臂座壓鑄模抽芯結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

談永忠，楊光輝

（航空工業(yè)貴陽萬江航空機(jī)電有限公司，貴州貴陽550018）

1 引言

壓鑄模作為壓鑄生產(chǎn)的三要素之一，其結(jié)構(gòu)質(zhì)量直接影響著鑄件質(zhì)量、壓鑄生產(chǎn)效率和后期模具維護(hù)成本與維護(hù)周期。壓鑄模主要有定模和動模兩個部分，其中動模上主要包含頂出復(fù)位機(jī)構(gòu)和抽芯機(jī)構(gòu)，用于實現(xiàn)鑄件頂出與成形元件復(fù)位。臂座是公司汽車雨刮器的重要連接件，其為鋁合金壓鑄件，頭部側(cè)面有兩個銷孔，其出模方向與壓鑄機(jī)開模方向不一致，需要抽芯結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)臂座正常出模。在實際生產(chǎn)過程中，前期公司臂座壓鑄模抽芯機(jī)構(gòu)，采用方形鑲件滑塊結(jié)構(gòu)，其主要問題點(diǎn)為滑塊斷裂頻繁，加工周期長，制造成本高，從而導(dǎo)致模具維修成本過高，后面經(jīng)過驗證，采用異形直伸滑塊結(jié)構(gòu)，提高滑塊使用壽命，縮短了加工周期，也降低了制造成本，目前我廠臂座異形直伸抽芯機(jī)構(gòu)已被普遍采用。

2 臂座壓鑄工藝分析

2.1 鑄件工藝分析

臂座是為鋁合金壓鑄件，原材料為ADC12，其造型如圖1所示，頭部側(cè)面有兩個銷孔，銷孔尺寸公差為0.04mm，因為壓鑄件至少需要0.5°的脫模斜度，所以壓鑄生產(chǎn)不能達(dá)到其精度要求，必須依靠機(jī)加補(bǔ)充鉸孔才能保證，為了減少臂座機(jī)加工作量，壓鑄時需將側(cè)面銷孔底孔鑄出，留0.3mm加工余量。

圖1 臂座零件圖

2.2 抽芯機(jī)構(gòu)

抽芯機(jī)構(gòu)是抽動與開模方向運(yùn)動不一致的型芯機(jī)構(gòu)。當(dāng)模具處于開模狀態(tài)時，如圖2所示，抽芯型芯被彈簧或者自重復(fù)位至限位塊處，抽芯行程需要大于倒扣距離約3mm，保留一定的安全裕度，防止鑄件頂出時撞壞抽芯機(jī)構(gòu)，抽芯機(jī)構(gòu)復(fù)位讓開鑄件后，鑄件可正常頂出。當(dāng)模具合模時，如圖3所示，定模上斜導(dǎo)柱，逐漸帶動抽芯機(jī)構(gòu)向鑄件方向滑動，當(dāng)移動至指定位置，鎖緊塊將抽芯機(jī)構(gòu)鎖住，然后鋁液填充型腔，形成側(cè)面孔。

圖2 開模狀態(tài)圖

圖3 合模狀態(tài)圖

3 原抽芯機(jī)構(gòu)分析

3.1 原抽芯結(jié)構(gòu)分析

原抽芯機(jī)構(gòu)主要由滑塊座、滑塊和滑塊鑲針組成，如圖4所示，抽芯機(jī)構(gòu)的移動方向與臂座側(cè)面孔方向（扭角方向）相同。由于臂座側(cè)面為φ6.8mm和φ2.8mm的孔，且抽芯前端與后模仁碰穿，導(dǎo)致抽芯前端容易變形或斷裂，所以前端φ6.8mm和φ2.8mm孔成型部分做成鑲針結(jié)構(gòu)，以掛臺形式鑲在滑塊中。為實現(xiàn)機(jī)械，將成型部分與滑塊座做成分體形式，前端成型臂座側(cè)面形狀部分做成方形鑲件結(jié)構(gòu)，即為滑塊，用螺釘固定方式與滑塊座連接。

