抽芯方向與分型面有角度的壓鑄模設(shè)計

摘要：介紹汽車底盤系統(tǒng)拉線支架壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點、壓鑄成型工藝、模具分型面的設(shè)計、鑄件圖設(shè)計、抽芯系統(tǒng)各零件的設(shè)計和計算、滑塊結(jié)構(gòu)的設(shè)計、封鎖塊的設(shè)計、彈簧設(shè)計等以及整套壓鑄模的設(shè)計，該模具設(shè)計主要特點是抽芯方向與主分型方向有一定角度，經(jīng)實踐證明，該方案設(shè)計合理，抽芯平穩(wěn)，頂出安全，結(jié)構(gòu)簡單可靠，產(chǎn)品合格率高。

關(guān)鍵詞：拉線支架；壓鑄件；分型面；滑塊；壓鑄模

前言

壓鑄模是進行壓鑄生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備，在經(jīng)濟批量生產(chǎn)中，鑄件質(zhì)量合格率高低，作業(yè)循環(huán)快慢、都與壓鑄模有很大關(guān)系，而壓鑄模具使用又受到制造水平、使用壽命、模具設(shè)計等因素制約，壓鑄模制造費用高，制成后想大修很難，所以一套設(shè)計優(yōu)秀的壓鑄模帶來的良好經(jīng)濟效益是顯著的。

1、壓鑄件的特點分析

拉線支架壓鑄件的外形復雜，平均壁厚2.5mm，壁厚偏薄，共有3處抽芯孔，其中兩孔抽芯方向與分型面平行，其中有一￠24mm圓孔（即抽芯方向）與分型面成一角度β，如圖1與圖2所示，給模具的設(shè)計和制造帶來較高的難度。

平均壁厚：2.5MM 材料：ΑDC12

2、模具設(shè)計

2.1鑄件圖設(shè)計

鑄件圖（毛坯圖）設(shè)計實際上是為模具結(jié)構(gòu)設(shè)計打好基礎(chǔ)，它的重點是根據(jù)產(chǎn)品使用要求、尺寸，性能等，結(jié)合壓鑄生產(chǎn)的特點對要設(shè)計的壓鑄件進行分析，確定工藝方案和使用的壓鑄機，這一工作階段的主要工作輸出是壓鑄件的2D鑄件圖及3D鑄件模型，鑄件圖設(shè)計依據(jù)產(chǎn)品圖，必須完全滿足產(chǎn)品圖紙中所規(guī)定的尺寸和各項技術(shù)要求.

2.2分型面的確定

主分型面設(shè)計原則是要考慮壓鑄件的形狀，保持壓鑄件的總體平衡而定的，必須保證壓鑄件先脫離靜模，然后再脫離動模。該壓鑄件有一￠24mm空心圓孔與基準分型面面成角度β，所以除了要考慮該空心圓孔的出模外，還要根據(jù)此鑄件的實際形狀把分型面設(shè)計成階梯形，保證壓鑄件外形盡量減少拼縫線的痕跡（如上圖1）。

2.3抽芯系統(tǒng)各零件的設(shè)計分析

壓鑄件除了有一傾斜的￠24mm圓孔，還有左右兩個直的通孔（如上圖2所示），模具共需要3個滑塊抽芯，左右兩個直孔可采取常規(guī)滑塊抽芯，由于抽芯滑塊多，模具整體相對比較復雜，所以設(shè)計成一模一腔比較合理。抽芯方式一般有油缸抽芯及機械式的斜桿抽芯兩種方式，我們公司以往類似壓鑄模具設(shè)計使用油缸抽芯方式，但油缸抽芯故障率高，安全性低，維修頻繁，斜桿抽芯可利用開合模動作實現(xiàn)抽芯和復位，穩(wěn)定簡單可靠，制造方便，故障率及維修成本低，綜合考慮本模具設(shè)計選擇斜桿抽芯結(jié)構(gòu)方式（如下圖3所示）.

2.3.1抽芯力及斜桿直徑的計算

壓鑄時，金屬液充填型腔，冷卻收縮后對被鋁合金包圍的型芯產(chǎn)生包緊力，抽芯機構(gòu)運動時有各種阻力，兩者的和即為抽芯開始瞬間所需的抽芯力，影響抽芯力的因素很多，有合金的種類，壓鑄件包住活動型芯的表面積和壁厚等等，要精確計算十分困難。根據(jù)抽芯孔直徑，深度，拔模斜度，抽芯力F按壓鑄模設(shè)計手冊查表得F=11664N[6]

斜桿直徑： ， F為斜桿受到抽拔力，單位N，LAB為滑塊端面與斜桿受力點的垂直距離，單位cm。

斜桿的傾角α，決定斜桿抽芯機構(gòu)工作效果的一個重要參數(shù)，一般取α=15～25°，與滑塊不傾斜相比，滑塊傾斜向靜模方向角度β時，其所需開模行程和斜桿有效工作長度增大，而開模力和斜銷所受彎曲力均有所減小，其值相當于傾角變?yōu)椋é痢拢┑那闆r，故斜桿傾角可稍取大一些，以α—β≤15～20°為宜，本設(shè)計中β值為7.70，所以α取23°。

