金属压铸工艺与模具设计-抽芯机构设计

抽芯机构设计 第 10章 抽芯机构设计 阻碍压铸件从模具中沿着分型面方向取出的成型部分，都必须在开模前或开模过程中脱离压铸件。模具中，使这种阻碍压铸件脱模的成型部分在开模前脱离压铸件的机构称为抽芯机构。 第 10章 抽芯机构设计 常用抽芯机构及其组成 抽芯力和抽芯距离的确定 斜导柱抽芯机构 弯销抽芯机构 斜滑块抽芯机构 齿轮齿条抽芯机构 液压抽芯机构 其他抽芯形式 常用抽芯机构及其组成 常用抽芯机构的特点 抽芯机构的组成 抽芯机构的设计要点 常用抽芯机构及其组成 常用抽芯机构有机动抽芯、液压抽芯、手动抽芯三种，其中以机动抽芯机构应用最广。 常用抽芯机构的特点 几种常用抽芯机构的特点如下。 1机动抽芯机构 开模时，依靠开模动力，通过抽芯机构使阻碍铸件脱模的侧向成型零件由压铸件中抽出。机动抽芯机构结构较复杂，但抽拔力大，生产效率高，易实现自动化。机动抽芯机构有斜导柱抽芯、弯销抽芯、斜滑块抽芯、齿轮齿条抽芯等几种形式。 2液压抽芯机构 模具上安装液压抽芯器，通过液压抽芯器活塞运动进行抽芯及复位。这种机构动作平稳可靠，抽芯力大，抽芯距也较长。但模具上需配置专门液压抽芯器及控制系统，通常用于大中型模具。 常用抽芯机构的特点 抽芯机构的组成 抽芯机构的组成 各零件根据作用可分为以下几类： (1) 成型零件。成型压铸件的侧孔、侧向凹凸表面。如型芯、型块。 (2) 运动元件。连接型芯或型块并在模板的导滑槽内运动。如滑块、斜滑块。 (3) 传动元件。带动运动元件作抽芯和插芯动作。如斜导柱、齿轮齿条、液压抽芯器等。 (4) 锁紧元件。合模后，压紧运动元件，防止压射时成型零件产生位移。如楔紧块、楔紧锥等。 (5) 限位元件。使运动元件开模后停留在所要求的位置上，保证合模时运动元件顺利工作。如限位块、限位钉等。 抽芯机构的设计要点 抽芯机构的设计要点 (2) 型芯与滑块一般用镶接的形式。这种结构便于加工，而且因为两者工作条件不同，选用的材料和热处理工艺也不同。 (3) 若采用机械抽芯机构，借助开模动力完成抽芯动作，为简化模具结构，尽可能避免定模抽芯。 (4) 利用开合模运动使抽芯机构动作时，应注意合模时活动型芯复位与推出元件的干扰。一般要求在活动型芯投影面积范围内不设置推出元件。如果是液压和手动抽芯，则应严格控制操作程序或设置安全装置。 抽芯力和抽芯距离的确定 抽芯力的估算 抽芯距离的计算 抽芯力和抽芯距离的确定 抽芯机构的主要参数是抽芯力和抽芯距离。 抽芯力的估算 抽芯力的估算 抽芯力的估算 2. 抽芯力的查图法 按式 (挤压应力和摩擦系数的较大值，作出镁、锌、铝、铜合金压铸时的抽芯力查用图 (见图 可简化设计时的计算过程。 抽芯力的估算 图 型芯为 10 为压铸件壁厚 ) 抽芯距离的计算 抽芯距离的计算 抽芯距离的计算 斜导柱抽芯机构 斜导柱抽芯机构的抽芯过程 斜导柱抽芯机构的设计 抽芯机构与推出机构的干扰 斜导柱抽芯机构 斜导柱抽芯机构组成如图 成型零件是活动型芯 10；运动元件是滑块 4；传动元件是斜导柱 3；锁紧元件是楔紧块 2；限位元件是限位块 8。 斜导柱抽芯机构的抽芯过程 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构设计包括斜导柱、活动型芯与滑块、楔紧块及限位机构的设计。 1. 斜导柱设计 斜导柱又称斜销或斜拉杆，在抽芯机构中带动滑块侧向抽芯。 1) 斜导柱的结构形式 斜导柱的基本形式如图 中是斜导柱安装倾斜角。斜导柱安装固定段长度为 模板配合部分直径为 度 般 l导柱工作段 般在 10 40 减少与孔的摩擦两侧面削平，宽度 作段长度 作段与滑块孔的配合可取 留 1 度 取 8 10 角取 =+2 3 或 =30 。固定端台阶D=d+(6 8)， h5 2) 斜导柱倾斜角的确定 斜导柱轴线与开模方向夹角称斜导柱倾斜角。