形式 如前所述滑塊與型芯多為鑲接形式。其結構如圖 (a)用銷連接滑塊與型芯。此種結構用于型芯較大的情況；圖 (b)用螺紋連接，用于小型芯；多片薄型芯固定可按圖 (c)所示結構；圖 (d)所示為小型芯在大型芯內用臺階固定，再用燕尾槽把大型芯與滑塊連接起來；多個型芯可用圖 (e)、圖 (f)的固定形式。 3) 滑塊導滑部分的結構 滑塊運動要求平穩(wěn)順利，故對導滑部分要求有正確的結構和恰當的配合。 矩形截面滑塊導滑結構如圖 (a)為整體式，強度高，穩(wěn)定性好，但導滑部分磨損后修正困難，用于較小滑塊。圖 (b)、 (c)為滑塊與導滑件組合式。導滑部分磨損后可修正，加工方便，用于中型滑塊。圖 (d)、 (e)、 (f)都是導滑槽組合相拼式，便于熱處理，加工方便，也易更換，其中圖 (f)用于套板上不能設置導滑槽的場合。 圓形截面滑塊的導滑結構如圖 種結構是在滑塊上開槽，導滑板用螺釘和銷釘安裝固定在動模套板的平面上，用于較小的滑塊導滑，而圖 c)所示為單塊導滑板布置在動模分型面上，這種單塊導滑板也可用于遠離分型面的小型芯滑塊的導滑。 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 圖 圓形截面滑塊的導滑結構 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 4滑塊鎖緊裝置的設計 鑄件成型時型腔中金屬液推動側向成型零件使滑塊移動，不但影響鑄件精度，還可能導致斜導柱彎曲變形。為此，鑄件成型時要有鎖緊裝置，阻止滑塊移動。如圖 (a)為楔緊塊裝在模外，使用于脹模力小的情況。要求緊固螺釘盡量靠近受力點，并用銷釘定位。這種結構制造簡單，便于調整壓緊力，但楔緊塊剛度較差，螺釘易松動。圖 (b)的結構是將楔緊塊端部延長，在動模模體外側加接輔助楔緊塊，以增加原有楔緊塊的剛度。圖 (c)、圖 (d)的結構均為楔緊塊裝在模套內，提高了楔緊塊的強度和剛度，用于脹模力較大的場合。圖 (e)、圖 (f)均采用整體式楔緊塊，對滑塊的鎖緊力大，但浪費材料，且圖 (e)中的套板未經熱處理，表面強度低，使用壽命短。可以改成圖 (f)結構，增加一鑲塊。鑲塊可以熱處理，耐磨性好，便于調整壓緊力，維修也方便。 斜導柱抽芯機構的設計 斜導柱抽芯機構的設計 抽芯機構與推出機構的干擾 抽芯機構與推出機構的干擾 彎銷抽芯機構 彎銷抽芯機構的組成及抽芯過程 彎銷抽芯機構的特點 彎銷設計 彎銷抽芯機構 彎銷抽芯機構的工作原理與斜導柱抽芯機構相同，也是通過開模動作使彎銷與滑塊之間產生相對運動，從而帶動成型零件從壓鑄件中抽出。彎銷抽芯機構主要用于延時抽芯或活動型芯離分型面較遠的情況。 彎銷抽芯機構的組成及抽芯過程 彎銷抽芯機構的組成及抽芯過程 彎銷抽芯機構的組成及抽芯過程 彎銷抽芯機構的特點 彎銷抽芯機構與斜導柱抽芯機構比較，有如下特點： (1) 彎銷為矩形截面，比圓形截面的斜導柱可承受的彎曲力大。 (2) 由于抽芯各階段需要的抽芯力和抽芯速度不同，彎銷各段可加工成不同斜度以滿足要求。如抽芯開始時要求抽芯力大、速度慢，彎銷斜度可小些。然后，采用較大的斜度，以獲得較大的抽芯距。當彎銷各段斜度不同時，滑塊上的彎銷孔也應分段與之配合。 (3) 彎銷抽芯結束后，滑塊可以不脫離彎銷，所以滑塊可不設限位裝置。但若抽芯結束后滑塊也脫離彎銷，則仍需設限位裝置。 (4) 彎銷孔加工制造困難。 彎銷設計 彎銷抽芯機構中，彎銷作為傳動元件，有時還可起定位、鎖緊作用。 1彎銷的結構形式 彎銷的結構形式通常根據抽芯力的大小、抽芯距離的長短、是否需要延時抽芯等因素決定。 彎銷截面大，多為方形或矩形。如圖 (a)所示結構的剛度比斜導柱好，但制造成本高。圖 (b)所示結構用于抽拔無延時抽芯要求、離分型面垂直距離較近的型芯。圖 (c)所示結構用于抽拔有延時抽芯要求和離分型面垂直距離較遠的型芯。 2彎銷的固定形式 彎銷的固定形式如圖 (a)及圖 (b)所示為彎銷固定于模外，模套強度高，結構緊湊，但滑塊較長。前者用于抽芯距較小的場合，后者用于需較大抽芯力的場合。圖 (c)及圖 (d)為彎銷固定于模內，為保持模套強度，需增大模套尺寸。前者抽芯力大時，彎銷穩(wěn)定性差，后者輔助塊 承受較大抽芯力，穩(wěn)定性較好。圖 (e)所示為彎銷固定于動模支承板或推板上。用于抽芯距離短、抽芯力不大的場合。 彎銷設計 彎銷設計 彎銷設計 彎銷設計 圖 彎銷與滑塊孔的配合 彎銷設計 彎銷設計 彎銷設計 彎銷設計 斜滑塊抽芯機構 斜滑塊抽芯機構的組成及抽芯過程 斜滑塊抽芯機構設計要點 斜滑塊的設計 斜滑塊抽芯機構 斜滑塊抽芯機構的特點是抽芯與壓鑄件推出重合在一起同時完成。對抽芯距離較短，側面凹凸形狀較多但又不深 (或不高 )的中、小型壓鑄件，采用斜滑塊抽芯機構比較合適。 斜滑塊抽芯機構的組成及抽芯過程 斜滑塊抽芯機構組成如圖 模時，斜滑塊端面與定模分型面接觸，使斜滑塊進入動模套板內復位，直至動定模分型面閉合。斜滑塊間各密封面由壓鑄機鎖模力鎖緊。開模時，壓鑄機頂桿推動模具推板，推桿推動滑塊向右。在推出過程中，由于動模套板內斜導向槽的作用，使斜滑塊在向前運動的同時，向兩側分型，在推出鑄件的同時，抽出鑄件側面的凹凸成型零件，如圖 b)所示。 斜滑塊抽芯機構的組成及抽芯過程 斜滑塊抽芯機構設計要點 斜滑塊抽芯機構設計要點 圖 排屑槽位置示意圖 斜滑塊抽芯機構設計要點 (4) 在定模型芯包緊力較大的情況下，開模時，斜滑塊和壓鑄件可能被留在定模型芯上或斜滑塊產生位移，使鑄件變形。為此，應增設強制裝置，確保開模后斜滑塊穩(wěn)定地留在動模套板內，如圖 中限位銷未抽出斜滑塊前，斜滑塊不能徑向移動，被強制留在動模套板內。 (5) 動模部分應設可靠的導向元件，使壓鑄件在承受側向拉力時，仍能沿推出方向在導向元件上滑移，以防止鑄件在抽芯時，由于斜滑塊的抽芯力大小不同，將鑄件拉向抽芯力大的一側，造成取件困難 (如圖 (6) 斜滑塊端面上設置澆注系統時，要防止金屬液竄入套板和斜滑塊的配合間隙。垂直分型面上設置縫隙式澆口，則以不阻礙斜滑塊徑向順利移動為原則。 斜滑塊抽芯機構設計要點 圖 限位銷強制斜滑塊留在動模套板內 斜滑塊抽芯機構設計要點 斜滑塊的設計 斜滑塊的設計 斜滑塊的設計 斜滑塊的設計 (4) 斜滑塊的配合間隙 斜滑塊與模套的配合間隙按滑塊寬度選取，見表 2斜滑塊導向部分的形式與參數 (1) 斜滑塊導向部位常用基本形式 適用于抽芯力較大和導向傾斜角較大的場合有 如圖 種。這兩種導向形式牢固可靠，得到廣泛的應用。