摘要：本文叙述了多个扭曲叶片叶轮压铸件的压铸模具在浇注系统；模具结构等方面一细列的技术问题。分析和确定了十八个扭曲叶片叶轮的抽芯方式为斜滑块抽芯；浇铸系统为中心浇口；分型为三次分型的模具结构。成功地压铸出了该压铸件，其斜滑块抽芯数量之多；斜滑块抽拔长度之长；斜滑块导滑斜度之大都在国内居先。模具寿命也达到了理想的效果，并从中得到启示。

关键词：压铸件、叶轮、叶片、浇注系统、斜滑块、抽芯。

叶轮压铸件是一个四周为多扭曲叶片组成的压铸件。要成功地压铸该压铸件，对模具结构设计；浇注系统的设计；压铸工艺的合理制定以及模具制造精度都提出了极高难度的要求。由于对每一个环节都进行了严谨的考虑，圆满地生产出了该压铸件。现将研制过程中所分析和思考的问题综述于后：

一、铸件结构、技术要求及工艺分析：

铸件形状如附图一：
①外形尺寸φ380x150，平均壁厚3毫米；②外园有十八个扭曲叶片，内腔有一个凹坑和一个与轴心线成一定角度的斜孔；③内部组织要求致密，内腔有气密性要求；④表面质量要求高；⑤叶片的成型不能用动、定模镶块直接来完成，必须采用滑块抽芯来达到。⑥叶形精度要求高，与相配的动叶轮（为不等距的十一个叶片）配合，在工作过程中，在额定的转速下，必须保证达到额定的风量和风压要求；⑦在同一叶片上厚、薄旋殊大，不便于工艺参数的调整；⑧此铸件开设侧浇口难以保证叶片的成型，也不便于开设；⑨铸件净重约5000克。

二、浇注系统的分析及设计

根据铸件的结构分析，设置侧浇口难以保证叶片的成型，也不便于开设。若开设中心浇口，从铸件的结构上看出，可以利用从中心向外幅射的、对准十八个叶片的十八个筋条，在铸件充填过程中可发挥它的作用，有助于叶片的成型，故确立设置中心浇口比较合理。从工艺上考虑，相应的直浇道的大端（内浇口处），考虑较大的横断面积，有利于充填过程中合金液流动阻力小一些和最终增压压力的传递，并在该处设置分流锥。同样直浇道的小端亦应考虑足够的横断面积。结合铸件的结构特点，将直浇道大端设为φ68，分流锥直径设为φ46，小端设为φ34。余料设为φ110x40。

三、排气系统的设计

充分分析合金液在填充过程中的流向，确定铸件最后填充部位（也就是难于成型的部位）。经分析，确定该部位是在每个叶片端部壁最薄处。为此就在该部位设立溢口、集渣包和排气槽，有利于叶片难成型部位的排气和集渣，以保证每个叶片难成型部位均有良好的成型条件，来保证铸件有良好的质量。溢口、集渣包、排气槽参见图二。

开设中心浇口时，为了充分排出压室上部的气体，在直浇道小端压室中心偏上的位置增设溢口、渣包和排气槽，避免生产时，压室上方气体混入合金液而进入型腔，造成铸件缺陷。见图二

四、模具结构的探讨及设计

⑴关于分型面的确定；

根据前述浇注系统的分析及设计的要求，需要设计为中心浇口的模具结构，此结构在卧式压铸机上必须采用二次或三次分型。

二次分型，常采用利用分流锥和铸件中某些孔的包紧力，开型时拉断直浇道与余料的连接；或利用余料外围加螺旋槽在开模过程中，扭断直浇道与余料的连接。前述设计的直浇道小端为φ34，采用此结构开模时难于拉断或扭断直浇道与余料的连接，再加上内浇口处包紧力小，横断面小于直浇道小端断面更增加了难度。这两种结构虽然较简单一些，但可靠性都差，尤其是用在该结构复杂的模具上就更差，故此种结构于以否定。

