【文章內容簡介】 模具，它按系統(tǒng)也分為澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和成型系統(tǒng)，按模塊功能又可分為結構件、成型件、標準件。成型件是參與制品成型的零件及部件，結構件則為除成型件外的組成一副完整型腔模具的部分，它包含導向部分、頂出部分和模具固定連接部分。而在標準化設計中則將原成型件分解為成型鑲件和成型標準件。成型鑲件由圖32中上模鑲塊上模芯分流錐下模塊3及澆口套4等組成。圖32 輪轂低壓鑄造模具結構1. 下模板 2. 陶瓷澆口套 3. 下模塊 4. 澆口套 5. 側模 6. 上模鑲塊 8. 上模芯 9. 模芯壓板 10. 上模體 11. 三角導向塊 12. 上模固定塊 14. 推板 另外，該模具的側模為四開模，有三角導向塊，澆注系統(tǒng)采用陶瓷澆口套，使它的硬度大為提高。根據(jù)零件的復雜程度，加裝了模芯和模芯壓板。冷卻系統(tǒng)為風冷，而對于不同的生產廠家及設備而言，另有導柱卡裝式模具結構，冷卻系統(tǒng)也有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)或風、水共用系統(tǒng)。 模具總體方案設計與對比 零件輪輞的主要形式輪輞是摩托車輪轂與外輪胎直接接觸的部件，它的幾何形狀較為復雜，并且已經形成了統(tǒng)一的標準。根據(jù)國家標準，摩托車輪輞系列GB13202—91，輪輞的類型分很多種，主要有圓柱型（WM型）、5176。斜底式（MT型）、斜底式（直邊式）、對開槽式以及深（槽）式。圖33 所示的是5176。斜底式圈座輪輞（MT型），這種型號的輪輞適用于代號標志系列和公制80、90和100系列的摩托車輪胎。它的特點是，輪輞的外形是由一些半徑較小的圓弧組成，并且在輪輞上有凸峰（）和斜度（5176。177。1176。）。這些特點可以使輪輞與外輪胎的連接有很好的穩(wěn)定性。圖33 5176。斜底式圈座輪輞（MT型）圖34 所示的是圓柱型圈座輪輞（WM型），這種輪輞適用于代號標志系列，也適用于公制80、90和100系列的摩托車輪胎。這種型號的輪輞底部由弧形代替了MT型底部平底的形式，但沒有凸峰和外形線傾斜的設計，在與外部輪胎相連接時，穩(wěn)定性沒有那么好。圖34 圓柱型圈座輪輞（WM型） 輪轂零件的分析輪轂零件圖如圖35所示。由零件圖可以看出，該輪轂雖然結構較為復雜，但它的對稱度很好，輪輞采用5度斜底式圈座輪輞（MT型）。輪轂有三個成120度的加強筋，輪轂中部設有花鍵連接，整體壁厚沒有非常薄的地方，鑄造性良好，且容易出模。該輪轂的輪輞與輪盤整體成型，是一件式鋁輪轂。圖35 鋁合金輪轂零件圖 圖36 鋁合金輪轂零件實體圖 鑄件毛坯的工藝分析鑄件毛坯的工藝性，是指鑄件毛坯對鑄造工藝的適應性，即鑄件毛坯的形狀結構等是否符合鑄造工藝的要求。鑄件毛坯的工藝性好壞，直接影響鑄件的質量、材料利用率、生產率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及鑄造設備的選用。鑄件毛坯的形狀結構要適合于模具的脫模，在鑄件的脫模方向上不能有阻礙鑄件脫開的凸臺、斜度等結構。若存在少部分這種情況，則要求模具能夠采用鑲塊，來輔助鑄件的脫模。只有滿足了脫模這個基本條件，才可以說鑄件毛坯的結構形狀基本上合理。但即使鑄件模具通過鑲塊的輔助能夠脫模，但這種鑄件毛坯的工藝結構還是不夠合理。實際中應盡量避免鑄件毛坯出現(xiàn)這種有阻礙鑄件脫模的結構，盡量使鑄件毛坯的形狀結構簡單，甚至要求鑄件毛坯在脫模方向上的結構形狀有一定的傾斜度，這樣就更有利于鑄件毛坯的脫模。另外，在鑄件毛坯的形狀結構中，不同型面的連接處要有一定的圓弧過渡，這個工藝要求是為了模具制造的方便以及脫模的方便。圖38 模具裝配圖（方案1）在模具中使鑄件從模具的成型零件中脫出的機構，稱為推出機構。推出機構一般由推出元件（如推桿、推管、卸料板、成型推塊、斜滑塊等）、復位元件、限位元件、導向元件、結構元件等組成。推出機構的基本傳動形式分為：機動推出、液壓推出器推出和手動推出三種。本方案中，由于鑄件形狀對稱，強度適中，便于推出，所以采用了機動推出方式。推出機構的結構形式，按動作分為直線推出、旋轉推出、擺動推出；按機構形式分為推桿推出、推管與推叉推出、卸料板推出、斜滑塊推出及其他推出機構。在本鑄型中沒有管狀的部件，也沒有較大的平面，所以不易采用推管、推叉推出機構和卸料板推出機構。由于鑄型有圓環(huán)狀型面，利于推桿進行推出和布置推桿的位置。所以推桿推出機構是本方案最佳的選擇，其他機構基本都不適宜。另外，鑄件的外形比較規(guī)則，沒有比較復雜的幾何形狀，主要以直線型線型為主，所以動作方式采用直線推出方式。壓鑄模的動模與定模的結合表面通常稱為分型面。