抽芯方向与分型面有角度的压铸模设计

摘要：介绍汽车底盘系统拉线支架压铸件的结构特点、压铸成型工艺、模具分型面的设计、铸件图设计、抽芯系统各零件的设计和计算、滑块结构的设计、封锁块的设计、弹簧设计等以及整套压铸模的设计，该模具设计主要特点是抽芯方向与主分型方向有一定角度，经实践证明，该方案设计合理，抽芯平稳，顶出安全，结构简单可靠，产品合格率高。

关键词：拉线支架；压铸件；分型面；滑块；压铸模

前言

压铸模是进行压铸生产的主要工艺设备，在经济批量生产中，铸件质量合格率高低，作业循环快慢、都与压铸模有很大关系，而压铸模具使用又受到制造水平、使用寿命、模具设计等因素制约，压铸模制造费用高，制成后想大修很难，所以一套设计优秀的压铸模带来的良好经济效益是显著的。

1、压铸件的特点分析

拉线支架压铸件的外形复杂，平均壁厚2.5mm，壁厚偏薄，共有3处抽芯孔，其中两孔抽芯方向与分型面平行，其中有一￠24mm圆孔（即抽芯方向）与分型面成一角度β，如图1与图2所示，给模具的设计和制造带来较高的难度。

平均壁厚：2.5MM 材料：ΑDC12

2、模具设计

2.1铸件图设计

铸件图（毛坯图）设计实际上是为模具结构设计打好基础，它的重点是根据产品使用要求、尺寸，性能等，结合压铸生产的特点对要设计的压铸件进行分析，确定工艺方案和使用的压铸机，这一工作阶段的主要工作输出是压铸件的2D铸件图及3D铸件模型，铸件图设计依据产品图，必须完全满足产品图纸中所规定的尺寸和各项技术要求.

2.2分型面的確定

主分型面设计原则是要考虑压铸件的形状，保持压铸件的总体平衡而定的，必须保证压铸件先脱离静模，然后再脱离动模。该压铸件有一￠24mm空心圆孔与基准分型面面成角度β，所以除了要考虑该空心圆孔的出模外，还要根据此铸件的实际形状把分型面设计成阶梯形，保证压铸件外形尽量减少拼缝线的痕迹（如上图1）。

2.3抽芯系统各零件的设计分析

压铸件除了有一倾斜的￠24mm圆孔，还有左右两个直的通孔（如上图2所示），模具共需要3个滑块抽芯，左右两个直孔可采取常规滑块抽芯，由于抽芯滑块多，模具整体相对比较复杂，所以设计成一模一腔比较合理。抽芯方式一般有油缸抽芯及机械式的斜杆抽芯两种方式，我们公司以往类似压铸模具设计使用油缸抽芯方式，但油缸抽芯故障率高，安全性低，维修频繁，斜杆抽芯可利用开合模动作实现抽芯和复位，稳定简单可靠，制造方便，故障率及维修成本低，综合考虑本模具设计选择斜杆抽芯结构方式（如下图3所示）.

2.3.1抽芯力及斜杆直径的计算

压铸时，金属液充填型腔，冷却收缩后对被铝合金包围的型芯产生包紧力，抽芯机构运动时有各种阻力，两者的和即为抽芯开始瞬间所需的抽芯力，影响抽芯力的因素很多，有合金的种类，压铸件包住活动型芯的表面积和壁厚等等，要精确计算十分困难。根据抽芯孔直径，深度，拔模斜度，抽芯力F按压铸模设计手册查表得F=11664N[6]

斜杆直径： ， F为斜杆受到抽拔力，单位N，LAB为滑块端面与斜杆受力点的垂直距离，单位cm。

斜杆的倾角α，决定斜杆抽芯机构工作效果的一个重要参数，一般取α=15～25°，与滑块不倾斜相比，滑块倾斜向静模方向角度β时，其所需开模行程和斜杆有效工作长度增大，而开模力和斜销所受弯曲力均有所减小，其值相当于倾角变为（α—β）的情况，故斜杆倾角可稍取大一些，以α—β≤15～20°为宜，本设计中β值为7.70，所以α取23°。