当抽芯方向与分型面平行时，斜导柱倾斜角的选择与抽芯力的大小、抽芯行程的长短、斜导柱承受的弯曲应力及开模阻力有关，如图 图可知： 斜导柱抽芯机构的设计 图 斜导柱的基本形式 斜导柱抽芯机构的设计 图 斜导柱受力简图 斜导柱倾斜角； s 抽芯距离； 抽芯阻力； 斜导柱抽芯时受的弯曲力； 开模阻力； H 斜导柱受力点到固定端距离； h 斜导柱受力点到固定端的垂直距离； L 开模行程； 斜导柱有效工作段长度 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 图 延时抽芯参数 斜导柱抽芯机构的设计 2. 滑块设计 滑块是连接活动型芯或型块作抽芯运动的元件。 1) 滑块的基本形式及主要尺寸 在各种抽芯机构中，除斜滑块抽芯机构中斜滑块形式较特殊外，其他各类抽芯机构的滑块形式基本相同。图 (a)为滑块较薄时用滑块底部 芯中心靠近 此，抽芯时滑块稳定性较好。图 (b)为滑块较厚时 型芯中心尽量靠近 提高抽芯时滑块的稳定性。图 (c)为圆形截面的滑块，用于抽拔圆柱型芯。当圆柱型芯在分型面上时，圆形滑块在固定于动模面上的矩形导套内滑动，导滑块设在导套内，运动平稳，制造简便。如活动圆柱型芯远离分型面，则圆形截面的滑块直接在模套内滑动，不另加导套。 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 图 滑块主要尺寸 斜导柱抽芯机构的设计 滑块在导滑槽内运动时，为了使其不偏斜、不卡住，滑块的导滑面应有足够长度，此长度要求为滑块宽度 且滑块在完成抽芯动作之后留在套板导滑槽内的长度不少于滑块长度 。抽拔较长型芯时，为满足此要求，如套板边框不够宽时，可在套板外侧局部接长。 2) 滑块与型芯的连接形式 如前所述滑块与型芯多为镶接形式。其结构如图 (a)用销连接滑块与型芯。此种结构用于型芯较大的情况；图 (b)用螺纹连接，用于小型芯；多片薄型芯固定可按图 (c)所示结构；图 (d)所示为小型芯在大型芯内用台阶固定，再用燕尾槽把大型芯与滑块连接起来；多个型芯可用图 (e)、图 (f)的固定形式。 3) 滑块导滑部分的结构 滑块运动要求平稳顺利，故对导滑部分要求有正确的结构和恰当的配合。 矩形截面滑块导滑结构如图 (a)为整体式，强度高，稳定性好，但导滑部分磨损后修正困难，用于较小滑块。图 (b)、 (c)为滑块与导滑件组合式。导滑部分磨损后可修正，加工方便，用于中型滑块。图 (d)、 (e)、 (f)都是导滑槽组合相拼式，便于热处理，加工方便，也易更换，其中图 (f)用于套板上不能设置导滑槽的场合。 圆形截面滑块的导滑结构如图 种结构是在滑块上开槽，导滑板用螺钉和销钉安装固定在动模套板的平面上，用于较小的滑块导滑，而图 c)所示为单块导滑板布置在动模分型面上，这种单块导滑板也可用于远离分型面的小型芯滑块的导滑。 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 图 圆形截面滑块的导滑结构 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 4滑块锁紧装置的设计 铸件成型时型腔中金属液推动侧向成型零件使滑块移动，不但影响铸件精度，还可能导致斜导柱弯曲变形。为此，铸件成型时要有锁紧装置，阻止滑块移动。如图 (a)为楔紧块装在模外，使用于胀模力小的情况。要求紧固螺钉尽量靠近受力点，并用销钉定位。这种结构制造简单，便于调整压紧力，但楔紧块刚度较差，螺钉易松动。图 (b)的结构是将楔紧块端部延长，在动模模体外侧加接辅助楔紧块，以增加原有楔紧块的刚度。图 (c)、图 (d)的结构均为楔紧块装在模套内，提高了楔紧块的强度和刚度，用于胀模力较大的场合。