芯盒同步頂桿自動補償的結構設計

周同和，陳寶玉（寧波全力機械模具有限公司，浙江寧波 315712）

芯盒同步頂桿自動補償的結構設計

周同和，陳寶玉
（寧波全力機械模具有限公司，浙江寧波 315712）

介紹一種芯盒同步頂桿自動補償結構設計，并詳細闡述了此結構在模具中的實施方式及優點。實踐證明采用此種芯盒同步頂桿自動補償結構，有效克服了制芯機同步頂桿過長而造成生產經常中斷的問題。

芯盒同步頂桿；自動補償結構

隨著我國鑄造業的大力發展，對鑄件的外觀、質量等要求越來越高。制芯是鑄件形成過程中的關鍵工序之一，為了保證質量、提高效率、減少勞動強度，自動制芯機被廣泛應用于鑄造企業中，我們在對與之配套的芯盒模具的設計過程中，發現同步頂桿的長度始終是一個難題。在設計時，以往對于上芯盒高度過大的模具，在設計上往往不得不在上頂出同步頂桿加長，或者不得不在下芯盒的對應部位安裝接長桿。使用時，前者容易造成上頂板來回切換工位時撞到下方的其它機構，后者容易造成上芯盒來回切換工位時撞到接長桿，或撞到取芯叉。不論上述任何情況發生，都會使生產線中斷，造成巨大的經濟損失，而本文設計的同步頂桿自動補償結構在許多模具設計中得到驗證，效果良好。

1　常用芯盒同步頂桿結構工藝分析

通常在冷、熱芯盒設計中要使砂芯留在下芯盒中，便于在下芯盒頂出取芯，或者直接留在上芯盒，通過上頂板頂出到取芯叉取芯。而許多模具上芯盒都比較高，這樣同步頂桿也要求加長，但由于設備限制不能太長，所以一般采用在下芯盒的對應部位安裝接長桿結構，如圖1所示為熱芯機模具設計結構簡圖。為了使同步頂桿（圖1.a）在上頂板移動丁芯工位不與上芯盒或射板干涉，所以設計接長桿（圖1.a）配合同步頂桿，保證砂芯平穩頂出上芯盒。

2　芯盒同步頂桿自動補償結構工藝分析

2.1模具、機構配件的選用材料

采用制芯機制芯的產品產量都比較大，鑄造工藝都已比較成熟，所以在單臺冷芯機制芯的芯盒模具通常采用HT250材料，而熱芯機制芯的芯盒模具通常采用HT250材料但要熱處理，或者模具型腔用P20/H13鋼材并且熱處理至30～38 HRC，模框用HT250材料制作。模具零配件都優先選用45#或T10A鋼并且進行熱處理，彈簧等外購件一般選用耐高溫的材料制作。

2.2芯盒模具同步頂桿自動補償結構的結構特點

同步頂桿自動補償結構，包括上下相對的上頂機構和下頂機構，在上頂機構和下頂機構之間設置能上下壓合的上芯盒和下芯盒，上頂機構上固定設置豎直的同步頂桿，上芯盒內則開通一個與同步頂桿同軸的補償桿孔，而補償桿孔內設置上下移動的補償桿。當上芯盒和下芯盒壓合時，同步頂桿頂住補償桿頂部，補償桿底部頂住下芯盒。補償桿孔的下端設置阻止補償桿上端脫離的限位臺階（在補償桿孔的下端設置擋塊與補償桿孔內壁配合形成限位臺階），又在限位臺階和補償桿的上端之間設置復位彈簧，而補償桿孔的上端設置導正同步頂桿垂直運動方向的導正銷套，這樣補償桿被導正銷套限制在補償桿孔內。

圖1　熱芯機模具設計結構簡圖

2.3芯盒模具同步頂桿自動補償結構的優點

（1）在上芯盒內設置補償桿，使同步頂桿長度不再受上芯盒厚度的限制，避免了上頂機構來回切換工位時撞到下方的其它機構，同時也不用在下芯盒安裝接長桿；

（2）限位臺階有效防止了補償桿脫出上芯盒；

（3）復位彈簧保證補償桿處于上芯盒內部，使下芯盒下方空間完全自由，最大限度地留出了取芯叉活動空間；

（4）導正銷套有效地導正同步頂桿運動方向的同時，還將補償桿限制在補償桿孔內。

圖2　芯盒同步頂桿自動補償結構

3　芯盒同步頂桿自動補償結構工作原理

芯盒同步頂桿自動補償結構的工作原理描述，見圖2所示。

3.1同步頂桿自動補償結構描述

如圖2所示，本芯盒同步頂桿動補償結構主要包括上頂機構和下頂機構，二者上下相對設置。

上頂機構和下頂機構之間為上芯盒和下芯盒，而在上頂機構的下表面固定設置垂直的同步頂桿，上芯盒上與同步頂桿同軸處設置一個補償桿孔，這樣同步頂桿能隨著上頂機構的下移而插入補償桿孔內。

