91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

 劉玲玲  任愛梅  樊艷會  儀志恒

（1．河南機電高等�？茖W(xué)校機械工程系；2.河南新飛電器有限公司技術(shù)研發(fā)部）

摘要  針對鋁合金箱體接頭零件的結(jié)構(gòu)特點，進行了低壓鑄造模具設(shè)計及工藝研究。從模具分型面、型腔尺寸和模具壁厚、排氣系統(tǒng)及抽芯方式等方面進行了模擬分析。結(jié)果表明，金屬液充型平穩(wěn)，可實現(xiàn)順序凝固，并具有良好的補縮效果。驗證了低壓鑄造工藝方案和模具結(jié)構(gòu)的合理性。

關(guān)鍵詞  鋁合金；箱體接頭；低壓鑄造；模具設(shè)計

  低壓鑄造鋁合金鑄件性能優(yōu)異。目前，國內(nèi)外轎車鋁輪轂絕大多數(shù)采用低壓鑄造工藝生產(chǎn)。采用低壓鑄造不但可以生產(chǎn)一些高品質(zhì)的復(fù)雜精密薄壁鑄件，又無需設(shè)計冒口和進行后續(xù)的機加工，已成為一種先進的近凈成形鑄造技術(shù)。

  本課題針對鋁合金箱體接頭，設(shè)計了該零件的低壓鑄造工藝和模具，并采用ProCAST軟件模擬了低壓鑄造凝固過程，分析了鑄造缺陷的成因及防止措施，驗證了低壓鑄造工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。

1零件結(jié)構(gòu)分析及工藝方案設(shè)計

1.1結(jié)構(gòu)分析

鋁合金箱體接頭零件見圖1。其材質(zhì)為AC3A鋁合金，質(zhì)量為1 kg，其化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）為：12%的Si、1.0%的Cu、1.0%的Mg、0.2%的Ti、1.3%的Ni、0. 2%的Zn，余量為Al。零件外形輪廓尺寸為295 mm×78 mm×128 mm，最小壁厚為2 mm。兩個凸臺厚度最高，且面與面之間的連接拐角也相對較為厚大。零件內(nèi)部空間較大，需要采用大芯子，且兩個芯子必須相互對接。鑄件的氣密性要求是在0.3 MPa的壓力下保持15 s無泄漏。鑄件采用T4熱處理工藝。擬采用低壓鑄造工藝生產(chǎn)。

1.2  澆注系統(tǒng)設(shè)計

 低壓鑄造澆注系統(tǒng)應(yīng)滿足順序凝固要求。

采用冒口的熱節(jié)圓設(shè)計方法進行內(nèi)澆口大小計算。

式中，D內(nèi)為內(nèi)澆口的直徑，mm; D熱為熱節(jié)圓的直徑，mm。計算得到內(nèi)澆口半徑為13 mm。

為了保證鋁合金不被氧化且充型平穩(wěn)，采用開放式澆注系統(tǒng)，為單升液管中心澆注，內(nèi)澆口開在鑄件底部較厚的凸臺位置，以確保內(nèi)澆口發(fā)揮補縮作用。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，取S直：S內(nèi)=2.0～2.3)：1。通過模擬分析最終得到最優(yōu)的內(nèi)澆口面積約為490 mm2，半徑為12. 25 mm。直澆道面積為254 mm2，半徑為9 mm，內(nèi)澆口長度為15 mm。澆注系統(tǒng)示意圖見圖2。

1.3  加壓工藝參數(shù)

 加壓過程控制是低壓鑄造過程中一個關(guān)鍵的工藝條件，如果加壓速度過小，模具很難充滿，加壓速度過大，液態(tài)金屬在充型過程中容易產(chǎn)生紊流，并且模具內(nèi)的氣體來不及排出，鑄件容易產(chǎn)生氣孔等鑄造缺陷。

充型加壓壓力的計算可以依據(jù)帕斯卡定律由下式得到。

式中，p充為充型壓力，MPa;H為金屬液上升的高度，cm;p為金屬液密度，g／cm3；k為充型阻力，阻力小取下限，阻力大取上限。結(jié)合經(jīng)驗值以及合金液的牛頓粘度，這里k取1.2，由此得出充型壓力p充為5 000 Pa。

 增壓階段是合金液充型完成后在一定時間內(nèi)，突然增加壓力給予補縮，使合金液在較高的壓力作用下結(jié)晶。增壓壓力p增為(1.5～2．O)；p充為(7 500～10 000)Pa。保壓階段合金液在恒定壓力作用下結(jié)晶凝固成形，保壓壓力取值與增壓壓力相同，保壓時間不能小于鑄件的凝固時間，經(jīng)驗值為60～100 s，試驗取60 s。

