0 引 言

汽車水泵主要應(yīng)用在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的主冷卻系統(tǒng)、渦輪增壓器冷卻回路及進(jìn)氣中冷卻系統(tǒng)。汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的熱水被帶入水箱，冷風(fēng)吹過水箱帶走熱量；汽車熄火后，由于渦輪增壓器轉(zhuǎn)子仍在高速旋轉(zhuǎn)，需要提供足夠的冷卻液冷卻渦輪軸，因此汽車水泵需具有耐高溫、高壓性能。泵體內(nèi)的工作壓力持續(xù)保持在0.3～0.5 MPa，而其殼體在壓鑄生產(chǎn)中易產(chǎn)生縮孔縮松，導(dǎo)致壓力泄漏的風(fēng)險(xiǎn)提高，另外泵體內(nèi)部構(gòu)件存在早期磨損問題，除了構(gòu)件的材料、制造工藝和精度問題外，汽車水泵殼體的壓鑄模設(shè)計(jì)及加工精度也是重點(diǎn)研究的方向。通過對水泵殼體壓鑄模設(shè)計(jì)與壓鑄后加工工藝的研究，改善了水泵殼體油道孔的鑄造質(zhì)量，提高了加工精度的穩(wěn)定性及加工效率，提升了企業(yè)的市場競爭力。

1 計(jì)算澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)參數(shù)

因?yàn)楸皿w內(nèi)的工作壓力持續(xù)保持在0.3～0.5 MPa，要求水泵殼體通過0.8 MPa的滲漏試驗(yàn)，所以水泵殼體在壓鑄生產(chǎn)中產(chǎn)生的冷隔、縮孔等是首要解決的問題?，F(xiàn)通過利用流體模擬軟件設(shè)置合理參數(shù)，分析運(yùn)算結(jié)果，最終獲得改進(jìn)的方案。

1.1 澆注系統(tǒng)分析

氣場分析結(jié)果如圖1所示，鑄件氣場較為均勻，大部分區(qū)域低于10%，處于可控范圍，鑄件圓圈區(qū)域裹氣風(fēng)險(xiǎn)約為14%，生產(chǎn)實(shí)物后通過X光檢測，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域氣孔較明顯。氣壓分析結(jié)果如圖2所示，氣壓總體分布良好，在充填末端局部存在高壓區(qū)，需要增加溢流槽和排氣槽改善排氣。圖2所示圓圈區(qū)域氣壓約0.284 MPa，裹氣風(fēng)險(xiǎn)較大，按鑄件提示部位增設(shè)筋條以改善成型質(zhì)量。

3)導(dǎo)入數(shù)據(jù)后應(yīng)檢查其合理性，如影像和POS是否一一對應(yīng)，航拍3D視圖中的各點(diǎn)位是否與實(shí)際情況一致等。

流場分析結(jié)果如圖3所示，

澆口充填區(qū)域比

澆口充填區(qū)域大，但是內(nèi)澆口面積比

小，因此需要增大

澆口的面積。速度場分析結(jié)果如圖4所示，內(nèi)澆口處鋁液速度建議調(diào)整到4 000 cm/s，而圓圈處內(nèi)澆口鋁液速度約8 000 cm/s，內(nèi)澆口面積需要改善。

依據(jù)內(nèi)澆口的經(jīng)驗(yàn)公式和鑄造參數(shù)核算結(jié)果（見圖7），并結(jié)合流體模擬驗(yàn)證，鑄造工藝參數(shù)設(shè)置如下：零件平均壁厚為3.5 mm，內(nèi)澆口截面積為3.5 cm

，料餅直徑為

80 mm，壓室長度為450 mm，一級速度為0.3 m/s，二級速度為3 m/s，內(nèi)澆口速度為43 m/s，壓室充滿度為42%，二快切換點(diǎn)為300 mm。

