本文探討研究了驅動軸箱體的壓鑄模設計相關內容。

　　介紹典型的大型壓鑄模具的設計方案，模具采用方導柱導向，周邊堤壩式封閉結構精定位，采用冷卻水和加熱油加熱器同時控制模具溫度、真空壓鑄，提高鑄件質量，保證壓鑄生產的連續性和穩定性;同時采用復合液壓缸抽芯，提高了生產效率。

　　圖一是為某發動機公司開發的驅動軸箱體壓鑄件，鑄件外形尺寸500×444×230，鑄件材料為鋁合金360，重量6.25Kg，壁厚3mm。鑄件要求如下：

　　(1)密封性能要求在0.1Mpa壓力下不能泄漏;

　　(2)由于裝配總成均為密封件，所以加工表面不允許有大于0.3mm的氣孔;

　　(3)鑄件后序要做電泳處理，因此需要高水平的表面質量。

　　1 壓鑄模具的設計準備

　　1.1 對模具結構的初步分析

　　根據鑄件的要求，對鑄件進行工藝分析，確定主分型面，模具結構為三面側抽滑塊，在無滑塊的一側布置澆道，澆道對面一側設置溢流槽及抽真空流道。為保證鑄件有較高的內外質量，模具內必須設置一套合理的冷卻、加熱通道，保證在壓鑄過程中處于合理的熱平衡狀態。另外，模具要加設抽真空閥，采用真空壓鑄。

　　1.2 壓鑄機的選擇

　　(1)計算主脹型力 F主=A×p/10

　　A為鑄件帶澆注系統總的投影面積，為1638cm2(其中鑄件1260 cm2，另加30%澆注系統的面積)，

　　p為壓實壓力，耐壓薄壁件取90Mpa，

　　F主=A×p=1638×90/10=14742 KN

　　(2)計算分脹型力

　　由于此模具兩側形狀完全由兩面側抽滑塊成型，側面分力很大，因此分脹型力不能忽略。

　　F分=A芯×p×tgα / 10

　　A為鑄件側抽滑塊成型處總的投影面積，為636cm2，

　　α為楔緊角，取6°，

　　F分=A芯×p×tgα / 10=636×90×tg6°/10=602 KN

　　(3)壓鑄機所需鎖模力

　　F鎖≥ 1.25(F主+ F分)=1.25×(14742+602)=1918 KN

　　因此，選用設備為意大利OL2000T，機床鎖模力為2000 KN。

　　2 壓鑄模具設計

　　2.1 澆注系統和溢流、排氣系統的設計

　　(1)內澆口截面積 Ag=G /(ρvt)

　　G為通過內澆口的金屬液質量6250g，

　　ρ為液態鋁合金密度，取2.4g/cm3，v為填充速度取30m/s，t填充時間取0.1s，

　　Ag=G /(ρvt)=6250/(2.4×30×0.1)=868mm2

　　驅動軸箱體零件結構非常不利于填充，整體零件可以分為由壁厚3mm的三部分筒形組成，如圖二所示，分別為左部外腔(A區域)、中心部分內腔(B區域)及右部外腔(C區域)，根據零件結構的特殊性，將澆口布置也分為三部分，從左到右，內澆口的寬度×厚度為95×4.0、45×3.0、90×4.0，分別對應A、B、C三個區域進行填充。由于型腔中部B區域無處設置溢流槽、排氣道，所以將中部澆口旋轉一定的角度，沿著鑄件中筋的方向進行填充，同時將中心澆口的厚度變薄，有利于快速填充，減小金屬液在薄壁處的能量損失。

　　(2)溢流排氣系統的設計

　　由于此鑄件結構不利于填充，因此在填充末端設置大體積的溢流槽，約60×40×30共5處。為有效地減少鑄件內部氣孔，改善內部組織的致密性，在模具型腔金屬液填充末端加設兩處真空閥，進行真空壓鑄。