雙圓柱銷式 (如圖 用于抽芯力和導向傾斜角中等的場合，多塊斜滑塊鑲拼的結構也多采用這種導向形式。單圓柱銷式 (如圖 用于抽芯力和傾斜角均較小的場合。斜導銷式 (用于抽芯力較小而導向傾斜角較大的場合。 (2) 斜滑塊導向部位的參數 斜導塊導向部位參數見表 3斜滑塊的拼合形式 斜滑塊的各拼合面之間應密封可靠，防止壓鑄時金屬液竄入導滑部分，影響斜滑塊正?；瑒印３Ｓ玫钠春厦芊庑问饺鐖D 斜滑塊的設計 斜滑塊的設計 斜滑塊的設計 斜滑塊的設計 斜滑塊的設計 斜滑塊的設計 斜滑塊的設計 斜滑塊的設計 齒輪齒條抽芯機構 齒輪齒條抽芯機構的組成與抽芯過程 齒輪齒條抽芯機構設計要點 齒輪齒條抽芯機構 齒輪齒條抽芯機構適用于抽芯距離較長，抽芯方向的軸線與分型面成任何角度的抽芯。 齒輪齒條抽芯機構的組成與抽芯過程 齒輪齒條抽芯機構主要由齒輪齒條傳動機構和滑塊限位機構、鎖緊機構組成。如圖 示為合模狀態(tài)，定模側面的楔緊塊 6與齒軸 5端面的斜面楔緊，齒軸產生順時針方向的力矩，通過齒軸上的齒作用于齒條滑塊 4的齒上，使滑塊楔緊。開模時，楔緊塊脫開，此時傳動齒條 3上有一段延時抽芯距離，因此與齒軸的齒不嚙合，待楔緊塊全部脫離，鑄件脫出定模后，傳動齒條與齒軸的齒嚙合，帶動齒條滑塊抽出斜向型芯。抽芯結束時，齒條滑塊由可調限位螺釘 1限位，以便復位時齒輪齒條順利嚙合。整個抽芯動作應在壓鑄件開始推出前的開模過程中完成。 齒輪齒條抽芯機構的組成與抽芯過程 齒輪齒條抽芯機構設計要點 齒輪齒條抽芯機構設計要點 齒輪齒條抽芯機構設計要點 (4) 帶有成型部分的齒條應有導向部位。如果是圓柱形齒條則應有止轉結構。 (5) 帶有成型部分的齒條和型芯盡可能做成鑲拼式，以免熱處理時齒條變形。 液壓抽芯機構 液壓抽芯機構的組成及抽芯過程 液壓抽芯機構設計要點 液壓抽芯機構 液壓抽芯機構利用抽芯器抽芯，適用于抽芯力較大、抽芯距離較長的型芯。它的特點是能抽出任何方向的型芯；可單獨使用隨時開動抽芯器進行抽芯；在不用楔緊塊時，可在開模前抽芯；傳動平穩(wěn)，鑄件不易變形。抽芯器為通用件，模具結構簡單且體積小，但裝卸較復雜。 液壓抽芯機構的組成及抽芯過程 液壓抽芯機構設計要點 液壓抽芯機構設計要點如下： (1) 根據抽芯力和抽芯距離選用抽芯器的規(guī)格，選用時應按計算所得的抽芯力的 (2) 無特殊要求不宜將抽芯器的抽芯力作為鎖緊力，需另設鎖緊裝置。 (3) 抽芯器上應設行程開關，使其按一定程序進行工作，以防構件相互干擾。合模前應先使型芯復位，當抽芯器設在定模時，需先抽芯再開模。 (4) 合模前型芯需先復位，因此，活動型芯投影面積下一般不設推桿，以防止兩者干擾。 (5) 抽芯器不宜設置在操作者一側，以防止發(fā)生事故。 其他抽芯形式 壓鑄模的抽芯機構除上述幾種常用的形式之外，還有很多抽芯形式。本節(jié)介紹幾種結構形式如下： (1) 并列多個型腔抽芯，固定型芯的銷釘插入斜槽滑板的斜槽內，抽芯時利用斜槽滑板帶動滑塊完成抽芯和復位 (如圖 (2) 平行于分型面的平面上有多個要朝不同方向抽出的型芯，與上相同也利用斜槽帶動滑塊完成抽芯，不同的是用圓盤轉動代替斜槽滑板往復運動 (如圖 (3) 內側凹單活動鑲塊從燕尾槽插入動模型芯，合模后由定模壓緊。開模推出鑄