【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 下模塊 4. 澆口套 5. 側(cè)模 6. 上模鑲塊 8. 上模芯 9. 模芯壓板 10. 上模體 11. 三角導(dǎo)向塊 12. 上模固定塊 14. 推板 另外，該模具的側(cè)模為四開模，有三角導(dǎo)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(fù)雜程度，加裝了模芯和模芯壓板。冷卻系統(tǒng)為風(fēng)冷，而對(duì)于不同的生產(chǎn)廠家及 設(shè)備而言，另有導(dǎo)柱卡裝式模具結(jié)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)也有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)或風(fēng)、水共用系統(tǒng)。 模具總體方案設(shè)計(jì)與對(duì)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(fù)雜，并且已經(jīng)形成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，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(duì)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(hào)的輪輞適用于代號(hào)標(biāo)志系列和公制 80、 90 和 100 系列的摩托車輪胎 。它的特點(diǎn)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（ 處）和斜度（ 5176。177。 1176。）。這些特點(diǎn)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(hào)標(biāo)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(hào)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(shè)計(jì)，在與外部輪胎相連接時(shí)，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(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但它的對(duì)稱度很好，輪輞采用 5度 斜底式圈座輪輞（ MT 型）。輪轂有三個(gè)成 120 度 的加強(qiáng)筋，輪轂中部設(shè)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(shí)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(duì)鑄造工藝的適應(yīng)性，即鑄件毛坯的形狀結(jié)構(gòu)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(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及鑄造設(shè)備的選用。 鑄件毛坯的形狀結(jié)構(gòu)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(tái)、斜度等結(jié)構(gòu)。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(gè)基本條件，才可以說鑄件毛坯的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)還是不夠合理。實(shí)際中應(yīng)盡量避免鑄件毛坯出現(xiàn)這種有阻礙鑄件脫模的結(jié)構(gòu)，盡量使鑄件毛坯的形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，甚至要求鑄件毛坯在脫模方 向上的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中，不同型面的連接處要有一定的圓弧過渡，這個(gè)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(jī)構(gòu)，稱為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)一般由推出元件（如推桿、推管、卸料板、成型推塊、斜滑塊等）、復(fù)位元件、限位元件、導(dǎo)向元件、結(jié)構(gòu)元件等組成。推出機(jī)構(gòu)的基本傳動(dòng)形式分為：機(jī)動(dòng)推出、液壓推出器推出和手動(dòng)推出三種。本方案中，由于鑄件形狀對(duì)稱， 強(qiáng)度適中，便于推出，所以采用了機(jī)動(dòng)推出方式。 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，按動(dòng)作分為直線推出、旋轉(zhuǎn)推出、擺動(dòng)推出；按機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)。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(jī)構(gòu)和卸料板推出機(jī)構(gòu)。由于鑄型有圓環(huán)狀型面，利于推桿進(jìn)行推出和布置推桿的位置。所以推桿推出機(jī)構(gòu)是本方案最佳的選擇，其他機(jī)構(gòu)基本都不適宜。另外，鑄件的外形比較規(guī)則，沒有比較復(fù)雜的幾何形狀，主要以直線型線型為主，所以動(dòng)作方式采用直線推出方式。 壓鑄模的動(dòng)模與定模 的結(jié)合表面通常稱為分型面。模具一般只有一個(gè)分型面，但有時(shí)由于鑄件結(jié)構(gòu)的特殊性，或者為滿足壓鑄生產(chǎn)的工藝要求，往往需要再增加一個(gè)或兩個(gè)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(rèn)為零件形狀對(duì)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)中就不能只采用上下模合模方式，如果采用這種方式，則當(dāng)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(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)。