低壓鑄造氣缸蓋鑄件神木模具設計及生產(chǎn)

低壓鑄造是在干燥的空氣壓力下，金屬液體沿著上升管的上下部分填充，形成一條形成聚合物的方法。低壓鑄造優(yōu)點多:液體金屬充型比較平穩(wěn),速度易控制;鑄件成形性好。鑄件組織致密,綜合力學性能高;工藝出品率高。為進一步有效地提高生產(chǎn)效率,適應市場需要,我們將DA5缸蓋的模具由“一模一件”變?yōu)椤耙荒杉薄?臂的結構分析1.1缸壓鑄件的檢驗該缸蓋屬于復雜重要零件,承受一定的靜載荷和不確定的動載荷,所采用的材料為高強度鋁合金(AC4B合金),缸蓋機械性能按GB/T1173《鑄造鋁合金》執(zhí)行,符合表1的規(guī)定。在下列壓力作用下,進行15s氣壓試驗,不得有滲漏現(xiàn)象(冷卻水套:0.1MPa外壁:0.05MPa),燃燒室等重要部位不允許存在鑄造缺陷。鑄件一般尺寸按GB/T6414-1999CT7,外表面公差按GB/T6414-1999CT6.1.2外模兩模型面設計工藝方式:采用低壓鑄造、人工下芯、五開模、上模頂出鑄件。該缸蓋鑄件外形尺寸為337mm×241mm×116mm,最小壁厚為2.5mm.本模具采用一模兩件設計,為平衡每腔模具澆注過程中溫度場,每模設計4個澆口。兩件模具之間部分,設計外壁芯。原則上,中間位置型面結構可以選用由“進氣與進氣側型面”、“排氣與進氣側型面”、“排氣與排氣側型面”作為中間芯型面均可以達到使用目的,但從結構方面考慮排氣側型面結構較為簡單,有利于外壁芯芯盒制作及生產(chǎn)。因此選用排氣側型面制作外壁芯型面。該種形式模具需要顛倒擺放,使模具布局更緊湊,節(jié)省空間。如圖1所示,為該模具底型及模架俯視圖。1.3外壁芯設計外壁芯基本尺寸152mm×380mm×144mm,砂芯體積大,在射芯生產(chǎn)中,砂芯固化時間長,澆注下芯時,下芯難度大。1.3.1砂芯機構設計根據(jù)砂芯需要制作的體積,估算出射芯后,外壁芯質(zhì)量約10kg,為降低覆膜砂的使用量及下芯強度,采用設計有3道抽芯棒抽芯結構減低砂芯重量,既保證了砂芯具有的強度,又減輕整體重量。此外,射口采用長方形結構,射芯機射砂后翻轉,將砂芯制作成殼芯結構,減輕砂芯重量。在抽芯棒中,增設加熱棒,加熱棒尺寸14mm×150mm,使射芯時,溫度整體均勻,固化良好。如圖2所示,為外壁芯抽芯狀態(tài)。1.3.2砂芯與砂芯的定位方式外壁芯在需要保證自身定位位置準確的同時,油池芯依靠外壁芯的局部結構進行定位。為滿足油池芯尺寸誤差在允許的范圍內(nèi),首先確保,外壁芯避免砂芯與砂芯定位形式。其次,操作者在下芯過程中無錯誤。1)高度方向定位采用外壁芯底面直接與模具底型平面進行接觸的形式進行定位,保證高度方向定位準確。如圖3圓圈區(qū)域所示。2)角向定位與長度定位:側端面將芯頭設計成“U”型槽式結構,與底型配合進行定位。如圖3方框區(qū)域所示(箭頭所指為定位接觸面)。3)將側定位兩端制作成有明顯尺寸大小差異的形式,做為砂芯防錯結構,使操作者下芯極易區(qū)分,又不下錯。