原標題：后蓋殼體壓鑄件起定模困難的分析與解決方案

摘要

JSD180重卡變速器副箱后蓋殼體實際壓鑄生產(chǎn)過程中經(jīng)常會因為起定模困難而影響生產(chǎn)。分析此鑄件起模困難的各種影響因素，并制訂了改進方案。通過在動模上設置倒扣、在定模上設置碟簧頂出機構(gòu)等工藝措施，徹底解決了壓鑄件在開模瞬間起模困難、扭曲變形的問題。

鋁合金壓鑄屬于金屬型鑄造，鋁金屬液在壓力作用下快速充型，迅速冷卻，使鑄件具有尺寸精度高、表面質(zhì)量好、組織致密等優(yōu)點。此外，鋁合金壓鑄工藝還具有高效、環(huán)保的工藝特點。因此，在現(xiàn)代機械制造及其他行業(yè)中得到迅速推廣，發(fā)展前景廣闊。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及特性

我公司生產(chǎn)的JSD180壓鑄鋁合金后蓋（圖1）是重型汽車雙中間軸變速箱中的重要部件之一，材質(zhì)為ADC12鋁合金，鑄件重7.6kg，外形尺寸為520 mmx345 mmx83 mm，平均壁厚6 mm，采用壓鑄工藝成形。

圖1 JSD180壓鑄鋁合金后蓋鑄件

2 鑄件問題及缺陷描述

JSD180后蓋殼體鑄件機加工后大口面部分區(qū)域出現(xiàn)黑皮現(xiàn)象，如圖2所示。嚴重者，生產(chǎn)過程粘附定模難于起出模芯，如圖3所示

圖2 鑄件機加工黑皮

圖3 鑄件粘定模

3 黑皮及起定模困難原因分析

壓鑄件起模困難和起模斜度、Fe含量、模具噴涂脫模劑質(zhì)量、留模時長、模具型腔表面粗糙度及模具結(jié)構(gòu)等因素有關。起模困難很容易造成鑄件變形，機加工后出現(xiàn)表面黑皮。適當?shù)丶哟蠹庸び嗔?，雖然能夠減少加工黑皮現(xiàn)象，但是對零件成品機加工表面質(zhì)量、加工效率以及后續(xù)的裝配等均有影響。

3.1 加工余量

JSD180后蓋殼體大口面的加工余量設計值為1.5 mm。對生產(chǎn)的鑄件隨機抽取了5組進行尺寸測量，測量結(jié)果見表1，實際加工余量值足夠，且遠超出行業(yè)標準（1.0mm）?？梢?，后蓋加工黑皮的主要原因不是加工余量小。

表1 加工余量 mm

3.2 起模斜度

起模斜度太小會導致鑄件難以脫出模具型腔。對模芯的起模斜度進行了實際測量，都沒有小于1.5°，符合壓鑄模具行業(yè)設計規(guī)范。

3.3 Fe元素含量

一般情況下，F(xiàn)e元素對鋁合金是有害的，但對于ADC12壓鑄鋁合金來講，F(xiàn)e元素須調(diào)整到一定含量，低于下限時，有粘模傾向;高于上限0.9%，合金流動性降低，熱裂傾向加大，力學性能下降。所以，一般Fe含量控制在0.7%~0.9%之間。為此，對問題鑄件的化學成分進行了追蹤，并對連續(xù)一個月內(nèi)的檢測結(jié)果做了SPC分析，如圖4所示，F(xiàn)e元素含量未出現(xiàn)超標現(xiàn)象。

圖4 ADC12鋁合金Fe元素含量SPC分析

3.4 模具起模劑噴涂

噴涂模具型腔表面所使用的起模劑附著能力強、脫模效果好。如果起模劑噴涂不均勻，有陰影區(qū)，鑄件起模摩擦阻力就會增大，導致模具表面粘鋁或鑄件起模困難。圖5為壓鑄正常生產(chǎn)時，定模芯表面噴涂起模劑后的情況，從照片可以看出，起模劑噴涂均勻，未發(fā)現(xiàn)模具型腔表面有噴涂不到位的陰影區(qū)。

