某發(fā)動(dòng)機(jī)公司開發(fā)的驅(qū)動(dòng)軸箱體壓鑄件，鑄件外形尺寸500×444×230，鑄件材料為鋁合金360，重量6.25Kg，壁厚3mm。鑄件要求如下：
(1)密封性能要求在0.1Mpa壓力下不能泄漏;
(2)由于裝配總成均為密封件，所以加工表面不允許有大于0.3mm的氣孔;
(3)鑄件后序要做電泳處理，因此需要高水平的表面質(zhì)量。
1 壓鑄模具的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備
1.1 對(duì)模具結(jié)構(gòu)的初步分析
根據(jù)鑄件的要求，對(duì)鑄件進(jìn)行工藝分析，確定主分型面，模具結(jié)構(gòu)為三面?zhèn)瘸榛瑝K，在無滑塊的一側(cè)布置澆道，澆道對(duì)面一側(cè)設(shè)置溢流槽及抽真空流道。為保證鑄件有較高的內(nèi)外質(zhì)量，模具內(nèi)必須設(shè)置一套合理的冷卻、加熱通道，保證在壓鑄過程中處于合理的熱平衡狀態(tài)。另外，模具要加設(shè)抽真空閥，采用真空壓鑄。
1.2 壓鑄機(jī)的選擇
(1)計(jì)算主脹型力 F主=A×p/10 A為鑄件帶澆注系統(tǒng)總的投影面積，為1638cm2(其中鑄件1260 cm2，另加30%澆注系統(tǒng)的面積)， p為壓實(shí)壓力，耐壓薄壁件取90Mpa， F主=A×p=1638×90/10=14742 KN (2)計(jì)算分脹型力 由于此模具兩側(cè)形狀完全由兩面?zhèn)瘸榛瑝K成型，側(cè)面分力很大，因此分脹型力不能忽略。F分=A芯×p×tgα / 10 A為鑄件側(cè)抽滑塊成型處總的投影面積，為636cm2， α為楔緊角，取6°， F分=A芯×p×tgα / 10=636×90×tg6°/10=602 KN (3)壓鑄機(jī)所需鎖模力 F鎖≥ 1.25(F主+ F分)=1.25×(14742+602)=1918 KN 因此，選用設(shè)備為意大利OL2000T，機(jī)床鎖模力為2000 KN。
2 壓鑄模具設(shè)計(jì)
2.1 澆注系統(tǒng)和溢流、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
(1)內(nèi)澆口截面積 Ag=G /(ρvt) G為通過內(nèi)澆口的金屬液質(zhì)量6250g， ρ為液態(tài)鋁合金密度，取2.4g/cm3，v為填充速度取30m/s，t填充時(shí)間取0.1s， Ag=G /(ρvt)=6250/(2.4×30×0.1)=868mm2驅(qū)動(dòng)軸箱體零件結(jié)構(gòu)非常不利于填充，整體零件可以分為由壁厚3mm的三部分筒形組成，如圖二所示，分別為左部外腔(A區(qū)域)、中心部分內(nèi)腔(B區(qū)域)及右部外腔(C區(qū)域)，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的特殊性，將澆口布置也分為三部分，從左到右，內(nèi)澆口的寬度×厚度為95×4.0、45×3.0、90×4.0，分別對(duì)應(yīng)A、B、C三個(gè)區(qū)域進(jìn)行填充。由于型腔中部B區(qū)域無處設(shè)置溢流槽、排氣道，所以將中部澆口旋轉(zhuǎn)一定的角度，沿著鑄件中筋的方向進(jìn)行填充，同時(shí)將中心澆口的厚度變薄，有利于快速填充，減小金屬液在薄壁處的能量損失。
(2)溢流排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
由于此鑄件結(jié)構(gòu)不利于填充，因此在填充末端設(shè)置大體積的溢流槽，約60×40×30共5處。為有效地減少鑄件內(nèi)部氣孔，改善內(nèi)部組織的致密性，在模具型腔金屬液填充末端加設(shè)兩處真空閥，進(jìn)行真空壓鑄。
真空壓鑄的原理：
