B15D-27瓦盖压铸工艺与模具设计

B15D-27 瓦盖压铸工艺与模具设计

王才华

山西诚真工程建筑有限公司

摘要

随着经济与技术的发展，铝制品零件应用于越来越多的领域，尤其是在汽车行业中，很多零件逐步被铝零件替代，用压铸机生产，其产品的如何制作受到更多人的思考。本文以汽车上的零部件B15-27瓦盖为例来思考它的制作过程，依据其材料，结构及实际生产条件，确定以压铸方式来生产及基本工艺参数；其次分析其零件结构特征，设计及确定型腔数量及分型面的位置，浇注系统各部位的尺寸参数，以此来设计模具零件。

关键词：B15D-27瓦盖；工艺性设计；模具设计

压力铸造是一种精密铸造方法，是一种将高压环境中的液态或半固态金属液体快速转移到模具型腔并冷凝成铸件的铸造工艺。压铸机适用于铸造的合金有铝合金、镁合金和锌合金。与其他铸造工艺相比，铸造具有生产效率高、产品质量高、加工成本低等特点，尤其适宜生产大批量的零件的生产，由此在绝大多数的工业领域内，压铸件都有所涉及，尤其是在汽车领域内，为推进汽车的轻量化的进行、绿色环保的发展，铝合金压铸件的应用更为广泛。

1压铸件工艺性分析

1.1零件分析

压铸件为B15D-27瓦盖，其中零件外形尺寸为171.6×49.2×37.8mm，体积为126725.3mm³，所用的材料是铸造铝合金的一种为ADC12，故其质量为342.2g因其需求量大，属于大批量生产产品。铝合金ADC12能满足压铸件各种复杂的工艺性要求，其铸件热膨胀系数小，布氏硬度较高，切屑性能好，耐腐蚀性能高，抗热裂性能、气密性较好，在工业上应用较为广泛。

1.2零件结构分析

B15D-27瓦盖零件其外形比较复杂，底部有槽，上部分有较厚大部分，且形状不太规整，平均壁厚7mm；零件上有4个通孔，最小孔直径为4.5㎜，满足压铸最小铸出孔要求；其锐边的圆角位R1，有利于充型过程和脱模过程，铸件选用最小脱模斜度1°，表面粗糙度要求Ra12.5，尺寸公差等级要求为CT5，综合考虑，使用压铸成型方法能生产出合格的铸件。

2铸造工艺性设计

要使所获得的铸件外表光洁，轮廓清晰，内部组织致密，控制压铸机压铸过程中的工艺参数，如压力、温度、时间，至关重要，这些工艺参数在整个压铸过程中相辅相成又相互制约，生产的压铸件能达到预期效果，如何选择合理参数是考虑的要点。

2.1压力

在选择压铸机压射比压时，压铸件合金材料的种类是考虑的第一要素，其次要结合铸件的结构特征来选择。本次设计B15D-27瓦盖的铸件壁厚7mm,材料为铝合金，可归属于中等复杂件，选择压射比压为60MPa。则可得压射力为169.6KN。

2.2充填速度

压铸机的速度和压力是密切相关的两个工艺参数，要想使压铸件轮廓清晰，表面质量高，压射压力不仅需要合适，而且选择速度还要合理，铸件的质量的高低会随着充填速度的快慢的变化而改变，充填速度低时，会使压铸件外轮廓不完整甚至不能完成充填过程，反之，采用较高的压射压力螚得到合格甚至高质量的铸件，但会导致压铸模磨损严重，使用寿命大大减小，经济效益不高。本次铸件的壁厚为7㎜，可归于一般复杂件，故而可以将冲型速度定为40m/s。

2.3压铸时间与温度

充填时间的长短对压铸件的影响尤为明显，过长，压铸件表面不光洁粗糙度高，过短，压铸件内部气孔多，致密性差。由此B15D-27瓦盖铸件所选择的充填时间为0.08s。持压时间的长短受铸件的合金种类与壁厚，金属结晶的温度，内浇口的厚度等条件的影响，压铸件平均壁厚大，持压时间选择长些，铸件壁厚7mm，持压时间定为7s。留模时间多少是由铸件的合金性质、壁厚和结构特性来决定的。查阅资料结合生产可知，当压铸件材料为铝合金铸件壁厚>6mm时，留模时间一般为25-30s，故对于本设计可以将持压时间定为27秒。

为了保证金属液的充型过程顺利进行，必须对温度有相应的控制。压铸模在工作前预热要充分，而且要保持在一定的温度范围内，这样做不仅使铸件组织致密表面光洁并延长压铸模的工作寿命。此次设计的铝合金的浇注温度为640℃，模具预热温度为150～180°C；工作温度为180～200°C。

3模具设计

压铸模具大致包括动模和定模，有成型部分，浇道系统，排溢系统，推出机构，导向机构等组成。拟选用DCC280T卧室冷室压铸机生产。

3.1选择分型面

因B15D-27瓦盖的外形有些复杂，为了使压铸件具有较高的表面质量以及高精度的尺寸且在制作加工中过程简易，在确定最大的投影面积的情况下，采用如下图3-2所示的地方对模具进行分型。

图3-1铸件分型线模拟图

3.2浇注系统设计

浇注系统是金属液在压铸机压力下从压室进入型腔的通道。与其他铸造方式一样，压铸模浇注系统也是由内浇口、横浇道、直浇道构成，其中，直浇道由分流锥与浇口套组成。

因浇口套长期与热的金属液直接接触，为了延长使用寿命，常在外表面开槽接入冷却装置，对其降温处理。当浇口套的高度比较短时，所开的槽为环形槽，反之所开的槽为螺旋槽。本设计所选用的是带环形槽的常用型浇口套。

在设计分流锥时，由于浇口套与分流锥是配套使用的，故分流锥很多尺寸是依据浇口套来设计的。分流锥的外圆直径和浇口套的最大外径相同。分流锥的锥体高度为27mm，与浇口套配合，锥度为5°，其大致外形尺寸如图3-2所示。

图3-2分流锥零件图

浇口套和分流锥配合使用，装配后要求有分流锥和浇口套组合的直浇道与成型零件上的流道能无缝对接，其开口大小与横浇道尺寸相同。

3.3成型部分尺寸设计

由压铸件的零件图可知部分型腔尺寸有：49.2、171.6、18.3、21.7；型芯的尺寸有：φ36、φ31、φ4.5、φ7.0；中心距尺寸有：154.8、28.4。通过查表可知收缩率 为0.4%～0.8%，结合铸件的结构特点，选择收缩率为0.5%。该压铸件的尺寸公差等级为CT5。

3.4排溢系统

为了获得质量较高的铸件，金属液进入型腔以后，型腔内的气体应尽快排出，因设有溢流槽和排气槽。为了提高其排气效果，在排气槽的尾部设有排气块。

4装配图

结合压铸机型号以及模具个部分的设计数据，绘制B15D-27瓦盖的二维装配图如图4-1所示，图4-2为B15D-27瓦盖三维模拟图。

图4-13B15D-27瓦盖压铸模具装配图

图4-2B15D-27瓦盖压铸模具三维装配图

总结

在生产实际过程中在浇注系统，排溢系统设计好之后应用模拟软件模拟在此情况下的金属液充型过程及冷却凝固过程，查看参数选择是否合理，进行参数修改，因时间关系及设备配件的缺陷，此部分并未进行。

参考文献

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