冷室壓鑄機的制造與裝配方案

范俊敏

（廣東順德固德威精密機械有限公司，佛山 528300）

產業革命的背景是產業互聯網的高速發展，智能制造技術和可重構生產系統的綜合應用加快了產業生產組織的變革。同時，產業組織的變化呈現出一系列新的特征。在傳統的產業生產模式中，大規模流水線式集中生產是生產組織模式的主流形態。然而，隨著智能生產裝置的普及和應用，精益生產的程度大大提高，同時推動了生產組織的小型化和特殊化發展[1]。目前，我國正處于經濟轉型的重要時期，而“中國制造2025”正是幫助中國向經濟變革和革新社會過渡的重要行動綱領。

1 壓鑄機生產制造項目背景

自2009年以來，中國的汽車銷售連續10年位居世界第一，銷售量從2009年的1 300萬輛增加到2019年的2 700萬輛。在汽車市場日益激烈的競爭中，制造商正朝著高品質、高可靠性、輕量化、節能環保和低成本的方向發展。由于汽車排放標準的加強和國際環境保護政策要求，新能源車成為了未來汽車領域的重要發展方向[2]。

壓鑄在壓鑄行業占有重要地位，是壓鑄行業的核心工藝。壓鑄是金屬鑄造過程，其特征在于使用模具的內腔對熔融金屬施加高壓。壓鑄過程的特點是提高非鐵合金鑄件的精度水平，同時在生產效率和表面質量方面也表現出了很大的優勢。目前，壓鑄是汽車鋁合金成型工藝中廣泛使用的工藝之一，占汽車成型工藝的49%。根據壓鑄的種類，汽車配件壓鑄需要使用冷腔壓鑄和熱腔壓鑄。

2 冷室壓鑄機的工作原理

臥式冷室壓鑄機的構成如圖1所示，其壓射室為水平狀態，壓射沖頭處于壓射室的最右端位置。該壓鑄機模具的開、合動作呈水平移動，開模后，壓鑄件留在動模中。冷室壓鑄機的結構特點是壓射室和壓射頭不浸在熔蝕的金屬液中，因此不會常期受熱態金屬的加熱和熔蝕，可壓鑄熔點較高的合金，如銅、鋁、鎂等[3]。然而，該壓鑄機需要用人工或其他輔助設備將金屬液注入壓射室中，增加了輔助工序時間和金屬的熱損失，因此其效率不如熱室機高。冷室壓鑄機的壓射室與保溫爐是分開的。壓鑄時，需要從保溫爐中取出液體金屬澆入壓射室后進行壓鑄。

整個壓鑄模具動作循環如下：壓鑄模具關閉后，向壓射室內注入熔融的金屬液，壓射沖頭在液壓油缸的作用下按照預定的速度和一定壓力向模具推送金屬液，使這些金屬液能夠通過澆道回流到模具的型腔中；填充工藝完畢后，壓射式沖頭必須保持一定的壓力，直至金屬液完全凝固成為壓鑄件，然后打開模具，使沖頭與其他開模的動作同步移動，從而推動料柄隨壓鑄件和其他澆口同時停留在動模中，脫離定模一定距離后，沖頭又重新回位；開模后，壓鑄件、澆口和料柄隨即被動模板上的頂出機構自行頂出，然后由人工或機械手拿起壓鑄器。至此，完成了一次壓鑄工作的動作周期循環。

壓射沖頭的壓射運動過程可分為3個階段。第一階段壓射沖頭慢速推動金屬液，使金屬液充滿壓射室前端并堆聚在內澆口前沿，此階段可使壓射室內的空氣有較充分的時間逸出，并防止金屬液從澆口中濺出。第二階段壓射沖頭快速運動，使金屬液經澆道快速填充至型腔。第三階段為終壓階段，此時壓射沖頭繼續移動，以壓實金屬，同時沖頭速度逐漸降為零，此階段必須在壓射系統有增壓機構時才能實現。

