ADC14支架座壓鑄模設(shè)計(jì)

楊 南，覃志高，韋 敏

（1.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545036；2.柳州城市職業(yè)學(xué)院，廣西 柳州 545036；3.百色職業(yè)學(xué)院，廣西 百色 533000）

0 引言

壓鑄零件的成型過程就是熔體壓鑄充填型腔的過程[1-3]。在設(shè)計(jì)壓鑄模結(jié)構(gòu)前，需對待成型鑄件進(jìn)行研究，收集有關(guān)壓鑄件設(shè)計(jì)、壓鑄成型工藝、成型設(shè)備、模具制造、機(jī)械加工及特種加工工藝等信息，并加以整理和匯總[4-6]。針對鑄件的原圖紙，應(yīng)了解其功能和裝配關(guān)系、使用部位和組裝部位的精度和強(qiáng)度要求[7-10]，同時(shí)應(yīng)對企業(yè)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了解，熟悉現(xiàn)場實(shí)際狀況，包括模具零件制造的加工能力和技術(shù)水平、現(xiàn)有設(shè)備的狀況等[11-13]?，F(xiàn)針對某支架座鑄件的壓鑄成型，以實(shí)際案例闡述壓鑄模的設(shè)計(jì)。

1 支架座鑄件

圖1所示為某設(shè)備的支撐三角架，該鑄件采用鋁合金ADC14壓鑄成型，產(chǎn)量為3萬件。鑄件由三角支板及三角支板上的架座構(gòu)成，三角支板的背面設(shè)置2個(gè)螺釘柱及3個(gè)定位柱。架座為扁柱形狀，整體成一定的斜角附設(shè)于三角支板上，一側(cè)設(shè)有3個(gè)螺釘沉孔；另一側(cè)設(shè)有一個(gè)大安裝槽以及槽內(nèi)的加強(qiáng)筋、3個(gè)螺釘柱、螺釘柱連接筋。

圖1 鑄件三維結(jié)構(gòu)

ADC14鋁合金成分如表1所示。該鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用[7，8]。

表1 ADC14鋁合金成分 質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2 成型分析

2.1 工藝難點(diǎn)分析

針對一般壓鑄件，其形狀盡可能設(shè)計(jì)簡單，以避免壓鑄模需要設(shè)置較多的脫模機(jī)構(gòu)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具可靠性變差。從成型工藝考慮，該鑄件壁厚較均勻，結(jié)構(gòu)特征不復(fù)雜，適合批量壓鑄成型，所采用ADC14合金材料壓鑄成型性能好，成型的鑄件尺寸精度中等，鑄件的外形尺寸為169 mm×227 mm×135 mm，為中型尺寸鑄件，如圖2所示。

圖2 鑄件結(jié)構(gòu)尺寸

鑄件的成型有以下3個(gè)難點(diǎn)：①三角支板和架座的外壁不能有分型痕跡，且須拋光處理；②鑄件三角支板內(nèi)壁及支座兩側(cè)面的特征脫模方向不同，將導(dǎo)致鑄件脫模困難，三角支板內(nèi)壁存在φ22、φ16 mm螺釘柱，表明三角支板內(nèi)壁的脫模，只能沿此兩柱的軸心線平行方向，而支座兩側(cè)存在沉臺孔，該區(qū)域的脫模也只能沿孔中心線的平行線方向進(jìn)行；③支座頭部與三角支板之間存在倒扣區(qū)域，此處也是脫模難點(diǎn)。

2.2 分型設(shè)計(jì)

分型擬采用圖3所示的P0主分型面，主分型面沿三角支板的最大外沿輪廓線進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置P1副分型面，以對支座兩側(cè)的孔進(jìn)行側(cè)抽芯脫模，其中支座一側(cè)的槽及槽內(nèi)的孔按F2方向進(jìn)行側(cè)抽芯脫模，另一側(cè)的孔按F2的反方向進(jìn)行抽芯脫模。支座頭部與三角支板之間的倒扣區(qū)域，按F3方向進(jìn)行側(cè)抽芯脫模。P0分型面分割的型芯鑲件按F1方向進(jìn)行脫模，因此鑄件需要設(shè)置5個(gè)成型鑲件構(gòu)成型腔，分別為型腔板鑲件、型芯鑲件及支座的3個(gè)側(cè)面成型鑲件。

圖3 分型設(shè)置

2.3 成型方案

型腔按圖4所示方案進(jìn)行設(shè)置，采用側(cè)澆口，設(shè)置在分型面P0上的三角支板的斜邊側(cè)，澆口分3級設(shè)置，以便于與鑄件分離。設(shè)置3個(gè)滑塊進(jìn)行支座難脫模部位的脫模，分別對應(yīng)為：A滑塊實(shí)現(xiàn)圖3中支座F2向的側(cè)抽芯；B滑塊實(shí)現(xiàn)支座頭部倒扣處的斜抽芯；C滑塊實(shí)現(xiàn)支座F2向反向的側(cè)抽芯。型腔板鑲件、型芯鑲件及滑塊材料采用合金鋼8407，熱處理硬度46～48 HRC，成型面拋光至Ra0.4 μm。

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓鑄模結(jié)構(gòu)如圖5所示，設(shè)置為1模1腔結(jié)構(gòu)，選用通用型兩板模架，設(shè)置4個(gè)導(dǎo)柱14進(jìn)行導(dǎo)向，澆口套12安裝在定模套板1內(nèi)。考慮頂出機(jī)構(gòu)的推桿不能與3個(gè)滑塊產(chǎn)生干涉，頂出機(jī)構(gòu)設(shè)置了先復(fù)位結(jié)構(gòu)，為保護(hù)模具在放置時(shí)不沾水生銹，模具的側(cè)面設(shè)置4個(gè)墊腳以保護(hù)模具。

圖4 型腔設(shè)計(jì)方案

圖5 模具結(jié)構(gòu)

定模套板1、動(dòng)模套板2、墊塊4、動(dòng)模座板5、推板9、推桿固定板10等材料采用45#鋼，且進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。型腔板鑲件16安裝于定模套板1的槽內(nèi)，用螺釘緊固，如圖6所示。

3個(gè)滑塊機(jī)構(gòu)的安裝如圖7所示，模具采用斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)滑塊實(shí)行側(cè)抽芯，成型滑塊鑲于滑塊體上，滑塊體由壓條進(jìn)行限位運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，并由尾端的尾座進(jìn)行抽芯行程限位，尾端彈簧拉緊，實(shí)現(xiàn)抽芯后的位置停留。

圖6 定模結(jié)構(gòu)

圖7 滑塊機(jī)構(gòu)

4 結(jié)束語

結(jié)合支架座采用鋁合金ADC14壓鑄成型的需要，設(shè)計(jì)了單腔式壓鑄模對其進(jìn)行成型。模具采用底端加裝動(dòng)模座板的封閉式模架，以保證頂出機(jī)構(gòu)的可靠運(yùn)行。針對待成型鑄件3個(gè)側(cè)面的脫模需求，設(shè)計(jì)了3個(gè)斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)行側(cè)抽芯。實(shí)踐證明，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工作運(yùn)行穩(wěn)定，可為同類鑄件的模具設(shè)計(jì)提供參考。