圖4 原抽芯機(jī)構(gòu)

3.2 問題分析

（1）滑塊斷裂問題。

滑塊在實際生產(chǎn)過程中，在合模過程中，如圖5示，滑塊段差連接處容易斷裂，平均1萬模次需要更換一次。

圖5 原滑塊結(jié)構(gòu)

分析原因為連接處臺階為尖角，存在應(yīng)力集中，由于滑塊在模具中滑動，實際和型芯存在微小間隙，在合模時，在臺階處容易產(chǎn)生開模方向的剪切力，從而導(dǎo)致滑塊從臺階連接處斷裂。當(dāng)時將連接處圓角由R0.5mm加大至R5mm，減小應(yīng)力集中，滑塊使用壽命提高約一倍，但還是不能滿足維修周期。

（2）滑塊加工周期長。

原滑塊加工工序如表1所示，總共11道工序，熱處理前為粗加工，按正常平均加工周期需要2天，熱處理后精加工，平均周期2天，熱處理需要2天，平均周期為6個工作日。

表1 原滑塊加工工序

滑塊需要熱處理，熱處理前后為粗加工和精工，加工余量大，工序多，時間長，另外，如圖6所示，加塊連接處加工無法清根，需要電火花加工，還需要滑作電火花電極，自然增加了成本。

圖6 半精加工

4 抽芯結(jié)構(gòu)改進(jìn)

4.1 改進(jìn)后抽芯結(jié)構(gòu)

根據(jù)原抽芯機(jī)構(gòu)存在的主要3點(diǎn)問題，對抽芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。抽芯機(jī)構(gòu)主要也由滑塊座、滑塊和滑塊鑲針組成，如圖7所示，改進(jìn)后滑塊做成異形直伸結(jié)構(gòu)，外形與臂座側(cè)面形狀相同，由于滑塊底面位置比較小，不能采用螺釘固定方式，改為銷子連接。

圖7 改進(jìn)后抽芯機(jī)構(gòu)

4.2 改進(jìn)后結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

（1）提高使用壽命。

改進(jìn)后滑塊如圖8所示，為直伸結(jié)構(gòu)沒有臺階，型面上沒有應(yīng)力集中顯著處，滑塊外形與型芯分型面相同，為大面整體配合不存在段差，無明顯合模方向剪切力，防止滑塊斷裂頻繁，從而提高了滑塊使用壽命約5倍。

圖8 改進(jìn)后滑塊

（2）縮短加工周期。

當(dāng)滑塊斷裂時，可以直接用常備淬火料加工，先精加工頭部型面，再線割內(nèi)孔和外形，最后與滑塊座配線割銷孔即可。加工工序如表2所示，不需要電火花加工 平均加工周期可以縮短至15個工作日。（3）降低制造成本

表2 滑塊加工工序

由表1所示，改進(jìn)前滑塊機(jī)加工工時為9.92h，電火花電極加工工時為2.5h和電極紫銅原材料約1kg。如表2所示，改進(jìn)后只需機(jī)加工工時8.33h，每個滑塊可減少加工工時約4h和1kg紫銅原材料費(fèi)用，每副模具有4個滑塊，一副模具可節(jié)約16h。

5 總結(jié)

公司前期臂座壓鑄模抽芯機(jī)構(gòu)的滑塊為方形結(jié)構(gòu)，由于臺階部位應(yīng)力集中，斜面不能清根，需要電火花加工，加工中心分粗精加工，加工余量大，滑塊斷裂頻繁，從而導(dǎo)致模具維修成本，模具損壞后恢復(fù)周期長。通過改進(jìn)滑塊結(jié)構(gòu)，改為異形直伸，經(jīng)過實際生產(chǎn)驗證，滑塊使用壽命提高約5倍，制造周期縮短了75%，制造成本降低了40%。