模具一般只有一個分型面，但有時由于鑄件結構的特殊性，或者為滿足壓鑄生產的工藝要求，往往需要再增加一個或兩個輔助分型面。分型面一般分為單分型面和多分型面，單分型面又分為直線、傾斜、折線和曲面分型面。多分型面則分為雙分型面、三分型面以及組合分型面。分析本課題的輪轂零件后，認為零件形狀對稱，故采用直線型單分型面。另外，由于在該輪轂鑄件的輪輞結構中，輪輞中部的直徑尺寸比外圍的直徑尺寸要小。所以在模具的設計中就不能只采用上下模合模方式，如果采用這種方式，則當在鑄件凝固后開模的過程中，鑄件無法和模具脫開，顯然是不合理的設計。介于這種情況，在方案1中除了使用了上、下模，還采用了邊模的設計。將邊模設計成輪輞的外型形狀，這樣在開模的過程中就不會產生鑄件無法脫開模具的情況，解決了設計不合理的問題。在本方案中，輪轂的形狀不很復雜，鑄造工藝性好，其鑄件對模具溫度控制的要求不高，模具溫度在較大范圍內變動仍能生產出合格的鑄件。另外，該模具中沒有特別容易過熱的部位，如沒有直澆道、型芯、凸出部位等需要考慮快速冷卻的地方。再加上模具的散熱性比較好。所以，本方案中的冷卻方式不必采用水冷等方式，采用風冷就能滿足模具散熱的要求。模具內不必采用冷卻裝置，結構簡單。 模具總體方案2及與方案1的比較圖38所示的是模具總體方案2，方案2與方案1的主要不同之處是在鑄件的型腔位置方面。方案1中，鑄型中部有待充型的空間較大，澆口澆注的面積較大，有利于鋁合金液體迅速的充型，輪輞外圈部分也能較快的充滿鋁合金液。這種設置比較合理。而在方案2中，型腔的形狀與方案1相比是對稱放置，在澆注口附近只有很小的一個圓環(huán)面積可供鋁合金液體壓入型腔中，這樣則在充型結束后，輪輞中有些地方可能充型不足，或者產生液體的紊流。這些都會在很大程度上影響輪轂的質量。另外，在方案2中的澆注系統(tǒng)與下模接合的部分，澆注過道固定環(huán)與下模無法很好的連接。若用螺釘在圖示位置與下模連接，則下模的形狀就不夠合理，甚至難以加工出下模。圖38 模具裝配圖（方案2）方案2中的其它設計與方案1基本相同。澆注系統(tǒng)仍然采用中心澆注，從鑄型的底部開始充型；推出系統(tǒng)仍采用推桿推出系統(tǒng)，進行直線式推出；分型面也為直線型分型面，分型面在鑄型的中部；模具方式采用上模、下模和邊模的方式。在將兩種方案進行對比后，認為方案1在澆注系統(tǒng)的設計方面比方案2更為合理。所以，本設計采用方案1。 模具的動作方式為了便于看清楚模具的分模和合模是如何動作的，是如何達到將鑄件推出和模具復位的作用。下面根據(jù)幾幅模具的動作示意圖來分析模具的基本動作方式。在示意圖中，整個模具的各個部分都采用了簡化的畫法，一些細節(jié)的部分均為畫出。頂桿和螺紋連接等地方都用一條直線表示，鑄件輪廓用虛線表示，其形狀也采用了簡化畫法。圖中箭頭表示模具的移動方向。 模具的分模動作方式如圖39所示，模具整體是放置在低壓鑄造機（圖中未畫出）中的，其中下模3連接在下模座2上，而下模座2又固定在低壓鑄造機的工作臺1上。這樣在分模時，下模3則是固定在鑄造機的工作臺1上，不會向上移動。圖39 上模分模示意圖1. 工作臺 2. 下模座 3. 下模 4. 邊模 5. 導桿 6. 拉桿 8. 夾板 10. 上模座 在上模部分，模具上模11與上模座10相連，而上模座10與低壓鑄造機的拉桿6相連。模具在進行分模時，上模與上模座一起在鑄造機拉桿6的作用下向上移動，這其中，導桿5起到導向作用。與此同時，頂桿9和復位桿7在夾板8的作用下固定不動。這樣，頂桿9與上模的向上移動相比較就產生了向下的相對運動，從而將鑄件從上模中頂出。在上模向上移動的過程中，上模也會帶動邊模向上移動，從而帶動了鑄件的向上移動，使鑄件從下模中脫出。 另外，如圖310所示的是邊模脫開的過程。當上模隨低壓鑄造機向上移動，鑄件從上下模具中脫開的同時，邊模也分為四塊向外脫開。至此，則完成了鑄件從模具中脫模的全過程。圖310 邊模分模示意圖1. 工作臺 2. 下模座 3. 下模 4. 邊模 5. 導桿 6. 拉桿 8. 夾板 10. 上模座 模具的合模復位動作方式當鑄件從模具中脫出后，模具在完全冷卻后，將進行合模。合模的運動方式基本和分模的運動相反，在這個過程中，起主要作用的是復位桿。如圖311所示，在合模的過程中，上模11與上模座10在低壓鑄造機的拉桿6的作用下向下運動。此時，由于夾板頂桿9以及復位桿7等部件均固定在固定板（圖中未畫出）上，所以它們的相對位置在整個合模過程中不變，沒有產生任何運動。其中，復位桿7的下端一直頂在下模的上表面，這樣在上模11和上模座10向下運動時，由于復位桿7頂在下模3的上表面上不動，從而產生了向上的相對運動，使夾板固定板以及頂桿9等部件復位。圖311 合模示意圖1. 工作臺 2. 下模座 3. 下模 4. 邊模 5. 導桿 6. 拉桿 8. 夾板 10. 上