凝固分析結(jié)果如圖5所示，高亮顯示區(qū)域是最后冷卻區(qū)域，35～45 s后還沒有完全凝固，所以需要布置冷卻水路，避免縮孔產(chǎn)生。

綜上所述，重視科技的底線安全極為必要。以人類視角考慮，目前人類擁有的科技已經(jīng)很多，如果善用已經(jīng)可以給人類相當(dāng)多的便利和福祉，冒著越來越大的風(fēng)險(xiǎn)去發(fā)展尖端科技是否值得？至少發(fā)展那些高危的尖端科技肯定得不償失。當(dāng)然，如果用個(gè)人(科學(xué)家等)視角、集體(包括企業(yè)和國家等)視角考慮，則非常需要發(fā)展科技。 何種視角更合理，應(yīng)以符合可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)標(biāo)準(zhǔn)來衡量?！疤魬?zhàn)—應(yīng)戰(zhàn)”是思考未來的有效方法，無論是個(gè)人、集體還是人類社會，洞察和預(yù)知面臨的最大危機(jī)與挑戰(zhàn)是最為必要的頭等大事，筆者提出“致毀知識”概念并以其為研究對象開展科技巨風(fēng)險(xiǎn)研究至今20年，做出了上述一系列新發(fā)現(xiàn)和新結(jié)論。

成型鑄件后工序采用CNC四軸加工，機(jī)床

、

、

三軸行程分別為 1 100、600、350 mm，立柱加高150 mm，主軸中心出水為0.2 MPa，主要加工鑄件各平面及孔系，如圖9和圖10所示，工序?yàn)椋孩儆偷烂婕庸?；②水道面加工；③密封面加工；④安裝面加工?，F(xiàn)有以下2種工藝坐標(biāo)加工方案。

1.2 模擬結(jié)果分析及對策

模板材料選用S50C，硬度為28～32 HRC。模板生產(chǎn)要點(diǎn)是在加工過程和加工結(jié)束后材料內(nèi)部應(yīng)力的控制和釋放，在調(diào)質(zhì)處理前的余量控制在5 mm以內(nèi)，調(diào)質(zhì)后進(jìn)行加工時(shí)要注意冷卻，避免刀具散熱不良導(dǎo)致的材料過熱變形。最后一次精加工前還要進(jìn)行一次人工時(shí)效，將工件加熱到550～650℃去應(yīng)力退火，避免了因應(yīng)力變形導(dǎo)致的精度誤差和材料開裂問題。

1.3 鑄造工藝參數(shù)

內(nèi)澆口充填時(shí)間如下式所示。

一些諸如溫度、壓力等的外部因素也是造成供水管漏損的主要原因。由于水管管道材質(zhì)和接頭材質(zhì)不一樣，當(dāng)溫度變化時(shí)，在水管接頭部位產(chǎn)生的軸向應(yīng)力極易造成水管漏水。當(dāng)水管中發(fā)生水錘現(xiàn)象時(shí)，瞬時(shí)高壓和負(fù)壓也極易導(dǎo)致水管爆裂，發(fā)生漏水現(xiàn)象。另外，即使在水管正常運(yùn)行的過程中，壓力越大，其漏水量也越大。國際水協(xié)對供水系統(tǒng)的“水平衡”進(jìn)行了詳細(xì)分類，如圖1所示。

標(biāo)題幻燈片背景圖案設(shè)計(jì)是課件制作中最難、花費(fèi)時(shí)間最長的工作，需要開動(dòng)教師的創(chuàng)新創(chuàng)意思維，從課程名稱的主題思想入手，規(guī)劃背景圖案的畫面結(jié)構(gòu)和色彩方案。

