第1页：第9章侧向抽芯机构设计封面
第9章 侧向抽芯机构设计
第2页：本章要点与学习目标
【本章要点与提示】
- 掌握抽芯机构的组成及工作过程：对抽芯机构的典型组成元件、工作原理、设计基本要求等能基本掌握，同时对常用抽芯机构的类型及特点做初步了解
- 重点掌握斜销、弯销、斜滑块抽芯机构的设计：结合实例分析，比较三类常用抽芯机构的特点、应用范围及技术要求；可具体拆卸一副带侧向分型抽芯机构的压铸模进行分析，并建议课外搜集设计资料
- 了解其他抽芯机构：结合教材图示及说明，了解齿轮齿条、液压、手动等抽芯机构的设计要点
第3页：导入案例：带侧凹的压铸件
【导入案例】：图示为需要侧向抽芯的压铸件实例——摩托车压铸件、电机压铸件、泵阀压铸件。
第4页：本章主要内容
【主要内容】
- 9.1 概述
- 9.2 斜销抽芯机构
- 9.3 弯销抽芯机构
- 9.4 斜滑块抽芯机构
- 9.5 齿轮齿条抽芯机构
- 9.6 液压抽芯机构
- 9.7 其他抽芯机构简介
第5页：抽芯机构的组成
9.1.1 抽芯机构的组成
- 1-定模套板；2-定模镶块；3-滑块；4-斜销；5-楔紧块；6-限位螺钉；7-弹簧；8-限位块；9-销钉
- 10-活动型芯；11-动模镶块；12-动模套板；13-型芯
- 成型元件
- 形成压铸件上侧向孔、侧向凹凸台阶的元件，如侧型芯、侧向成型块等。
- 运动元件
- 带动成型元件在模板导滑槽内运动的元件，如滑块、斜滑块等。
- 传动元件
- 迫使运动元件作抽芯和插芯动作的元件，如斜销、弯销、齿条等。
- 限位元件
- 使运动元件在开模以后停留在所要求的位置上，保证合模时传动元件工作顺利的元件，如限位块等。
- 锁紧元件
- 合模后压紧运动元件，防止压射时受到反压力作用而产生位移，如楔紧块。
第6页：抽芯机构的动作过程
9.1.2 抽芯机构的动作过程：（a）（b）（c）三个状态。
- 1-定模套板；2-定模镶块；3-滑块；4-斜销；5-楔紧块；6-限位螺钉；7-弹簧；8-限位块；9-销钉
- 10-活动型芯；11-动模镶块；12-动模套板；13-型芯
第7页：机动抽芯的特点与形式
1. 机动抽芯：开模时依靠压铸机的开模力或推出机构的推出力，或利用模具动、定模之间的相对运动，通过抽芯机构机械零件的动力传递使其改变运动方向，将活动型芯抽出。
- 特点：机构复杂但抽芯力大，精度较高，生产效率高，易实现自动化操作，因此应用广泛
- 结构形式可分为：斜销抽芯、弯销抽芯、齿轮齿条抽芯、斜滑块抽芯等
弯销抽芯机构：1-弹簧；2-限位块；3-螺钉；4-楔紧块；5-弯销；6-滑块；7-活动型芯。
第8页：液压抽芯的特点
2. 液压抽芯：以压力油为抽芯动力，在模具上设置专用液压缸，通过活塞的往复运动实现抽芯与复位。
- 该机构传动平稳，抽芯力大，抽芯距离长，抽芯动作不受开模时间的限制
- 缺点是增加了操作程序，须设计专门的液压管路并配备整套液压装置，经济成本较高
- 常用于大中型模具或抽芯角度较特殊的场合
液压抽芯机构：1-定模座板；2-型芯；3-活动型芯；4-楔紧块；5-拉杆；6-动模套板；7-联轴器；8-支架；9-液压抽芯器。
第9页：手动抽芯的特点
3. 手动抽芯：利用人工在开模前或在压铸件脱模后使用手工工具抽出侧向活动型芯。
- 优点：模具结构简单，制造容易，常用于抽出处于定模或离分型面较远的中小型模具
- 缺点：操作时劳动强度大，生产效率低，常用于小批量或试样生产
模内手动螺杆抽芯：1-型芯；2-定模套板；3-活动型芯；4-动模套板；5-手动螺杆。局部内侧凹双活动镶块抽芯：1-推杆；2-动模套板；3-型芯；4-定模套板；5-活动镶块。
第10页：抽芯力与抽芯距离的定义
9.1.4 抽芯力的估算和抽芯距的确定
- 抽芯距离