在補償桿孔內設置能上下移動的補償桿，補償桿的上端部直徑大于桿身，再在補償桿孔的下端設置擋塊，擋塊與補償桿孔內壁配合形成限位臺階，補償桿的上端與限位臺階配合阻止補償桿脫離補償桿孔。同樣在補償桿的上端與限位臺階之間設置復位彈簧，在復位彈簧作用下，補償桿在自由狀態下始終縮進補償桿孔內。補償桿孔的上端設置有導正銷套，同步頂桿與導正銷套導正配合，以限制其與上芯盒準確對中，補償桿被導正銷套限制在補償桿孔內。

3.2同步頂桿自動補償結構工作原理

工作時，在頂出前，通過導正銷套使同步頂桿與上芯盒準確對中，然后通過補償桿頂住下芯盒。

在開模時，上頂機構對下芯盒保持相對不動，而上芯盒開模并上行，使砂芯從上芯盒內部頂出，然后上頂機構上行，同步頂桿與補償桿脫離，復位彈簧使補償桿退回到上芯盒的內部，使上芯盒底面下方空間自由暢通。而復位彈簧以及補償桿在擋塊作用下限定，使其在上芯盒內部，不會從上芯盒內部脫出。

通過以上介紹，我們知道補償桿與同步頂桿的作用就是相互配合使頂芯桿能夠有效地頂出砂芯，并且因為設備的問題而在生產時出現各種故障。

3.3同步頂桿自動補償結構的應用

由于濰柴股份公司及重汽集團大多使用先進的自動化生產的制芯中心生產線，他們對模具的設計要求特別高。基于他們公司的生產要求，我們為其設計的缸體、缸蓋芯盒模具均采用了先進的同步頂桿自動補償結構，經過不斷的生產檢驗均取得了良好的效果。同時機械手重力澆鑄鋁合金缸蓋，產量高、效率快，我們把該先進的同步頂桿自動補償結構結構設計應用到鋁合金缸蓋重力澆鑄模具制作中，生產時也取得非常顯著的效果。

4　結論

（1）隨著我國自動化鑄造水平及產量的提高，對制芯的要求也大大提高，因此模具的設計也必須盡力保證生產的正常進行，盡可能減少各種人為的失誤，所以必須盡量使用更可靠的設計機構。采用此種芯盒同步頂桿自動補償結構，其有效克服了制芯機同步頂桿過長而造成生產經常中斷的問題。

（2）通過與一些頂出機構進行分析比較，此種同步頂桿自動補償結構的優點完全滿足鑄造企業進行大批量生產各種復雜鑄件中冷、熱芯盒模具設計的技術要求。

（3）應用此種同步頂桿自動補償結構，在制芯過程中更加平穩、可靠，從而大大提高了模具的使用壽命，同時提升產品的質量及尺寸精度。

［1］ 陳寶玉，陳行全.一種芯盒同步頂桿自動補償結構：中國，專利號：201320299248.3［P］.2013-09-24.

［2］ 程可飛，姚紅.冷芯盒射芯機射砂系統的改進和應用［J］.中國鑄造裝備與技術，2012（4）.

Core Boxes Synchronization Plunger Automatic Compensation Structure

ZHOU TongHe，CHEN BaoYu
（Ningbo Full Mechanical Mould Co.， LTD.， Ningbo 315712， Zhejiang， China）

In order to guarantee good quality and effi ciency a type of synchronization return pin with self feeding structure is introduced ，as well as its advantage and method to implement it . Practice proved this structure overcome the frequently occurred problem that the production was breakdown by the broken of the return pin due to its overlong length.

Core box；Synchronization plunger； Automatic compensation structure

TG231.6+6;

A；

1006－9658（2015）02-0043-03

10.3969/j.issn.1006—9658.2015.02.013

2014-10-10

稿件編號：1410-678

周同和（1974—），男，從事汽車發動機，底盤，制動系統鑄件產品設計及模具開發.