分析了铝合金端盖压铸件结构工艺性特点,介绍了压铸模的浇注系统及模具结构设计。为了使铝合金充型平稳,提高铝合金的材料利用率,同时方便进行加工,采用了分支式横浇道的设计,很好地满足了模具的设计要求。经实际生产检验,该模具在使用过程中操作方便、安全,工作稳定可靠,铸件质量达到要求。
1 铸件结构工艺性特点
图1是端盖铸件的结构图,外径为125 mm,高度为42 mm,铸造圆角为R0.5 mm。内腔与外圆有同轴度要求。零件端口处要进行机加工,留有加工余量。整个端盖的内、外表面不允许有气孔、缩孔及缩松等缺陷。材料采用YL108(YZAlSi12Cu2)。
2 压铸机的选择
一般根据合型力的大小来选择压铸机。求得模具的胀型力后,就可以根据下面的公式计算压铸机的合型力。
F合≥ K F胀
式中 F合———合型力,kN;
K———安全系数,一般取1.2;
F胀———胀型力,kN。
F胀= A P
式中 A———铸件在分型面上的投影面积,多腔型则为各腔投影面之和。一般另加20%作为浇注系统与溢流排气系统的面积,mm2———增压比压,40～ 80 MPa;本铸件取60 MPa。
计算得:A= 14 700 mm2,F胀= 882 kN,F合=1 058 kN。
3 浇注系统设计
模具的浇注系统由浇口套、直浇道、横浇道和内浇道组成,见图2。浇口套、直浇道和横浇道设置在模具的定模部分,内浇道设置在动模部分,型腔与横浇道通过搭接式内浇道连接。
3.1 内浇道设计
搭接式内浇道可以避免高压金属液直接冲击型芯,减少金属液对型芯的冲蚀,提高型芯的使用寿命。另外,采用搭接式内浇道可以防止金属液在未充满型
腔前就将模具的排溢系统封闭,有利于型腔的排气。内浇道截面积计算[1]:
Ag=Gρvgt
式中 Ag———内浇道截面积,mm2;
G———通过内浇道的金属液质量,g;
ρ———液态金属密度,g/mm3;
vg———内浇道处金属液的流速,m/s;
t———充型时间,s。
铸件体积为0.298 m3,液态铝合金的密度为2.4 g/mm3,内浇道处金属液流速取40 m/s,充型时间取0.2 s。内浇道截面积计算结果是Ag= 37.25 mm2。
3.2 横浇道设计
本铸件属于回旋体壳盖类铸件,常采用扇形横浇道与梳形横浇道2种形式。扇形横浇道加工简单,但是横浇道体积较大,铝合金材料的利用率低。梳形横
浇道体积小,铝合金材料的利用率高。采用了如图2所示的梳形横浇道形式,既方便了模具的加工,又提高了铝合金材料的利用率。这里应当注意,横浇道的两个分支之间的距离不要相隔太远,避免在两股液流交汇的部位产生卷气、冷隔等缺陷。
3.3 排气及溢流系统设计
排气及溢流系统如图2,在压铸模设计中,通常将排气道开在溢流槽的后面,方便了排气道的加工和布置。设置了5个溢流槽主要是容纳氧化和过冷的金属
液,消除金属液流交汇处的卷气和夹杂,防止出现冷隔或气孔缺陷。排气道一般不设计为直通形式,排气方向一般开向模具的上方,目的是减少气体排除时的冲击,也防止金属液沿排气槽飞溅伤人。本模具排气道开设方向向上会与导柱干涉,采用向模具两边排气的设置。采用向两边排气时,必须在压铸模上安装防溅板,防止金属液从分型面飞出伤人。
4 压铸模结构设计
1 -推板 2 -推杆固定板 3 -动模套板 4 -导套 5 -导柱 6 -定模套板 7 -定模镶块 8 -镶块固定螺栓 9 -浇口套 10 -定模浇口
镶块 11 -动模浇口镶块 12 -动模镶块 13 -支脚 14 -推杆固定螺栓 15 -支撑柱 16 -支撑柱固定螺栓 17 -冷却水道 18 -支撑
柱 19 -支撑柱固定螺栓 20 -推杆 21 -镶块固定螺栓 22 -推出机构导柱 23 -推出机构导套
为了保证推出机构运行平稳,在推板1、推杆固定板2与动模套板3上设置定向机构导柱22与导套23。为了防止在高压下模具型腔变形,导致分型面合模不到
位,在动模套板3上设置了支撑柱15、18。同时动模浇口镶块11、动模镶块12与定模镶块7、定模浇口镶块10,都要比动模套板3、定模套板6高出0.05 mm。模具的镶块采用一胜百公司的8407钢制造。这种钢具有良好的耐热疲劳性能和高温综合性能,是制造压铸模镶块的主要钢种。模架采用45钢制造。顶杆采用SKH51钢制造,这种高速钢具有良好的高温性能,适合制作压铸模顶杆[2]。
该模具按设计要求制作完毕后,经实际生产的检验,模具在使用过程中操作方便、安全,工作稳定可靠,铸件表面质量、几何尺寸及力学性能均达到要求。 |
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