圖5 定模型腔起模劑噴涂效果

3.5 留模時長

壓鑄件留模時間越長，隨著溫度的降低，鑄件收縮越大，鑄件對模芯的包緊力加大，使得起模阻力更大。將留模時間由最初的14 s減少到13s，發(fā)現(xiàn)鑄件粘模頻次有所減輕，較為合適的留模冷卻時間為12s，但鑄件依然出現(xiàn)加工黑皮、起定模困難問題，這說明留模時長屬于次要因素。

3.6 模具型腔表面粗糙度

模具型腔表面粗糙也容易造成鑄件起模困難，模具定期下機保養(yǎng)時，對模芯型腔表面省模拋光，保證成形面粗糙度Ra值不大于0.4 μm，措施實施后，生產(chǎn)過程鑄件粘定模情況也無明顯改善，模具型腔表面粗糙度導致的鑄件出模變形也屬于次要因素。

3.7 模具結(jié)構(gòu)

為了保證足夠的強度，該壓鑄件外部布置的加強筋多且密集，相對高度較高，為了保證鑄件的外觀要求，把鑄件外部的成形面設置在定模側(cè)，鑄件內(nèi)部的成形面設置在動模側(cè)，這樣帶來的問題是鋁液充型后所形成的鑄件對定模芯的有效包裹面積大于對動模芯的有效包裹面積，因此就造成鑄件起定模時的阻力大于動模，鑄件凝固后起定模相對于動模困難，以上分析說明，動、定模起模陽力不平衡是造成鑄件脫定模困難的主要原因。定、動模芯照片如圖6所示。

4 方案改進及驗證

壓鑄工藝的基本原理是液態(tài)金屬高速充型、高壓凝固，在壓鑄工藝中，充填速度可高達每秒幾十米甚至百米，卷入型腔內(nèi)的氣體難以完全排出，壓鑄件氣孔難于避免?。因此加工余量、起模斜度受限。而鑄件材料的化學成分、模具表面的粗糙度、噴涂以及留模時間改善的空間又很小，這樣就只能從模具的結(jié)構(gòu)上來想辦法。

結(jié)合以上分析，我們在定模上做了一個碟簧頂出機構(gòu)，該機構(gòu)的原理是:當動、定模合模時，通過分型面上的復位桿將定模芯上設置的頂出鑄件頂桿壓回;開模時，通過頂桿后面壓縮彈簧的彈力將鑄件從定模芯內(nèi)頂出;再者，在動模芯上設置一些倒扣(凹坑)，使鑄件對動模具有更大的出模阻力，這樣鑄件就更易脫出定模而附著在動模上。待動模開模到位后，動模上的頂桿將鑄件頂出。圖7a所示為動模上設置的倒扣(凹坑)，圖7b為鑄件從動模頂出后，倒扣余料被切除后遺留下的痕跡，圖8為定模芯上的碟簧頂出機構(gòu)頂桿布置圖。

圖6 模芯

圖7 倒扣

圖8 定模頂桿布置圖

對模具改進前、后各十天的生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)共計8641件做了對比分析，機加工后出現(xiàn)黑皮鑄件的比例從原來的17.02%下降到了0.30%，同時，鑄件起定模困難的問題也得到了有效改善。

5 結(jié)論

（1）JSD180后蓋殼體壓鑄件定模起模阻力大于動模脫模阻力是造成鑄件起定模困難的主要原因。

（2）在定模上設置碟簧頂出機構(gòu)，在動模上制作倒扣，能夠有效地解決后蓋殼體起定模困難問題

作者：
劉德旺 郭兆坤
陜西法士特汽車傳動集團有限責任公司
本文來自：鑄造雜志