图 (e)、图 (f)均采用整体式楔紧块，对滑块的锁紧力大，但浪费材料，且图 (e)中的套板未经热处理，表面强度低，使用寿命短。可以改成图 (f)结构，增加一镶块。镶块可以热处理，耐磨性好，便于调整压紧力，维修也方便。 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构的设计 抽芯机构与推出机构的干扰 抽芯机构与推出机构的干扰 弯销抽芯机构 弯销抽芯机构的组成及抽芯过程 弯销抽芯机构的特点 弯销设计 弯销抽芯机构 弯销抽芯机构的工作原理与斜导柱抽芯机构相同，也是通过开模动作使弯销与滑块之间产生相对运动，从而带动成型零件从压铸件中抽出。弯销抽芯机构主要用于延时抽芯或活动型芯离分型面较远的情况。 弯销抽芯机构的组成及抽芯过程 弯销抽芯机构的组成及抽芯过程 弯销抽芯机构的组成及抽芯过程 弯销抽芯机构的特点 弯销抽芯机构与斜导柱抽芯机构比较，有如下特点： (1) 弯销为矩形截面，比圆形截面的斜导柱可承受的弯曲力大。 (2) 由于抽芯各阶段需要的抽芯力和抽芯速度不同，弯销各段可加工成不同斜度以满足要求。如抽芯开始时要求抽芯力大、速度慢，弯销斜度可小些。然后，采用较大的斜度，以获得较大的抽芯距。当弯销各段斜度不同时，滑块上的弯销孔也应分段与之配合。 (3) 弯销抽芯结束后，滑块可以不脱离弯销，所以滑块可不设限位装置。但若抽芯结束后滑块也脱离弯销，则仍需设限位装置。 (4) 弯销孔加工制造困难。 弯销设计 弯销抽芯机构中，弯销作为传动元件，有时还可起定位、锁紧作用。 1弯销的结构形式 弯销的结构形式通常根据抽芯力的大小、抽芯距离的长短、是否需要延时抽芯等因素决定。 弯销截面大，多为方形或矩形。如图 (a)所示结构的刚度比斜导柱好，但制造成本高。图 (b)所示结构用于抽拔无延时抽芯要求、离分型面垂直距离较近的型芯。图 (c)所示结构用于抽拔有延时抽芯要求和离分型面垂直距离较远的型芯。 2弯销的固定形式 弯销的固定形式如图 (a)及图 (b)所示为弯销固定于模外，模套强度高，结构紧凑，但滑块较长。前者用于抽芯距较小的场合，后者用于需较大抽芯力的场合。图 (c)及图 (d)为弯销固定于模内，为保持模套强度，需增大模套尺寸。前者抽芯力大时，弯销稳定性差，后者辅助块 承受较大抽芯力，稳定性较好。图 (e)所示为弯销固定于动模支承板或推板上。用于抽芯距离短、抽芯力不大的场合。 弯销设计 弯销设计 弯销设计 弯销设计 图 弯销与滑块孔的配合 弯销设计 弯销设计 弯销设计 弯销设计 斜滑块抽芯机构 斜滑块抽芯机构的组成及抽芯过程 斜滑块抽芯机构设计要点 斜滑块的设计 斜滑块抽芯机构 斜滑块抽芯机构的特点是抽芯与压铸件推出重合在一起同时完成。对抽芯距离较短，侧面凹凸形状较多但又不深 (或不高 )的中、小型压铸件，采用斜滑块抽芯机构比较合适。 斜滑块抽芯机构的组成及抽芯过程 斜滑块抽芯机构组成如图 模时，斜滑块端面与定模分型面接触，使斜滑块进入动模套板内复位，直至动定模分型面闭合。斜滑块间各密封面由压铸机锁模力锁紧。开模时，压铸机顶杆推动模具推板，推杆推动滑块向右。在推出过程中，由于动模套板内斜导向槽的作用，使斜滑块在向前运动的同时，向两侧分型，在推出铸件的同时，抽出铸件侧面的凹凸成型零件，如图 b)所示。 斜滑块抽芯机构的组成及抽芯过程 斜滑块抽芯机构设计要点 斜滑块抽芯机构设计要点 图 排屑槽位置示意图 斜滑块抽芯机构设计要点 (4) 在定模型芯包紧力较大的情况下，开模时，斜滑块和压铸件可能被留在定模型芯上或斜滑块产生位移，使铸件变形。为此，应增设强制装置，确保开模后斜滑块稳定地留在动模套板内，如图 中限位销未抽出斜滑块前，斜滑块不能径向移动，被强制留在动模套板内。 (5) 动模部分应设可靠的导向元件，使压铸件在承受侧向拉力时，仍能沿推出方向在导向元件上滑移，以防止铸件在抽芯时，由于斜滑块的抽芯力大小不同，将铸件拉向抽芯力大的一侧，造成取件困难 (如图 (6) 斜滑块端面上设置浇注系统时，要防止金属液窜入套板和斜滑块的配合间隙。