- 活动型芯从成型位置抽至不妨碍压铸件脱模的位置时，活动型芯和滑块沿着抽芯方向所移动的距离。
- 抽芯力
- 压铸时金属液充满型腔、冷凝并收缩，对活动型芯的成型部分产生包紧力；抽芯机构的工作须克服由压铸件收缩产生的包紧力和抽芯机构运动时的各种阻力，这两者的合力即为抽芯力。
抽芯力分为起始抽芯力和相继抽芯力。
第11页：影响抽芯力的主要因素
1. 影响抽芯力的主要因素
- 形成包紧力的影响因素
- 侧向成型部分的表面积
- 活动型芯的脱模斜度
- 活动型芯断面的几何形状
- 侧向成型部分的壁厚
- 压铸合金的化学成分
- 压铸工艺
- 形成阻力的影响因素
- 活动型芯表面粗糙度值
- 抽芯机构运动部分的间隙
- 喷刷涂料
第12页：抽芯力的估算与抽芯距离的确定
2. 抽芯力的估算：抽芯力与推出机构中推出力的性质实际上是一样的。由于影响抽芯力的因素很多也很复杂，很难精确计算，一般可参考推出力的计算公式进行估算。
3. 抽芯距离的确定：抽芯后活动型芯应完全脱出压铸件的成型表面，使压铸件能顺利推出型腔。
第13页：单侧抽芯的抽芯距离
3. 抽芯距离的确定——单侧抽芯：抽芯距离为成型侧孔（侧凹、侧凸形状）的深度或高度加上安全值。
- S——抽芯距离，mm
- h——侧孔、侧凹或侧凸形状的深度或高度，mm
- S0——安全值，按抽芯距离的大小及抽芯机构的类型选定
第14页：二等分滑块抽芯的抽芯距离
3. 抽芯距离的确定——二等分滑块抽芯
- S——抽芯距离，mm
- R——压铸件最大外形半径，mm
- r——阻碍推出压铸件外形的最小内圆半径，mm
- S0——安全值
第15页：多等分滑块抽芯的抽芯距离
3. 抽芯距离的确定——多等分滑块抽芯
- S——抽芯距离，mm
- R——压铸件最大外形半径，mm
- r——阻碍推出压铸件外形的最小内圆半径，mm
- A——瓣合滑块前两尖角弦长的1/2，mm
- β——多等分侧滑块合模夹角，（°）
- S0——安全值
第16页：斜销抽芯机构的整体结构
9.2 斜销抽芯机构
- 1-推杆；2-支承板；3-动模套板；4-滑块；5-楔紧块；6-斜销；7-定模座板；8-销钉；9-动模镶块
- 10-活动型芯；11-动模镶块；12-型芯；13-定模镶块；14-浇道推杆；15-浇口套；16-定模套板
- 17-限位块；18-弹簧；19-拉杆
第17页：斜销抽芯机构的组成及工作原理
9.2.1 斜销抽芯机构的组成及工作原理：（a）（b）（c）三个状态。
- 1-定模套板；2-定模镶块；3-滑块；4-斜销；5-楔紧块；6-限位螺钉；7-弹簧；8-限位块；9-销钉
- 10-活动型芯；11-动模镶块；12-动模套板；13-型芯
第18页：斜销的结构与材料
9.2.2 斜销抽芯机构零部件的设计——1. 斜销：1）斜销的结构
推荐选用材料：45钢、T8、T10、低碳钢渗碳，硬度55 HRC 以上。
第19页：斜销安装倾斜角的确定
2）斜销安装倾斜角 α 的确定
- α—斜销安装倾斜角
- S—抽芯距离
- Fc—抽芯力；Fw—斜销抽芯时受到的弯曲力；Fz—开模阻力
- H0—斜销受力点距离；h—斜销受力点垂直距离；H—最小开模行程
- L0—斜销的有效工作长度
一般 α 取10°、15°、18°、20°、25°等，最大不大于25°。
第20页：斜销直径的估算
3）斜销直径的估算
- d—斜销的工作直径，m
- h—斜销受力点到固定端的垂直距离，m
- Fc—抽芯力，N
- α—斜销安装倾斜角，（°）
- [σ]w—许用弯曲应力，Pa，一般取300×106 Pa
第21页：斜销长度的确定
4）斜销长度的确定：图示为斜销长度的确定方法。
第22页：与主分型方向不垂直的侧向抽芯
2. 与主分型方向不垂直的侧向抽芯
- （a）侧抽芯向定模方向倾斜
- （b）侧抽芯向动模方向倾斜
第23页：滑块的基本结构形式
