芯盒同步顶杆自动补偿的结构设计

周同和，陈宝玉（宁波全力机械模具有限公司，浙江宁波 315712）

芯盒同步顶杆自动补偿的结构设计

周同和，陈宝玉
（宁波全力机械模具有限公司，浙江宁波 315712）

介绍一种芯盒同步顶杆自动补偿结构设计，并详细阐述了此结构在模具中的实施方式及优点。实践证明采用此种芯盒同步顶杆自动补偿结构，有效克服了制芯机同步顶杆过长而造成生产经常中断的问题。

芯盒同步顶杆；自动补偿结构

随着我国铸造业的大力发展，对铸件的外观、质量等要求越来越高。制芯是铸件形成过程中的关键工序之一，为了保证质量、提高效率、减少劳动强度，自动制芯机被广泛应用于铸造企业中，我们在对与之配套的芯盒模具的设计过程中，发现同步顶杆的长度始终是一个难题。在设计时，以往对于上芯盒高度过大的模具，在设计上往往不得不在上顶出同步顶杆加长，或者不得不在下芯盒的对应部位安装接长杆。使用时，前者容易造成上顶板来回切换工位时撞到下方的其它机构，后者容易造成上芯盒来回切换工位时撞到接长杆，或撞到取芯叉。不论上述任何情况发生，都会使生产线中断，造成巨大的经济损失，而本文设计的同步顶杆自动补偿结构在许多模具设计中得到验证，效果良好。

1　常用芯盒同步顶杆结构工艺分析

通常在冷、热芯盒设计中要使砂芯留在下芯盒中，便于在下芯盒顶出取芯，或者直接留在上芯盒，通过上顶板顶出到取芯叉取芯。而许多模具上芯盒都比较高，这样同步顶杆也要求加长，但由于设备限制不能太长，所以一般采用在下芯盒的对应部位安装接长杆结构，如图1所示为热芯机模具设计结构简图。为了使同步顶杆（图1.a）在上顶板移动丁芯工位不与上芯盒或射板干涉，所以设计接长杆（图1.a）配合同步顶杆，保证砂芯平稳顶出上芯盒。

2　芯盒同步顶杆自动补偿结构工艺分析

2.1模具、机构配件的选用材料

采用制芯机制芯的产品产量都比较大，铸造工艺都已比较成熟，所以在单台冷芯机制芯的芯盒模具通常采用HT250材料，而热芯机制芯的芯盒模具通常采用HT250材料但要热处理，或者模具型腔用P20/H13钢材并且热处理至30～38 HRC，模框用HT250材料制作。模具零配件都优先选用45#或T10A钢并且进行热处理，弹簧等外购件一般选用耐高温的材料制作。

2.2芯盒模具同步顶杆自动补偿结构的结构特点

同步顶杆自动补偿结构，包括上下相对的上顶机构和下顶机构，在上顶机构和下顶机构之间设置能上下压合的上芯盒和下芯盒，上顶机构上固定设置竖直的同步顶杆，上芯盒内则开通一个与同步顶杆同轴的补偿杆孔，而补偿杆孔内设置上下移动的补偿杆。当上芯盒和下芯盒压合时，同步顶杆顶住补偿杆顶部，补偿杆底部顶住下芯盒。补偿杆孔的下端设置阻止补偿杆上端脱离的限位台阶（在补偿杆孔的下端设置挡块与补偿杆孔内壁配合形成限位台阶），又在限位台阶和补偿杆的上端之间设置复位弹簧，而补偿杆孔的上端设置导正同步顶杆垂直运动方向的导正销套，这样补偿杆被导正销套限制在补偿杆孔内。

图1　热芯机模具设计结构简图

2.3芯盒模具同步顶杆自动补偿结构的优点

（1）在上芯盒内设置补偿杆，使同步顶杆长度不再受上芯盒厚度的限制，避免了上顶机构来回切换工位时撞到下方的其它机构，同时也不用在下芯盒安装接长杆；

（2）限位台阶有效防止了补偿杆脱出上芯盒；

（3）复位弹簧保证补偿杆处于上芯盒内部，使下芯盒下方空间完全自由，最大限度地留出了取芯叉活动空间；

（4）导正销套有效地导正同步顶杆运动方向的同时，还将补偿杆限制在补偿杆孔内。

图2　芯盒同步顶杆自动补偿结构

3　芯盒同步顶杆自动补偿结构工作原理

芯盒同步顶杆自动补偿结构的工作原理描述，见图2所示。

3.1同步顶杆自动补偿结构描述

如图2所示，本芯盒同步顶杆动补偿结构主要包括上顶机构和下顶机构，二者上下相对设置。

上顶机构和下顶机构之间为上芯盒和下芯盒，而在上顶机构的下表面固定设置垂直的同步顶杆，上芯盒上与同步顶杆同轴处设置一个补偿杆孔，这样同步顶杆能随着上顶机构的下移而插入补偿杆孔内。

