帶嵌件的壓鑄模設(shè)計

福建兵工裝備有限公司 (永安 366032） 張健清

壓力鑄造是目前有色金屬鑄件的重要成形工藝方法。壓鑄不僅具有生產(chǎn)流程短，工序簡單而集中，以及鑄件強度和硬度較高的特點，且具有節(jié)省能源、原材料等優(yōu)點，是一種高效的鑄造方法。壓鑄模具是壓力鑄造生產(chǎn)的關(guān)鍵，其質(zhì)量決定著壓鑄件的質(zhì)量和精度，而模具設(shè)計直接影響著壓鑄模的質(zhì)量和壽命。因此，模具設(shè)計是模具技術(shù)進步的關(guān)鍵，也是模具發(fā)展的重要影響因素。

1. 零件結(jié)構(gòu)與工藝分析

（1）零件結(jié)構(gòu)分析 如圖1所示，該零件為一種帶長桿類嵌件的壓鑄件。圖2為其結(jié)構(gòu)，最小壁厚為2.5mm，最大壁厚為2.95mm。壓鑄件表面不允許有裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。為了保證嵌件與壓鑄件本體結(jié)合牢固，防止徑向或軸向移動，嵌件開有一段長40mm的槽，槽表面滾花。

圖1 帶嵌件的壓鑄件三維實體

圖2 帶嵌件的壓鑄件零件結(jié)構(gòu)

（2）壓鑄件材料分析 壓鑄件材料選用ADC12，抗拉強度≥330MPa，屈服強度≥180MPa，伸長率≤1.5%，硬度≤150HBW。ADC12是Al-Si-Cu系合金，是可熱處理強化的鑄造鋁合金，有很好的鑄造性、耐蝕性和可加工性，且壓鑄件強度高，熱脹系數(shù)小。但是壓鑄成形后存在內(nèi)部組織致密性差、強度低等缺陷。

（3）壓鑄成形工藝條件 鑄件收縮率為0.6%，鑄造壓力為（140±20）MPa，鋁液溫度為650～720℃，保壓及留模時間為（8±1）s，模溫為150～250℃，嵌件預(yù)熱到150～250℃，壓室直徑為40mm，每模周期30s。

2. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）分型面的選擇 按圖2Ⅰ-Ⅰ分型面設(shè)計，型腔全部設(shè)計在定模內(nèi)，型芯全部處在動模內(nèi)。選此分型面放嵌件方便，穩(wěn)定可靠，鑄件易脫模，有利于澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的布置。

圖3 帶嵌件和澆注系統(tǒng)的壓鑄件

（2）澆注系統(tǒng)及排溢系統(tǒng)設(shè)計 圖3為帶嵌件和澆注系統(tǒng)的壓鑄件。此模具為一模兩腔結(jié)構(gòu)，采用側(cè)澆口進澆，整個澆注系統(tǒng)由直澆道、橫澆道與內(nèi)澆道三部分組成，橫澆道與內(nèi)澆道均開設(shè)在定模上。橫澆道為反切線式，深度為5mm，兩側(cè)起模斜度30°，底部圓角半徑3mm；內(nèi)澆道采用半環(huán)形，厚度為2.2mm，寬度1.8mm，底部圓角半徑1.5mm，內(nèi)澆道橫截面積為228.72mm2。該模具無需設(shè)排氣槽，型腔中的氣體、夾雜物可分別從分型面及型芯與嵌件配合間隙排出。

（3）成形零件結(jié)構(gòu) 直接與鑄件相接觸的零件統(tǒng)稱為成形零件，如圖4所示為該模具的成形零件，由型芯和型芯套組成，其材料分別選用具有高硬度、熱硬性的W18Cr4V和耐冷熱疲勞性良好的3Cr2W8V。此模具采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，有利于更換易損件，降低模具制造成本；型芯采用臺階式結(jié)構(gòu)固定，制造和裝配較簡便。

圖4 成形零件

（4）推出機構(gòu) 該鑄件屬于面積大、壁薄但輪廓簡單的盤形深腔類鑄件，此類鑄件宜采用卸料板推出機構(gòu)。卸料板推出機構(gòu)運動較平穩(wěn)可靠，鑄件承受推出作用力的面積大，推力分布均勻，推出平衡，鑄件變形小。卸料板推出機構(gòu)主要由退料板、型芯套和退料壓板等零件組成。推出力通過退料壓板、退料板借助退料板導(dǎo)套在導(dǎo)柱上移動，將鑄件從型芯中推出。推出鑄件時復(fù)位桿連同推出元件向前運動，合模時，定模分型面觸及復(fù)位桿端面，動模其余部分繼續(xù)合模動作，推出機構(gòu)復(fù)位。

（5）模具結(jié)構(gòu)及工作過程 此模具屬兩板模，其最大外形尺寸為358mm×225mm×500mm（長×寬×高），選用DM180型壓鑄機。

模具工作過程：如圖5所示，把預(yù)熱過的嵌件插入動模板內(nèi)的型芯中，動模定模合模，將鋁液澆入模具澆口套中，通過壓鑄機的壓射頭將鋁液壓入密封型腔中，經(jīng)保壓、冷卻后，動模和定模分開，壓鑄機頂出液壓缸開始工作，頂出機構(gòu)將退料板連同定位桿上的尾管和鑄件頂出，當(dāng)運動到頂出行程90mm后取出鑄件，隨后動模、定模合模，壓鑄機頂出液壓缸帶動模具頂出機構(gòu)復(fù)位，一個壓鑄周期完成。

圖5 帶嵌件的壓鑄模

3. 模具裝配技術(shù)要求

（1）澆道表面光滑。

（2）合模時分型面上的局部間隙≤0.07mm。

（3）復(fù)位桿復(fù)位后，應(yīng)與型腔表面齊平，不允許低于型腔表面，但可以凸出表面，凸出高度≤0.10 mm。

（4）復(fù)位桿復(fù)位后應(yīng)與分型面齊平，允許低于分型面，但必須不超過0.05 mm。

（5）所有活動機構(gòu)應(yīng)滑動靈活，運動平穩(wěn)，動作可靠，位置準確，不得出現(xiàn)歪斜和卡滯現(xiàn)象。

（6）固定的零件不得竄動。

（7）所有型腔在分型面的轉(zhuǎn)角處均應(yīng)保持銳角，不得有圓角和倒角。

（8）澆道轉(zhuǎn)接處應(yīng)光滑連接，鑲拼處應(yīng)密合，未注脫模斜度≥5°，表面粗糙度Ra＝0.8μm。

（9）分型面上除導(dǎo)套孔、斜導(dǎo)柱孔外，所有模具制造過程中的工藝孔、螺釘孔都應(yīng)堵塞，并與分型面齊平。

4. 結(jié)語

該模具為典型的帶長桿嵌件的圓環(huán)類壓鑄模，采用手動放置嵌件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。壓鑄件尺寸精度好，表面平整、光潔，無影響外觀和產(chǎn)品性能的裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，壓鑄后壓鑄件抗壓強度均＞400MPa，滿足技術(shù)要求。澆道采用反切線式澆口，金屬液首先充填深腔處，將氣體擠向分型面排出，不正面沖擊型芯，又不過早封閉分型面，充填排氣條件良好，可提高模具使用壽命，改善壓鑄件質(zhì)量。