一模多腔壓鑄模設計改進

談永忠

（航空工業貴陽萬江航空機電有限公司，貴州貴陽 550018）

1 撥桿鑄件工藝分析

撥桿為鋅合金鑄件，采用熱式壓鑄成型工藝，材料為ZDC2，平均料厚1.3mm，如圖1所示。

圖1 鑄件圖

鑄件工藝分析：

（1）該鑄件空間角度多，2.5°±0.5°、2.6°±0.5°、35±0.1mm和2±0.1mm等尺寸要求較嚴。

（2）該鑄件最大外形在鑄件中心線，從最大外形線分模，動、定模型芯、型腔形狀差異不大，當模具開模時，需要考慮保證鑄件留在動模。

2 原模具方案分析

2.1 排樣分析

由于原鑄件上下脫模斜度都只有0.5°，導致分模后鑄件在動、定模脫模力差異不大，從而鑄件會粘定模，為了讓鑄件采用留在動模，由頂桿將鑄件頂出，完成模具動作一個循環，故采用滑塊方式將鑄件壓在動模上，鑄件方可正常頂出，滑塊機構如圖2 所示。

圖2 滑塊機構

為了使流到流動平衡，鑄件同時鑄滿，設計每腔流道的流程時，需要考慮等長，但做了滑塊機構，所以模具最多只能排4腔，排位圖如圖3所示。

圖3 模具排位圖

2.2 模具方案優缺點

1模4腔方案優點：

（1）便于保證模具尺寸。模具總體尺寸小，模架大小300×350×300mm，型腔外形尺寸為220×140mm，加工中心加工和放電加工時易保證精度。

（2）利于填充成型。4腔流道流程等長，4 腔同步鑄滿。

（3）便于鑄件取出。滑塊機構保證鑄件開模時留在動模。

一模4腔方案缺點：

（1）能耗較高，機床利用率低。熱式壓鑄機DAW125S，每班1,000模共產出4,000件鑄件。壓鑄機電機功率15kJ，每萬件鑄件機床能耗約1.08×109J。

（2）鑄件外觀差。滑塊頭部成型，鑄件有接痕，影響鑄件外觀。

3 改進模具方案

3.1 鑄件優化

為提高生產模具生產效率，需要排1 模多腔。通過1 模4 腔方案分析可知，因為有滑塊機構所以最多排4 腔。如果想排超過4 腔，就不能有滑塊機構。故提出以下改進方法：

（1）鑄件動、定模拔模斜度設置不同。與設計人員協商后，重新設置鑄件脫模角度如圖4所示，將動模部分鑄件的脫模角度改為單邊0.5°，定模部分鑄件的脫模角度改為單邊1°。

圖4 鑄件拔模斜度

（2）動、定模型芯、型腔拋光方式不同。并且拋光要求定模要求用800#砂紙拋光，動模用400#砂紙拋光，并到達相應光潔度，以確保開模后鑄件留在動模。

通過以上兩個改進方式，使鑄件在動模包緊力比定模大，開模時，鑄件留在動模，便于機械手自動取料，實現自動化生產。從而取消滑塊機構，實現一模多腔排樣。

3.2 1模12腔模具排位

熱式壓鑄機型號為DAW125S，為了提高產能，盡可能排一模多腔，該設備格林柱間距離為450×450mm，最大鎖模力125t。可得模具最大外形尺寸為450×400mm，通過計算單個鑄件的投影面積和重量，最多可排位12腔，排位如圖5所示。

圖5 模具排位及安裝圖

3.3 澆鑄系統的設計

模具腔數多，既要保證金屬溶液在型腔中流動順暢，又要確保每個鑄件同時開始填充，同時填充完成，這樣壓鑄時2級提速和增壓作用在每個鑄件效果盡可能一致，從而能保證每個鑄件內部組織致密，外觀良好。如圖6所示，橫流道由大寬變窄，以確保遠端流速加快，并考慮重力影響調整支流道口入口寬度，上方支流道口入口寬度大于下方支流道口入口寬度，基于anyPRE壓鑄模流分析軟件，通過反復模流模擬，和細微修改流道，最終到達圖7的理想結果。

圖6 澆注系統

圖7 模流分析

3.4 模具加工工藝優化

（1）原加工工藝問題。

如圖8 所示，鑄件有一處小孔，直徑φ2.8mm，之前鑄件在孔分型面碰穿處總有毛刺。因為分型面是異形分型面，不能利用磨加工方式準確加工到位，模具型腔加工完后需要鉗工配模，以保證上下模具貼合。但是φ2.8mm 凸臺面積太小，打磨機的打磨砂輪直徑大于φ2.8mm的凸臺，φ2.8mm凸臺面容易打出倒圓，造成模具沒有貼合，從而鑄件孔內形成飛邊。

圖8 孔分型面

（2）加工工藝改進。

考慮鉗工操作困難，將工藝次序進行調整，如表1所示，將電火花工序調整到配模之后，配模時成了大面對碰，不存在操作困難，保證了上下模具貼合，配模完成后再電火花加工型腔。改進后鑄件孔內無飛邊及無錯位，得到了合格鑄件，如圖9所示。

表1 改進工藝路線

圖9 效果圖

3.5 模具結構

模具整體結構，如圖10所示。

1.澆口套 2.定模型腔 3.導柱 4.復位桿5.復位彈簧套 6.頂桿 7.分流錐 8.動模型芯

4 結束語

通過改進模具結構，同一生產設備，同一樣的能耗條件下，產量由班產4,000 件提升至12,000 件，提高了2 倍，且流道重量占比降低。設計模具時需要結合實際，充分考慮加工工藝，提高生產效率和減低能耗。