脱模力计算

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。 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/[cosα(cosα-μsin α)],若许用抗弯强度为[σ]ω,则Fh/[cosα(cosα-μsin α)0.1d3]≤[σ]ω,由此可得: