地址:武汉市江夏 区郑店街道同兴
   村黄金工业 园黄金南路黄金
   二路南 100米
电话:+86-27-83496903
   +86-27-83496717
传真:+86-27-83496730
联系人:吴先生   林小姐
邮编:430207
E-mail:sales@

技术交流

渐开线在复杂抽芯 模具中的应用

Addtime:2009-9-27  From:吕超     Count:6331
    前言:在精铸产品 的模具设计的中,侧边带有抽芯的产 品并不少见, 如侧边2个或4个抽芯的模具。针 对射蜡机的压力相对不是很大,温度不高,部份模具不走冷却水等的特点,我们对于少于四面的抽芯一般采用手动方式或者用半自动的方式,对于芯子的形状比较规则的(一般都是直线性的)应用比较广泛,主要在小批量的模具 设计与生产过程中是比较常用和常见的,但也有限制或要求:
当单个芯子的重量 或长度比较重或长时,靠生产人员用手抽出芯子比较费力(因为一般抽芯都是先抽出的,而此时成型的腔体内是处于静真空状态),即使能够抽出,但劳动强度大,模具的芯子也易于损坏,进而形成模具整体寿命不长,关于寿命 问题可以在结构和模具材料上下点功夫来促使其能达到大批量生产的要求。
    但是,如果侧边孔 数目达到20几个以上时 ,  形状又比较复杂, 基本占满整个产品的壁且精度要求又高,该用何种方法呢 ? 例如以下这款产品 。

图(1)图(2)



如图可见,客户对 孔要求比较高且是需要铸造保证尺寸。
侧边孔多且形状复 杂都给模具带来一定的难度。

以传统的抽芯方式 开此产品的模具有以下几个缺点:

 

 

 


1.须抽零孔位的形 状和过多的抽芯数量都提高了模具设计的难度;
2.生产人员在模具 生产时存在时间长和劳动强度大,直接导致生产效率 低下.
3.抽芯无法一次取 出,而且邻近于抽芯肉厚太小,需几次抽各个芯子,增加产品质量的不 稳定性;

4.抽芯抽离模具本 体, 尖角易碰坏 ,降低了模具寿命 .
5.手工操作的方式 无法保证模具精度,也会产生披缝 ,增加修模工作量 .

    方案分析:
    这款(水分流系统 )产品的形状为圆筒例产品,其周圈分布有 22个等角并等距的环 形腰圆孔,孔与孔之间的间隔 3.8mm.壁厚约4mm.内腔中有少许肋骨 位,本文不对其进行分析。
    由于每个芯的的平 面是以角度发散的,所以抽芯数量是改变不了的,就是说它肯定在一个圆周上均匀分布不22个直行位,为了要 保证产品的质量,达到客户所要求的 ±0.05的要求,所有的抽 芯必须一次性抽出,使用带位移的弧线(渐开线)可以解决此种问题。
    一次性抽芯的好处 在于:
1,使得生产人员只 需克服材料摩擦就可以打开模具
利用渐开线本身的 线条(类似于我们设计A面类产品表面度时 G3连续)连续性,使 开模后的抽芯部分的操作更趋于简单化,这是以渐开线作为抽芯基础设计的。
2,模具的加工会更 加的简便                                        
基本上除各个单独 的抽芯要求具有很高的互换性外,模具的抽芯板和渐开线板在拥有线切割和普通铣床的情况下就能完成这部分工作。
3,生产效率得到提高
模具的生产人员只 需一个操作就能抽出模具中的22个芯子,取模效率高 .产品的质量可以得 到很好的保证。因为所有的抽芯是一次全部抽出的原故,产品出现抽心处质量问题而导致产品被归类于不全格品的情况会大大降低。
4,模具寿命提高
抽芯是在固定轨道 移动,不用抽离模具 ,避免了尖角碰坏 ,提高了模具寿命 .在设计阶段将每个 芯子做成一致,抽芯回位精度好 ,可以减少毛边产生 ,减少修模工作量 ,也可以保证铸件精 度.

    用这种方法的要求 就是侧边的孔或槽在设计时必须是等角和等距的,形状也要基本一致(因为只有一致才能很好的有利于抽芯的设计和加工)。如果侧边的孔或槽在设计时不是等角和等距的,那就不能用这种方式。因为渐开线只要不是基于同一个 基圆时,它的渐开线状态就是逐步扩大的,极大的可能就是相互干涉。在设计抽芯块时,是以基圆的圆心为夹角的起点,抽芯的形状会呈现内小外大的外观情况,所以如果须抽芯的孔或槽形状不一会极大的造成抽芯零件的设计难 度,并且也不利于生产加工。
    由以上信息可以看 出这款产品非常适合用渐开线抽芯的方式来开模,它正好排除了在开篇中讲的用这种方法的限制。那么细节设计首先要做的是单个抽芯形状的设计了。

