卡車油箱鎖緊蓋壓鑄模結構設計

許赟和，文根保

（中國航空工業航宇救生裝備有限公司，湖北襄陽 441002）

1 引言

同轎車油箱的設置在車身內部不同，卡車特別是重型卡車的油箱都是裸露在車身外部，而且對于大型重載貨車，通常還不止一個油箱，基于卡車油箱的這種特性，出于安全及防盜的需要，油箱蓋通常帶有自鎖及防盜功能。一般而言，同一廠家卡車油箱的接口尺寸都是一致的，油箱蓋同油箱口配合，油箱蓋自身集成鎖殼結構，鎖芯裝配在鎖殼內部，通過鎖殼同鎖芯的配合，達到閉鎖的目的，鎖緊塊一般安置在油箱內側。基于安全、防盜及防腐蝕的需要，鎖緊塊一般為鋅合金件，為保證結構的簡潔可靠及工業化生產的需要，一般采用鋅合金壓鑄而成，本文所列范例就是采用了包塑的結構。

2 鎖緊蓋形體分析

卡車油箱鎖緊蓋二維圖，如圖1a所示，鎖緊蓋三維圖，如圖1b所示，材料：鋁硅銅合金，收縮率：0.7%。鎖緊蓋1的形體上存在著與壓鑄模開閉模方向的型孔，還有一種即與開閉模方向一致的型槽，又有與開閉模方向垂直的型孔，還存在著7處冷料穴的冷凝料2。

（1）與開閉模方向一致的型孔。φ12.1×5mm為與開閉模方向一致型孔，如圖1a主視圖及B-B剖視圖所示。如圖1a的A-A剖視圖所示，φ79.8×5.2mm、φ49.6×6mm和34.9×6.2mm是與開閉模方向一致型孔。

（2）與開閉模方向一致的型槽及垂直的型孔：如圖1a主視圖及C-C局部剖視圖所示。φ3.3×1.1mm型孔是與開閉模方向垂直的型孔，8.3×7mm×20°是與開閉模方向一致的型槽。

（3）與開閉模方向一致的凸臺。如圖1a的B-B剖視圖和C-C局部剖視圖所示，1×3.2×14.9mm的凸臺與開閉模方向一致。

3 鎖緊蓋壓鑄模結構方案可行性分析

根據卡車油箱鎖緊蓋形體要素的分析，便可以采取相應的措施來制訂出壓鑄模結構方案。

（1）解決與開閉模方向一致的型孔所采用的模具措施：由于φ12.1×5mm、φ79.8×5.2mm、φ49.6×6mm和34.9×6.2mm型孔是與開閉模方向一致的型孔，只要分別在動、定模板上安裝相應的型芯，可以利用動、定模的開啟來實現型孔型芯的抽芯，利用動、定模的閉合來實現型孔型芯的復位與成型.

（2）解決與開閉模方向一致的型槽及與開閉模方向垂直的型孔措施：由于φ3.3×1.1mm型孔是與開閉模方向垂直的型孔，其型芯只能采用側向抽芯的形式。8.3×7mm×20°是與開閉模方向即垂直又一致的型槽，可以采用側向抽芯或利用動、定模開閉模運動實現抽芯與復位。成型φ3.3×1.1mm型孔和8.3×7mm×20°型槽的型芯具有共同之處，就是采用側向抽芯機構實現抽芯，這便是最佳優化方案。若采用不同的措施，即先要完成φ3.3×1.1mm型孔型芯的側向抽芯之后，再完成8.3×7mm×20°型槽的型芯開閉模方向的抽芯。為了避免兩種抽芯運動產生運動干涉，便要采用時差抽芯結構，如此會造成模具結構過于復雜。

（3）解決與開閉模方向一致凸臺的措施：由于1×3.2×14.9mm凸臺走向與開閉模方向一致，可以在動模板上制有型槽，利用動、定模的開啟和閉合完成凸臺的成型。

圖1 卡車油箱鎖緊蓋形體分析

4 鎖緊蓋壓鑄模澆注系統和頂桿設計

壓鑄模采用了1模2腔，如圖2所示，鎖緊蓋1的主流道設置在分流錐5的兩側，分流道2與澆口從鎖緊蓋1山字形突出部位進入。鎖緊蓋1和冷料穴的冷凝料3處均設置有頂桿4。

圖2 鎖緊蓋壓鑄模澆注系統與頂桿的設計

5 鎖緊蓋壓鑄模抽芯與脫模機構的設計

由于存在著與開閉模方向一致的型槽及與開閉模方向垂直的型孔，根據壓鑄模結構方案可行性的分析的結論，成型φ3.3×1.1mm型孔和8.3×7mm×20°型槽的型芯，都應該采用側向抽芯機構才是最佳優化模具方案。

（1）鎖緊蓋壓鑄模閉模狀態；如圖3a所示，定模板1和動模板2的閉合，定模型芯5的復位。斜導柱9插入滑塊11的斜孔中，并撥動滑塊11迫使限位銷13壓縮彈簧14，使得圓柱型芯10和型芯12復位，鋅銅合金熔體進入型腔中冷卻成型。限位塊7的斜面壓緊滑塊11的斜面，以防滑塊11在壓鑄力和保壓力作用下出現后退現象而造成抽芯部位尺寸不合格。

