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探究金属型铸造模具设计与实践

1侧模设计

侧模设计包括铸件水平分型时无法出型的凹槽部位,采用侧模可有效的解决这一问题。侧模通过底部的滑键安装在下铸型上,下好芯后,将侧模推入,铸件出型时,上铸型升起后将侧壁模抽出,便可顶出铸件。

2模型设计的特点

2.1直浇道的设计方案

水平分型大型金属型模具设计,有一些常规的设计方法通常是模型本体和浇注系统分体设计,直浇道活块安装在上模型上,浇注后先将浇口道活块撬出,然后起模,这种设计一是必须保证活块撬出时有足够的上升空间,二是撬出时有足够的力量(因为出型时浇口道已经凝固)。本设计由于受到浇注机的限制,上模型距浇注机联接板的高度小于浇口道的高度,无法实现活块取出,因此,设计时浇口道活块外形采用反斜度出型结构,浇口道内腔仍采用正斜度设计,以保证正常的充型。设计时为保证活块的定位准确,在下铸型留出一个深度为10mm的定位槽。浇口道活块分成两个半圆柱体,合型前将两半圆柱体合紧,放置在下铸型的定位槽处,为便于活块的取出,在两半圆的结合面处留有两个撬口,便于活块的取出。合型时利用上模型的配合斜度将浇道活块挤紧,出型后活块留在下铸型上,撬动活动支口,就会方便的将活块撬出,和浇道分离。

2.2补缩冒口的设计

采用水平分型设计的模型,有1个共同的难题,就是铸件厚大部分冒口的布置和补缩效果不容易实现,有时为了加强补缩,往往采用加大冒口降低工艺出品率来实现。原因是水平分型的冒口必须和铸型出模方向一致,必须是反斜度设计才能实现,出型反斜度的设计往往是冒口的截面积向上逐渐缩小,其结果是补缩效果由上到下逐渐减弱,难以形成有效的补缩通道。为解决这一难题采用了铸型和型芯之间的斜度差来实现,也就是外型设计的斜度尽量小,而芯子的斜度尽量大,这样形成一个外型和芯子的斜度比差,斜度比差形成一个上大下小的补缩范围,实现了对铸件的有效补缩。由于铸件底部的“+”字形油道处热节很大,易产生缩松,外型很难设置冒口。便想办法在内腔芯中增加了4个暗冒口进行补缩,效果非常明显。

2.3反压顶出设计

一般的水平分型设计尽可能的将附着力大的一侧放置在下铸型内,这样做的目的是保证上铸型起模后铸件能留在下铸型内,利用下铸型的顶出机构将铸件顶出。但该产品由于结构的限制,铸型上表面有很多加强筋和几处厚大部位需要补缩。而且上铸型的表面占去整个铸型面积3/5,这也就造成上铸型的附着力远远大于下铸型的附着力,加上横浇道的2/3也布置在上铸型,这就造成铸型起模时,铸件留在上铸型上,致使铸件无法取出,而现有的重力浇注机只有一个上升油缸实现上铸型的升降,而且普通浇注机也都是这种结构形式,只有一个上升油缸。为了保证铸件能顺利的留在下铸型,在浇注机上增加一个顶出油缸来解决这一难题,但现有设备既没有油缸也没有位置来安装顶出油缸,必须用其它方式来解决这一难题。为了保证铸件能顺利留在下铸型内,必须在上铸型起升时有一个相反的力作用在铸件上,才能保证铸件不被带到上铸型,解决的方法是:(1)在浇注机的运行底板上安装2根导柱,导柱固定在底板上,位置放在铸型的中心线上。(2)在上铸型上设计铸件顶出杆,顶出杆的大小、数量和位置以铸件顶出时保持平衡为主,顶出杆固定在顶杆板上。(3)设计1根反压横梁安装在顶杆板上,反压横梁和底板上的导柱利用插销联接。

2.4起模步骤

(1)浇注后把插销插入导柱和横梁插孔。(2)起模时上铸型上升,反压横梁由于受插销的限制,不能上升,而横梁作用力压在顶杆板上,使顶杆紧紧顶住铸件。(3)当铸型上升到一定高度,铸件和铸型分离,此时停止上铸型的起升,将插销拔出继续上升,铸件留在下铸型。(4)浇注小车外移离开上铸型位置,取出直浇道活块,开动下型顶出油缸,将铸件顶出

3应用和推广情况

大型金属型水平分型模具的设计同垂直分型的模具有较大的差别,垂直分型的浇注系统基本上布置在分型面上,对浇道和冒口没有特殊的要求;而对于水平分型的模具设计,除考虑模具本身的结构外,同时对铸件的出型、直浇道的出型以及冒口的补缩都有相关的要求。

3.1直浇道的其他设计

在直浇道的设计方面除去本文介绍的反斜度出型设计外,在出型高度不受限制的情况下,也可以采用直浇道合模后再放入的结构形式,只是在开模之前要先把直浇道撬出,而且一般情况要选择在直浇道没有完成凝固的情况下就撬出。

3.2冒口的其他设计

在冒口的设计方面除了本文介绍的利用模型的斜度和中间芯子的斜度差形成的截面积差,产生一个温度梯度,实现铸件的有效补缩,这种方法通常在浇注后再点冒口,效果更好,也可以采用砂芯保温冒口来实现冒口的顺序凝固,实现铸件的补缩。

3.3暗冒口的设计

在无法放置明冒口实现铸件补缩的情况下,可以采用设置暗冒口的方法进行补缩这可以取得同样的补缩效果。

3.4预留支口的设计

在铸件附着力大,浇注机的起模力不足的情况下,可以在模具设计时事先在模具的分型面上留有支口,可以借助撬杠的力量增加起模力,也可以增加一定的辅助设施来实现铸件的顶出。

4结语

金属型模具的设计不同于砂型模具设计,水平分型模具设计也不同于垂直分型模具设计。在进行水平分型砂型铸造设计时,浇注系统的设计和布置相对要容易些,浇口、冒口都可以实现正斜度设计,实现正向补缩。但是,水平分型的金属型浇注系统的设计存在一定的困难,本文介绍的水平分型大型金属模具的设计从模具结构、直浇道、横浇道、内浇道、冒口设计如何实现铸造过程和满足产品性能要求做了一些尝试,对进行大型水平分型模具的设计有一定的借鉴作用。

作者:张耀梁建忠师文琴侯建兵原建明袁际章单位:北方通用动力集团有限公司

 

  发布时间:2013/9/30 10:17:42  阅读人次