 模具預(yù)熱后，選用10%的Zn0和7%的水玻璃涂料進行噴涂，厚度控制在0.2 mm以內(nèi)。

2模具設(shè)計

2.1分型面的選取

由于零件外表面突出結(jié)構(gòu)較多，所以選擇了多面分型方式，見圖3。與鑄件相接觸的模具部分以7個模塊組裝，模塊1固定，與模塊2上下分型。模塊3與模塊4左右分型，模板5將小突出部位包圍，確保3、4左右分型，與兩個金屬芯結(jié)合組成模具。模塊3與模塊4之間的分型面取一條無阻擋的傾斜平面。

2.2型腔尺寸的確定

計算金屬型的型腔和型芯尺寸，要根據(jù)零件的平均公差加上基本尺寸算出平均尺寸，根據(jù)涂料厚度和線收縮率，再考慮到金屬型預(yù)熱后的膨脹和澆注時的膨脹，根據(jù)下式計算型腔尺寸A:

式中，A，為鑄件平均尺寸，mm;K為綜合線收縮率，%；艿為涂料層厚度，mm; AA為型腔尺寸制造偏差。根據(jù)經(jīng)驗及此零件結(jié)構(gòu)，取綜合線收縮率為0. 8%。

2.3壁厚的選取

 為了降低模具成本，減少金屬模具的加工，同時使得金屬型的熱平衡符合鑄件的要求，將模具設(shè)計成實體。這樣雖然會增加模具的質(zhì)量，但也提高了模具的強度和剛度�？紤]到上方鑄件壁厚，厚大的上半模具也使得充型過程中金屬液能夠順序凝固。根據(jù)鑄造工藝來看，上下模具預(yù)熱溫度不同亦解決了順序凝固問題。

金屬型壁厚為25 mm，模具整體結(jié)構(gòu)見圖4，金屬型芯和模具材料均選用35CrMo模具鋼。

2.4排氣系統(tǒng)的設(shè)計

采用排氣槽、間隙排氣相結(jié)合的方法排氣，在芯子上做排氣塞式的槽子。將兩個半型間的接觸面做成排氣槽，見圖5。此排氣槽在斜芯上，深度為1 mm，角度為60。，圓周上有12個排氣槽。

2.5抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計

設(shè)計兩個金屬型芯，見圖6。1號斜芯需進行有角度的抽芯，1號芯與2號芯之間要用插芯連接，選用液壓抽芯機構(gòu)抽芯。

3數(shù)值模擬

 利用ProCAST軟件進行數(shù)值模擬，取澆注溫度為670℃、上模預(yù)熱溫度為300℃、下模預(yù)熱溫度為350。C，充型壓力為5 kPa。由于上模和下模、上模和金屬芯、下模和金屬芯都屬于金屬一金屬界面，傳熱系數(shù)取為5 000 W／(m2．K)，模具與空氣界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為10W／(m2．K)。模具表面設(shè)置為空冷，在內(nèi)澆口處設(shè)置熱源。

圖7為不同時刻的型腔充填過程�？梢钥闯觯�鑄件充型過程中液態(tài)金屬自下而上逐層充填，充型平穩(wěn)，未出現(xiàn)裹氣和澆不足現(xiàn)象。內(nèi)澆口處最后充滿，可以起到補縮作用，充型時間為0. 79s。由圖7可以看出，基本符合順序凝固的規(guī)律，且內(nèi)澆口處最后凝固，只在局部厚壁部位凝固時間會稍長。這表明通過調(diào)整上下模預(yù)熱溫度來改變型腔內(nèi)的溫度分布，形成有利于順序凝固的溫度梯度。圖8為凝固時間分布，圖9為缺陷分布和大小。由圖8和圖9可以看出，縮松出現(xiàn)的位置主要位于鑄件上部，平均縮松體積為0.12%，基本滿足鑄件的質(zhì)量要求。

4結(jié)語

  采用計算機輔助設(shè)計方法開發(fā)了鋁合金箱體接頭的低壓鑄造工藝和模具結(jié)構(gòu)。澆注系統(tǒng)采用單升液管中心開放式結(jié)構(gòu)。將模具結(jié)構(gòu)設(shè)計成上模、下模和金屬型芯鑲塊3部分。下模固定，上模上下開型，主要型芯鑲塊左右開型，與兩個金屬型芯組成模具。同時設(shè)計了模具的抽芯機構(gòu)和排氣系統(tǒng)。采用ProCAST軟件模擬了鑄件的低壓鑄造過程，結(jié)果表明，金屬液充型平穩(wěn)，可實現(xiàn)順序凝固，并具有良好的補縮效果。驗證了低壓鑄造工藝方案和模具結(jié)構(gòu)的合理性。