小中見(jiàn)大，四個(gè)壓鑄模具設(shè)計(jì)改善實(shí)例賞析
通過(guò)幾個(gè)模具實(shí)例，論述了改進(jìn)壓鑄模具的設(shè)計(jì)在生產(chǎn)過(guò)程中的重要性，有時(shí)，對(duì)于模具做出的一些小小的改進(jìn)，在今后的批量生產(chǎn)中就會(huì)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。改變思路、從小事做起，在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)和提高，使我們?cè)O(shè)計(jì)出的模具日臻完善。
一、鑄件二次脫出，提高緩沖體鑄件精度和生產(chǎn)效率
如圖1所示的摩托車緩沖體鑄件，該鑄件平均壁厚2.5mm左右，機(jī)械加工后再配一個(gè)適當(dāng)?shù)逆溳喖礊榫彌_體組件。為保證摩托車后輪的平穩(wěn)行駛，該組件裝配時(shí)，緩沖體的4個(gè)鏈輪安裝孔與中心的軸承孔之間有較高的位置度要求。
圖1 緩沖體鑄件圖
1.原有鑄件的缺陷及改進(jìn)
由圖1可以看出，因鑄件結(jié)構(gòu)所限，鑄件在脫模時(shí)的抱緊力較大，為順利地脫模，早期的壓鑄模具的頂桿設(shè)計(jì)如圖2所示。為放置頂桿，鑄件上的4個(gè)鏈輪安裝孔的底孔便無(wú)法在模具上做出，需通過(guò)后續(xù)的機(jī)械加工的方式完成。但鑄件在后續(xù)的機(jī)械加工過(guò)程中，因安裝孔處壁厚較厚，鑄件的內(nèi)部縮孔嚴(yán)重，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，由于螺紋安裝孔沒(méi)有底孔，對(duì)機(jī)加定位要求較高，稍有疏忽，機(jī)加后的鑄件則位置度超差，無(wú)法滿足使用要求，且生產(chǎn)效率極低，滿足不了批量供貨的需求。
圖2 原有鑄件示意圖
為從根本上解決這個(gè)問(wèn)題，就必須對(duì)壓鑄模具在結(jié)構(gòu)上做出改進(jìn)和提高，螺紋安裝孔有必要在毛坯件上做出底孔，要在毛坯上做出底孔，就必須改變頂出桿的位置。
經(jīng)過(guò)分析討論，決定將頂出位置更改為如圖3所示的部位，同時(shí)由原來(lái)的4根頂桿增加到8根。
圖3 改進(jìn)后的鑄件示意圖
生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于頂桿所在位置鑄件壁厚較薄，加之鑄件抱緊力較大，鑄件不能順利地被頂出，時(shí)常會(huì)發(fā)生鑄件頂出時(shí)底面被頂穿的現(xiàn)象，造成鑄件報(bào)廢。
2.新設(shè)計(jì)模具的提高
要想解決這個(gè)新問(wèn)題，勢(shì)必要增加頂桿數(shù)量或減小鑄件的抱緊力，由于位置所限，再想增加頂桿數(shù)量已不可能，只能從減小鑄件的抱緊力上下功夫。
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，我們決定通過(guò)讓鑄件二次脫模的方式脫出，來(lái)分減第一次所需的頂出力。具體方案為：
將動(dòng)模中芯的尾部臺(tái)階做到6 mm厚，動(dòng)模型芯上的安裝孔的深度做到10 mm(如圖4 所示)，開(kāi)模時(shí)，動(dòng)模中芯隨壓鑄件一起向前運(yùn)動(dòng)4 mm，完成第一次脫模。此后，頂出板繼續(xù)頂出，壓鑄件再?gòu)膭?dòng)模中芯上脫出，完成第二次脫模。通過(guò)兩次脫模，減少了每次脫模的力量，可順利完成壓鑄件的脫出。
圖4 緩沖體動(dòng)模芯
解決了壓鑄件的脫模問(wèn)題，還需要在下一循環(huán)中使定模中芯準(zhǔn)確復(fù)位，否則鑄件尺寸將發(fā)生變化，質(zhì)量得不到保證。對(duì)于定模中芯的復(fù)位問(wèn)題可利用模具自身的結(jié)構(gòu)來(lái)完成，該模具動(dòng)模中芯和定模中芯是相貼合的，合模時(shí)，依靠定模中芯將頂出時(shí)跟出的動(dòng)模中芯推回，即可使其準(zhǔn)確復(fù)位。
通過(guò)上述模具結(jié)構(gòu)的改善，從根本上解決了緩沖體壓鑄件沒(méi)有鏈輪安裝孔底孔，后續(xù)加工難度大的問(wèn)題，降低了廢品率，大大提高了后續(xù)機(jī)械加工的生產(chǎn)效率。
二、增加排氣通道，穩(wěn)定鑲件尺寸
如圖5所示的減速器殼體鑄件，該產(chǎn)品共有5件嵌件，且大部分一次成形，不再進(jìn)行二次加工，對(duì)嵌件的尺寸要求較嚴(yán)。
圖5
在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品的嵌件長(zhǎng)短不一，且不合格品分布完全沒(méi)有規(guī)律性，每個(gè)操作工、每個(gè)班次都存在有大批的不合格品。經(jīng)過(guò)分析可能原因如下：
(1)模具上嵌件安裝底孔深度不合格;
(2)操作者未將嵌件安裝到位;
(3)壓鑄機(jī)合模時(shí)因震動(dòng)使嵌件脫出;
