带斜销抽芯机构压铸模力学分析

作者：信息来源:模具 2006-5-26

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带斜销抽芯机构的压铸模是一种常见的压铸成型模具，该类模具利用开闭模动力抽芯复位，结构简单。 1 带斜销抽芯机构压铸模工作原理图一为带斜销抽芯机构压铸模结构简图。合模状态时斜销2与分型面成一定角度固定在定模座板 3内并穿过定模套板4进入滑块6，滑块由楔紧块5锁紧。开模时滑块由...

关键词：压铸模力学分析工艺

数设计

引言

压力铸造以金属铸造为基础，将熔融合金在高压、高速条件下成型，从根本上解决了金属流动性问题。要充分发挥压力铸造制备组织致密、具有良好力学性能铸件的特点，除了正确实施压铸合金冶炼工艺、选择合适的压铸机外，更重要的在于设计、制造满足工艺要求的压铸模。压铸模

保证正确实施压铸工艺必不可少的装备，其设计质量的好坏直接关系到制件质量的优劣和生产效率的高低。

带斜销抽芯机构的压铸模是一种常见的压铸成型模具，该类模具利用开闭模动力抽芯复位，结构简单。但其结构参数的设计对模具的工作状况和工作质量影响很大，如何在对该类模具进行可靠力学分析的基础上，优化其结构参数的设计，具有十分重要的应用价值。

1 带斜销抽芯机构压铸模工作原理

图一为带斜销抽芯机构压铸模结构简图。合模状态时斜销2与分型面成一定角度固定在定模座板 3内并穿过定模套板4进入滑块6，滑块由楔紧块5锁紧。开模时滑块由斜销带动在导滑槽内运动，抽出型芯。抽芯结束后滑块由限位块7挡住，不离开导滑槽。闭模后斜销滑块复位。

图一带斜销抽芯机构压铸模结构简图
1-定模镶块 2-斜销 3-定模座板 4-定模套板 5-楔紧块
6-滑块 7-限位块 8-动模套板 9-动模座板

2 带斜销抽芯机构压铸模力学分析

2.1 滑块力学分析

模具中斜销抽芯机构滑块能否正常工作与其受力情况有关，而滑块受力情况与其设计参数直接关联，所以分析滑块受力情况和自锁条件是合理设计斜销抽芯机构的基础。

图二为滑块受力情况。a、b、c、h、s为滑块结构尺寸， F为抽芯力，N1为斜销对滑块的正压力，f1为斜销对滑块的摩擦力，N2、N3、N4分别指楔紧块、定模套板、动模套板对滑块的正压力，f2、f3、f4分别表示N2、N3、N4所对应的摩擦力。

图二滑块受力分析

考虑到滑块不受弯矩作用，则开模瞬间滑块的静力平衡方程表示为:

F+f3+f4+f2·sinβ+f1·sinα＝N1·cosα+N2·cosβ (1)

N3+N1·sinα+f1·cosα=N2·sinβ+N4 (2)

(N1·cosα－f1·sinα)b+(N1·sinα+f1·cosα)·(s+btgα)+f2(S－h)·sinβ+N4(a/2-s)=Fc+f3·

b+N2sinβ(s-h/2)+N2cosβ(b-sinβh/2)+N3(a/2-s) (3)

因此，开模时滑块的受力情况既与抽芯力有关，同时与滑块及斜销的结构尺寸相关。考虑到楔紧块和定模套板只在合模状态及开模瞬间起作用。同时f1=μN1，f2=μN2，f3=μN3，f4=μN4，则抽芯过程中滑块静力平衡方程简化为:

N1·cosα=F+f3=F+μN3 (4)

N1·sinα=N3 (5)

联立(4)、(5)式解得

N1=F/(cosα-μsinα)

若cosα－μsinα为零，则N1为无穷大，此时滑块自锁，即滑块自锁条件为μ=tanα。

为可靠保证滑块工作时不自锁，α取值不宜过大，但α值减少时将导致滑块和斜销度必须相应增加才能保证抽芯距，所以α取值一般以15°~25°为宜。

2.2 斜销力学分析

从滑块受力分析，斜销受力情况如图三所示。

图三斜销受力分析

把斜销看成支点为A的悬壁梁，设斜销固定伸出端点，B为抽芯力作用点，则弯矩为:

M=N1·h1

＝[F/(cosα-μsinα)]·h/cosα

=Fh/[cosα(cosα-μsinα)]

而抽芯力的计算由图四可知:

图四抽芯力计算参考

F=F阻·cosθ－F包·sinθ

F=clp(μcosθ－sinθ)

式中c表示型芯断面周长，l表示被铸件包紧的型芯长度，p表示单位包紧力，θ表示型芯脱模斜度，μ摩擦系数。

2.3 锁模力计算

锁模力必须大于胀型力在合模方向上的合力。

由图五知，胀型力在合模方向上的合力包括铸件熔融合金冲满型腔后对动、定模产生的沿锁模方向的压力 F1、型芯成型部分沿抽芯方向垂直方向压力作用在楔紧块上的分力F2之和。

图五锁模力计算

F1=PA

F2=F法＝F反·tanβ=PA 1·tanβ

即:F锁≥K(PA+PA1·tanβ)

式中K表示安全系数，P表示压射比压、A表示铸件在合模方向垂直面上的投影面积，A1表示型芯在抽芯方向垂直方向投影面积、β表示楔紧块斜面与合模方向的夹角。

3 模具参数设计

3.1 斜销长度计算

如图六知，斜销总度既与模具结构有关，也同抽芯距有关，即:

L=L1+L2+L3+L4+L5

L=D/2·tanα+H/cosα+d/2·tanα+s/sinα

式中s表示抽芯距，H表示斜销固定部分套板厚度，d表示斜销直径，D表示斜销固定台阶直径。考虑抽芯可靠，实际斜销长度比计算值大5～10mm。