鋁合金端蓋壓鑄生產(chǎn)工藝研究

黃 凱

（江西鳳凰光學(xué)科技有限公司，江西上饒334000）

0 引言

本文以鋁合金端蓋壓鑄生產(chǎn)工藝為主線，綜合進(jìn)行成型工藝分析。壓鑄是將熔融狀態(tài)下或半熔狀態(tài)下的金屬澆入壓鑄機(jī)的壓室，通過高壓的作用，以極高的速度填充壓鑄模具的型腔。整個(gè)工藝需要根據(jù)端蓋的材料/結(jié)構(gòu)、分型面的最大截面、壓鑄設(shè)備、澆注系統(tǒng)及排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、模具成型設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1 零件分析

鑄件名稱：左端蓋（圖1）；材料：ADC12（鋁合金）；收縮率：0.7%。

圖1 零件

2 壓鑄件的工藝分析

該鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄件表面又去面，加強(qiáng)筋多，鑄出的孔和槽多。選擇最大截面的階梯處作為分型面，采用階梯分型，采用型芯成型直徑為15mm的孔1個(gè)和直徑為6.5mm的孔2個(gè)，零件上的螺紋孔采用機(jī)械加工完成。根據(jù)零件分析，充填速度采用20～60m/s，澆注溫度為620～720℃，壓鑄溫度為200～250 ℃。壓鑄填充時(shí)間0.08s，脫模斜度外表面0°15′，內(nèi)表面0°30′，零件的表面粗糙度Ra3.2。

3 分型面的設(shè)計(jì)

分型面能保證動(dòng)模移動(dòng)脫出定模，使零件保留在動(dòng)模內(nèi)，以便從中取出鑄件。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特征，分型面選擇在最大的截面。同時(shí)，設(shè)計(jì)好澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)，保證尺寸精度。

4 澆注系統(tǒng)及排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括主流道選擇、分流道截面形狀及尺寸確定、澆口位置選擇、澆口形式及澆口截面尺寸的確定等內(nèi)容。

4.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)零件設(shè)計(jì)所需的壓射比和壓室的充滿度選擇壓室和澆口套的內(nèi)徑D，并選用深導(dǎo)入式直澆道。澆口套的長度應(yīng)根據(jù)壓鑄機(jī)壓射沖頭的距離確定，橫澆口開設(shè)在壓室2/3部位最合適，分流器上凹腔的深度應(yīng)與澆道厚度相等，同時(shí)直徑與澆口套相等（圖2）。

圖2 澆口系統(tǒng)

4.2 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

溢流槽設(shè)計(jì)在金屬流最先沖擊的地方，排出冷凝金屬流。溢流槽設(shè)計(jì)在型腔周圍，同時(shí)在排氣不暢的部位設(shè)計(jì)溢流槽。根據(jù)零件形狀、鑄件材料，查《壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定各個(gè)尺寸。本次設(shè)計(jì)采用I型溢流槽，溢流槽寬度：23.67mm；溢流口長度：55mm。

4.3 排氣槽的設(shè)計(jì)

排氣槽的設(shè)計(jì)與溢流槽相同，采用分型面上設(shè)計(jì)，排氣槽單獨(dú)設(shè)計(jì)在一個(gè)模板上，便于制造，在溢流槽尾部開排氣槽。根據(jù)實(shí)際情況增加排氣槽的數(shù)量和寬度。通過查詢《壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)》，排氣槽的深度取0.15mm，寬度取20mm，截面積一般為內(nèi)澆口的20%～50%。在4個(gè)槽末端中的3個(gè)分別設(shè)2根溢流槽，深度0.15mm，寬度10mm。

5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

壓鑄件成型以后，需要開模取出鑄件，取出之前需將鑄件從模腔中脫出。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在包緊成型部位的周圍，推出機(jī)構(gòu)選在鑄件的凸緣及強(qiáng)度較高的部位。綜合上述鑄件的結(jié)構(gòu)特征選擇直線推桿推出。本次設(shè)計(jì)設(shè)20根推桿，12根5mm和8根3mm，設(shè)計(jì)包緊壓力的地方并在鑄件中平均分布，保證零件在推出過程中不變形，保證零件尺寸合格。

推出機(jī)構(gòu)在推出鑄件后必須準(zhǔn)確地回到原來的位置，即順利復(fù)位。推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在型腔、抽芯機(jī)構(gòu)，根據(jù)空間位置，設(shè)計(jì)復(fù)位桿和限位釘，復(fù)位桿和限位釘對(duì)稱布置（圖3）。

圖3 推出機(jī)構(gòu)圖

6 模具成型設(shè)計(jì)

模具成型以后要保證強(qiáng)度高、剛性好、光滑平整、裝配比較方便，且具備使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。在型芯設(shè)計(jì)過程中，必須保證型芯和相關(guān)零件有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以便后續(xù)加工和裝卸；同時(shí)，在高溫的金屬液沖擊下，鑄件卸除包緊力時(shí)不應(yīng)發(fā)生位移、彈性變形和斷裂。整個(gè)模具受力大小、位置分布應(yīng)該均勻。選擇標(biāo)準(zhǔn)模架，并壓鑄機(jī)規(guī)格一致。模架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，且不宜笨重，以便裝卸修理。本次模具的設(shè)計(jì)采用的模架是400mm×400mm。

7 模具零件的機(jī)加工工藝設(shè)計(jì)

型芯的加工工藝：下料→鍛造→退火→車床加工→劃線→孔加工→熱處理→磨平面→數(shù)控加工→精加工。

型腔的加工工藝：下料→鍛造→退火→銑→平磨→劃線→孔加工→熱處理→磨平面→磨內(nèi)孔→精加工。

導(dǎo)柱、導(dǎo)套直接買標(biāo)準(zhǔn)的更適合，以便后續(xù)更換；模架在銑床上加工上下兩平面，最后在磨床上磨到圖樣要求。

8 模具的裝配

裝配前對(duì)壓鑄模具進(jìn)行觀察（圖4），分析模具制品的幾何類型、模具結(jié)構(gòu)、工作原理以及各零件的裝配關(guān)系和緊固辦法，按照鉗工的操作方法進(jìn)行裝配，以免損壞模具。裝配過程中用鋁棒輕輕敲擊，在裝配型芯和型腔時(shí)，要保護(hù)好型芯和型腔的表面，動(dòng)、定模裝配好以后，再進(jìn)行整體裝配。

檢查壓鑄模具安裝面完好無損，分析模具頂板的運(yùn)動(dòng)距離，要求頂桿和壓桿符合運(yùn)動(dòng)的需要，檢查澆口套孔徑和壓射室裝配是否符合要求，裝配完以后測(cè)量模具的厚度尺寸。慢速開合模，進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，使動(dòng)、定模壓板間的距離小于1.5mm。裝配好的型模排氣孔不能對(duì)準(zhǔn)操作者，以免造成人身傷害。

圖4 模具裝配圖

9 結(jié)語

壓鑄工藝具備很多優(yōu)點(diǎn)，一些鋁合金零件的加工正采用壓鑄方法代替原來的加工工藝。壓鑄工藝設(shè)計(jì)過程中要盡量保證鑄造圓角不變，減少鑄件的拔模斜度；同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中以鑲嵌工藝提高壓鑄件某些部位的力學(xué)性能，并進(jìn)一步簡化工藝。

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