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，鄉(xiāng)村旅游呈現(xiàn)旅游信息在線化和移動(dòng)化、旅游需求精眾化、經(jīng)營管理數(shù)字化和平臺化、旅游營銷智慧化的發(fā)展特征，鄉(xiāng)村旅游轉(zhuǎn)型升級已成為當(dāng)前必須面對的問題，本文從產(chǎn)品、經(jīng)營管理、營銷模式和保障體系四個(gè)方面分析了“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下鄉(xiāng)村旅游轉(zhuǎn)型升級路徑。但是，在鄉(xiāng)村旅游實(shí)踐中還存在著不少制約鄉(xiāng)村旅游轉(zhuǎn)型升級的障礙因素，還需學(xué)界和業(yè)界作進(jìn)一步的研究，探討對策，以促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代鄉(xiāng)村旅游的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具結(jié)構(gòu)如圖8所示。正對澆口的型芯承受5 000 cm/s、650℃高溫鋁液噴射沖刷，壓射結(jié)束后在冷卻系統(tǒng)作用下快速冷卻，壓鑄和冷卻過程產(chǎn)生的有害拉應(yīng)力也集中凸顯，模具零件早期開裂趨勢無法避免。型芯采用鑲拼結(jié)構(gòu)可使其在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域獲得較高力學(xué)性能的同時(shí)又避免了材料拉應(yīng)力導(dǎo)致的早期開裂問題。型芯鑲件材料為1.234 4，熱處理硬度為46～48 HRC，抗沖擊韌性為23 J，采用碳氮共滲+氧化處理，使用壽命延長了40%以上，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

其中，

為充填時(shí)間，s；

為充填質(zhì)量，g；

為鋁液密度，g/cm3；

為內(nèi)澆口充填速度，cm/s；

為內(nèi)澆口面積，cm2。

相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擠壓銷，設(shè)計(jì)了一個(gè)擠壓抽芯液壓缸，在抽芯插入到位后，擠壓通道開啟，再次將型芯前推，起到擠壓作用。該液壓缸動(dòng)作可靠，結(jié)構(gòu)簡化，外形尺寸減小50%以上。

充填過程中整體鋁液流態(tài)良好，無明顯缺陷區(qū)域，中間區(qū)域溫度偏高，凝固過程緩慢，需增加冷卻，可通過以下對策改善：①在成型零件中間區(qū)域合理布置冷卻水路；②壓鑄時(shí)需考慮局部位置噴涂量及時(shí)間的控制；③充填速度較高，增加內(nèi)澆口橫截面積；④縮孔位置為厚壁處，需增設(shè)冷卻水路，改善型芯結(jié)構(gòu)；⑤熱節(jié)位置設(shè)置點(diǎn)冷加強(qiáng)冷卻。

滑塊材料選用1.2344，硬度為46～48 HRC，鋁液直接沖擊滑塊，要求其有高的耐沖擊耐腐蝕性能。經(jīng)過長期試驗(yàn)和對比，滑塊ALTiN涂層（呈灰紫色）使用PVD技術(shù)，材料抗沖擊和抗腐蝕性能高于其他材料的PVD涂層。需要注意涂層處理前滑塊表面粗糙度值要控制在

<0.2μm，使涂層具備良好附著，涂層深度為3～5μm，材料平均使用壽命提高30%左右，有效保障了壓鑄的自動(dòng)化生產(chǎn)要求。

3 四軸加工工藝及工裝

縮孔分析結(jié)果如圖6所示，高亮顯示區(qū)域是縮孔產(chǎn)生的區(qū)域，鑄件遠(yuǎn)端區(qū)域是在油道孔附近，鋁液充填結(jié)束后因?yàn)榫嚯x內(nèi)澆口較遠(yuǎn)，增大壓力無法到達(dá)該區(qū)域，在隨后的冷卻過程中會形成縮孔。同時(shí)壁厚過厚也導(dǎo)致該部位熱節(jié)風(fēng)險(xiǎn)增大，建議對應(yīng)位置設(shè)計(jì)擠壓結(jié)構(gòu)，并布置冷卻水路。

（1）方案1：采用計(jì)算機(jī)編程，將4個(gè)工序統(tǒng)一建立1個(gè)工件坐標(biāo)系。油道面、水道面和孔系加工后，利用第四軸的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)、歐拉角轉(zhuǎn)換“G68.2、G53.1”指令功能，換算第四軸轉(zhuǎn)角后的坐標(biāo)位置及加工尺寸，繼續(xù)密封面與安裝面的加工。該方案優(yōu)點(diǎn)是一體化編程程度高，編程工藝相對簡單，對現(xiàn)場操作要求降低；缺點(diǎn)是當(dāng)夾具或機(jī)床加工存在誤差時(shí)，單個(gè)工位調(diào)機(jī)困難，夾具換線二次上機(jī)調(diào)校較慢。

