1 零件工藝分析

某洗衣機上電機風葉的一個零件,材料為zl105 ,外形尺寸為ф140mm ×63mm。該零件形狀復雜, 筋多壁薄, 要求壁厚均勻, 組織致密, 表面完整、平滑有光澤, 不允許有花斑, 并有較高的力學性能要求。整個零件在壓鑄后,除內(nèi)孔、螺紋孔外, 其它部分原則上不需機械加工, 不噴砂, 故還要求有較高的形狀、位置及尺寸精度。但是三角皮帶槽處有側(cè)抽芯,且壁厚較薄,模具強度無法滿足生產(chǎn)要求,所以在設(shè)計過程中,對皮帶槽處的形狀作了適當修改 ,需進行機械加工后處理。該模具設(shè)計與制造難度較大, 在模具設(shè)計與制造中要充分考慮各方面因素的影響。

2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計

壓鑄模的澆注系統(tǒng)是引導熔融金屬以一定的方式填充模腔的通道,對熔融金屬的填充形態(tài)、填充時間的長短、壓力的傳遞、內(nèi)澆口處金屬的流速、排氣條件以及模具的熱平衡有著直接的影響, 起著控制和調(diào)節(jié)作用, 決定了鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量。因此,澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理,是獲得優(yōu)良鑄件的重要因素。

澆口位置的設(shè)置應使金屬液避免過多迂回, 填充路徑盡可能短, 減少金屬液渦流, 減少包卷氣體,有利于型腔內(nèi)氣體的排出及壓力的傳遞和型腔溫度場的分布。

根據(jù)電機風葉的結(jié)構(gòu)形狀,澆口位置在充填型腔過程中, 金屬液易形成旋渦, 包卷氣體, 而且型腔內(nèi)筋多, 局部腔深, 金屬液流動紊亂, 匯合后易形成冷隔、氣孔、縮孔或表面花斑。另一方面,金屬液流動距離長,鑄件壁薄, 不易充滿。同時, 澆口處模具過熱, 形成熱節(jié)點, 鑄件易翹曲變形, 難以滿足動平衡要求及其它技術(shù)要求。

根據(jù)電機風葉的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求, 選擇模具的分型面在大平面的下表面,即ф140mm 的外圓下端面。鑄件的中心部位有一個ф22mm 的凸起部分,而且還有一個ф12mm 的通孔,可設(shè)計成中心澆口。中心澆口的優(yōu)點是:

(1) 以分流錐導入的金屬液, 能夠均勻流向分型面, 氣體及金屬液前面冷污金屬幾乎可以同時到達分型面,并排到溢流槽,確保鑄件質(zhì)量。

(2) 直流道內(nèi)的金屬液經(jīng)分流錐導入型腔,流程最短,易于成型薄壁鑄件,并避免了金屬液對型芯的直接沖擊。

(3模具的熱量分布均勻, 有利于鑄件的凝固,鑄件收縮均勻,不易翹曲變形。

(4) 中心澆口使鑄件在模具分型面的投影面積最小,可采用較高的壓射比壓,獲得高密度的鑄件。

(5) 澆口切除方便, 而且內(nèi)孔加工后, 鑄件表面不留痕跡。

3 模具設(shè)計

從鑄件分析可知,該鑄件重量較輕,且不允許有氣泡等缺陷,故選擇壓室直徑40mm。另一方面,鑄件投影面積較大,而且有雙向抽芯機構(gòu),機床的裝模尺寸又受限制, 所以模具設(shè)計必須緊湊。

模具結(jié)構(gòu)

1. 鎖緊楔 2. 滑塊 3. 斜導柱 4 、6. 定模鑲件 5. 動模鑲件 7. 壓環(huán) 8. 澆口套 9. 型芯 10 、11. 頂桿 12. 限位螺釘 13. 導柱、導套 14. 定模座板 15 、16. 定模套板 17. 動模套板 18 、19. 卡柱式分型機構(gòu) 20. 支承板 21. 反頂桿 22. 小導柱 23. 小導套 24.推桿固定板 25. 推板 26. 墊塊 27. 動模座板

由于定模套板15 、16 的厚度受鑄件形狀的限制, 厚度無法增加, 而且兩板之間還要安裝滑塊2 ,從一定程度上影響了模具強度。在壓鑄及抽芯過程中, 兩板易變形, 甚至使滑塊2 也變形, 嚴重影響了模具的正常工作,為此,在設(shè)計時有意將模板15 、17做成單曲面形狀, 模板16 做成雙曲面形狀, 從而確保了在有限的空間內(nèi),提高了模具的強度。為保證模架緊湊, 又能滿足壓射要求, 在設(shè)計時,定模澆口套8 的位置盡可能接近型腔中心,其下偏移量為15mm。

從圖2 可知,鑄件的筋條較多且深,而且壁厚較薄,給頂出鑄件造成了一定的困難,為此在鑄件上設(shè)置了6 個ф8mm 的圓頂桿10 , 6 個成型扁頂桿11 ,保證開模后順利頂出鑄件

4 模具工作過程

在合模的情況下, 壓射頭將熔融的金屬液壓射入型腔, 待保壓、冷卻后開模, 先從ⅰ處分型,斜導柱3 帶動滑塊2 完成抽芯動作,此時4 個限位螺釘12 限制了定模板15 、16 繼續(xù)運動,一次分型結(jié)束。繼續(xù)開模,拉力增加到一定程度,卡柱式分型機構(gòu)18 、19 被脫開(拉力大小可調(diào)) , 模具從ⅱ處進行二次分型,鑄件在動模型芯包緊力的作用下,自動拉斷澆口, 離開定模型腔, 留在動模一邊, 機床頂出機構(gòu)通過頂板25 頂出鑄件。模具頂桿復位*反頂桿21 實現(xiàn)。

5 結(jié)束語

模具在使用過程中, 操作方便、安全, 二次分型及抽芯動作順利, 充填、排氣情況良好, 脫模順利。鑄件表面質(zhì)量及致密性、幾何尺寸、力學性能均達到圖紙要求。實踐證明,這種設(shè)計方案是可行的。