用竖向分模的方式 确定分型面和浇口位置之后,就要对抽芯的形状进行解析了,由图(1)和图(2)可见抽芯的成型面 是被均匀剖切成一致,图中所示的封胶面在单个抽芯上呈现为尖角,且有两个方向,它必须与相邻的芯子有很好的配合才能达到封胶的目的,那么普通的三轴加工中心就无法满足此处抽芯的加工要求,我们所采用的是卧式四轴联 动的加工中心一次加工成形,以避免因零件的二次装夹而引起的积累误差,导致产品质量的下降。
    第二需要根据每个 抽芯的方向以确定抽芯板。
   只要抽芯是按前面 所讲的原则设计,每个抽芯的形状都是一致的且朝向都是直线方向(从圆芯发布 )出来的,这样就可以确定抽 芯移动板的形状了.
   抽芯板必须限制其 X和Y方向的移动。抽芯 板在绕着它的圆心旋转时是将抽芯从产品中抽出,如果抽芯板在X,Y方向上有位移的话 ,那么抽芯处的产品质量就难以得到保证。抽芯板和与之在圆心处相互配合的公差应选用较精密级的,H7/js6。如图(3):

图(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

    第三确定旋转(渐 开线)板:
    经测量我们知道了 产品直径为68mm,抽芯处的壁厚约 4mm,也就是说只要抽 芯脱出产品4mm以上就可以拿出产 品进入下一工序。
    相信大家对渐开线 应该有所了解吧,那么在取渐开线前,必须根据已知的数据估算出一个合适的基圆大小,在这里基圆尺寸=mzcos(20)/2,小于100mm的直径模数 M可取0.7,齿数z取20-30之间都是可以的, 因为基圆尺寸的大小不是我们一定要追求的,我们只要在渐开线上取的线段比较合理并且在一定的范围之内能够达到我们所要求的距离,那么我就认为这个基圆的大小或者说这个渐开线是可以满足要求的。所以在这里渐开线应尽 量绘制长一些,所以终止角我们取720度.

左图以表格形式给 出渐开经计算方程(仅供参考):
其中:T:系统的内部变量
      A:起始生成角 ,
      B:终止生成角 .
      M:模数.
      R:基圆半径 .
      Z:齿数
(各种软体输入方式 有所差别,请酌情使用)
我们只需要保证渐 开线板中的各个渐开线分布不会自相干涉并同时满足在这一段行程中抽芯会顺利移动4mm以上。


 

 

 

 

 

 

 

 

    下面我们就要取渐 开线段了,大家知道渐开线在 基圆后的一段的弯曲角是非常大的,所以这一段是不能取的,而如果离得太远呢,它的延伸角又会比较平直,这一段也是不能取的,这里我们取40-70之间的一个范围内 的渐开线,然后将其在三维软体中利用运动分析解算其可行性,得出一个旋转角度 60度以内直线移动距 离8mm的线段,并确定渐 开线板大小,以确定在旋转一定 角度时抽芯是否能够完全脱出产品,使产品能够顺利脱 出模具型腔.其效果如图 (4):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

分别为:1,预定外环圆大小 2,初始渐开线,确 定外环圆大小 3,调整渐开线并确 定长度    4,确定渐开线角度 ,使每个抽芯不干涉 5,最终设计完成的 渐开线板
这样此模具的核心 设计已基本完成,

以下的几个细节在 这里再重申一下,也是必要的条件。如:
1:抽芯形状和位置 的确定方法
抽芯必须做到里小 外大,而且其相交点必须 从产品中心轴点出发,因为只有这样才能 保证各个抽芯在外行时不至于相互干涉.
2:抽芯还有一个问 题不得不提 : 必须限制其自身的 旋转

模具装配完成后如 图:

   

 

[模具结构图 ]

结语
    结合渐开线的设计 理论和实际生产过程中适当调整的优化结构,用渐开线的方法来解决侧边抽芯较多的方法中的一个,这种方法可以有效的解决如涡轮叶片,水泵叶片等带有侧向 或径向抽芯的模具,为得 到更高的产品质量,必须注意以下几个方面:
1,为保证每个铸件 产品的质量,抽芯必须具有很高的配合精度,避免加工误差
2,须很好的计算渐 开线以保证在一定的旋转角度内能够达到抽芯所抽出的距离要求。
3,此方法可以很好 的解决生产人员操作的复杂程度、加工上的制造成本以及模具的使用寿命
4,大大加速了产品 的生产效率并 增强了产品的质量 保证。

  Back>>  

友情链接:    大神山西棋牌娱乐   么么哒棋牌   豫游棋牌首页   QKA棋牌安卓app   星空棋牌