在补偿杆孔内设置能上下移动的补偿杆，补偿杆的上端部直径大于杆身，再在补偿杆孔的下端设置挡块，挡块与补偿杆孔内壁配合形成限位台阶，补偿杆的上端与限位台阶配合阻止补偿杆脱离补偿杆孔。同样在补偿杆的上端与限位台阶之间设置复位弹簧，在复位弹簧作用下，补偿杆在自由状态下始终缩进补偿杆孔内。补偿杆孔的上端设置有导正销套，同步顶杆与导正销套导正配合，以限制其与上芯盒准确对中，补偿杆被导正销套限制在补偿杆孔内。

3.2同步顶杆自动补偿结构工作原理

工作时，在顶出前，通过导正销套使同步顶杆与上芯盒准确对中，然后通过补偿杆顶住下芯盒。

在开模时，上顶机构对下芯盒保持相对不动，而上芯盒开模并上行，使砂芯从上芯盒内部顶出，然后上顶机构上行，同步顶杆与补偿杆脱离，复位弹簧使补偿杆退回到上芯盒的内部，使上芯盒底面下方空间自由畅通。而复位弹簧以及补偿杆在挡块作用下限定，使其在上芯盒内部，不会从上芯盒内部脱出。

通过以上介绍，我们知道补偿杆与同步顶杆的作用就是相互配合使顶芯杆能够有效地顶出砂芯，并且因为设备的问题而在生产时出现各种故障。

3.3同步顶杆自动补偿结构的应用

由于潍柴股份公司及重汽集团大多使用先进的自动化生产的制芯中心生产线，他们对模具的设计要求特别高。基于他们公司的生产要求，我们为其设计的缸体、缸盖芯盒模具均采用了先进的同步顶杆自动补偿结构，经过不断的生产检验均取得了良好的效果。同时机械手重力浇铸铝合金缸盖，产量高、效率快，我们把该先进的同步顶杆自动补偿结构结构设计应用到铝合金缸盖重力浇铸模具制作中，生产时也取得非常显著的效果。

4　结论

（1）随着我国自动化铸造水平及产量的提高，对制芯的要求也大大提高，因此模具的设计也必须尽力保证生产的正常进行，尽可能减少各种人为的失误，所以必须尽量使用更可靠的设计机构。采用此种芯盒同步顶杆自动补偿结构，其有效克服了制芯机同步顶杆过长而造成生产经常中断的问题。

（2）通过与一些顶出机构进行分析比较，此种同步顶杆自动补偿结构的优点完全满足铸造企业进行大批量生产各种复杂铸件中冷、热芯盒模具设计的技术要求。

（3）应用此种同步顶杆自动补偿结构，在制芯过程中更加平稳、可靠，从而大大提高了模具的使用寿命，同时提升产品的质量及尺寸精度。

［1］ 陈宝玉，陈行全.一种芯盒同步顶杆自动补偿结构：中国，专利号：201320299248.3［P］.2013-09-24.

［2］ 程可飞，姚红.冷芯盒射芯机射砂系统的改进和应用［J］.中国铸造装备与技术，2012（4）.

Core Boxes Synchronization Plunger Automatic Compensation Structure

ZHOU TongHe，CHEN BaoYu
（Ningbo Full Mechanical Mould Co.， LTD.， Ningbo 315712， Zhejiang， China）

In order to guarantee good quality and effi ciency a type of synchronization return pin with self feeding structure is introduced ，as well as its advantage and method to implement it . Practice proved this structure overcome the frequently occurred problem that the production was breakdown by the broken of the return pin due to its overlong length.

Core box；Synchronization plunger； Automatic compensation structure

TG231.6+6;

A；

1006－9658（2015）02-0043-03

10.3969/j.issn.1006—9658.2015.02.013

2014-10-10

稿件编号：1410-678

周同和（1974—），男，从事汽车发动机，底盘，制动系统铸件产品设计及模具开发.