（2）鎖緊蓋壓鑄模抽芯狀態：如圖3b所示，定模板1和動模板2的開啟，定模型芯5實現抽芯。斜導柱9撥動滑塊11和圓柱型芯10、型芯12實現抽芯，并使得成型的鎖緊蓋6敞開。當滑塊11底面的半球形坑抵達限位銷13的位置上時，限位銷13在彈簧14的作用下進入滑塊11底面的半球形坑并鎖住滑塊11。

（3）鎖緊蓋壓鑄模脫模狀態：如圖3c所示，當壓鑄機頂桿推動推板18、安裝板17和頂桿16頂出時，眾多頂桿16可以將鎖緊蓋5頂離動模型芯。

圖3 鎖緊蓋壓鑄模抽芯機構

6 鎖緊蓋壓鑄模結構的設計

鎖緊蓋壓鑄模結構：包括有模架、澆注系統、抽芯機構、脫模機構及動、定模腔。

（1）模架。如圖4所示，模架由定模板1、動模板2、內六角螺釘6、限位塊9、模腳16、頂桿17、21、安裝板18、底板19、推板20、回程桿30、導套31和導柱32組成，模架成為該模具所以零部件的安裝平臺，又是用來保證模具能進行開閉模運動的基本結構。

圖4 鎖緊蓋壓鑄模結構設計

（2）動、定模腔。如圖4所示，在動模鑲嵌件3和定模鑲嵌件4中加工有二個成型鎖緊蓋的型腔和嵌件5、25，這些成型鎖緊蓋24型腔和型芯的尺寸都必須是鎖緊蓋24的尺寸+鋅銅合金的收縮率：5%。如此冷卻后的鎖緊蓋24才能達到圖紙上要求的尺寸。

（3）鎖緊蓋壓鑄模冷卻系統的設計。如圖4所示，由于鋁硅銅合金熔體的溫度較高，傳遞給壓鑄模成型工作件的溫度也較高。為了防止模具工作件的溫度過高導致鋁硅銅合金出現過熱現象，模具的動模鑲嵌件3、定模鑲嵌件4和分流錐22都應該安裝冷卻系統，冷卻系統由加工的管道構成，在管道交叉處應安裝有螺塞29，并在兩端安裝有冷卻水接頭27。這樣冷卻水接頭27接進外通水管道的接頭，冷卻水可從一端的冷卻水接頭27進入，再從另一端的冷卻水接頭27流出，將模具工作件的熱量帶走而起到降低溫度的作用。

（4）導向構件和脫模機構的回程。如圖4所示，動、定模之間的導向是依靠著4組導套31和導柱32的定位與導向，安裝板18、推板20與動模板2的定位和導向是依靠著回程桿30及壓鑄機的頂桿通過螺紋與推板20相連，壓鑄機的頂桿對推板20的頂出時可使鎖緊蓋24脫模，壓鑄機的頂桿退回時可以帶動推板20復位。

7 壓鑄模主要零部件材料的選擇和熱處理

壓鑄模主要零部件在加工過程中，成型表面要經受金屬液體的沖刷與內部溫度梯度所產生的內應力、膨脹量差異所產生的壓應力、冷卻時產生的拉應力。這種交變應力隨著壓鑄次數增加而增加，當超過模具材料所能承受的疲勞極限時，表面層即產生塑性變形，在晶界處產生裂紋即為熱疲勞。成型表面還會被氧化、氫化和氣體腐蝕，還會產生沖蝕磨損，金屬相型壁粘附或焊合現象。鎖緊蓋脫模時，還要承受機械載荷作用。故可選用4Cr5MoSiV1，熱處理43～47HRC或3Cr2W8V，46～52HRC[4]。為了避免鎖緊蓋出現畸變、開裂、脫碳、氧化和腐蝕等疵病，可在鹽浴爐或保護氣氛爐裝箱保護加熱或在真空爐中進行熱處理。淬火前應進行一次去除應力退火處理，以消除加工時殘留的應力。淬火加熱宜采用兩次預熱，然后加熱到規定溫度，保溫一段時間，再油淬或氣淬。壓鑄模主要工作件淬火后即要進行2～3次回火，為防止粘模，可在淬火后要進行軟氮化處理。壓鑄加工到一定數量時，應該將主要拆下重新進行軟氮化處理[4]。

鎖緊蓋壓鑄模的結構設計，只有在妥善的解決了壓鑄模分型面的設置、抽芯機構、脫模回程機構、澆注系統、冷卻系統、導向構件的設計和模具成型面的計算，才能加工出合格的鎖緊蓋。主要零部件材料的選擇和熱處理，又是確保模具長壽命必須的措施。

8 結束語

通過鎖緊蓋形體和壓鑄模最佳優化方案可行性分析與論證，避免了垂直模具開閉模方向的型孔及與模具開閉模方向一致的型槽的抽芯會造成運動干涉的模具結構方案。使得模具結構能夠順利地進行鎖緊蓋的型孔與型槽的抽芯和脫模運動，有效地實現鎖緊蓋成型加工。