壓鑄模具分流錐磕傷問題的探討

長城汽車股份有限公司模具中心 雷書星 原彬 陳達 吳偉杰

1 引言

近幾年隨著國內汽車行業的快速發展，各汽車企業采用壓鑄缸體替代鑄鐵缸體或低壓澆注缸體的趨勢越來越大。大型壓鑄模具的市場需求也越來越大；同時對大型壓鑄模具的設計水平和模具使用的可靠性提出了更高的要求。壓鑄模具分流錐是壓鑄模具的重要組成部分，其結構設計直接影響壓鑄產品的性能和模具的使用壽命。

2 原因分析及對策

2.1 問題描述

如圖1所示，某大型壓鑄模具的分流錐在試生產時發生嚴重的磕傷；生產1～2萬模次后，分流錐掉渣嚴重，如圖2，安裝分流錐的滑塊有開裂現象，如圖3。分流錐掉渣，造成鑄造的產品夾渣，從而導致鑄件氣密性差；料餅處出現倒扣，側向分型滑塊分型拉斷料餅，如圖4。分流錐磕傷問題嚴重影響了壓鑄模具的壽命、壓鑄生產過程的穩定性及產品質量。

圖1 磕傷的分流錐

圖2 掉渣的分流錐

圖3 安裝分流錐 滑塊開裂效果

圖4 料餅倒扣示意圖

2.2 原因分析

滑塊靠油缸驅動實現側向分型。因油缸是柔性機構，所以滑塊靠油缸復位時，如圖6，滑塊存在復位不徹底現象；此時滑塊完全復位，需要定模楔緊板楔緊滑塊座，如圖7，強迫滑塊復位。

模具現狀：如圖5所示，α錐=3°，α楔=10°。定模楔緊機構楔緊滑塊座過程，澆口套磕傷分流錐。

圖5 滑塊組件示意圖

圖6 滑塊運動示意圖

圖7 模具結構示意圖

圖8 楔緊滑塊示意圖

分流錐磕傷運動過程分析：如圖8所示，設滑塊與定模距離為L，分流錐和澆口套間隙為△，滑塊座和楔緊板間隙為H。

分流錐傾斜角度為α錐=3°，楔緊板傾斜度為α板=10°。則△=L（tan3°-tan10°），當L≤分流錐凸出高度h，則△為分流錐和澆口套磕傷位置的尺寸。因tan3°-tan10°＜0恒成立，則此結構分流錐和澆口套磕碰必然發生，楔緊板無法楔緊滑塊座。

2.3 解決對策

分流錐和澆口套不發生磕碰，則△=L（tanα錐-tanα板）＞0，某壓鑄模具分流錐的高度為38mm，我們取分流錐和澆口套的安全距離＞1mm，α錐取最小整數。即：當L=38mm，△＞1mm時，α錐取最小整數。△=38×(tanα錐-tan10°)

當α錐=11°時，△=0.68mm；當α錐=12°時，△=1.37mm；故α錐=12°。

2.4 效果驗證

某壓鑄模具生產2萬模次后分流錐磕傷問題未發生。

3 歸納和總結

3.1 歸納

為了推廣和方便使用此方法，提高工作效率。將此方法進行形象化改進，總結了一套滑塊上的分流錐和楔緊板相關設計方法，如圖9所示。

圖9 分流錐傾斜角度和楔緊板傾斜角度選擇表

使用方法舉例：例分流錐所在滑塊楔緊面斜度若為10°，分流錐高度為38mm。

第一步，在橫坐標38mm處畫豎線；

第二步，豎線和10°、11°等多條斜線相交；選擇豎線和某斜線的相交點到豎線和10°斜線相交的點距離△>1mm的為12°、13°、…

第三步，分流錐為38mm，分流錐所在滑塊楔緊面斜度為10°，分流錐斜度選取12°。

適用范圍：（1）分流錐在滑塊上；（2）分流錐高度H錐低于楔緊板高度H板。

使用注意事項：橫坐標為分流錐高度，縱坐標為某高度方向上斜面橫向投影距離。

3.2 總結

通過對分流錐磕傷問題的調查與分析，聯系相關工件失效的模式，找到分流錐結構設計的突破口；不僅在設計的源頭解決了分流錐磕傷的問題，而且綜合分流錐和楔緊結構的相關性獲得了合理的分流錐設計方法，并將設計方法進一步升華成易學、易懂、易使用的設計參考圖表。