(4)嵌件本身尺寸不合格導(dǎo)致安不到位。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)排查，模具上的安裝底孔深度和孔徑都符合圖樣要求的尺寸;嵌件尺寸也完全符合圖樣規(guī)定的公差;據(jù)操作者反映每次嵌件都安裝到位，就是干出的產(chǎn)品尺寸長(zhǎng)短不一，壓機(jī)震動(dòng)的原因似乎也站不住腳。通過(guò)深入的了解，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不起眼的問(wèn)題，操作工反應(yīng)：嵌件安裝時(shí)似乎有彈性，不易一下安裝到位。
根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，我們做了大量的嵌件安裝試驗(yàn)，結(jié)果表明：由于模具底孔與嵌件的配合公差較小，操作者快速將嵌件安裝進(jìn)去后，底孔內(nèi)的空氣無(wú)法排除，形成一個(gè)空氣壓縮后的氣墊，將嵌件從安裝孔中彈出。
為解決此問(wèn)題，我們將模具安裝孔的底部增加了一個(gè)排氣通道，安嵌件時(shí)使孔內(nèi)的空氣能從此通道順利排出，杜絕了類似問(wèn)題的發(fā)生，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
三、改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)，防止輪轂?zāi)＞呔植块_(kāi)裂
如圖6所示的輪轂產(chǎn)品，是摩托車上一個(gè)常用的零部件，過(guò)去一段時(shí)期，輪轂壓鑄模具常在短期內(nèi)發(fā)生局部龜裂(如圖6所示的模具龜裂部位)，嚴(yán)重的影響了鑄件的外觀質(zhì)量。
圖6 100前輪轂示意圖
為改善鑄件的質(zhì)量，我們對(duì)輪轂?zāi)＞咦隽苏J(rèn)真的分析，模具短期龜裂的主要原因有：
(1)模具材料及熱處理;
(2)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng);
(3)模具使用不當(dāng)，缺乏必要的維護(hù);
(4)脫模劑使用不當(dāng)。
從模具結(jié)構(gòu)上我們可以看到：圓周上的18個(gè)輻條孔及輻條沉頭孔是由整體的18個(gè)小型芯成形的，這樣，模具的動(dòng)模、定模方芯便可以采用車床加工的方式完成，降低了模具加工難度。但是，這種結(jié)構(gòu)從動(dòng)模芯上來(lái)看，就造成了模具上18個(gè)輻條孔芯周圍局部厚度僅有2mm左右。參見(jiàn)圖7局部放大所示，圖示點(diǎn)狀區(qū)域是原有模具輻條小芯，如果將此區(qū)域與動(dòng)模方芯一次成形，僅用活動(dòng)型芯成形輻條孔，那么此處的模具壁厚將增加到4mm左右，雖然增加了模具的加工難度，但模具強(qiáng)度將會(huì)大大提高。在隨后的模具制作中，我們改進(jìn)了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用圖8b所示的芯子取代了原有的圖8a所示的輻條孔芯子，后期的輪轂?zāi)＞呋旧媳苊饬嗽诖颂幇l(fā)生的早期龜裂現(xiàn)象。
圖7 輪轂?zāi)＞邉?dòng)模芯
圖8 型芯的更改示意圖
四、增加工藝芯子，降低右箱體粘模時(shí)的維修難度
摩托車100型右曲軸箱體(如圖9所示)，在孔1附近有較多的凹槽，生產(chǎn)中極易發(fā)生產(chǎn)品件粘定?，F(xiàn)象，且粘模后不易從定模中取出。每次粘模都浪費(fèi)了大量的人力和物力來(lái)進(jìn)行處理;由于受到圖樣尺寸所限，此處不能依據(jù)常規(guī)方法即加大脫模斜度的方式來(lái)解決。除對(duì)模具進(jìn)行了適當(dāng)?shù)奶幚硪詼p少粘模外，如何在粘模發(fā)生時(shí)盡快地取出粘模的鑄件，成了要解決的一個(gè)主要問(wèn)題。
圖9 右曲軸箱體
通過(guò)對(duì)模具分析發(fā)現(xiàn)：孔1是由動(dòng)模上的型芯來(lái)成形的，而粘模發(fā)生時(shí)，此型芯已從鑄件中脫出，如果在孔1對(duì)應(yīng)的定模側(cè)增加一個(gè)工藝型芯(如圖9所示)，粘模時(shí)可通過(guò)孔1將此型芯敲出，之后利用此孔便能輕松的將粘模區(qū)域的鑄件從定模中敲出。
通過(guò)上述實(shí)例分析，我們可以看出，如果在模具設(shè)計(jì)初期，設(shè)計(jì)人員能夠與壓鑄模使用廠家進(jìn)行深入的溝通，針對(duì)原有模具使用中的一些問(wèn)題進(jìn)行有目的的探討，力爭(zhēng)在新的模具設(shè)計(jì)制作中加以改進(jìn)，對(duì)于后續(xù)的模具的使用維護(hù)、鑄件的批量生產(chǎn)，以及后續(xù)加工都大有裨益。
作者：崔愛(ài)軍
來(lái)源：中鑄科技全鋅網(wǎng)壓鑄技術(shù)服務(wù)(ID:yazhuzhuanjia)
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