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带斜销抽芯机构压铸模力学分析及工艺参数设计作者：湖南工业职业技术学院 周劲松摘 要：文章对带斜销抽芯机构压铸模的受力情况进行了系统分析，明确了压铸 模结构参数优化设计的基本原则，能够对模具设计人员进行理论指导。 关键词：压铸模 力学分析 工艺参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。压铸模是保证正确实施压铸 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+f2sin+f1sinN1cos+N2cos (1) N3+N1sin+f1cos=N2sin+N4 (2) (N1cosf1sin)b+(N1sin+f1cos)(s+btg)+f2(Sh)sin+N4(a/2-s)=Fc+f3 b+N2sin(s-h/2)+N2cos(b-sinh/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=N1，f2=N2，f3=N3，f4=N4，则抽芯 过程中滑块静力平衡方程简化为: N1cos=F+f3=F+N3 (4) N1sin=N3 (5) 联立(4)、(5)式解得 N1=F/(cos-sin) 若cossin为零，则N1为无穷大，此时滑块自锁，即滑块自锁条件为=tan。 为可靠保证滑块工作时不自锁，取值不宜过大，但值减少时将导致滑块和斜销长度必须相应增加才能 保证抽芯距，所以取值一般以1525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=N1h1 F/(cos-sin)h/cos =Fh/cos(cos-sin) 而抽芯力的计算由图四可知: 图四 抽芯力计算参考F=F阻cosF包sin F=clp(cossin) 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，表示型芯脱模斜度，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tan=PA 1tan 即:F锁K(PA+PA1tan) 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、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/2tan+H/cos+d/2tan+s/sin 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510mm。图六 斜销长度计算图3.2 斜销直径设计 由斜销受力分析知其所受弯矩为Fh/cos(cossin )，若材料许用抗弯强度为，则Fh/cos(cossin )0.1d3，由此可得: 4 结束语 在分析压铸模抽芯机构受力情况的基础上论述了模具结构 优化措施，从理论上明