原標(biāo)題：大連亞明：發(fā)動(dòng)機(jī)鏈條罩蓋壓鑄模具設(shè)計(jì)

隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，鋁合金壓鑄件越來(lái)越多，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，壓鑄件的設(shè)計(jì)已向多功能、多零件組合的方向發(fā)展，因此壓鑄件上常常會(huì)出現(xiàn)厚壁區(qū)域壁厚過(guò)大，易產(chǎn)生縮孔、縮松等鑄造缺陷。為滿(mǎn)足零件的功能要求，常采用局部增壓、半固態(tài)壓鑄、嵌件壓鑄等方法以提高鑄件的內(nèi)部品質(zhì)。本研究以汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)鏈條罩蓋為研究對(duì)象，介紹了汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)鏈條罩蓋的鑄件結(jié)構(gòu)及開(kāi)發(fā)難點(diǎn)，通過(guò)工藝分析和理論計(jì)算，合理地設(shè)計(jì)鑄件澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)，采用雙向多支澆道實(shí)現(xiàn)快速充填，以滿(mǎn)足鑄件的外觀及內(nèi)部品質(zhì)要求。介紹平板類(lèi)鑄件的澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并通過(guò)采用嵌鑄的方法，解決鏈條罩蓋吊裝孔處縮孔缺陷，旨在為生產(chǎn)提供參考。

圖文結(jié)果

圖1為某型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)鏈條罩蓋，鑄件外輪廓尺寸為265mm×133mm×49mm，單件質(zhì)量為480g，投影面積為261c㎡。鑄件整體結(jié)構(gòu)扁平長(zhǎng)，一般壁厚為2.5mm，周邊有12處螺栓安裝凸臺(tái)，中部?jī)蓚?cè)各有1處直徑為?49.5mm的通孔，中心部位有最小寬度為11mm的拱形橋，心部設(shè)有直徑為?20mm的吊裝孔。鑄件材質(zhì)為Al-9Si-3Cu（Fe），內(nèi)部孔隙要求吊耳處最大孔隙小于2mm，其他部位小于0.8mm，鑄件密封性要求在0.04MPa壓力下泄漏量小于3mL/min。

在滿(mǎn)足型腔最小壁厚要求的前提下，最大抽芯尺寸為?10mm會(huì)導(dǎo)致吊耳附近因壁厚過(guò)大產(chǎn)生縮孔缺陷。國(guó)外采用側(cè)向抽芯?10mm，機(jī)加工至?20mm的生產(chǎn)工藝。由于側(cè)向抽芯尺寸小，鑄件內(nèi)部存在大量縮孔，機(jī)加工擴(kuò)孔單面加工余量為5mm，加工后內(nèi)部縮孔暴露在吊裝孔表面，既影響鑄件的強(qiáng)度又影響外觀質(zhì)量，因此成品率低。針對(duì)以上開(kāi)發(fā)難點(diǎn)，在開(kāi)發(fā)前期進(jìn)行失效模式分析，采取有效措施，通過(guò)合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)并采用嵌鑄的工藝方法，有效解決了鑄件內(nèi)部品質(zhì)問(wèn)題。

圖1 鏈條罩蓋

圖2 澆注系統(tǒng)及排溢系統(tǒng)
1.直澆道 2.橫澆道 3.內(nèi)澆口 4.溢流槽

表1 溢流槽容積推薦值

壓鑄模排溢系統(tǒng)主要包括溢流槽和排氣道，可以控制金屬液的充填和流動(dòng)狀態(tài)，合理的布置排溢系統(tǒng)能夠有效地減少冷隔、流痕、氣孔等鑄造缺陷。溢流槽和排氣道的設(shè)計(jì)與鑄件結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān)。溢流槽的位置一般布置在分型面上，選擇金屬液最先沖擊的位置、最后充填的位置以及多股金屬液匯集的位置，排氣道設(shè)置在溢流槽的后端，加強(qiáng)溢流和排氣的效果。

鏈條罩蓋模具結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3，鑄件一模兩腔立式排放，通過(guò)鎖模力的計(jì)算，選擇鋁臺(tái)精機(jī)9000kN壓鑄機(jī)。壓室位于模具中心下方偏心200mm的位置。為滿(mǎn)足鑄件側(cè)向吊裝孔的成形，采用液壓側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，在模具上方布置液壓缸，用于實(shí)現(xiàn)吊裝孔嵌件的定位。由于鑄件型腔形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，模具成形零件采用整體式鑲塊結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)的同時(shí)有利于冷卻水道的布置。動(dòng)定模套板是成形零件、導(dǎo)向零件及側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的載體，并承受壓鑄時(shí)壓射力沖擊，采用整體式結(jié)構(gòu)，在保證使用功能及強(qiáng)度的前提下，使模具結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊。推出機(jī)構(gòu)采用推桿推出，由于鑄件為扁平類(lèi)鑄件，推桿的布置盡量使鑄件各部位所受推出力均衡，以防止鑄件變形。因此在滿(mǎn)足推出力的前提下，增加推桿數(shù)量，在動(dòng)模鑲塊每個(gè)型腔上設(shè)置30處直徑為?8mm的推桿，其中型腔16處、澆道9處、溢流槽5處。冷卻系統(tǒng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、位置的變化采用循環(huán)水冷卻和單點(diǎn)水冷配合使用。

圖3 鏈條罩蓋壓鑄模結(jié)構(gòu)圖（動(dòng)模）
1.澆道 2.鑄件 3.動(dòng)模型腔 4.上液壓缸 5.方導(dǎo)柱
6.排氣道鑲塊 7.動(dòng)模套板 8.分流錐

圖4 嵌鑄結(jié)構(gòu)
1.動(dòng)模型腔 2.液壓定位桿 3.嵌件

圖5 嵌件

吊耳處?20mm的吊裝孔附近局部體積厚大，充型緩慢，容易引起滯氣及收縮缺陷。為減少吊耳厚壁處的縮孔縮松，提高鑄件內(nèi)部品質(zhì)，采用嵌鑄工藝。嵌鑄是把金屬零件（嵌件）先放在壓鑄模內(nèi)，再與壓鑄件鑄在一起，以消除鑄件局部熱節(jié)，減小鑄件壁厚，防止縮孔產(chǎn)生。由于該鏈條罩蓋外形結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，鑄件在最大輪廓處分型后，兩側(cè)包緊力沒(méi)有明顯的差異，因此在確定分型面后，將鏈條罩蓋吊耳孔處需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)的成形部分設(shè)計(jì)在動(dòng)模，同時(shí)將周邊法蘭面上的預(yù)鑄孔型芯也設(shè)計(jì)在動(dòng)模，可以增大動(dòng)模部分的包緊力，避免開(kāi)模后鑄件留在定模型腔。這種分型設(shè)計(jì)導(dǎo)致嵌件放置在動(dòng)模型腔中，為保證嵌件在壓鑄過(guò)程動(dòng)模移動(dòng)時(shí)穩(wěn)定牢靠，必須設(shè)計(jì)可靠的定位和壓緊方式。

圖6 X光檢測(cè)圖片

鏈條罩蓋屬于扁平類(lèi)且中心帶通孔的鑄件，可以通過(guò)使用雙向多支澆道實(shí)現(xiàn)快速填充；結(jié)合合理的排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)，鑄件可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的表面和內(nèi)部品質(zhì)。對(duì)有厚壁結(jié)構(gòu)的鑄件，受鑄件結(jié)構(gòu)和模具結(jié)構(gòu)影響，無(wú)法有效地實(shí)施抽芯和局部增壓工藝時(shí)，可以采用嵌鑄工藝進(jìn)行壓鑄。使用嵌件進(jìn)行壓鑄生產(chǎn)能夠消除鑄件局部熱節(jié)，減小鑄件壁厚，有效防止縮孔產(chǎn)生。

本文作者：
侯麗彬
大連科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院
李靜 王琳琳 間德海
大連亞明汽車(chē)部件股份有限公司
本文來(lái)源：《特種鑄造及有色合金》雜志