F=11664，LAB=6cm，α=23°代入公式

得d=30.2.mm，取整d=30.mm，D一般取d+5，所以D=35mm，D--斜杆固定大端直径；d—斜导柱工作部分的直径；

2.3.2抽芯斜杆长度尺寸计算

抽芯距定义：型芯从成型位置抽到不妨碍铸件脱模的位置所移动的距离，用S表示。

抽芯距大小等于侧孔或侧凹深度S1加上2～3mm的安全余量，S=S1+（2～3）mm，本例中S=16mm

L—斜导柱的总长度，单位mm；H—斜杆固定静模板厚度。

斜杆与滑块倾斜相交，通过压铸机的开模或合模力作用于滑块上，使滑块在动模的导滑槽内前进或后退，斜杆只承受开模时侧型芯被铝合金收缩而受到的包紧力，这些都是斜杆设计和计算的主要依据。

下图斜杆的长度L总是根据活动侧型芯的抽拔距离S、固定斜杆的静模板厚H、斜杆的直径Φd、ΦD以及它与滑块的倾斜角α而定的。

L =L1+L2+L3+L4+L5=7.4+84+4+62+22=179.4，取整为194mm，

式中，L1=tαn（D∕2）+H∕cosα，2，L3，推导从略，

L2=H/cosα

L3=（d/2）*tanα

L4（工作）的计算如下：

当滑块向静模1方向倾斜并后退时，在开模走完δ间隙行程，斜杆接触到B点，这时，才开始有效的抽拔距离S行程。滑块后退行程是继续开模到抽芯距离S结束，滑块将由B点后退到Α点，抽芯距离S为CA，见图，这时的倾斜角斜向静模，斜导柱的有效工作长度为L4，经推导计算可得

L4= S/sin（α-β），当滑块与分型面平行时β=0，这是最常见的一种滑块结构，此时斜块的工作长度L4=S∕sinα，

L5是为最先进入滑块的斜杆进行导向，一般L5=10～15MM，

2.4封锁块

合模时封锁块受到侧型芯镶块工作后退传到滑块上的力及锁紧预应力（如图3所示），（静模与动模在装配合模时留有0.04～0.07MM的间隙，在压铸机工作时合模力消除这间隙，使封锁块接触面更贴紧滑块斜面）。

2.5镶条，即一般模具设计参考手册所说的导滑块，它靠螺顶紧固在动模板上，为了不致铝液进入滑道槽内，它必须与分型面在一平面上，而且保证滑块在开合模的过程中应平稳，没有上下窜动和卡死现象。

2.6弹簧

弹簧使滑块可靠的紧贴在限位块上（如图3所示），它的张力必须大于滑块的重量，其中弹簧的选择计算过程这里就不再细讲。

其它零件如衬模、滑块镶块、动静模板的设计与其它模具的设计过程基本上一样，总体这里也就不再一一罗列

2.7总体模具结构如图4所示，滑块采用组合结构，侧型芯制做成整体镶块，靠螺钉与滑块组成一体，这种结构加工方便，对容易磨损和受力的侧型芯能提供改进、装拆、维修等方便，，既保证了镶块的强度和减少热处理的变形，又保证滑块水孔和斜杠孔加工的方便。考虑到工作状态中受热膨胀的影响，选择不同方向公差配合X（e8∕H7），Y（f9∕H8），Z（b11∕H11）。

3、结语

压铸模按设计要求制作完成后，经过试模和生产验证，压铸模工作稳定，动作可靠，满足工压铸工艺要求，带角度抽拔滑块侧向分型抽芯机构动作顺利，尺寸合格，铸件状态良好，气孔符合图纸要求，维护保养方便，能满足批量生产需求。

参考文献

[1]伍建国，屈华昌主编《压铸模设计》机械工业出版社1995

[2]黄毅宏主编《模具制造工艺》机械出版社1991

[3]史翔主编《模具CAD/CAM技术及应用》机械工业出版社1998

[4]《模具制造手册》编写组编著《模具制造手册》之六，机械工业出版社1998

作者简介：张耀雄，男，1979年生，广东湛江人，大学本科，工程师，研究领域：工装模具及压铸工艺。

（作者单位：湛江德利车辆部件有限公司）