关键词： 楔形销 活块 弹簧
一、引言
芯盒模是铸造模具中最常见的一种模具,芯盒模具的用途是在铸件生产中制作砂芯,一般芯盒模具都安装在射芯机上与射芯机协调工作,芯盒模具主要结构一般包括上芯盒,下芯盒,侧抽系统,射砂系统,顶出系统等。
二、侧向脱模装置工艺背景：
1.砂芯的形状来自铸件的产品形状,铸件的产品设计一定要遵循铸造工艺,铸造工艺的实施装备就是模具，砂芯必须能顺利脱模是铸件设计一定要保证的,脱模的含义就是芯盒模射砂固化后的砂芯能从芯盒模具的型腔内顺利取出。现有的制芯机一般都支持模具四个方向开模,即砂芯可实现四个方向脱模,四个方向指上,下,左,右四个方向。铸件在设计时，有时为了保证铸造工艺，必须要修改铸件形状，当铸件为了保证性能不能更改形状时，铸造工艺与铸件产品形状便产生了矛盾，这种情况下，优先保证的是铸件形状。
2.铸造工艺与铸件产品形状产生的矛盾最常见的就是脱模问题，即铸件的铸造砂芯无法通过射芯机脱模。为了优先保证铸件形状，铸造工艺就要作出让步，对应的，模具设计上就要考虑用其它办法来完成射芯机无法完成的脱模动作。现有的常见铸造工艺中，一般用气缸或油缸来扩充射芯机的动作，但这种设计对射芯机要求较高，射芯机必须有液压油路和逻辑电路的扩展接口，同时气缸或油缸占用较大体积，模具上必须有容纳这些附加设备的空间，这些问题给模具的设计带来一定困难，同时也增加了模具的制造成本。为了克服上述现有技术中缺陷，通过侧向的弹簧和活块组件的配合实现上芯盒脱模后的侧向自动脱模。芯盒模具的侧向脱模装置，用于取出固化后的砂芯，包括由上芯盒和下芯盒围合而成的模具本体，在上芯盒上设有楔形销，在下芯盒的相应位置处设活块，上、下芯盒合模时楔形销插入活块的导槽内；楔形销插入导槽合模后，活块在楔形销的挤压作用下发生向内的侧向滑动；活块内设弹簧，弹簧一侧与滑块相抵接、另一侧与下芯盒为一体的结构相抵接；在楔形销拔出导槽脱模后，活块在弹簧力的作用下发生向外的侧向运动。导槽内、楔形销的楔形面一侧的相应位置处设滚轮，滚轮侧向与活块为一体结构、并可在楔形销下移过程中在楔形面上相对滚动。导槽沿纵向方向的两侧设弹簧容腔，弹簧容腔内设V型弹簧；V型弹簧一端抵接在受力柱上，受力柱底部插入下芯盒的通孔中与下芯盒固定连接；V型弹簧另一端与活块外侧部的内壁相抵接。弹簧容腔上设用于防尘的弹簧盖板，弹簧盖板通过螺钉与滑块相固定。滚轮内设滚轮芯轴；V型弹簧内设弹簧芯轴。其中，活块内侧部的外缘设呈凹凸状的螺孔圆柱面，楔形销拔出、活块向外侧滑动至预定行程后，固化后的砂芯可直接取出。
三、侧向脱模装置的结构和工作原理：
步骤1，上芯盒下移与下芯盒合模，合模过程中，与上芯盒一体的楔形销插入下芯盒的活块导槽中；
步骤2，楔形销在下插过程中，滚轮沿楔形导轨的楔形面滚动，同时楔形销挤压活块向内侧运动，使得位于活块内侧部外缘上的螺孔圆柱面处于预定位置，此时上、下芯盒及活块同时完成合模且V型弹簧处于压缩状态；
步骤3，射芯机射砂固化至砂芯硬化；
步骤4，上芯盒上移，楔形销脱离滚轮，同时活块在V型弹簧的弹力作用下侧向向外滑动，即上芯盒及活块同时完成脱模。
步骤5，在上芯盒及滑块同时完成脱模后，位于下芯盒下部的下顶芯杆升起，下芯盒完成脱模，此时砂芯完全取出附图说明
图1是芯盒模具的侧向脱模装置中下芯盒示意图（其中1-A为主视图，1-B为C-C向剖视图，1-C为B-B向剖视图，1-D为D-D向剖视图，1-E为局部立体图）；
图2是芯盒模具的侧向脱模装置中上芯盒示意图（其中2-A为主视图，2-B为E-E向剖视图，2-C为立体图；
图3是芯盒模具的侧向脱模装置脱模后示意图；
图4是芯盒模具的侧向脱模装置合模后示意图。
结合附图在其上标记以下附图标记：1-上芯盒，11-楔形销，2-下芯盒，21-下芯盒通孔，3-活块，30-活块内侧部，30’-活块外侧部，31-导槽，32-滚轮，321-滚轮芯轴，33-螺孔圆柱面，34-弹簧盖板，35-V型弹簧，351-弹簧芯轴，36-受力柱，37-滑块盖板，38-滑块盖板螺钉，39-弹簧盖板螺钉，40-活块导槽。
四、侧向脱模装置在模具制造过程中的装配方式：
