在我国,模具工业被称为“工业之母”随着工业生产的快速增长,它已成为国家重点支持的高新技术产业。由于国内模具企业采用较为传统的“设计一加工一装配一试模一修模一再试模”的生产方式设计制造模具,与发达国家的技术相比,国内模具表现出精度较低、寿命较短、设计和制造的周期一般都较长、成本较高等劣势,严重削弱了我国高端模具在国际市场上的竞争力,下面对注塑模斜推杆机构的强度分析作详细介绍。
斜推杆机构是注塑模中最为常见的侧向抽芯机构,它常用于制品内侧存在凹槽或凸起结构并且强行推出型芯时会损坏制品的场合。在脱模过程中,前后模打开,斜推杆在由液压缸带动的推杆底板的推动下开始顶出制品。由于斜推杆与开模方向有一定的倾斜夹角,所以在顶出的过程中,斜推杆做斜向运动,斜向运动分解成一个沿脱模方向的垂直运动和一个脱离制品内侧面的侧向运动。等机构到达一定的行程后,斜推杆中的胶位就会完全脱离斜推杆,实现侧向抽芯。
由于工作条件极为复杂,合模状态下整个模具承受锁模力作用,强大的预应力将使模架、行位等其他结构镶件产生预变形,这些变形会将斜推杆包裹在对斜推杆起导向作用的模板滑槽内,工作过程中模具温度较高且变化幅度较大,也会使斜推杆产生内部热应力,润滑不良会增大斜推杆与导滑槽的摩擦力,不利于斜推杆被顺利推出完成抽芯运动,由于制造加工、装配等方面的因素也会造成斜推杆在导滑槽内运动受阻。一旦斜推杆运动受阻,轻则加速斜推杆的磨损烧蚀,重则出现压弯甚至折断现象,严重影响整套模具的使用寿命,增加模具的使用维修成本,大大降低制品生产厂家的生产效率,因此研究如何提高斜推杆机构的强度具有重要意义。
本研究采用通用有限元分析软件ANSYS对模具中常见的两种截面斜推杆一圆形截面斜推杆和方形截面斜推杆进行危险工况下的静强度分析,并且对方形截面斜推杆机构采用ANSYS参数化设计编程语言APDL开发出以其各个几何参数为变量的参数化分析程序,分析出各个几何参数与斜推杆强度的关系,为模具设计过程中选择斜推杆类型和几何参数提供了可靠的理论依据,如图为带有斜推杆抽芯机构的注塑模结构简图,图为本研究分析的斜推杆受力简图。
ANSYS中有限元模型的建立包括几何模型的建立和单元网格的划分两个过程。斜推杆结构一般具有对称性,为了节省计算机资源提高分析速度,采用轴对称模型来进行分析建模,并且忽略结构中存在的运水孔、螺纹孔以及各种圆角特征等,其几何模型一般都较为简单,直接在ANSYS中采用白底向上的建模方法建立了结构几何参数如表所示的两种截面斜推杆的几何模型,将边界条件和载荷情况加载在几何模型上,选用具有20节点的二次单元SOLID95,采用扫描网格划分技术离散化网格划分斜推杆和模板。
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