根据分析二次分型可靠性都差，必然采用三次分型。三次分型的模具结构是强行拉断直浇道与余料的连接，给直浇道尺寸大小的变化充分留有余地。这种结构虽然较二次分型结构复杂一些，但可靠性大。三次分型的步骤见文末图三。为实现三次分型，还采用了一种简单、可靠的三次分型重力挂钩机构，保证了三次分型的可靠性。在开、合模过程中，按设定的程序自动的开合三个分型面。那怕是在顺序错乱的情况下，也能可靠的脱钩或挂钩。

⑵关于模具抽芯机构的确定；

铸件具有十八个扭曲的叶片，据前述分析，叶片不能用动、定模镶块直接形成，必须通过抽芯的方式才能形成铸件的叶片。抽芯的方式有多种，就该铸件其可能的几种为：有液压筒抽芯；斜拉杆抽芯；斜滑块抽芯等。现将这几种抽芯方式结合叶轮铸件的结构分析于后：

①液压抽芯机构：液压抽芯从理论上讲，似乎该铸件是可以实现的，但模具加上十八个液压抽芯器后，模具外形庞大，也就要使用超吨位的大型压铸机；各抽芯滑块之间的配合（滑块之间有两个曲面和三个不同角度的直面配合）间隙，在使用过程中过大的压射力，难以保证不跑料，从而导致铸件质量不稳定。生产过程中，合模时滑块能否准确到位，能否可靠锁紧也难于控制（因模具在生产过程中，抽芯滑块前端定位面垫料是时有发生的）。因而导致工艺参数难于调整，尤其是大机器生产小零件的情况下更难调整，最后的结果只能带来铸件质量不稳定；生产效率低下；模具寿命短等弊病。

②采用斜拉杆抽芯机构：斜拉杆抽芯结构用在此叶轮的十八个叶片的抽芯上，除了上述液压抽芯机构所有的不足外，还不可避免的带来：由于滑高块度尺寸大，在开、合模时，斜拉杆的作用力作力点在滑块的上平面，另一个力点由滑块T形导滑台而作用到滑块下部的导滑槽上，两个作力点高差尺寸大，以及作力方向等，会产生很大的力矩。再加上抽芯滑块数量多，滑块前段不可能作出导滑台，致使T形导滑台长度短，而造成运行的不稳定性，导致导滑槽的加速磨损；在卧式压铸机上，采用多次分型的情况下，加剧了模具斜拉杆固定板的不稳定性，加速此处导向元件的磨损及变形：斜拉杆伸出第三分型面过长，取出铸件亦不方便；生产中调整工艺参数困难等诸多原因，会导致铸件质量不稳定；生产率低；模具寿命低等庇病。曾经有人尝试过，效果并不理想。

③斜滑块抽芯机构：斜滑块抽芯机构锁紧可靠（因靠斜滑块整个高度上的斜面锁紧）；能保证铸件精度高；压铸工艺参数易于调整。但也有它的局限性：抽芯的距离不宜过长；斜滑块导滑斜度不宜过大（＜25度）；铸件顶出时与其它顶出元件必须同步；斜滑块顶出长度不能超过滑块高度的2/3；抽拔力不宜过大等等，致使模具结构难度加大。

综上所述，该铸件采用斜滑块抽芯机构较前述两种结构方案优越。确立该叶轮压铸件模具的抽芯方案为斜滑块抽芯。致于它的局限性，力求在结构上和制造上加以克服。

④斜滑块抽芯机构的设计：其方案如图三。从圆周上共用十八个斜滑块成形十八个叶片。铸件顶出时，采取专用推板同时推动十八个滑块，保证十八个斜滑块的同步。同时在模具制造中，保证所有顶出元件的合理精度和某些元件的合理予压量来实现。设置可靠的斜滑块导向机构，顶出时推板将十八个滑块同时顶出分型面，十八个滑块离开分型面后，便于清理生产时的遗留残渣，还可实现自动清模。该结构保证了铸件所需的精度和便于工艺参数的调整，从而保证了铸件的质量和生产率。斜滑采用导滑斜度为27度；抽芯长度为85毫米（叶片长度为78毫米）。在设计中充分克服了斜滑块抽芯的局限性，同时注意到成型滑块的抽拔方向和制造时便于达到制造精度。铸件的顶出采用了斜滑块、推板、推杆联合顶出结构来实现。