　　真空壓鑄的原理：

　　a.合模后壓鑄，壓射沖頭在慢壓射越過壓室進料口后，打開抽氣節流閥，接通大流量真空源，使壓室及型腔內的真空度達到90-96Kpa，充型、增壓，填充完了關閉真空源。

　　b.真空閥排氣道是由波形轉折的薄片通道連接真空源，薄片通道多次轉折并有外冷卻，金屬液充填型腔進入薄片通道內逐漸失去流動能力，有效阻止金屬液進入真空管路內，同時保證整個填充過程均在抽真空狀態下進行。

　　3 模具結構設計

　　模具結構設計如圖三所示，模板采用方導柱導向，周邊呈堤壩式封閉結構精定位，實現合模時動靜模的精確定位和鎖緊，消除熱膨脹對模具使用精度的影響。三面側抽滑塊采用封閉式滑道結構，液壓抽芯。

　　4側抽液壓缸的設計

　　根據側抽滑塊抽芯力的計算，確定左側滑塊抽芯液壓缸直徑為Φ250，行程520(包括20mm的安全量)，右側滑塊抽芯液壓缸直徑為Φ230，行程350。由于液壓缸直徑大、行程長，抽芯動作速度緩慢，嚴重影響生產節拍。我們采用圖四結構的復合液壓缸，初始抽芯時直徑為Φ250的缸工作抽出22mm，保證側抽滑塊型腔與鑄件脫離后，直徑為Φ160的缸開始工作，帶動側抽滑塊完成剩下的抽芯行程。這樣Φ250缸滿足抽芯力的要求，Φ160缸滿足抽芯行程的要求，組合完成抽芯動作，節省抽芯動作的時間，提高了生產效率。

圖 四 復合液壓缸

　　5 模具加熱、冷卻系統的設計

　　在壓鑄過程中，模具溫度偏離設定值的波動對壓鑄模具的熱平衡有很大的影響，模具溫度是影響模具熱量散發的重要因素，間接地影響鑄件充型和凝固過程。為保證鑄件的質量，需要在模具中保持均勻的溫度分布和合適的溫度水平。

　　眾所周知，在薄壁鑄件和復雜模具的情況下，熔融金屬可能在壓射過程中就凝固了。在鋁合金的壓鑄過程中，這種情況將產生流痕、冷隔等缺陷，更嚴重的是可能壓射不足。驅動軸箱體壓鑄模就屬于這種情況。為保證模具在合理的溫度范圍內壓鑄，我們在模具的動、靜模鑲塊上開設大量的加熱油通道，壓鑄機上設有加熱器(能調節和控制油溫)，在壓鑄過程中當模具溫度下降時能加熱模具，模具溫度升高時帶走熱量冷卻模具，控制模具溫度在180±30℃范圍內。

　　模具側抽滑塊長芯四周被鑄件包圍，溫度升高很快，因此在側抽滑塊長芯處開設冷卻水道，外接冷卻水，可以迅速地帶走熱量，避免溫度過高產生粘模和鑄件變形。

圖五

　　6 模具材料及熱處理

　　模具鑲塊及側抽滑塊等成型零件采用優質模具鋼 W302，淬火硬度HRC42-44;型芯、推桿采用優質模具鋼SKD61，淬火硬度HRC42-44;導柱導套采用GCr15，淬火硬度HRC50-55;模板采用50鋼，調質HB240-270;推板、推桿固定板采用45鋼。

　　7 小結

　　模具按設計要求制作完成后，經試模和生產驗證，模具工作穩定，鑄件成型良好，并有效的提高生產率，并能滿足批量生產的要求。

　　參考文獻

　　[1]潘憲曾.《壓鑄模設計手冊》.北京：機械工業出版社，2006.

　　[2]盧晨，趙誠.《壓鑄模具的溫度控制》.武漢：特種鑄造及有色合金雜志社，2005.