F=11664，LAB=6cm，α=23°代入公式

得d=30.2.mm，取整d=30.mm，D一般取d+5，所以D=35mm，D--斜桿固定大端直徑；d—斜導柱工作部分的直徑；

2.3.2抽芯斜桿長度尺寸計算

抽芯距定義：型芯從成型位置抽到不妨礙鑄件脫模的位置所移動的距離，用S表示。

抽芯距大小等于側(cè)孔或側(cè)凹深度S1加上2～3mm的安全余量，S=S1+（2～3）mm，本例中S=16mm

L—斜導柱的總長度，單位mm；H—斜桿固定靜模板厚度。

斜桿與滑塊傾斜相交，通過壓鑄機的開?；蚝夏Ａψ饔糜诨瑝K上，使滑塊在動模的導滑槽內(nèi)前進或后退，斜桿只承受開模時側(cè)型芯被鋁合金收縮而受到的包緊力，這些都是斜桿設(shè)計和計算的主要依據(jù)。

下圖斜桿的長度L總是根據(jù)活動側(cè)型芯的抽拔距離S、固定斜桿的靜模板厚H、斜桿的直徑Φd、ΦD以及它與滑塊的傾斜角α而定的。

L =L1+L2+L3+L4+L5=7.4+84+4+62+22=179.4，取整為194mm，

式中，L1=tαn（D∕2）+H∕cosα，2，L3，推導從略，

L2=H/cosα

L3=（d/2）*tanα

L4（工作）的計算如下：

當滑塊向靜模1方向傾斜并后退時，在開模走完δ間隙行程，斜桿接觸到B點，這時，才開始有效的抽拔距離S行程?；瑝K后退行程是繼續(xù)開模到抽芯距離S結(jié)束，滑塊將由B點后退到Α點，抽芯距離S為CA，見圖，這時的傾斜角斜向靜模，斜導柱的有效工作長度為L4，經(jīng)推導計算可得

L4= S/sin（α-β），當滑塊與分型面平行時β=0，這是最常見的一種滑塊結(jié)構(gòu)，此時斜塊的工作長度L4=S∕sinα，

L5是為最先進入滑塊的斜桿進行導向，一般L5=10～15MM，

2.4封鎖塊

合模時封鎖塊受到側(cè)型芯鑲塊工作后退傳到滑塊上的力及鎖緊預應力（如圖3所示），（靜模與動模在裝配合模時留有0.04～0.07MM的間隙，在壓鑄機工作時合模力消除這間隙，使封鎖塊接觸面更貼緊滑塊斜面）。

2.5鑲條，即一般模具設(shè)計參考手冊所說的導滑塊，它靠螺頂緊固在動模板上，為了不致鋁液進入滑道槽內(nèi)，它必須與分型面在一平面上，而且保證滑塊在開合模的過程中應平穩(wěn)，沒有上下竄動和卡死現(xiàn)象。

2.6彈簧

彈簧使滑塊可靠的緊貼在限位塊上（如圖3所示），它的張力必須大于滑塊的重量，其中彈簧的選擇計算過程這里就不再細講。

其它零件如襯模、滑塊鑲塊、動靜模板的設(shè)計與其它模具的設(shè)計過程基本上一樣，總體這里也就不再一一羅列

2.7總體模具結(jié)構(gòu)如圖4所示，滑塊采用組合結(jié)構(gòu)，側(cè)型芯制做成整體鑲塊，靠螺釘與滑塊組成一體，這種結(jié)構(gòu)加工方便，對容易磨損和受力的側(cè)型芯能提供改進、裝拆、維修等方便，，既保證了鑲塊的強度和減少熱處理的變形，又保證滑塊水孔和斜杠孔加工的方便?？紤]到工作狀態(tài)中受熱膨脹的影響，選擇不同方向公差配合X（e8∕H7），Y（f9∕H8），Z（b11∕H11）。

3、結(jié)語

壓鑄模按設(shè)計要求制作完成后，經(jīng)過試模和生產(chǎn)驗證，壓鑄模工作穩(wěn)定，動作可靠，滿足工壓鑄工藝要求，帶角度抽拔滑塊側(cè)向分型抽芯機構(gòu)動作順利，尺寸合格，鑄件狀態(tài)良好，氣孔符合圖紙要求，維護保養(yǎng)方便，能滿足批量生產(chǎn)需求。

參考文獻

[1]伍建國，屈華昌主編《壓鑄模設(shè)計》機械工業(yè)出版社1995

[2]黃毅宏主編《模具制造工藝》機械出版社1991

[3]史翔主編《模具CAD/CAM技術(shù)及應用》機械工業(yè)出版社1998

[4]《模具制造手冊》編寫組編著《模具制造手冊》之六，機械工業(yè)出版社1998

作者簡介：張耀雄，男，1979年生，廣東湛江人，大學本科，工程師，研究領(lǐng)域：工裝模具及壓鑄工藝。

（作者單位：湛江德利車輛部件有限公司）