十八個斜滑塊抽芯的壓鑄模

葉輪壓鑄件是一個四周為多扭曲葉片組成的壓鑄件。要成功地壓鑄該壓鑄件，對模具結構設計;澆注系統的設計;壓鑄工藝的合理制定以及模具制造精度都提出了極高難度的要求。由于對每一個環節都進行了嚴謹的考慮，圓滿地生產出了該壓鑄件?，F將研制過程中所分析和思考的問題綜述于后： 　　一、鑄件結構、技術要求及工藝分析：　　 
①外形尺寸φ380x150，平均壁厚3毫米;②外園有十八個扭曲葉片，內腔有一個凹坑和一個與軸心線成一定角度的斜孔;③內部組織要求致密，內腔有氣密性要求;④表面質量要求高;⑤葉片的成型不能用動、定模鑲塊直接來完成，必須采用滑塊抽芯來達到。⑥葉形精度要求高，與相配的動葉輪(為不等距的十一個葉片)配合，在工作過程中，在額定的轉速下，必須保證達到額定的風量和風壓要求;⑦在同一葉片上厚、薄旋殊大，不便于工藝參數的調整;⑧此鑄件開設側澆口難以保證葉片的成型，也不便于開設;⑨鑄件凈重略5000克。 　　二、澆注系統的分析及設計　　根據鑄件的結構分析，設置側澆口難以保證葉片的成型，也不便于開設。若開設中心澆口，從鑄件的結構上看出，可以利用從中心向外幅射的、對準十八個葉片的十八個筋條，在鑄件充填過程中可發揮它的作用，有助于葉片的成型，故確立設置中心澆口比較合理。從工藝上考慮，相應的直澆道的大端(內澆口處)，考慮較大的橫斷面積，有利于充填過程中合金液流動阻力小一些和最終增壓壓力的傳遞，并在該處設置分流錐。同樣直澆道的小端亦應考慮足夠的橫斷面積。結合鑄件的結構特點，將直澆道大端設為φ68，分流錐直徑設為φ46，小端設為φ34。余料設為φ110x40。 　　三、排氣系統的設計　　充分分析合金液在填充過程中的流向，確定鑄件最后填充部位(也就是難于成型的部位)。經分析，確定該部位是在每個葉片端部壁最薄處。為此就在該部位設立溢口、集渣包和排氣槽，有利于葉片難成型部位的排氣和集渣，以保證每個葉片難成型部位均有良好的成型條件，來保證鑄件有良好的質量。溢口、集渣包、排氣槽參見圖二?！　￠_設中心澆口時，為了充分排出壓室上部的氣體，在直澆道小端壓室中心偏上的位置增設溢口、渣包和排氣槽，避免生產時，壓室上方氣體混入合金液而進入型腔，造成鑄件缺陷。

 

 