a.合模后壓鑄，壓射沖頭在慢壓射越過壓室進(jìn)料口后，打開抽氣節(jié)流閥，接通大流量真空源，使壓室及型腔內(nèi)的真空度達(dá)到90-96Kpa，充型、增壓，填充完了關(guān)閉真空源。
b.真空閥排氣道是由波形轉(zhuǎn)折的薄片通道連接真空源，薄片通道多次轉(zhuǎn)折并有外冷卻，金屬液充填型腔進(jìn)入薄片通道內(nèi)逐漸失去流動(dòng)能力，有效阻止金屬液進(jìn)入真空管路內(nèi)，同時(shí)保證整個(gè)填充過程均在抽真空狀態(tài)下進(jìn)行。
3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖三所示，模板采用方導(dǎo)柱導(dǎo)向，周邊呈堤壩式封閉結(jié)構(gòu)精定位，實(shí)現(xiàn)合模時(shí)動(dòng)靜模的精確定位和鎖緊，消除熱膨脹對(duì)模具使用精度的影響。三面?zhèn)瘸榛瑝K采用封閉式滑道結(jié)構(gòu)，液壓抽芯。
4側(cè)抽液壓缸的設(shè)計(jì)
根據(jù)側(cè)抽滑塊抽芯力的計(jì)算，確定左側(cè)滑塊抽芯液壓缸直徑為Φ250，行程520(包括20mm的安全量)，右側(cè)滑塊抽芯液壓缸直徑為Φ230，行程350。由于液壓缸直徑大、行程長(zhǎng)，抽芯動(dòng)作速度緩慢，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)拍。我們采用圖四結(jié)構(gòu)的復(fù)合液壓缸，初始抽芯時(shí)直徑為Φ250的缸工作抽出22mm，保證側(cè)抽滑塊型腔與鑄件脫離后，直徑為Φ160的缸開始工作，帶動(dòng)側(cè)抽滑塊完成剩下的抽芯行程。這樣Φ250缸滿足抽芯力的要求，Φ160缸滿足抽芯行程的要求，組合完成抽芯動(dòng)作，節(jié)省抽芯動(dòng)作的時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。
5 模具加熱、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在壓鑄過程中，模具溫度偏離設(shè)定值的波動(dòng)對(duì)壓鑄模具的熱平衡有很大的影響，模具溫度是影響模具熱量散發(fā)的重要因素，間接地影響鑄件充型和凝固過程。為保證鑄件的質(zhì)量，需要在模具中保持均勻的溫度分布和合適的溫度水平。
眾所周知，在薄壁鑄件和復(fù)雜模具的情況下，熔融金屬可能在壓射過程中就凝固了。在鋁合金的壓鑄過程中，這種情況將產(chǎn)生流痕、冷隔等缺陷，更嚴(yán)重的是可能壓射不足。驅(qū)動(dòng)軸箱體壓鑄模就屬于這種情況。為保證模具在合理的溫度范圍內(nèi)壓鑄，我們?cè)谀＞叩膭?dòng)、靜模鑲塊上開設(shè)大量的加熱油通道，壓鑄機(jī)上設(shè)有加熱器(能調(diào)節(jié)和控制油溫)，在壓鑄過程中當(dāng)模具溫度下降時(shí)能加熱模具，模具溫度升高時(shí)帶走熱量冷卻模具，控制模具溫度在180±30℃范圍內(nèi)。
模具側(cè)抽滑塊長(zhǎng)芯四周被鑄件包圍，溫度升高很快，因此在側(cè)抽滑塊長(zhǎng)芯處開設(shè)冷卻水道，外接冷卻水，可以迅速地帶走熱量，避免溫度過高產(chǎn)生粘模和鑄件變形。
6 模具材料及熱處理
模具鑲塊及側(cè)抽滑塊等成型零件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼 W302，淬火硬度HRC42-44;型芯、推桿采用優(yōu)質(zhì)模具鋼SKD61，淬火硬度HRC42-44;導(dǎo)柱導(dǎo)套采用GCr15，淬火硬度HRC50-55;模板采用50鋼，調(diào)質(zhì)HB240-270;推板、推桿固定板采用45鋼。 模具按設(shè)計(jì)要求制作完成后，經(jīng)試模和生產(chǎn)驗(yàn)證，模具工作穩(wěn)定，鑄件成型良好，并有效的提高生產(chǎn)率，并能滿足批量生產(chǎn)的要求。
