几种常用压铸件的模具及工艺设计

2 摩托车轮毂模具及工艺设计
   轮毂摩托车的受力零件, 机械性能要求较高,常用的轮毂形状如图1。
   一般轮毂模具采用左右两个滑块构成轮毂两辐条轮缘的中间型腔部位(见图2) 。为了使滑块与模具套板上下两导滑面合模后合紧,尽量减小两者之间的配合间隙,中间部位不能开设滑块导滑槽, 并采用斜面(一般以10°斜面角为宜) ,以防压铸时溢料。
   轮毂上的辐条孔要求在压铸件上铸出,铸件在型腔中布置时, 不要把辐条孔中心正好设置在左、右两滑块的对接分型面A′- A′上(见图2) 。因为当模具温度较低时,钻入滑块对接分型面缝隙中的铝散热快, 最先凝固,使铸件在缝隙处沿着缝隙方向先凝固, 而其他部分后凝固,产生收缩应力,使铸件在沿着缝隙凝固方向好象有一铝皮垂直插入铸件中,并与两边分开,出现裂缝。再者辐条孔型芯把该处轮缘与型腔内部分开, 而型芯又有吸热作用,使该处冷却较快,加剧了种凝固裂纹缺陷在辐条孔以外的轮缘上的出现。提高模具温度和浇注温度虽然可以减轻这种缺陷的出现, 但只有把辐条孔型芯不设置在左右滑块对接的分型面上, 才能彻底防止这种凝固裂纹缺陷的产生。
   压铸坯件上加工中心轴孔时常会发现气孔,为了消除该处气孔缺陷,当动模上型腔太深时,可采用推管顶出铸件,利用推管与型芯及镶块之间的间隙排气。型腔不太深时,可在动、定模方向采用浮动型芯(见图3 , s 为型芯浮动距离) , 利用浮动型芯与镶块之间的配合间隙排气。采用这种浮动型芯后,铸件经机加工后出现较大气孔的现象基本得到消除。

3 铃木100 型磁电机盖模具及工艺设计
   磁电机盖(见图4) 是一个圆壳形铸件,壁厚2. 5mm,具有装饰性,其表面要求光洁美观,无冷隔花纹等铸造缺陷。在生产磁电机盖时,有如下经验值得借鉴。
   (1) 内浇口位置选在磁电机盖有台阶的一边比较理想(见图4) 。因为台阶一边内浇口离型腔深腔距离比较近,充填流畅,压力损失少, 填充性好; 又因为铸件在摩托车上装配时,台阶一边朝下。模具经长期使用,在内浇口处出现龟裂纹, 经修整后生产的铸件不影响其使用性和装饰性。
   (2) 原进口日本的磁电机盖压铸模, 在*近内浇口附近是一段长10mm,厚4mm的横浇道(见图4A - A 剖面) , 铝液从内浇口进入型腔,在内浇口处对型腔壁冲击很大。后改为图4A′- A′所示横浇道及内浇口, 铝液直接充入型腔深部, 减小了冲击, 流动顺畅, 内浇口附近型腔壁不再受到剧烈冲刷导致发白和粘模。
   (3) 在磁电机盖圆壳形一边,铸件表面出现涡流冷隔。为了消除涡流冷隔要加宽内浇口,而圆壳形件内浇口过宽,在敲掉浇注系统凝料时, 在内浇口两头最远处容易伤害铸件或使铸件出现裂纹。为防止这些现象发生,把内浇口加宽部位的横浇道厚度设计为内浇口厚度的2/ 3(见图4B - B 剖面) , 这样在敲浇口凝料时,使其从横浇道上折断,不会伤害铸件,有效地消除了涡流冷隔现象的发生。
   (4) 磁电机盖铸件中间有1 个Ø14mm的毛坯孔,孔内侧要加工出4 条方形螺旋槽, 槽宽4mm, 深2. 5mm, 加上孔的加工余量0. 5mm,这样实际加工的深度为3mm。该孔处铸件壁厚较厚,易形成气孔及缩孔,加工后常有较大的气孔出现, 一般气孔直径在Ø2～Ø5mm。为了消除气孔, 采用了图5 所示的方法, 在动模型芯头部中心设置一排气室, 型芯中心设置一顶杆。通过排气室排气和溢流,利用活动顶杆排气和顶出溢流的铝。这种方法效果很好, 铸件加工方形螺旋槽后再也没有较大的气孔出现,保证了产品的质量。
   (5) 磁电机盖的一端是一敞开的弓形,模具型腔外设置溢流槽和排气道(见图4) ,模具镶块的分型面需要同型腔外缘的形状一样往外延伸。模具制造时, 如图6 , 用一紫铜块沿x - x 线切割一次分为两块, 取x - x 线左边一块垂直x - x 面、沿y - y 线再切割一次,又分为两块,取这两块分别用来作为加工动定模型腔延伸部分分型面的电脉冲电极。这样可使型腔和分型面各自加工后形状美观,尺寸准确,配合严密,提高模具的制造精度。
   (6) 磁电机盖、离合器盖等零件具有一定的装饰性,在制造模具时,一定要适当加大外形螺钉孔台阶的端面直径尺寸0. 5～1mm, 以防螺钉孔或台阶中心偏心, 修模后因台阶太小而影响装配, 模具焊补后又影响产品质量和模具寿命。

