振動機連接器壓鑄模設計

劉春梅，封 旭，蔣愛榮

（1.柳州職業技術學院，廣西 柳州 545006；2.柳州城市職業學院，廣西 柳州 545036；3.百色職業學院，廣西 百色 533000）

0 引言

壓力鑄造是在高壓作用下使液態或半液態金屬以較高的速度充填型腔，并在壓力作用下成型和凝固而獲得鑄件的方法[1-3]。壓鑄工藝是將壓鑄機、壓鑄模和壓鑄合金三大要素有機組合而加以綜合運用的過程[4,5]。成型過程中壓力、速度、溫度和時間等條件相互制約又相互聯系，必須保證平衡才能得到合格的鑄件[6-8]。ADC12是一種壓鑄鋁合金，常用于生產氣缸蓋罩蓋、傳感器支架、端蓋、缸體類零件[9-12]。振動機連接器為板類零件，是非載荷承載件，結構強度要求不高，因此可以采用壓鑄成型方式進行批量生產。現針對該零件的壓鑄成型，設計了1副帶雙斜導柱側抽芯機構的兩板式壓鑄模，為同類鑄件的模具設計提供參考。

1 振動機連接器

振動機連接器外形如圖1所示，類似于薄壁板件，為“弓”字形。從模具設計角度分析，鑄件由F1、F2虛擬面分為3個區域：K1側向區域、K2平板區域、K3包殼區域。3個區域都存在較多孔、卡扣、螺釘柱等特征，從A、B向視圖可以看出，K1區域脫模方向與K2、K3區域不一致，相互垂直，K3區域與K2區域的脫模方向一致。

圖1 振動機連接器

成型材料采用ADC12合金，相當于國產合金YL113。ADC12合金與YL113合金成分如表1所示。

表1 ADC12合金和YL113合金的成分 質量分數

壓鑄成型時，壓鑄件壁厚較厚會使力學性能降低，薄壁壓鑄件致密性好，提高了其強度和耐壓性[13,14]，而壓鑄件壁厚太薄會造成鋁合金熔體充填不足，使鋁合金熔體熔接不好，給壓鑄工藝帶來困難，應盡量保持壁厚截面的厚薄均勻一致[5-9]。

2 成型分析

2.1 難點分析

鑄件結構尺寸如圖2所示，其外形尺寸為189 mm×178 mm×46 mm，依據其量產要求，使用1模1腔模具結構進行壓鑄成型。其成型難點在于：①鑄件體積較大，且K1、K2、K3區域的結構特征各不相同，料流阻力大；②鑄件壁厚較薄，熔體流動困難；③K1區域脫模要使用整體式側抽芯，需設置大抽芯的滑塊機構；④孔、螺釘柱特征多，影響鑄件整體從型腔內脫出。

2.2 成型方案分析

（1）分型設置如圖3（a）所示，使用2個分型面進行分型，P0為主分型面，P1為副分型面。主分型面P0的開模方向按K2、K3區域的脫模方向設置，K1區域側面按C向抽芯脫模，因而設置了P1副分型面，型腔板鑲件如圖3（b）所示。

圖2 鑄件結構

圖3 分型設置

（2）澆注系統設計如圖4所示，澆注系統中設置R1、R2、R3流道分別對K3、K2、K1區域進行澆注。針對排氣槽進行溢料和排氣，K1區域則設置了2個溢流槽和2條排氣槽。考慮R3流道充填K1區域的復雜性，R3流道的末端采用加厚式流道，以保證該區域充填的可靠性。

