振動(dòng)機(jī)連接器壓鑄模設(shè)計(jì)

劉春梅，封 旭，蔣愛榮

（1.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545006；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

壓力鑄造是在高壓作用下使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填型腔，并在壓力作用下成型和凝固而獲得鑄件的方法[1-3]。壓鑄工藝是將壓鑄機(jī)、壓鑄模和壓鑄合金三大要素有機(jī)組合而加以綜合運(yùn)用的過程[4,5]。成型過程中壓力、速度、溫度和時(shí)間等條件相互制約又相互聯(lián)系，必須保證平衡才能得到合格的鑄件[6-8]。ADC12是一種壓鑄鋁合金，常用于生產(chǎn)氣缸蓋罩蓋、傳感器支架、端蓋、缸體類零件[9-12]。振動(dòng)機(jī)連接器為板類零件，是非載荷承載件，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求不高，因此可以采用壓鑄成型方式進(jìn)行批量生產(chǎn)?，F(xiàn)針對(duì)該零件的壓鑄成型，設(shè)計(jì)了1副帶雙斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的兩板式壓鑄模，為同類鑄件的模具設(shè)計(jì)提供參考。

1 振動(dòng)機(jī)連接器

振動(dòng)機(jī)連接器外形如圖1所示，類似于薄壁板件，為“弓”字形。從模具設(shè)計(jì)角度分析，鑄件由F1、F2虛擬面分為3個(gè)區(qū)域：K1側(cè)向區(qū)域、K2平板區(qū)域、K3包殼區(qū)域。3個(gè)區(qū)域都存在較多孔、卡扣、螺釘柱等特征，從A、B向視圖可以看出，K1區(qū)域脫模方向與K2、K3區(qū)域不一致，相互垂直，K3區(qū)域與K2區(qū)域的脫模方向一致。

圖1 振動(dòng)機(jī)連接器

成型材料采用ADC12合金，相當(dāng)于國產(chǎn)合金YL113。ADC12合金與YL113合金成分如表1所示。

表1 ADC12合金和YL113合金的成分 質(zhì)量分?jǐn)?shù)

壓鑄成型時(shí)，壓鑄件壁厚較厚會(huì)使力學(xué)性能降低，薄壁壓鑄件致密性好，提高了其強(qiáng)度和耐壓性[13,14]，而壓鑄件壁厚太薄會(huì)造成鋁合金熔體充填不足，使鋁合金熔體熔接不好，給壓鑄工藝帶來困難，應(yīng)盡量保持壁厚截面的厚薄均勻一致[5-9]。

2 成型分析

2.1 難點(diǎn)分析

鑄件結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示，其外形尺寸為189 mm×178 mm×46 mm，依據(jù)其量產(chǎn)要求，使用1模1腔模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓鑄成型。其成型難點(diǎn)在于：①鑄件體積較大，且K1、K2、K3區(qū)域的結(jié)構(gòu)特征各不相同，料流阻力大；②鑄件壁厚較薄，熔體流動(dòng)困難；③K1區(qū)域脫模要使用整體式側(cè)抽芯，需設(shè)置大抽芯的滑塊機(jī)構(gòu)；④孔、螺釘柱特征多，影響鑄件整體從型腔內(nèi)脫出。

2.2 成型方案分析

（1）分型設(shè)置如圖3（a）所示，使用2個(gè)分型面進(jìn)行分型，P0為主分型面，P1為副分型面。主分型面P0的開模方向按K2、K3區(qū)域的脫模方向設(shè)置，K1區(qū)域側(cè)面按C向抽芯脫模，因而設(shè)置了P1副分型面，型腔板鑲件如圖3（b）所示。

圖2 鑄件結(jié)構(gòu)

圖3 分型設(shè)置

（2）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4所示，澆注系統(tǒng)中設(shè)置R1、R2、R3流道分別對(duì)K3、K2、K1區(qū)域進(jìn)行澆注。針對(duì)排氣槽進(jìn)行溢料和排氣，K1區(qū)域則設(shè)置了2個(gè)溢流槽和2條排氣槽?？紤]R3流道充填K1區(qū)域的復(fù)雜性，R3流道的末端采用加厚式流道，以保證該區(qū)域充填的可靠性。

圖4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（3）導(dǎo)流塊2后的流道設(shè)計(jì)中，R2主流道的長度為35 mm，且單邊做6o的脫模角度。R1、R2流道的橫流道末端為拐彎式流道，且設(shè)計(jì)2個(gè)臺(tái)階以上，防止冷料通過橫流道進(jìn)入型腔，導(dǎo)致鑄件表面產(chǎn)生冷隔紋。R1、R2、R3流道對(duì)面凸出的型腔板鑲件做了避開設(shè)計(jì)。3條流道對(duì)面的溢流槽加工廢料穴，然后再依據(jù)試模情況設(shè)置排氣槽和溢流槽。溢流槽開設(shè)在比較平整的分型面上，截面形狀為半圓形，平行排列的溢流槽進(jìn)料口與排氣槽都要隔開，間隔距離為5 mm以上，排氣槽轉(zhuǎn)折處設(shè)置為圓弧過渡，以便于機(jī)床加工。澆口前的流道尾端，進(jìn)澆尺寸分三級(jí)設(shè)置，以保證脫模后流道廢料與鑄件方便分離。