式中：Qt、Kt與Vt分別為攤鋪機(jī)的生產(chǎn)能力、時(shí)間利用系數(shù)與攤鋪速度；B、H、D分別為攤鋪機(jī)作業(yè)寬度、混合料的壓實(shí)厚度與壓實(shí)密度[1]。在該瀝青混凝土路面施工當(dāng)中需要分開進(jìn)行主線以及連接線施工，二者的單幅寬度與攤鋪寬度分別為15.5m、11.7m以及8.1m和6.2m。攤鋪速度的計(jì)算公式為：

（2）方案2：采用基準(zhǔn)球反求每個(gè)工序坐標(biāo)，采取第四軸工裝每轉(zhuǎn)一次，每個(gè)工位以基準(zhǔn)球?yàn)榛鶞?zhǔn)點(diǎn)，反向建立工件坐標(biāo)系。該方案優(yōu)點(diǎn)是編程和現(xiàn)場建立坐標(biāo)較簡單，操作工人上手快、錯(cuò)誤少，單個(gè)工位調(diào)機(jī)容易，夾具換線二次上機(jī)調(diào)校簡單快速；缺點(diǎn)是換線上機(jī)時(shí)需要建立4個(gè)坐標(biāo)。由于整體時(shí)間縮短，采取方案2進(jìn)行加工。

4 加工參數(shù)分析

鑄件需加工一個(gè)

9 mm的水道孔（見圖11），位置精度要求為0.25 mm。實(shí)際生產(chǎn)加工中，該位置度精度處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因尺寸超差產(chǎn)生的廢品占31%，成為影響合格率的主要因素。經(jīng)過分析加工過程，發(fā)現(xiàn)工序②先加工

9 mm孔后，再加工

50 mm×25 mm的沉孔時(shí)使用

12 mm立銑刀加工側(cè)壁，立銑刀吃刀深，側(cè)刃所受阻力大，工件產(chǎn)生震動(dòng)，使測量基準(zhǔn)與

9 mm水道孔產(chǎn)生位移，最終導(dǎo)致尺寸不穩(wěn)定。

改進(jìn)措施：①粗加工使用的

12 mm立銑刀改為

12 mm粗皮銑刀，如圖12所示，切削阻力降低30%以上，降低了粗加工對工件和工裝夾具的震動(dòng)干擾；②調(diào)整工藝順序，將切削量大的

50 mm×25 mm沉孔先加工，再加工

9 mm水道孔，使精度要求高的

9 mm水道孔加工時(shí)避免粗加工震動(dòng)的干擾，保證了孔的位置精度。

5 結(jié)束語

對汽車水泵殼體局部縮孔嚴(yán)重、合格率不高、加工關(guān)鍵尺寸不穩(wěn)定等問題進(jìn)行了研究，從壓鑄參數(shù)的改善到模具結(jié)構(gòu)局部優(yōu)化、設(shè)計(jì)特殊的擠壓抽芯結(jié)構(gòu)，再到鑄件加工工藝的重新編排和粗加工刀具、加工工藝的改良等方面，闡述了實(shí)施措施。解決工程質(zhì)量問題需要從不良率高的問題入手，找到問題根源與產(chǎn)生機(jī)理并解決，在后期復(fù)制模具開發(fā)及同類產(chǎn)品的試制方面積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1]GB/T 8847-2003壓力鑄造模具術(shù)語[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.

[2]GB/T 8844-2017壓鑄模具技術(shù)條件[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2017.

[3]張 偉,邊 境.基于NX-CAM的模具型腔板數(shù)控加工與研究實(shí)踐[J].模具工業(yè),2018,44(8):58-62.

[4]徐 煒,周福亮,陸海梅.快速高效換模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè),2018,44(1):49-52.