    四、模具結構的探討及設計 　?、?，關于分型面的確定;　　根據前述澆注系統的分析及設計的要求，需要設計為中心澆口的模具結構，此結構在臥式壓鑄機上必須采用二次或三次分型。 　　二次分型，常采用利用分流錐和鑄件中某些孔的包緊力，開型時拉斷直澆道與余料的連接;或利用余料外圍加螺旋槽在開模過程中，扭斷直澆道與余料的連接。前述設計的直澆道小端為φ34，采用此結構開模時難于拉斷或扭斷直澆道與余料的連接，再加上內澆口處包緊力小，橫斷面小于直澆道小端斷面更增加了難度。這兩種結構雖然較簡單一些，但可靠性都差，尤其是用在該結構復雜的模具上就更差，故此種結構于以否定。 　　根據分析二次分型可靠性都差，必然采用三次分型。三次分型的模具結構是強行拉斷直澆道與余料的連接，給直澆道尺寸大小的變化充分留有余地。這種結構雖然較二次分型結構復雜一些，但可靠性大。三次分型的步驟見文末圖三。為實現三次分型，還采用了一種簡單、可靠的三次分型重力掛鉤機構，保證了三次分型的可靠性。在開、合模過程中，按設定的程序自動的開合三個分型面。那怕是在順序錯亂的情況下，也能可靠的脫鉤或掛鉤。 　?、?，關于模具抽芯機構的確定;　　鑄件具有十八個扭曲的葉片，據前述分析，葉片不能用動、定模鑲塊直接形成，必須通過抽芯的方式才能形成鑄件的葉片。抽芯的方式有多種，就該鑄件其可能的幾種為：有液壓筒抽芯;斜拉桿抽芯;斜滑塊抽芯等?，F將這幾種抽芯方式結合葉輪鑄件的結構分析于后： 　?、僖簤撼樾緳C構：液壓抽芯從理論上講，似乎該鑄件是可以實現的，但模具加上十八個液壓抽芯器后，模具外形龐大，也就要使用超噸位的大型壓鑄機;各抽芯滑塊之間的配合(滑塊之間有兩個曲面和三個不同角度的直面配合)間隙，在使用過程中過大的壓射力，難以保證不跑料，從而導致鑄件質量不穩定。生產過程中，合模時滑塊能否準確到位，能否可靠鎖緊也難于控制(因模具在生產過程中，抽芯滑塊前端定位面墊料是時有發生的)。因而導致工藝參數難于調整，尤其是大機器生產小零件的情況下更難調整，最后的結果只能帶來鑄件質量不穩定;生產效率低下;模具壽命短等庇病。 　?、诓捎眯崩瓧U抽芯機構：斜拉桿抽芯結構用在此葉輪的十八個葉片的抽芯上，除了上述液壓抽芯機構所有的不足外，還不可避免的帶來：由于滑高塊度尺寸大，在開、合模時，斜拉桿的作用力作力點在滑塊的上平面，另一個力點由滑塊T形導滑臺而作用到滑塊下部的導滑槽上，兩個作力點高差尺寸大，以及作力方向等，會產生很大的力矩。再加上抽芯滑塊數量多，滑塊前段不可能作出導滑臺，致使T形導滑臺長度短，而造成運行的不穩定性，導致導滑槽的加速磨損;在臥式壓鑄機上，采用多次分型的情況下，加劇了模具斜拉桿固定板的不穩定性，加速此處導向元件的磨損及變形：斜拉桿伸出第三分型面過長，取出鑄件亦不方便;生產中調整工藝參數困難等諸多原因，會導致鑄件質量不穩定;生產率低;模具壽命低等庇病。曾經有人嘗試過，效果并不理想。 　?、坌被瑝K抽芯機構：斜滑塊抽芯機構鎖緊可靠(因靠斜滑塊整個高度上的斜面鎖緊);能保證鑄件精度高;壓鑄工藝參數易于調整。但也有它的局限性：抽芯的距離不宜過長;斜滑塊導滑斜度不宜過大(<25度);鑄件頂出時與其它頂出元件必須同步;斜滑塊頂出長度不能超過滑塊高度的2/3;抽拔力不宜過大等等，致使模具結構難度加大。 　　綜上所述，該鑄件采用斜滑塊抽芯機構較前述兩種結構方案優越。確立該葉輪壓鑄件模具的抽芯方案為斜滑塊抽芯。致于它的局限性，力求在結構上和制造上加以克服。 　?、苄被瑝K抽芯機構的設計：其方案如圖三。從圓周上共用十八個斜滑塊成形十八個葉片。鑄件頂出時，采取專用推板同時推動十八個滑塊，保證十八個斜滑塊的同步。同時在模具制造中，保證所有頂出元件的合理精度和某些元件的合理予壓量來實現。設置可靠的斜滑塊導向機構，頂出時推板將十八個滑塊同時頂出分型面，十八個滑塊離開分型面后，便于清理生產時的遺留殘渣，還可實現自動清模。該結構保證了鑄件所需的精度和便于工藝參數的調整，從而保證了鑄件的質量和生產率。斜滑采用導滑斜度為27度;抽芯長度為85毫米(葉片長度為78毫米)。在設計中充分克服了斜滑塊抽芯的局限性，同時注意到成型滑塊的抽拔方向和制造時便于達到制造精度。鑄件的頂出采用了斜滑塊、推板、推桿聯合頂出結構來實現。 　　鑄件腔中的內腔凹坑處和斜孔的抽芯，在取出鑄件后放在專用設備上完成。 　　五、壓鑄機噸位的選擇　　根據該葉輪壓鑄件工藝參數調整的粗略要求，模具結構的大小和便于操作選用了1000噸壓鑄機。(從略) 　　六、壓鑄工藝參數的選擇　　(從略) 　　七、模具的壽命問題　　該模具結構是復雜的，很多超乎尋常的結構，大家自然會關心它的壽命問題。因斜滑塊那樣多;抽拔距離又大(85毫米);頂出距離也大(整個滑塊都推出了分型面);導滑斜度(27度)大;再加上三個分型面，這給模具帶來的復雜程度是可想而知的，自然影響到模具壽命。 　　由于對該模具設計上的合理性;制造上的完善性;成型鑲塊(材料為：3Cr2W8V)熱處理技術較好;再加上使用的愛護，模具壽命己達數拾萬次，至今還完好使用。 　　八、結束語　　葉輪壓鑄件的壓鑄成功，從斜滑塊抽芯的數量(十八個)之多;斜滑塊抽芯距離及斜滑塊的導滑斜度之大在國內都居國內居首位。它的成功可以得到下列的啟示： 　?、?，該模具為多滑塊抽芯的模具，從該模具證明，多滑塊抽芯的模具采用斜滑塊抽芯是一種很優越的結構。多滑塊必須鎖緊可靠，便于工藝參數的調整，才能保證鑄件的質量;鑄件的精度;鑄件的生產效率。該結構是其它結構不能比擬的。所以在鑄件模具結構允許的情況下，應優先采用。 　?、?，斜滑塊抽芯的長度和導滑斜度一般書上和資料上，都建議不能過大，抽芯長度最好在20毫米以內;導滑斜度<25度;推出距離不大于導滑長度的2/3等。從該模具結構說明，只要模具結構設計處理得合理，是可以遠遠超出斜滑塊抽芯局限性的。 　?、?，在臥式壓鑄機上開中心澆口的模具，往往都要多次分型，一般來說二次分型居多。從該模具的實際生產情況看，三次分型的效果，遠遠優于二次分型。三次分型其結構略為復雜一些，但從生產中的故障率低;相應生產效率高;工藝參數便于調整等優點就大大彌補了結構復雜增加的缺點。從總體上看三次分型在多次分型中是值得提倡采用的。 　?、?，從該模具的實踐證明，結構復雜，抽芯多的壓鑄模具，只要結構設計合理，制造又能達到設計的要求等，模具使用壽命仍然可以達到理想效果的。