下面结合附图，一个具体实施方式进行详细描述，如图1至图4所示，芯盒模具的侧向脱模装置，用于脱模后顺利取出固化后的砂芯，包括由上芯盒1和下芯盒2围合而成的模具本体，在上芯盒1上设有楔形销11，楔形销与上芯盒为一体结构。在下芯盒2的相应位置处设活块3（图中的剖视图中示出了活块内侧部30和活块外侧部30’，两者实际为一体结构）。上、下芯盒合模时楔形销11插入活块导槽40内。活块导槽40内、楔形导轨11的楔形面一侧的相应位置处设滚轮32，滚轮侧向与滑块3为一体结构（可与活块共同侧向移动），滚轮32可在楔形销11下移过程中在楔形面上相对滚动。楔形销11插入滑块导槽40合模后，活块3在楔形销11的挤压作用下发生向内的侧向滑动。活块导槽40沿纵向方向（图1-A的上下方向）的两侧设弹簧容腔，弹簧容腔内设V型弹簧35。V型弹簧一端抵接在受力柱36上（受力柱底部插设在下芯盒通孔21内，与下芯盒固定连接），V型弹簧另一端与活块外侧部30’的内壁相抵接。在楔形销11拔出活块导槽40脱模后，活块3在V型弹簧的弹簧回复力的作用下发生向外的侧向运动。弹簧容腔上设用于防尘的弹簧盖板34，弹簧盖板通过弹簧盖板螺钉39与滑块3相固定。滑块上还设有活块盖板37，活块盖板通过活块盖板螺钉38与活块固定。滚轮32内设滚轮芯轴321；V型弹簧35内设弹簧芯轴351。在活块内侧部30的外缘设呈凹凸状的螺孔圆柱面33，楔形销拔出、活块向外侧滑动至预定行程后（该预定行程指的是活块向外侧运动的距离，这个距离需满足固化后的砂芯可以自由地被下顶芯杆顶出，而不会受阻于凹凸状的螺孔圆柱面33），这样上芯盒脱模（楔形销拔出）后，活块3向外侧运动完成侧向脱模，此时固化后的砂芯可直接取出。
五、侧向脱模装置在模具制芯时的合模、射芯、固化以及脱模过程：
首先，上芯盒1下移与下芯盒2合模，合模过程中，与上芯盒一体的楔形销11插入下芯盒的活块导槽40中；其次，楔形销11在下插过程中，滚轮32沿楔形导轨的楔形面滚动，同时楔形导轨挤压活块3向内侧运动，使得位于滑块内侧部30外缘上的螺孔圆柱面33处于预定位置（与砂芯铸型面平齐），此时上、下芯盒及活块3同时完成合模且V型弹簧35处于压缩状态；再次，射芯机（图中未示出）射砂固化至砂芯硬化；然后，上芯盒上移，楔形销脱离滚轮，同时滑块在V型弹簧的弹力作用下侧向外滑动，即上芯盒及活块同时完成脱模；最后，上芯盒1及活块3同时完成脱模后，位于下芯盒2下部的下顶芯杆（图中未示出）升起，下芯盒完成脱模，此时砂芯完全取出芯盒模具的侧向脱模装置以及相应的脱模方法采用活块和V型弹簧实现侧向的自动脱模，无需额外的油缸或气缸等其它动力，对设备要求不高；结构简单紧凑，与现有技术中的相应装置和方法相比，占用空间少，便于模具设计，且成本低廉。
附 图
六、致谢词
在整个设计的过程中，由马国胜高级工程师给予我悉心的指导和帮助，大师在设计的初期就方案的设计思想对我进行指导，在查阅参考资料方面给我提供了很大的方便。在此向大师表示我诚挚的谢意！由于我水平有限，在设计中有些不足，希望得到各位专家指点谅解！以便把今后的工作做得更好
七、参考文献
[1] 作者： 许发樾 编著 模具结构型式与应用手册 机械工业出版社
[2] 作者： 李晓东编著. 模具职业技能培训系列教程模具制造技术 机械工业出版社2009-11-17
[3] 作者： 李弘英编著 铸造生产实用技术 机械工业出版社
[4] 作者： 彭建声 秦晓刚 编著 模具技术问答 第3版机械工业出版社出版日期：2009-12-1
[5] 作者： 成大先编著 机械设计手册（第五版）：单行本.弹簧 化学工业出版社 2010-1-1
作者：杨炳坚 广西玉柴机器股份有限公司 537000
论文作者:杨炳坚 莫良兵 马国胜
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第12期
论文发表时间:2019/11/14
标签：楔形论文; 弹簧论文; 模具论文; 盖板论文; 滚轮论文; 铸件论文; 装置论文; 《科学与技术》2019年第12期论文;