在我國，模具工業(yè)被稱(chēng)為“工業(yè)之母”，隨著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)的快速增長(cháng)，它已成為國家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。由于國內模具企業(yè)采用較為傳統的“設計一加工一裝配一試模一修模一再試模”的生產(chǎn)方式設計制造模具，與國外先進(jìn)發(fā)達國家相比，國內模具表現出精度較低、壽命較短、設計制造周期較長(cháng)、成本較高等劣勢，嚴重削弱了我國高端模具在國際市場(chǎng)上的競爭力。
    模具斜推桿機構是注塑模中最為常見(jiàn)的側向抽芯機構，它常用于制品內側存在凹槽或凸起結構并且強行推出型芯時(shí)會(huì )損壞制品的場(chǎng)合。在脫模過(guò)程中，前后模打開(kāi)，斜推桿在由液壓缸帶動(dòng)的推桿底板的推動(dòng)下開(kāi)始頂出制品。由于斜推桿與開(kāi)模方向有一定的傾斜夾角，所以在頂出的過(guò)程中，斜推桿做斜向運動(dòng)，斜向運動(dòng)分解成一個(gè)沿脫模方向的垂直運動(dòng)和一個(gè)脫離制品內側面的側向運動(dòng)。達到一定的行程后，斜推桿中的膠位就會(huì )完全脫離斜推桿，實(shí)現側向抽芯。
    由于工作條件極為復雜，合模狀態(tài)下整個(gè)模具承受鎖模力作用，強大的預應力將使模架、行位等其他結構鑲件產(chǎn)生預變形，這些變形會(huì )將斜推桿包裹在對斜推桿起導向作用的模板滑槽內，工作過(guò)程中模具溫度較高且變化幅度較大，也會(huì )使斜推桿產(chǎn)生內部熱應力，潤滑不良會(huì )增大斜推桿與導滑槽的摩擦力，不利于斜推桿被順利推出完成抽芯運動(dòng)，由于制造加工、裝配等方面的因素也會(huì )造成斜推桿在導滑槽內運動(dòng)受阻。一旦斜推桿運動(dòng)受阻，輕則加速斜推桿的磨損燒蝕，重則出現壓彎甚至折斷現象，嚴重影響整套模具的使用壽命，增加模具的使用維修成本，大大降低制品生產(chǎn)廠(chǎng)家的生產(chǎn)效率，因此研究如何提高斜推桿機構的強度具有重要意義。
    采用通用有限元分析軟件ANSYS對模具中常見(jiàn)的兩種截面斜推桿一圓形截面斜推桿和方形截面斜推桿進(jìn)行危險工況下的靜強度分析，分析出各個(gè)幾何參數與斜推桿強度的關(guān)系，為模具設計過(guò)程中選擇斜推桿類(lèi)型和幾何參數提供了可靠的理論依據，具有相當程度的現實(shí)意義。
1、ANSYS有限元分析建模計算
    ANSYS中有限元模型的建立包括幾何模型的建立和單元網(wǎng)格的劃分兩個(gè)過(guò)程。模具斜推桿結構一般具有對稱(chēng)性，為了節省計算機資源提高分析速度，采用軸對稱(chēng)模型來(lái)進(jìn)行分析建模。
2、結構尺寸與斜推桿強度的分析
    利用ANSYS參數化設計編程語(yǔ)言APDL編寫(xiě)了分別以L(fǎng)1，L2，H，a等幾何參數為單個(gè)變量，而其他幾何參數為常量的方形截面斜推桿強度專(zhuān)用計算程序，經(jīng)循環(huán)計算得出在單位推力下斜推桿的最大等效應力數據，將其導入Matlab擬合繪制出在單位推力作用下斜推桿最大應力值與單個(gè)兒何參數的關(guān)系曲線(xiàn)。
3、分析結果及設計建議
    根據分析結果，為了降低斜推桿在工作過(guò)程中受到的應力，提高斜推桿的強度，在模具設計時(shí)可以從以下四個(gè)方面優(yōu)化模具脫模結構：
    1)、當空間和成本等因素可以接受的情況下，應優(yōu)先使用方形截面斜推桿機構以提高強度，延長(cháng)模具使用壽命。
    2)、在空間結構允許的情況下，盡量加大斜推桿橫截面尺寸。斜推桿橫截面寬度L2在降低斜推桿應力方面比橫截面長(cháng)度L1的作用要明顯，所以設計時(shí)可選擇L2>L1的長(cháng)方形截面斜推桿。
    3)、在滿(mǎn)足側向抽芯的行程要求下，盡量減小斜推桿外伸長(cháng)度H。條件允許的話(huà)可以將斜推桿的側向受力點(diǎn)下移，如在靠近斜推桿末端處增加導向塊。在斜推桿較長(cháng)且單薄，或傾斜角較大的情況下，可以采用二段式斜推桿的方法以提高壽命。
    4)、在滿(mǎn)足側向抽芯的情況下，斜推桿的傾斜角盡量選用較小角度，對斜推桿傾斜角的設計原則是能小不大。選用較小的傾斜角也能降低斜推桿在導滑槽中發(fā)生摩擦自鎖的可能性。
4、總結
    本案例采用ANSYS有限元分析方法對模具中使用極為廣泛的斜推桿機構進(jìn)行了靜強度分析，分析結果與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中反饋的經(jīng)驗情況一致。并且以各個(gè)幾何參數為單個(gè)變量建立了斜推桿機構有限元分析的參數化模型，研究了各個(gè)幾何參數與斜推桿強度的關(guān)系，為模具中斜推桿機構的設計生產(chǎn)提供了可靠的理論支撐與指導，也為CAE仿真技術(shù)在模具結構分析上的應用提供了思路。

                                                                                 專(zhuān)業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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