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        鋁合金端蓋壓鑄生產(chǎn)工藝研究

        2018-05-02 07:41:11
        機電信息 2018年12期
        關鍵詞:壓鑄模型腔溢流

        黃 凱

        (江西鳳凰光學科技有限公司,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。整個工藝需要根據(jù)端蓋的材料/結構、分型面的最大截面、壓鑄設備、澆注系統(tǒng)及排溢系統(tǒng)的設計、推出機構的設計、模具成型設計進行分析。

        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

        該鑄件結構復雜,鑄件表面又去面,加強筋多,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個和直徑為6.5mm的孔2個,零件上的螺紋孔采用機械加工完成。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 分型面的設計

        分型面能保證動模移動脫出定模,使零件保留在動模內(nèi),以便從中取出鑄件。根據(jù)鑄件的結構特征,分型面選擇在最大的截面。同時,設計好澆注系統(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)的設計

        澆注系統(tǒng)設計包括主流道選擇、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)的設計

        根據(jù)零件設計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,并選用深導入式直澆道。澆口套的長度應根據(jù)壓鑄機壓射沖頭的距離確定,橫澆口開設在壓室2/3部位最合適,分流器上凹腔的深度應與澆道厚度相等,同時直徑與澆口套相等(圖2)。

        圖2 澆口系統(tǒng)

        4.2 排溢系統(tǒng)的設計

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

        4.3 排氣槽的設計

        排氣槽的設計與溢流槽相同,采用分型面上設計,排氣槽單獨設計在一個模板上,便于制造,在溢流槽尾部開排氣槽。根據(jù)實際情況增加排氣槽的數(shù)量和寬度。通過查詢《壓鑄模設計手冊》,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個槽末端中的3個分別設2根溢流槽,深度0.15mm,寬度10mm。

        5 推出機構的設計

        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)零件結構,推出機構設計在包緊成型部位的周圍,推出機構選在鑄件的凸緣及強度較高的部位。綜合上述鑄件的結構特征選擇直線推桿推出。本次設計設20根推桿,12根5mm和8根3mm,設計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。

        推出機構在推出鑄件后必須準確地回到原來的位置,即順利復位。推出機構設計在型腔、抽芯機構,根據(jù)空間位置,設計復位桿和限位釘,復位桿和限位釘對稱布置(圖3)。

        圖3 推出機構圖

        6 模具成型設計

        模具成型以后要保證強度高、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。在型芯設計過程中,必須保證型芯和相關零件有足夠的強度和穩(wěn)定性,以便后續(xù)加工和裝卸;同時,在高溫的金屬液沖擊下,鑄件卸除包緊力時不應發(fā)生位移、彈性變形和斷裂。整個模具受力大小、位置分布應該均勻。選擇標準模架,并壓鑄機規(guī)格一致。模架應有足夠的強度,且不宜笨重,以便裝卸修理。本次模具的設計采用的模架是400mm×400mm。

        7 模具零件的機加工工藝設計

        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。

        導柱、導套直接買標準的更適合,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

        裝配前對壓鑄模具進行觀察(圖4),分析模具制品的幾何類型、模具結構、工作原理以及各零件的裝配關系和緊固辦法,按照鉗工的操作方法進行裝配,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,要保護好型芯和型腔的表面,動、定模裝配好以后,再進行整體裝配。

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

        圖4 模具裝配圖

        9 結語

        壓鑄工藝具備很多優(yōu)點,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。壓鑄工藝設計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,在設計過程中以鑲嵌工藝提高壓鑄件某些部位的力學性能,并進一步簡化工藝。

        [參考文獻]

        [1]潘憲曾.壓鑄模設計手冊[M].3版.北京:機械工業(yè)出版社,2006.

        [2]姜銀方.壓鑄成型工藝及模具設計[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.

        [3]模具實用技術叢書編委會.壓鑄模設計應用實例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.

        [4]范建蓓.壓鑄模與其他模具[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.

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