液压油缸连接油路的转接结构优化

引言

由于我国模具特别是中、低档模具在国际市场上有较大的价格优势,有的模具价格甚至只有国际市场价格的几分之一,再加上我国有较低廉的优质劳动力资源及较好的技术基础和基础配套设施,因此到我国采购模具的跨国公司越来越多。然而,压铸模具很难实现一次设计到位(浇注系统的设计）,后期需要反复修改才能满足要求。目前使用先进的CAE模拟分析软件,比如FLOW 3D、Magma soft,可以分析出设计缺陷,但产品某些位置的特殊要求并非通过改善流道、优化工艺即可满足,有时在关键位置增加挤压等结构需要设计者在设计前期就决定是否需要增加结构,预留空间,而这往往需要增加模具尺寸,增加模具成本。

1传统压铸模具的设计流程

传统压铸模具的设计流程如图1所示。

1.1客户资料评审、产品分析

(1）毛坯信息或成品件信息判定:(2）产品铸造工艺可行性分析:(3）压铸机台适用性预分析。

1.2毛坯化处理

毛坯化处理包括产品出模斜度检查修正、分形线修正、加工余量修正、产品可铸造性修正。

1.3铸造方案

选定铸造工艺方案,确定机型,确定射料中心。

1.4铸造分析及设计

铸造分析及设计包括分形面设计、浇注系统设计、排溢系统设计、产品分模、确定镶块尺寸、造型分模、模具结构初始结构方案设计。

由于国内模具厂生产周期短,往往留给设计的时间非常有限,当一个正常设计流程走下来,模具结构大致确定后留给设计者对模具结构进行细节优化的时间并不多。许多模具都是设计完成了,产品成型和模具生产使用问题都不大,但是温控等外围排布是否清晰往往可以区分模具的优劣。有些模具设计者往往会花心思在优化模具结构、减少模具成本这方面,尽管模具设计上花了心思心血,但模具使用和维护成本往往存在天壤之别。

2传统模具的调整修改方法

传统模具如果产品成型时填充效果不理想,气缩孔现象严重,一般会调整以下几个方面:

2.1调整压铸模具的流道进浇方式

一般在模具设计阶段,设计者会根据自己的思路进行流道设计,通过现代先进的模流分析进行验证,不确定的进浇位置一般会预留一定的修改手段,以最小的加工成本进行修改。一个成熟的设计一般需要更换进浇方式的概率比较少,而因产品形状并非千篇一律,有时相同类型的产品进浇方式也不尽相同,通常需要预留一定的调整空间,但这需要考验设计者的经验和判断力。

2.2增加抽真空结构

对于模具整体气缩孔现象严重的问题,一般选择增加抽真空结构的方式进行优化,但会增加模具生产成本。受生产厂家生产环境的约束,在模具制造完成后增加该结构不太现实,一般是在制作前期预留增加抽真空结构的方案居多。

2.3增加挤压型芯

与上述两种方式相比,遇到产品难以通过填充或排溢系统控制的局部厚料型位,往往可以通过挤压销结构来改善产品内部质量。

3传统模具修改增加挤压销的局限

当需要增加挤压销时,挤压销结构往往受制于模具尺寸。因为挤压销必须增加几个重要构件,分别是挤压型芯、挤压司套、挤压油缸等。由于受到模具温度影响,挤压油缸往往需要增加运水板进行冷却,以免油缸受热破坏油缸内部密封圈,从而影响油缸正常动作。而且油缸也需要安装在模架套板之下,因此未必有足够的空间增加挤压结构。同时,传统模具的挤压油缸油管需要占用的空间非常大,为了油管能畅顺地引出模具外,套板也需要挖空较大区域,影响套板强度。因此,增加挤压结构,对于模具后期修改方案来说,虽然降低了成本,不受生产环境的影响,但会对模具强度造成影响。如果模具需要增加多处挤压结构,往往由于模具空间受限而难以实现。

4密集的液压油缸排布优化

通常布置挤压油缸需要占用的空间如图2所示,可以说占用空间非常大,一套模具可以布置的挤压结构非常有限,而且引出去的油管并不容易做标识。作为操作人员很难分辨油管归属,即使是做集油箱,油管也会遇到从左引到右的情况,当结构达到一定数量,油管的排布也不好处理,给生产和装配造成不少麻烦。

图2传统模具增加挤压结构示意图

受运水板结构启发,将油缸的油路收集到运油板,通过运油板将油缸油路合理引出模具外,同时在运油板上排布上运水通道,如图3所示,这样可以将油缸的结构合理地浓缩到一起,使空间结构有限的模具可以排布紧凑的挤压结构,如图4所示,在尺寸为480mm×230mm×160mm的槽中安装10个油缸。

图3密集排布液压油缸连接油路示意图

图4密集排布液压油缸示意图

在多次的模具设计过程中,发现随着客户对模具要求越来越高,对模具温控以及油压的要求也趋向于方便生产。因此对模具上的运水进行编号,对模具上的油压油路进行梳理,可方便现场生产对运水及油压油路的调控。在温控上,运水也发展出可视化水箱,使模具复杂的运水结构可以在生产现场直观反映出来。基于这个思路,同样也可以梳理油路,区分需要独立控制和同时控制的挤压芯,将其对应油缸的进出口连接到同一块运油板上,通过运油板上的油路将油缸中油路有条理地引出模具外,由于运油板的结构可以将油路固化,相对运油管来说,节省了空间,避免了油管排布杂乱无章,使模具简化,便于控制,使多个挤压油缸可以同时作用在模具上成为可能。

5结语

就现阶段设计来说,在有限元等模流分析软件的帮助下,模具设计在产品成型方面也很难做到尽善尽美,需要试模后进行缺陷分析,再对模具进行合理调整。如果产品缺陷与预期结果出入较大,模具结构可能需要较大改动时,如何合理优化模具结构,使结构更加紧凑,简化复杂的结构,是模具设计者需要花心思、下苦功的地方。这样可以有效提高模具使用效率,减少模具成本,是企业应对当今激烈的市场竞争的出路之一。