3. 滑块及其锁紧和限位装置——1）滑块的基本结构形式：图示为滑块的基本结构。
第24页：滑块的尺寸与精度要求
2）滑块的尺寸与精度要求
滑块的尺寸与角度参数| 参数 | 取值 |
|---|
| L | L≥1.5A |
|---|
| H | H≤L |
|---|
| A1 | 6~10 |
|---|
| h | 8~25（H7/f8） |
|---|
| L1 | L1=S+2L/3 |
|---|
| α | 10°~25° |
|---|
| β | β=α+3°~5° |
|---|
| L2 | 10~25 |
|---|
第25页：滑块与活动型芯的连接
3）滑块与活动型芯的连接：图示为滑块与活动型芯的连接形式。
第26页：滑块导滑部分的结构设计（一）
4）滑块导滑部分的结构设计：图示为滑块导滑部分的结构形式。
第27页：滑块导滑部分的结构设计（二）
4）滑块导滑部分的结构设计（续）：图示为滑块导滑部分的更多结构形式。
第28页：滑块的限位装置（一）
5）滑块的限位装置
- 1-拉杆；2-弹簧；3-限位件；4-滑块；5-顶销；6-型芯
第29页：滑块的限位装置（二）
5）滑块的限位装置（续）：图示为其他形式的滑块限位装置。
第30页：滑块的限位装置（三）
5）滑块的限位装置（续）：图示为限位块与拉杆组合的限位形式。
第31页：滑块的锁紧装置（一）
6）滑块的锁紧装置：图示为楔紧块锁紧滑块的结构形式。
第32页：滑块的锁紧装置（二）
6）滑块的锁紧装置（续）：图示为其他楔紧形式与受力分析。
第33页：斜销延时抽芯
9.2.3 斜销延时抽芯
- （a）合模成型状态
- （b）开模瞬间
- （c）完成抽芯状态
- （d）合模插芯
第34页：斜销延时抽芯的结构
9.2.3 斜销延时抽芯：图示为延时抽芯的结构形式。
第35页：斜销抽芯时的干涉现象
9.2.4 斜销抽芯时的干涉现象
- 1-楔紧块；2-型芯滑块；3-斜销；4-推杆；5-动模型芯；6-定模型芯
避免或解决干涉现象的方法
- 尽量避免将推出元件设置在与活动型芯投影相重叠的干涉区域内
- 推出元件推出的最终位置低于活动型芯的底面
- 当活动型芯复位前移至与推出元件投影相重叠的干涉区域时，推出元件已提前复位至活动型芯的底面以下
- 若干涉现象不可避免，应设置推出机构的先复位机构
第36页：弯销抽芯机构的特点
9.3 弯销抽芯机构——1. 特点
- 弯销有矩形的截面，能承受较大的弯曲应力
- 弯销各段可以加工成不同的斜度，甚至是直段，因此根据需要可以随时改变抽芯速度和抽芯力或实现延时抽芯
- 开模后滑块可以不脱离弯销（不用限位装置）；若脱离时需设置限位装置
- 缺点是弯销和滑块斜孔的加工困难大，制造较费时
图中：1-弹簧；2-限位块；3-柱头螺钉；4-楔紧块；5-弯销；6-滑块；7-活动型芯。
第37页：弯销的结构形式
2. 弯销的结构设计——1）弯销的结构形式：弯销的截面大多数为方形和矩形。
- （a）受力情况比斜销好，制造较困难
- （b）无延时抽芯要求，抽拔离分型面垂直距离较近的活动型芯
- （c）抽拔离分型面垂直距离较远的、有延时抽芯要求的活动型芯
图（b）和图（c）所示的弯销一般固定在模外，可以减少模板面积，从而减轻模具重量。
第38页：弯销的固定形式
2）弯销的固定形式
- （a）用于抽芯距小、抽芯力不大的场合
- （b）弯销受力不大
- （c）弯销能承受较大的抽芯力，稳定性较好，常用的形式
- （d）承受较大抽芯力
- （e）形式简单，承受的抽芯力也较大
第39页：弯销的相关尺寸
3）弯销的相关尺寸
- α=10°~30°
- α1=α+1 mm
- δ1=0.5~1 mm
第40页：滑块的楔紧形式
3. 滑块的楔紧形式：图示为弯销抽芯机构中滑块的楔紧形式。
第41页：弯销的延时抽芯