铸件腔中的内腔凹坑处和斜孔的抽芯，在取出铸件后放在专用设备上完成。

五、压铸机吨位的选择

根据该叶轮压铸件工艺参数调整的粗略要求，模具结构的大小和便于操作选用了1000吨压铸机。（从略）

六、压铸工艺参数的选择（从略）

七、模具的寿命问题

该模具结构是复杂的，很多超乎寻常的结构，大家自然会关心它的寿命问题。因斜滑块那样多；抽拔距离又大（85毫米）；顶出距离也大（整个滑块都推出了分型面）；导滑斜度（27度）大；再加上三个分型面，这给模具带来的复杂程度是可想而知的，自然影响到模具寿命。

由于对该模具设计上的合理性；制造上的完善性；成型镶块（材料为：3Cr2W8V）热处理技术较好；再加上使用的爱护，模具寿命己达数拾万次，至今还完好使用。

八、结束语

叶轮压铸件的压铸成功，从斜滑块抽芯的数量（十八个）之多；斜滑块抽芯距离及斜滑块的导滑斜度之大在国内都居国内居首位。它的成功可以得到下列的启示：

⑴该模具为多滑块抽芯的模具，从该模具证明，多滑块抽芯的模具采用斜滑块抽芯是一种很优越的结构。多滑块必须锁紧可靠，便于工艺参数的调整，才能保证铸件的质量；铸件的精度；铸件的生产效率。该结构是其它结构不能比拟的。所以在铸件模具结构允许的情况下，应优先采用。

⑵斜滑块抽芯的长度和导滑斜度一般书上和资料上，都建议不能过大，抽芯长度最好在20毫米以内；导滑斜度＜25度；推出距离不大于导滑长度的2/3等。从该模具结构说明，只要模具结构设计处理得合理，是可以远远超出斜滑块抽芯局限性的。

⑶在卧式压铸机上开中心浇口的模具，往往都要多次分型，一般来说二次分型居多。从该模具的实际生产情况看，三次分型的效果，远远优于二次分型。三次分型其结构略为复杂一些，但从生产中的故障率低；相应生产效率高；工艺参数便于调整等优点就大大弥补了结构复杂增加的缺点。从总体上看三次分型在多次分型中是值得提倡采用的。

⑷从该模具的实践证明，结构复杂，抽芯多的压铸模具，只要结构设计合理，制造又能达到设计的要求等，模具使用寿命仍然可以达到理想效果的。

附一：三次分型过程及分型距离的要求的说明

⑴第Ⅰ分型面为取出余料之用。此分型的开启距离，大于余料的厚度加上压射头伸出第Ⅰ分型面的长度（此长度有的压铸机是可调整的），让余料能在此分型面内顺利脱出。更不能让板2承受到压射头的跟踪力。

⑵第II分型面为强制拉断直浇道与余料之间连接的分型面。在开模过程中，第I分型面打开到设定的距离后，在专用机构的作用下，板2就仃止不动。板3等后序的板，在开模力的作用下继续往后运动，在专用机构的作用下，强行打开第II个分型面，拉断直浇道与余料之间连接。此分型面打开的距离除起拉断直浇道作用外，还要考虑打开第III分型面所需要的脱钩距离，必须综合考虑。

⑶第III分型面为取出铸件之分型面。当板3往后运动到一定距离后，在挂钩机构的作用下，又仃止运动，这时板4与板3脱离，在开模力的作用下板4继续往后运动，打开第III个分型面。第III个分型面打开的距离为顶出铸件后，铸件能从此分型面顺利取出的距离。

⑷铸件的顶出距离。打开第III分型面后，顶出铸件的距离应是大于让斜滑块能让开铸件，而又能够顺利地取出铸件的最小距离。