油底壳压铸模斜抽芯设计

罗柏奎

肇庆高新区鸿胜模具制造有限公司（广东肇庆 526238）

1 引言

在功能越来越集成化的要求下，压铸件越来越多存在一些与分型面不平行的斜孔或内凹位，这些部位需要出斜抽芯才能出模。由于模具结构的限制，这些斜抽芯无法设计楔紧块。常用的两种解决方法，一是另外增加一个液压抽芯自锁机构达到锁紧目的；二是采用弯销与抽芯结合的抽芯机构[1]。两种结构都不可避免的增加了模具结构的复杂性，对加工和装配的要求高。机构越多越复杂，压铸生产过程越容易产生故障。本文介绍了一种利用油缸与液压单向阀结合的抽芯机构设计，可达到同样的楔紧目的。此种机构简单紧凑，稳定可靠，适用于不同角度的抽芯，适用于位于动摸、定模、抽芯内等位置的抽芯。

2 压铸件特点

某发动机油底壳如图1所示，外形尺寸：350×487mm，高167mm，投影面积167,300mm，属较大型压铸件，生产的机型为1,600t。图1中I所指位置有斜孔和内凹位，需出斜抽芯。斜抽芯抽出方向与分型面成一定夹角而且远离分型面，难以设计楔紧块。斜抽芯的楔紧设计是本副模具的设计难点之一。液压抽芯可抽出与分型面成任何角度的型芯，对压铸反力较小的活动型芯，可直接用插芯力楔紧[2]。本项目的斜抽芯采用液压油缸抽芯结构。成型面积较大，抽芯压铸反力大，如选用的油缸规格过小，插芯力无法抵抗压铸反力。没用楔紧装置抽芯容易后退，造成压铸件尺寸发生变化，严重时导致压铸件批量报废[1]。

3 斜抽芯设计

生产过程抽芯受力分析如图2所示。分型后的斜抽芯如图3所示，深色为成型位。

图1 某发动机油底壳a——压铸件定模侧 b——压铸件动模侧

图2 抽芯受力分析1.抽芯 2.连接套 3.油缸轴 4.油缸体

图3 抽芯

油缸体4内的液压油推动油缸轴3，带动连接套2和抽芯作往复运动。抽芯抽出时，油缸抽芯力F抽需大于抽芯力F1，压铸生产时，油缸插芯力F插需能抵抗抽芯的压铸反力F反。斜抽芯抽芯力按以下计算[3]：

式中 P——单位面积压铸件对型芯的挤压应力，对铝合金选取10～12MPa

A——压铸件包紧型芯的表面积，此抽芯的成型位面积使用Pro/E软件选择图3深色面测量为5,820mm2

f——压铸件对成型位的摩擦因数，一般取0.2～0.3

α——成型部位的脱模斜度，此处取成型部位的最小拔模斜度1°

由计算公式（1）计算出的抽芯力F1为19.76kN（P取12MPa，f取0.3）。

压铸反力按以下计算：

此压铸件生产时的压铸压力最高不超过70MPa，通过Pro/E软件测算图3深色面，成型部位的投影面积为：1,735mm2，代入式（2）计算得出抽芯压铸反力为121.45kN。

由于实际生产时，压铸机的油压会有波动，导致油缸油压力有波动，需选择较大的安全系数。在不增加楔紧的情况下，油缸压力需大于抽芯压铸反力1/3[1]。因此取安全系数为1.33，即：

其中F插与油缸的直径又存在如下关系：

F插=压铸机油路压力×油缸密封圈面积

式中D为油缸直径，联合公式（2）（3）（4）可计得油缸最小直径D=121.2mm，取整数，可选择直径为ϕ125mm的油缸。

油缸的抽芯力按以下计算：

式中，压铸机油路压力为14MPa，油缸密封直径为125mm，油缸轴直径为60mm，代入式（5）计算的F抽为132.15mm2。

由F抽＞F1可知，油缸抽芯力可满足抽芯要求。

根据以上的计算设计，带斜抽芯结构的动模结构示意图如图4所示。

图4 动模部分的结构

4 单向阀设计

生产时，油缸后腔的油压是靠压铸机液压系统不断提供的，油压力存在波动，导致油缸插芯力不稳定。只要油压力某个时刻低于油缸前端受力，抽芯会马上后退。如在压铸机的抽芯系统回路中增加一组双向液压锁（液控单向阀），则可从根本上解决抽芯后退问题[1]。设计的液控单向阀如图5所示，实际生产后的压铸件斜抽芯位置外观如图6所示，抽芯无后退。

图5 单向阀的安装

图6 压铸件斜抽芯位置外观

5 结束语

在较大成型投影面积的斜抽芯无法设计常用楔紧的情况下，采用了大规格油缸与单向阀锁死油压相结合的结构。通过实际生产验证了结构能起到楔紧斜抽芯的作用。此种抽芯结构大大简化了模具结构，具有高效可靠的特点，对类似的结构难点模具设计有参考意义。需要注意的是，对于成型投影面积比本项目更大的抽芯，一方面受油缸规格和模具空间限制，另一方面对压铸机油压稳定性，对模温的要求更高，抽芯后退的风险增加。