2工藝方案2.1增加一倍生產(chǎn)國內(nèi)同行業(yè)低壓鑄造生產(chǎn)氣缸蓋均使用內(nèi)徑為100mm的升液管,升液管截面積為:d———對應內(nèi)徑,mm.滿足“一模一件”低壓生產(chǎn),將其改為“一模兩件”后,在維持澆注速度不變的情況下,其升液流量增加一倍即可滿足生產(chǎn)要求。我們現(xiàn)有“一模一件”DA5缸蓋(1.0L)澆注所選用的升液管內(nèi)徑為150mm的升液管,升液面積為SA=π×D2/43=π/4×1502.SA/So=1502/1002=2.25,即我們選用內(nèi)徑d=150mm的升液管,其升液流量是原來的2.25倍,可以滿足使用要求。2.2升液箱加固系統(tǒng)該模具使用過程中,鑄件尺寸大,澆口數(shù)量多。較正常使用的升液箱體積增加一倍,為防止?jié)沧⑦^程中出現(xiàn)“凍住”現(xiàn)象,對升液箱進行了改造如圖4所示。1)由于我們選用的升液流量是原來的2.25倍,在保持原有升液箱高度不變的情況下,鋁液在澆注后回流緩慢,出現(xiàn)“堵鋁”、“堵渣”現(xiàn)象。為解決該現(xiàn)象我們將升液箱進行加高150mm,使升液箱鋁液回流的側壁傾斜角大于30°,保證缸蓋在泄壓后,鋁液可以正?；亓魅肷汗?減少升液箱側壁鋁液的堆積,造成升液截面積的減小或堵塞。2)升液箱蓋板增加加熱棒,對升液箱進行加熱,蓋板與模架之間預留20mm空間,保證加熱棒線路的連接。3)升液箱采用鑄鐵材料,減小箱體面的變形引起密封不嚴的可能性,增加箱體在高溫條件下的耐用度。其內(nèi)部預留5mm厚度空間,使用耐火泥進行打結,增加升液箱的保溫性。4)升液箱與底型之間隔熱:為防止影響模具熱平衡,破壞模具溫度梯度,從而破壞鑄件的凝固順序。采用耐熱隔熱材料制作隔熱板,安裝放置在升液箱與底型之間,減少箱體內(nèi)鋁液在澆注過程中熱量向底型的傳導。2.3模具排氣設置該模具在澆注過程中,共計使用砂芯四種7件,其中有2件油池芯與外壁芯發(fā)氣量最大。必須從結構角度充分的考慮到模具的排氣問題的處理。設置形式主要以在模具與砂芯芯頭位置開設排氣塞(使用排氣塞而不用通孔結構進行排氣,主要為防止出現(xiàn)砂芯碎芯時“跑火”)。主要排氣方式如圖5-圖10所示。2.4鋁液充型凝固低壓鑄造的基本原理是:一定溫度的金屬液在氣體壓力作用下,沿升液管自下而上通過澆道緩慢進入并充滿型腔和冒口,然后增壓保壓直至鑄件由上至下按照一定的溫度階梯順序完全凝固,最后解除壓力,使升液管和澆道中尚未凝固的金屬液由于自重流回保溫爐或坩堝中。該模具每件模具均采用四澆口的澆注形式,鋁液充型后,溫度場較為均勻。需要設立由上至下有一定的溫度階梯場使鑄件凝固。冷卻設置如表2.2.5灌溉澆注工藝參數(shù)見表3.3鏡頭的使用壽命3.1螺母材料的選擇低壓鑄造模采用SKD61模具鋼或性能優(yōu)于該牌號的材料,型腔、成型部分進行整體熱處理。如表4所示。3.2反復沖擊下底型失效該模具底型中間位置集中四個澆口,且臨近燃燒室鑲件,在高溫鋁液反復沖擊下,底型經(jīng)常出現(xiàn)變形,薄壁位置開裂,嚴重縮短模具使用壽命。為此將與澆口相鄰的燃燒室區(qū)域結構改為梯形結構,使模具薄壁位置尺寸