將邊模設(shè)計(jì)成輪輞的外型形狀，這樣在開模的過程中就不會(huì)產(chǎn)生鑄件無法脫開模具的情況，解決了設(shè)計(jì)不合理的問題。 在本方案中，輪轂的形狀不很復(fù)雜，鑄造工藝性好，其鑄件對(duì)模具溫度控制的要求不高，模具溫度在較大范圍內(nèi)變動(dòng)仍能生產(chǎn)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(fēng)冷就能滿足模具散 熱的要求。模具內(nèi)不必采用冷卻裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shè)置比較合理。而在方案 2中，型腔的形狀與方案 1相比是對(duì)稱放置，在澆注口附近只有很小的一個(gè)圓環(huán)面積可供鋁合金液體壓入型腔中，這樣則在充型結(jié)束后，輪輞中有些地方可能充型不足，或者產(chǎn)生液體的紊流。這些都會(huì)在很大程度上影 響輪轂的質(zhì)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(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)行對(duì)比后，認(rèn)為方案 1在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面比方案 2更為合理。所以，本設(shè)計(jì)采用方案 1。 模具的動(dòng)作方式 為了便于看清楚模具的分模和合模是如何動(dòng)作的，是如何達(dá)到將鑄件推出和模具復(fù)位的作用。下面根據(jù)幾幅模具的動(dòng)作示意圖來分析模具的基本動(dòng)作方式。在示意圖中，整個(gè)模具的各個(gè)部分都采用了簡(jiǎn)化的畫法，一些細(xì)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(jiǎn)化畫法。圖中箭頭表示模具的移動(dòng)方向。 模具的分模動(dòng)作方式 如圖 39所示，模具整體是放置在低壓鑄造機(jī)（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(jī)的工作臺(tái) 1上 。這樣在分模時(shí)，下模 3則是固定在鑄造機(jī)的工作臺(tái) 1上，不會(huì)向上移動(dòng)。 圖 39 上模分模示意圖 1. 工作臺(tái) 2. 下模座 3. 下模 4. 邊模 5. 導(dǎo)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(jī)的拉桿6相連。模具在進(jìn)行分模時(shí)，上模與上模座一起在鑄造機(jī)拉桿 6的作用下向上移動(dòng)，這其中，導(dǎo)桿 5起到導(dǎo)向作用。與此同時(shí)，頂桿 9和復(fù)位桿 7 在夾板 8 的作用下固定不動(dòng)。這樣，頂桿 9與上模的向上移動(dòng)相比較就產(chǎn)生了向下 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而將鑄件從上模中頂出。在上模向上移動(dòng)的過程中，上模也會(huì)帶動(dòng)邊模向上移動(dòng)，從而帶動(dòng)了鑄件的向上移動(dòng)，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(dāng)上模隨低壓鑄造機(jī)向上移動(dòng)，鑄件從上下模具中脫開的同時(shí)，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(tái) 2. 下模座 3. 下模 4. 邊模 5. 導(dǎo)桿 6. 拉桿 8. 夾板 10. 上模座 模具的合模復(fù)位動(dòng)作方式 當(dāng)鑄 件從模具中脫出后，模具在完全冷卻后，將進(jìn)行合模。合模的運(yùn)動(dòng)方式基本和分模的運(yùn)動(dòng)相反，在這個(gè)過程中，起主要作用的是復(fù)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(jī)的拉桿 6的作用下向下運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，由于夾板 頂桿 9 以及復(fù)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(duì)位置在整個(gè)合模過程中不變，沒有產(chǎn)生任何運(yùn)動(dòng)。其中，復(fù)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(yùn)動(dòng)時(shí)，由于復(fù)位桿 7頂在下模 3的上表面上不動(dòng)，從而產(chǎn)生了向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使夾板固定板以及頂 桿 9等部件復(fù)位。 圖 311 合模示意圖 1. 工作臺(tái) 2. 下模座 3. 下模 4. 邊模 5. 導(dǎo)桿 6. 拉桿 8. 夾板 10. 上模座 4 模具設(shè)計(jì) 鑄件的材料及其性能 本課題中鑄件的材料牌號(hào)為： ZL101A。其合金牌號(hào)為： ZALSi7MgA(鑄造工程師手冊(cè)第一版 342 頁 表 454)。鑄造鋁合金對(duì)各種鑄造工藝的適應(yīng)性都很好，可以用于砂型鑄造、金屬型鑄造、熔模鑄造、殼型鑄造、低壓鑄造、壓鑄、連續(xù)鑄造、觸變鑄造等。同一牌號(hào)的合金，用不同工藝鑄造，其 力學(xué)性能有所不同。 ZL101A 屬于鋁硅合金，鋁硅合金有良好的鑄造性能，經(jīng)變質(zhì)處理和熱處理后，有良好的力學(xué)性能和耐蝕性能，是應(yīng)用最廣的鋁合金。 機(jī)械加工余量的確定 機(jī)械加工余量是為了保證鑄件機(jī)械加工面尺寸和零件加工精度，在設(shè)計(jì)鑄件和鑄造工藝時(shí)，預(yù)先增加并在機(jī)械加工時(shí)應(yīng)予以切除的金屬層厚度。鑄件的加