垂直分型面上设置缝隙式浇口，则以不阻碍斜滑块径向顺利移动为原则。 斜滑块抽芯机构设计要点 图 限位销强制斜滑块留在动模套板内 斜滑块抽芯机构设计要点 斜滑块的设计 斜滑块的设计 斜滑块的设计 斜滑块的设计 (4) 斜滑块的配合间隙 斜滑块与模套的配合间隙按滑块宽度选取，见表 2斜滑块导向部分的形式与参数 (1) 斜滑块导向部位常用基本形式 适用于抽芯力较大和导向倾斜角较大的场合有 如图 种。这两种导向形式牢固可靠，得到广泛的应用。双圆柱销式 (如图 用于抽芯力和导向倾斜角中等的场合，多块斜滑块镶拼的结构也多采用这种导向形式。单圆柱销式 (如图 用于抽芯力和倾斜角均较小的场合。斜导销式 (用于抽芯力较小而导向倾斜角较大的场合。 (2) 斜滑块导向部位的参数 斜导块导向部位参数见表 3斜滑块的拼合形式 斜滑块的各拼合面之间应密封可靠，防止压铸时金属液窜入导滑部分，影响斜滑块正常滑动。常用的拼合密封形式如图 斜滑块的设计 斜滑块的设计 斜滑块的设计 斜滑块的设计 斜滑块的设计 斜滑块的设计 斜滑块的设计 斜滑块的设计 齿轮齿条抽芯机构 齿轮齿条抽芯机构的组成与抽芯过程 齿轮齿条抽芯机构设计要点 齿轮齿条抽芯机构 齿轮齿条抽芯机构适用于抽芯距离较长，抽芯方向的轴线与分型面成任何角度的抽芯。 齿轮齿条抽芯机构的组成与抽芯过程 齿轮齿条抽芯机构主要由齿轮齿条传动机构和滑块限位机构、锁紧机构组成。如图 示为合模状态，定模侧面的楔紧块 6与齿轴 5端面的斜面楔紧，齿轴产生顺时针方向的力矩，通过齿轴上的齿作用于齿条滑块 4的齿上，使滑块楔紧。开模时，楔紧块脱开，此时传动齿条 3上有一段延时抽芯距离，因此与齿轴的齿不啮合，待楔紧块全部脱离，铸件脱出定模后，传动齿条与齿轴的齿啮合，带动齿条滑块抽出斜向型芯。抽芯结束时，齿条滑块由可调限位螺钉 1限位，以便复位时齿轮齿条顺利啮合。整个抽芯动作应在压铸件开始推出前的开模过程中完成。 齿轮齿条抽芯机构的组成与抽芯过程 齿轮齿条抽芯机构设计要点 齿轮齿条抽芯机构设计要点 齿轮齿条抽芯机构设计要点 (4) 带有成型部分的齿条应有导向部位。如果是圆柱形齿条则应有止转结构。 (5) 带有成型部分的齿条和型芯尽可能做成镶拼式，以免热处理时齿条变形。 液压抽芯机构 液压抽芯机构的组成及抽芯过程 液压抽芯机构设计要点 液压抽芯机构 液压抽芯机构利用抽芯器抽芯，适用于抽芯力较大、抽芯距离较长的型芯。它的特点是能抽出任何方向的型芯；可单独使用随时开动抽芯器进行抽芯；在不用楔紧块时，可在开模前抽芯；传动平稳，铸件不易变形。抽芯器为通用件，模具结构简单且体积小，但装卸较复杂。 液压抽芯机构的组成及抽芯过程 液压抽芯机构设计要点 液压抽芯机构设计要点如下： (1) 根据抽芯力和抽芯距离选用抽芯器的规格，选用时应按计算所得的抽芯力的 (2) 无特殊要求不宜将抽芯器的抽芯力作为锁紧力，需另设锁紧装置。 (3) 抽芯器上应设行程开关，使其按一定程序进行工作，以防构件相互干扰。合模前应先使型芯复位，当抽芯器设在定模时，需先抽芯再开模。 (4) 合模前型芯需先复位，因此，活动型芯投影面积下一般不设推杆，以防止两者干扰。 (5) 抽芯器不宜设置在操作者一侧，以防止发生事故。 其他抽芯形式 压铸模的抽芯机构除上述几种常用的形式之外，还有很多抽芯形式。本节介绍几种结构形式如下： (1) 并列多个型腔抽芯，固定型芯的销钉插入斜槽滑板的斜槽内，抽芯时利用斜槽滑板带动滑块完成抽芯和复位 (如图 (2) 平行于分型面的平面上有多个要朝不同方向抽出的型芯，与上相同也利用斜槽带动滑块完成抽芯，不同的是用圆盘转动代替斜槽滑板往复运动 (如图 (3) 内侧凹单活动镶块从燕尾槽插入动模型芯，合模后由定模压紧。开模推出铸