丁月鋼，侯婷婷

（大同北方天力增壓技術(shù)有限公司，山西 大同 037036）

渦輪增壓器是現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)重要部件，它是利用發(fā)動(dòng)排放的廢氣能量，通過(guò)壓氣機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供過(guò)量空氣來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的指標(biāo)，同時(shí)達(dá)到節(jié)油和改善排放性能的一種有效機(jī)械。而擴(kuò)壓器作為壓氣機(jī)上的組成元件，對(duì)其氣動(dòng)性能產(chǎn)生重要影響，主要分為無(wú)葉和有葉兩種擴(kuò)壓器類型。大型渦輪增壓器一般采用有葉擴(kuò)壓器，這種擴(kuò)壓器的流動(dòng)阻力小、效率高。有葉擴(kuò)壓器的型式有平板式、三角形、薄壁圓弧型、拋物線鍥性等。目前有葉擴(kuò)壓器模具的制作方法有：（1）數(shù)控銑削金屬模具。首先，建立擴(kuò)壓器模具CAD模型，然后通過(guò)五軸數(shù)控進(jìn)行編程、仿真加工。由于擴(kuò)壓器葉片眾多，金屬陰模盲孔加工難度大，導(dǎo)致加工費(fèi)時(shí)費(fèi)工，制造成本很高，難以適用于批量生產(chǎn)。（2）制作整體樹脂模具。首先銑削一個(gè)擴(kuò)壓器實(shí)物模型，使用某樹脂材料對(duì)擴(kuò)壓器實(shí)物模型進(jìn)行包裹，再通過(guò)某種化學(xué)方法腐蝕掉擴(kuò)壓器實(shí)物做出樹脂陰模模具。但使用這種方法制備的擴(kuò)壓器實(shí)物模型不僅體積較大、腐蝕過(guò)程復(fù)雜、周期漫長(zhǎng)，而且在腐蝕過(guò)程中放出的熱量會(huì)使樹脂模具發(fā)生不可逆的變形，從而導(dǎo)致模具報(bào)廢。

針對(duì)傳統(tǒng)擴(kuò)壓器模具制作方法中產(chǎn)生的問(wèn)題，在滿足使用需求及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，本文對(duì)大型渦輪增壓器擴(kuò)壓器模具的制作工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，由樹脂陰模代替原有的金屬陰模，涂抹脫模劑，加裝頂出工裝，有效地解決了模具的制作周期和成本問(wèn)題，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)壓器的批量生產(chǎn)。

1 渦輪增壓器擴(kuò)壓器模具的制作工藝

擴(kuò)壓器作為渦輪增壓器上的重要部件，其在精度尺寸以及表面光潔度上的要求是比較高的。因此，擴(kuò)壓器模具的合理設(shè)計(jì)是非常重要的工藝條件。由于擴(kuò)壓器具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，我們從以下幾個(gè)方面對(duì)模具的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析：（1）可成形形狀復(fù)雜的制品，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低生產(chǎn)成本；（2）設(shè)計(jì)分型面類型，盡量避免通過(guò)重要面，在保證制品精度的同時(shí)能夠快速脫模，減少生產(chǎn)周期，提高成型效率；（3）模具的型腔不要過(guò)深，要充分考慮頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)置，保證型腔不產(chǎn)生溢料和飛邊。

基于以上擴(kuò)壓器模具的分析設(shè)計(jì)，研究人員對(duì)模具的制作方法進(jìn)行了優(yōu)化，具體的工藝流程如圖1所示。

圖1 渦輪增壓器擴(kuò)壓器模具的制作流程

（1）銑削擴(kuò)壓器陽(yáng)模：建立擴(kuò)壓器計(jì)算機(jī)三維模型，設(shè)計(jì)模型時(shí)，需設(shè)計(jì)與后期脫模工裝配合的螺紋孔；使用高速五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，加工一個(gè)鋁合金擴(kuò)壓器實(shí)物模型，保證高速點(diǎn)銑的完成，得到的擴(kuò)壓器實(shí)物模型需達(dá)到表面光潔，加工精度高。