4. 弯销的延时抽芯：M=δ/sinα。
第42页：变角度弯销的侧向抽芯
5. 变角度弯销的侧向抽芯
- 1-定模座板；2-滑块；3-楔紧块；4-滚轮；5-弯销；6-动模套板；7-定模套板；8-限位装置
- S1=H1·tanα1
- S2=H2·tanα2
- H=M+L1+L2
- S=S1+S2=H1·tanα1+H2·tanα2
第43页：斜滑块抽芯机构的结构
9.4 斜滑块抽芯机构——1. 工作原理及结构特点
- 1-定模镶块；2-定模套板；3-型芯；4-斜滑块；5-推杆；6-型芯固定板；7-限位销；8-动模套板；9-浇口套
第44页：斜滑块抽芯机构的结构特点
斜滑块抽芯机构的结构特点
- 抽芯距离不能太长，结构简单紧凑，动作可靠
- 抽芯与推出的动作是重合在一起的
- 斜滑块的范围和锁紧依靠锁模力完成，在模具套板上会产生一定的预紧力，使各斜滑块侧面间具有良好的密封性，避免形成飞边，从而保证压铸件的尺寸精度
- 合模时在定模套板的推动作用下，斜滑块沿斜向导滑槽准确复位，无需设置推出机构的复位装置
- 模体的强度和刚性好，能承受较大的液态金属冲击力，且不易磨损，使用寿命长
第45页：斜滑块抽芯机构的设计要点（一）
2. 斜滑块抽芯机构的设计要点
- 斜滑块推出高度 h＜2H/3
- 导向斜角 α 一般 α≤25°
- 滑块与模具套板的装配要求：底部0.5～1 mm 的间隙，端面高出分型面0.1～0.5 mm
第46页：斜滑块同步推出的措施
4）保证斜滑块同步推出的措施
- ① 在两滑块上增加横向导销，强制斜滑块同步
- ② 设置推出机构的导向装置，并保证各推杆长度尺寸和研合后各斜滑块底端位置的一致性
第47页：斜滑块主分型面上的浇注系统
5）斜滑块的主分型面上应尽量不设置浇注系统。在特定情况下，可将浇道设置在定模分型面上。
第48页：斜滑块的强制留模装置
6）设置强制装置，确保开模后斜滑块稳定地留在动模套板内。
第49页：防止压铸件留在一侧斜滑块上的措施
7）防止压铸件留在一侧斜滑块上的一些措施：图示为相关结构措施。
第50页：斜滑块的拼合形式
3. 斜滑块的基本形式——1）斜滑块的拼合形式：图示为斜滑块的拼合形式。
第51页：斜滑块的导滑形式
2）斜滑块的导滑形式：图示为斜滑块的导滑形式。
第52页：齿轮齿条抽芯机构的组成
9.5 齿轮齿条抽芯机构——1. 组成及工作原理
- 1-限位螺钉；2-螺钉固定块；3-传动齿条；4-滑块齿条；5-齿轴；6-楔紧块；7-动模镶块
- 8-活动型芯；9-型芯；10-定模镶块；11-定模套板；12-动模套板；13-支承板；14-垫块
第53页：齿轮齿条抽芯机构的设计要点（一）
2. 齿轮齿条抽芯机构的设计要点
- 为了使传动平稳可靠又能传递较大的力，传动齿条的齿形常采用渐开线短齿，基本参数为：模数 m=3，齿轮齿数 z=12，压力角 α=20°；齿轮、齿条的其他尺寸设计计算均以此为依据
- 齿轮、齿条的模数及啮合宽度是决定机构承受抽芯力的主要参数，当模数 m=3 时，可承受的抽芯力按下式估算：F 为抽芯力，N；B 为啮合宽度，mm
第54页：齿轮齿条抽芯机构的设计要点（二）
2. 齿轮齿条抽芯机构的设计要点（续）
- 齿轴应有精确的定位装置，以便开模结束、传动齿条与齿轮完全脱开后齿轴处于确定位置，在合模时传动齿条与齿轮能很好地啮合；合模结束后因传动齿条上有一段延时抽芯行程，传动齿条与齿轮完全脱开。图中：1-齿轴；2-定位销；3-弹簧；4-螺塞
- 带有成型部分的齿条应有导向部位
- 带有成型部分的齿条和活动型芯尽可能加工成镶拼式结构，以免热处理时齿条变形
第55页：液压抽芯机构的工作原理
9.6 液压抽芯机构——1. 工作原理及特点
- 1-液压抽芯器（液压缸）；2-抽芯器座；3-活塞杆；4-联轴器；5-拉杆；6-滑块；7、8-活动型芯