4 铃木100 型气缸盖模具及工艺设计
   气缸盖有较多数量的散热片, 散热片薄而高(见图7) 。原模具把横浇道设置在动模一侧,散热片充填不完整,涡流冷隔现象严重。横浇道改在定模一侧, 散热片还有少数充填不满, 涡流冷隔仍出现在内浇口附近的散热片上。后又把内浇口处的散热片改成图7A -A 所示, 改变内浇口处的液流进入型腔的方向,使散热片中不出现较大的涡流,这样不但消除了涡流冷隔, 而且使散热片棱角成形光整, 气缸盖铸件的综合优良品率达到97 %以上,同时又降低了浇注温度和压射比压,使模具寿命由原来的5 万模提高到716 万模。所以控制型腔中液流方向对提高铸件质量和延长模具寿命都很有用。
   气缸盖有一半球形燃烧室, 其表面要求光洁,否则气缸盖在使用中表面容易集碳,影响发动机功率。在气缸盖模具中,形成燃烧室的型芯处铸件厚, 型芯受铝液激热高温时间长,很容易龟裂,经常要更换型芯。采用一较短型芯从型腔方向镶入, 并从背面用螺钉拉紧紧固。这样型芯更换方便,节省型芯材料。

5 电热锅模具及工艺设计
   电热锅锅体压铸件表面质量要求高, 铸件还要经400 ℃烘烤30min 不起泡。
   电热锅原模具内浇口设置如图8b 所示,铝液进入型腔先沿分型面附近环绕一周充填,型腔中的气体无法排出,填充困难。后把内浇口改成如图8c 所示, 这样铝液从内浇口处开始均匀推进充填型腔, 型腔周围排气效果好,浇口附近的涡流冷隔彻底得到消除。
   为了保证生产出无气孔、冷隔及花纹的电热锅压铸件, 经过试验及长期生产经验总结,认为压铸操作时应做到以下几点:
   (1) 压铸机合模力要适当降低,以铝液不喷出模具为好, 这样型腔周围分型面能够排除一部分气, 所以有时小压铸机压铸大产品效果还很好。
   (2) 正常压铸的情况下模具温度要高些,浇注温度要低些,充填时间要短,压射比压适中即可。
   (3) 要特别注意涂料的选择和操作, 尽量选用挥发较快的涂料, 型腔不能使用油基涂料。压室及冲头涂料要少,型腔一定用水基涂料喷涂, 喷涂时喷枪一定要调节成雾状喷出,喷流要小,不能让涂料在型腔里流淌。在型腔较热的情况下,涂料以雾状喷到型腔上,涂料中的水分会较快挥发掉, 等型腔中的涂料再没有水汽挥发时,方可合模浇注。这样浇注后型腔中的涂料产生的气体较少, 特别是铸件的表皮下气孔较少,电热锅经400 ℃、30min 烘烤后表面起泡的现象基本得到消除。