3 冷室壓鑄機裝配方案

3.1 裝配前檢查、準備工作

冷室壓鑄機主要由合模機構、壓射機構、液壓系統、電力控制系統及其他重要零部件等組成，各種零件的安裝都是非常重要的環節，必須按照國家法律規定的工藝技術要求，將各種零件或者部件之間進行緊密的配合與連接，使之變成半成品或者全部的成品。在油制板的裝配工作過程中，需要根據所有裝配對象的情況清洗各種零件，保證油制板表面以及油制板各個孔內無切屑等任何雜質的殘留[4]。同時，必須認真檢查所有機械部件的表面，對于符合要求的零部件，還要測試檢查其性能是否達到要求。對于具有密封性要求的零部件，在安裝前應先進行檢查，確認零部件的密封面（活塞桿和油缸表面等）是否受傷，保證表面粗糙度為1.6 μm以上；對于動態密封面，要確保粗糙度為0.8 μm以上，且拉伸角度要與靜電密封面相同，同時重要連接部的螺紋預壓必須均勻。

3.2 整體裝配方案

隨著新型工具與生產工藝設備的不斷發展，自動化水平不斷提高，以往的生產與裝配形式也發生了巨大改變，從而滿足了市場快速交付、設備質量穩定的需求。冷室壓鑄機裝配可采用以下方案。第一，采用先進的自動化輸送裝置，以保證產品的安全和可靠，同時減少勞動力投入，增加工作效率。此外，裝配工作中的輸送技術也非常重要，裝配時借助于固定式裝配工藝，能夠實現輸送距離最短、效率最高，同時降低企業運營成本[5]。第二，使用的設備借助于裝配自動化，從而有效提升企業的工作效率，并且有助于提高產能。在產品的設計過程中，要充分考慮同時多種批量和小型產品的裝配，并根據不同類型和產品的性質來考慮，以工、裝、支架相互更換的形式適應不同類型的產品。

3.3 液壓系統裝配方案

冷室壓鑄機液壓系統制造與裝配時，工作人員需要根據實際情況，深入分析冷室壓鑄機液壓系統設計與裝配環節存在的問題。在此基礎上，采取針對性的手段，持續進行優化處理，以有效解決相關方面存在的問題。在實際操作中，壓鑄機液壓系統設計要保證密封面粗糙程度適中，尤其是與密封圈的接觸面的摩擦力要能夠滿足實際的使用需求，從而有效避免泄漏情況。例如，液壓缸的粗糙度應保持在 0.2～0.4 μm，通過這種設計機制，有效防止油液運動時發生油膜破壞的情況，增強壓鑄機液壓系統自身的密封性，從而降低后續泄漏故障的處理難度，為后續防滲漏工作帶來極大的便利。

3.4 防泄漏系統的裝配方案

解決冷室壓鑄機液壓系統泄漏污染問題的過程中，技術人員在系統啟動之前，應當按照規章制度對系統進行放氣處理，保證液壓系統缸體內的氣壓處于合理區間，從而有效避免泄漏故障。對于油液中水分含量過多的情況，技術人員可以采取有效的措施，如采取去除油液內的水分或更換新油的方式有效控制油液水分含量。另外，為了避免液壓系統過熱的情況，需要根據實際情況，控制液壓機內部液壓油的黏度，以保證油液的流動性，確保油液符合實際的使用需求。同時，為了控制液壓系統的溫度，在選擇冷卻器時，應保證冷卻器的冷卻面積，確保油液在運行環節能夠快速冷卻。

4 結語

隨著鋁合金材料的不斷發展，其各方面的力學性能也在逐步提高，這使其在新能源汽車與燃油汽車車身中的運用成為了未來的發展趨勢。根據新能源車輛的耐久性要求，除了電池能量密度的提高外，其輕量化的要求也有所提高。車輛制造過程中，采用了集成壓鑄部件，并且鋁合金部件也從小型、單一部件向大型、綜合部件發展。壓鑄機的組裝品質直接決定了產品的最終品質，而且組裝水平越高，裝置維護頻率越低，維護也就成本越低。在壓鑄機械裝配企業中，為了確保裝置的可靠性，需要根據實際情況選定最佳的組裝工序和技術。