（4）導(dǎo)流塊2要使用冷卻水冷卻，以防止產(chǎn)生裂紋。型芯鑲件3的冷卻管道直徑為?10 mm，離鑄件最低面的高度為25 mm，且型芯鑲件3的冷卻水管道從模架上接出，因此成型鑲件與模板之間使用耐高溫耐高壓的防水圈。

3 模具設(shè)計(jì)

3.1 模具結(jié)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)如圖5所示，其型腔板鑲件12、型芯鑲件11通過螺釘分別固定于定模板3、動(dòng)模板4上，壓室1由冷卻環(huán)冷卻。模架由定模板3、動(dòng)模板4、墊塊5構(gòu)成，外表面要求光亮平整，動(dòng)、定模框加工2個(gè)孔，設(shè)在沒有其他鑲件的位置，防止型芯鑲件11和型腔板鑲件12掉出。鑲件在模板槽內(nèi)的安裝間隙為0.1～0.15 mm，排氣槽出氣側(cè)設(shè)置擋板防止鋁液賤出。設(shè)置5個(gè)支撐柱防止模板變形，其中導(dǎo)流塊2的正下方需要設(shè)置承載力較大的支撐柱6。

其余的支撐柱10設(shè)在型芯鑲件下方，且不能與其他零件干涉。推板9采用2根導(dǎo)柱導(dǎo)向，且導(dǎo)柱具有限位功能。墊塊底板要加工貫穿，便于散熱。模具4個(gè)角都要設(shè)置撬模角，防止安裝時(shí)碰撞導(dǎo)柱，撬模槽深度為8～10 mm。壓室1內(nèi)孔表面要求圓磨后碳氮共滲，并沿出模方向拋光。冷卻環(huán)采用熱壓方式進(jìn)行安裝，模架模板須經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。為了方便更換型腔內(nèi)的鑲件，在模具零件表面設(shè)置幾個(gè)大孔，然后用無頭螺釘進(jìn)行緊固。模板上的吊裝孔為M30 mm，孔深45 mm，頂部至少2個(gè)。推桿固定板8上外置彈簧要安裝彈簧保護(hù)套防止彈簧變形。

圖5 模具結(jié)構(gòu)

3.2 成型零件

型芯鑲件11、型腔板鑲件12、鑲件20（見圖6）都采用合金鋼8407制造，加工后熱處理前應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力處理，淬火硬度為46～48 HRC。型芯鑲件11、型腔板鑲件12與對(duì)應(yīng)模板的配合公差要小于?？?.05～0.08 mm，以方便吊環(huán)吊裝。成型零件安裝如圖6所示。推桿7、15、16與型芯鑲件11的配合公差為0.025～0.05 mm。型芯鑲件11與型腔板鑲件12表面多余的孔全部堵死，成型零件邊角都須倒角C1 mm以上。

3.3 滑塊機(jī)構(gòu)

針對(duì)K1面的脫模要求，設(shè)計(jì)的雙斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)如圖6所示，由件17～件20組成?；瑝K機(jī)構(gòu)中，使用2根同型號(hào)的斜導(dǎo)柱19驅(qū)動(dòng)滑塊18運(yùn)動(dòng)，滑塊18設(shè)有吊裝螺釘孔，方便移動(dòng)和裝配，滑塊底部加工潤滑槽以便滑動(dòng)，同時(shí)將滑塊底部的耐磨塊做成2塊，且高于底部模架面，方便處理生產(chǎn)過程中的廢渣?；瑒?dòng)機(jī)構(gòu)導(dǎo)滑靈活，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，配合間隙為0.08～0.12 mm。合模后滑塊18與定模板3被鎖緊塊壓緊，接觸面積不小于2/3且具有一定預(yù)應(yīng)力。

圖6 成型零件安裝

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)了1副兩板式壓鑄模用于振動(dòng)機(jī)連接器的壓鑄成型，模具設(shè)置了3條流道對(duì)型腔進(jìn)行分區(qū)澆注，對(duì)于鑄件側(cè)面的成型與脫模，設(shè)計(jì)了雙斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)滑塊，滑塊采用分體式結(jié)構(gòu)，便于加工和裝配，鑄件脫模采用推桿推出。澆口系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，鑄件成型質(zhì)量良好，可為同類鑄件的壓鑄生產(chǎn)提供借鑒。