圖4 澆注系統設計

（3）導流塊2后的流道設計中，R2主流道的長度為35 mm，且單邊做6o的脫模角度。R1、R2流道的橫流道末端為拐彎式流道，且設計2個臺階以上，防止冷料通過橫流道進入型腔，導致鑄件表面產生冷隔紋。R1、R2、R3流道對面凸出的型腔板鑲件做了避開設計。3條流道對面的溢流槽加工廢料穴，然后再依據試模情況設置排氣槽和溢流槽。溢流槽開設在比較平整的分型面上，截面形狀為半圓形，平行排列的溢流槽進料口與排氣槽都要隔開，間隔距離為5 mm以上，排氣槽轉折處設置為圓弧過渡，以便于機床加工。澆口前的流道尾端，進澆尺寸分三級設置，以保證脫模后流道廢料與鑄件方便分離。

（4）導流塊2要使用冷卻水冷卻，以防止產生裂紋。型芯鑲件3的冷卻管道直徑為?10 mm，離鑄件最低面的高度為25 mm，且型芯鑲件3的冷卻水管道從模架上接出，因此成型鑲件與模板之間使用耐高溫耐高壓的防水圈。

3 模具設計

3.1 模具結構

模具結構如圖5所示，其型腔板鑲件12、型芯鑲件11通過螺釘分別固定于定模板3、動模板4上，壓室1由冷卻環冷卻。模架由定模板3、動模板4、墊塊5構成，外表面要求光亮平整，動、定模框加工2個孔，設在沒有其他鑲件的位置，防止型芯鑲件11和型腔板鑲件12掉出。鑲件在模板槽內的安裝間隙為0.1～0.15 mm，排氣槽出氣側設置擋板防止鋁液賤出。設置5個支撐柱防止模板變形，其中導流塊2的正下方需要設置承載力較大的支撐柱6。

其余的支撐柱10設在型芯鑲件下方，且不能與其他零件干涉。推板9采用2根導柱導向，且導柱具有限位功能。墊塊底板要加工貫穿，便于散熱。模具4個角都要設置撬模角，防止安裝時碰撞導柱，撬模槽深度為8～10 mm。壓室1內孔表面要求圓磨后碳氮共滲，并沿出模方向拋光。冷卻環采用熱壓方式進行安裝，模架模板須經過調質處理。為了方便更換型腔內的鑲件，在模具零件表面設置幾個大孔，然后用無頭螺釘進行緊固。模板上的吊裝孔為M30 mm，孔深45 mm，頂部至少2個。推桿固定板8上外置彈簧要安裝彈簧保護套防止彈簧變形。

圖5 模具結構

3.2 成型零件

型芯鑲件11、型腔板鑲件12、鑲件20（見圖6）都采用合金鋼8407制造，加工后熱處理前應進行去應力處理，淬火硬度為46～48 HRC。型芯鑲件11、型腔板鑲件12與對應模板的配合公差要小于?？?.05～0.08 mm，以方便吊環吊裝。成型零件安裝如圖6所示。推桿7、15、16與型芯鑲件11的配合公差為0.025～0.05 mm。型芯鑲件11與型腔板鑲件12表面多余的孔全部堵死，成型零件邊角都須倒角C1 mm以上。

3.3 滑塊機構

針對K1面的脫模要求，設計的雙斜導柱滑塊機構如圖6所示，由件17～件20組成?；瑝K機構中，使用2根同型號的斜導柱19驅動滑塊18運動，滑塊18設有吊裝螺釘孔，方便移動和裝配，滑塊底部加工潤滑槽以便滑動，同時將滑塊底部的耐磨塊做成2塊，且高于底部模架面，方便處理生產過程中的廢渣?；瑒訖C構導滑靈活，運動平穩，配合間隙為0.08～0.12 mm。合模后滑塊18與定模板3被鎖緊塊壓緊，接觸面積不小于2/3且具有一定預應力。

圖6 成型零件安裝

4 結束語

設計了1副兩板式壓鑄模用于振動機連接器的壓鑄成型，模具設置了3條流道對型腔進行分區澆注，對于鑄件側面的成型與脫模，設計了雙斜導柱機構滑塊，滑塊采用分體式結構，便于加工和裝配，鑄件脫模采用推桿推出。澆口系統設計合理，鑄件成型質量良好，可為同類鑄件的壓鑄生產提供借鑒。