（2）涂抹脫模劑：在擴(kuò)壓器陽(yáng)模及灌制模具所使用的套圈、底盤上涂抹環(huán)氧樹脂專用脫模劑，保證擴(kuò)壓器陽(yáng)模被脫模劑完全包裹。

（3）灌制樹脂模具：使用樹脂將擴(kuò)壓器實(shí)物模型包裹，灌制過(guò)程中要求平穩(wěn)；使用兩臺(tái)風(fēng)扇進(jìn)行連續(xù)降溫處理，避免樹脂灌制凝固過(guò)程放熱使樹脂發(fā)生變形。

（4）脫模過(guò)程：模具上的頂出工裝與擴(kuò)壓器陽(yáng)模之間采用螺紋的方式連接，頂出工裝的周圍分布有若干頂絲。使用時(shí)，通過(guò)連接螺栓將連接板與擴(kuò)壓器陽(yáng)模實(shí)物連接，頂絲的下端與樹枝陰模相抵，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)頂絲推動(dòng)樹脂陰模移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)樹脂陰模與擴(kuò)壓器陽(yáng)模分離；脫模的過(guò)程中使用力矩扳手，保證各個(gè)方向的受力均勻，待脫模完成后，對(duì)擴(kuò)壓器陰模根據(jù)使用要求進(jìn)行必要的外圍加工裝配，進(jìn)一步完成渦輪增壓器擴(kuò)壓器模具的制作。

2 實(shí)例分析

根據(jù)本文優(yōu)化后的渦輪增壓器擴(kuò)壓器的制備方法，以15801的型號(hào)為例，對(duì)灌制硅橡膠模具后的產(chǎn)品進(jìn)行首批產(chǎn)品試驗(yàn)，產(chǎn)品投入100件，經(jīng)檢驗(yàn)合格數(shù)100件，成品率為100%，達(dá)到了擴(kuò)壓器的使用要求，并通過(guò)了實(shí)際應(yīng)用，工藝可行。

此外，我們對(duì)不同方法制備的擴(kuò)壓器陰模所需要的生產(chǎn)周期及成本進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)對(duì)比，如表1所示。

表1 擴(kuò)壓器陰模不同制作方法的生產(chǎn)周期及成本統(tǒng)計(jì)表

從表1中可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用直接脫模方法制備的擴(kuò)壓器所需的生產(chǎn)周期大大縮短，生產(chǎn)成本也有所降低，達(dá)到了預(yù)期效果。

為了更直觀地統(tǒng)計(jì)直接脫模方法在實(shí)際應(yīng)用中帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，我們?cè)囬_發(fā)了12套不同型號(hào)的擴(kuò)壓器模具，分別為15001、15004、15801、16021、21052、26001、26002、26003、16035、16065、16071、20007，并對(duì)其進(jìn)行了計(jì)算驗(yàn)證。采用直接脫模方法制作的12套模具實(shí)驗(yàn)費(fèi)用約為0.1萬(wàn)。

注：實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益=（活動(dòng)后模具制作成本－活動(dòng)前模具制作成本）×試開發(fā)模具數(shù)量－實(shí)驗(yàn)費(fèi)用根據(jù)表1中不同模具制作方法的成本統(tǒng)計(jì)，計(jì)算結(jié)果如下：與銑削金屬陰膜相比：（5－0.2）×12－0.1=57.5萬(wàn)元與堿腐蝕相比：（1－0.2）×12－0.1=9.5萬(wàn)元

由此可知，直接脫模的方法制備擴(kuò)壓器可以極大地節(jié)約制作成本，有效地提高了公司的經(jīng)濟(jì)效益。目前，這種方法在生產(chǎn)中已批量使用。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)渦輪增壓器擴(kuò)壓器模具的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在模具上涂抹脫模劑并采用頂出工裝，優(yōu)化了模具的制作方法。與原有的技術(shù)相比，裝有頂出工裝的擴(kuò)壓器模具制作方法簡(jiǎn)單、一致性好，尺寸精度高，同時(shí)也縮短了生產(chǎn)周期，降低了成本，有效提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，成功地實(shí)現(xiàn)了量化生產(chǎn)。