第56页：液压抽芯的动作过程
液压抽芯的动作过程：开模时楔紧块脱离滑块，然后高压油在抽芯器前腔进入，抽出活动型芯7，图（c）为抽芯状态；继续开模，由推出机构将压铸件推出。复位时高压油从抽芯器的左腔进入，先将活动型芯7复位，然后再合模，使模具处于压铸状态；图（b）为开模后尚未抽芯的状态。
第57页：液压抽芯机构的特点与规格
液压抽芯机构的特点
- 可以抽拔阻力较大、抽芯长度较长的型芯
- 可以对任何方向的型芯进行抽拔
- 可以单独使用，随时开动；当抽芯器压力大于型芯所受反压力的1／3左右时，可以不安装楔紧块，这样可以在开模前将活动型芯抽出，压铸件不易变形
- 抽芯器为通用件，规格已经系列化，规格有10、20、30、40、50、100 kN；用液压抽芯可以使模具结构缩小
第58页：液压抽芯机构的设计要点
2. 液压抽芯机构的设计要点
- 按所需抽芯距离及抽芯力选取抽芯器的大小，选用抽芯器时应按所算得的抽芯力乘以1.3的安全值
- 抽芯方向不应设计在操作工人一侧，因抽芯器多固定在动模上且在模具外面，如抽芯器在操作工人一侧易发生人身事故
- 活动型芯复位后，不宜将抽芯器的抽芯力作为锁模力，需另设楔紧块，否则在压铸力作用下活动型芯仍可能稍稍向后退缩，影响压铸件尺寸精度
- 合模前首先将抽芯器上的活动型芯复位，防止楔紧块碰坏滑块或活动型芯
- 由于液压抽芯机构在合模前先将滑块复位，因此要特别注意避免活动型芯与推杆的干涉，一般在活动型芯下方不宜设置推出元件
第59页：成型推杆斜推内侧抽芯机构
9.7 其他抽芯机构简介——1. 成型推杆斜推内侧抽芯机构
- 导滑槽式斜推杆内侧抽芯：1-推板；2-导滑座；3-轴销；4-推杆；5-动模套板；6-复位杆；7-型芯；8-成型斜推杆；9-定模套板
- 连杆式斜推杆内侧抽芯：1-型芯；2-动模套板；3-成型斜推杆；4-复位杆；5-轴销；6-推杆；7-连杆；8-推杆固定板；9-滑座；10-推板
第60页：斜推杆外侧抽芯与平移抽芯机构
2. 斜推杆外侧抽芯机构
- 1-活动型芯；2、3-型芯；4-动模套板；5-推杆；6-复位杆；7-斜推杆；8-轮轴；9-滚轮；10-推杆固定板
3. 成型推杆平移抽芯机构
- 1-型芯；2-动模套板；3-成型推杆；4-推杆；5-复位杆；6-推杆固定板
第61页：手动抽芯机构
4. 手动抽芯机构：图示为手动抽芯机构，应满足 S1＞S。
第62页：本章小结
【本章小结】阻碍压铸件从模具中沿着垂直于分型面方向取出的成型零件，都必须在开模前或开模过程中脱离压铸件。模具结构中，使这种阻碍压铸件脱模的成型零件在开模动作完成前脱离压铸件的机构，称为抽芯机构。
- 用来成型与开模方向不同的侧孔（凹）或凸台的零件，借助于抽芯机构能实现位移以完成抽芯、复位动作的可活动型芯，称为活动型芯
- 抽芯是除了采用推出机构实现压铸件脱模的另一种特殊的脱模形式
- 本章概述了抽芯机构的组成、分类及主要参数
- 重点阐述了斜销抽芯、弯销抽芯、斜滑块抽芯等常用抽芯机构的工作原理、适用范围及设计技术要求
- 对齿轮齿条抽芯机构、液压抽芯机构以及其他相关抽芯机构也进行了简要介绍
第63页：本章关键术语
【关键术语】
- 抽芯机构
- core puller
- 活动型芯
- movable core
- 斜销
- angle pin
- 弯销
- angular cam
- 滑块
- slide
- 型芯滑块
- core slide
- 斜滑块
- angled sliding split
- 斜槽导板
- finger guide plate
- 限位块
- stop block
- 楔紧块
- wedge block
- 滑块导板
- slide guide plate
第64页：第9章结束页
The end
