【正文】 等工藝相比較，它是一種新的特種鑄造。 我國(guó)是從五十年代開(kāi)始研究低壓 鑄造的。目前，國(guó)內(nèi)汽車(chē)、拖拉機(jī)、摩托車(chē)等制造廠已經(jīng)形成專業(yè)化的低壓鑄造車(chē)間，造船、電機(jī)、儀表、輕工和國(guó)防工業(yè)也廣泛采用了這種工藝，并由生產(chǎn)簡(jiǎn)單件發(fā)展到了生產(chǎn)復(fù)雜件。所以，我國(guó)的許多工廠和單位，可以成熟的運(yùn)用低壓鑄造工藝來(lái)生產(chǎn)高要求的鋁合金復(fù)雜鑄件。甚至有些單位已成功的運(yùn)用低壓鑄造法來(lái)澆注大型簿壁葉片復(fù)雜鑄件，實(shí)現(xiàn)了以鑄 代鍛。低壓鑄造則主要應(yīng)用于鋁合金鑄件的產(chǎn)品上，隨著對(duì)鋁合金鑄件的質(zhì)量要求和性能要求越來(lái)越高，鋁合金低壓鑄造幾乎已成為一項(xiàng)必不可少的工藝，并在一定情況下代替了部分壓鑄鋁合金鑄件。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，隨著航空工業(yè)的發(fā)展，英國(guó)廣泛地采用低壓鑄造生產(chǎn)技術(shù)要求較高地航空發(fā)動(dòng)機(jī)地汽缸等輕合金鑄件。這樣，低壓鑄造工藝迅速擴(kuò)散到通用機(jī)械、紡織機(jī)械、儀表和商業(yè)產(chǎn)品等領(lǐng)域。專用的低壓鑄造設(shè)備的商品化，把低壓鑄造工藝技術(shù)提高到了一個(gè)較高的水平。它屬于一種特種鑄造工藝，由于低壓鑄造壓力較低（一般為 20～ 60kPa），故稱之為低壓鑄造。 圖 2－ 1 低壓鑄造工藝示意圖 1． 保溫爐 8. 頂桿 低壓鑄造的裝置簡(jiǎn)圖如圖 2－ 1所示。待型腔中的合金液體凝 固成形后，即可解除坩鍋內(nèi)合金液體 2表面的氣體壓力，使升液管 3 和澆口 11中尚未凝固的合金液體靠自重流回坩鍋內(nèi)，完成一次澆注過(guò)程，經(jīng)脫模后便得到了所需的鑄件。 圖 2－ 2 低壓鑄造原理示意圖 容器 2. 金屬液 3. 升液管 6. 鑄件 7. 鑄型 由圖 2－ 2 可知：由于 F1 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 F2 ，因此，當(dāng)坩鍋中液面下降高度 H1 時(shí)，只要在坩鍋中金屬液面上施加一個(gè)很小的壓力，升液管中的金屬液就能上升一個(gè)相當(dāng)?shù)母叨?H2 。 ]10[ 低壓鑄造所用的鑄型可以是金屬型、干砂型、濕砂型、石膏型、石墨型、熔模型殼和陶瓷型等。 圖 2－ 3 低壓鑄造工藝操作過(guò)程 通過(guò)圖 2－ 3 可以了解低壓鑄造的工藝流程的操作過(guò)程。有些工序若操作不慎，會(huì)增加不必要的時(shí)間浪費(fèi)，降低勞動(dòng)生產(chǎn)效率，例如坩鍋密封不好，會(huì)使氣體泄漏，影響進(jìn)氣壓力參數(shù)的正?？刂?，泄漏嚴(yán)重的需要反工。 由于液態(tài)金屬是在壓力推動(dòng)下進(jìn)入型腔，并在壓力作用下結(jié)晶凝固進(jìn)行補(bǔ)縮，其升液管上涂料 升液管的加熱和裝配 密封蓋準(zhǔn)備 熔化 除氣 精煉 爐前檢驗(yàn) 金屬的熔煉 砂模造型造芯 金屬型準(zhǔn)備： 表面清理 噴刷涂料 排氣道檢查 裝配檢查 模具預(yù)熱 調(diào)節(jié)開(kāi)合型速度和開(kāi)合型的順序控制（并調(diào)節(jié)控制鑄件凝固后的靜止時(shí)間） 開(kāi)關(guān)型控制臺(tái) 坩鍋的密封 （裝配密封蓋） 扒去升液管中的浮渣 測(cè)量液面高度 做密封性試驗(yàn) 并澆注試棒 配模 合型 澆注 升液 充型 保壓 放氣 脫模取件 清理工作臺(tái)面和升液管內(nèi)浮渣 鑄件清理 通過(guò)氣動(dòng)元件來(lái)調(diào)節(jié)澆注各階段的壓力參數(shù)，以控制其澆注工藝 氣動(dòng)控制臺(tái) 成品 充型過(guò)程既與重力鑄造法不同，也不同于高壓高速充型的壓力鑄造。其主要特點(diǎn)如下： 1) 液態(tài)金屬充型比較平穩(wěn)。同時(shí)，型腔內(nèi)液流與氣流方向一致，減小了產(chǎn)生氣孔缺陷的可能性。低壓鑄造時(shí)液態(tài)金屬是在外界壓力作用下強(qiáng)迫流動(dòng)的，提高了液態(tài)金屬的充填性，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，這對(duì)于薄壁葉片和大型復(fù)雜薄壁鑄件的成形更為有利。因?yàn)殍T件是在壓力作用下結(jié)晶凝固，大幅度提高了補(bǔ)縮效果，從而提高了鑄件的力學(xué)性能。由于鑄件組織致密，鑄件 的氣密性、耐壓性都得到提高，這對(duì)于要求耐壓和防滲漏的鑄件具有明顯效果。由于低壓鑄造利用壓力充型和補(bǔ)縮，簡(jiǎn)化了澆冒口系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使工藝出品率可提高到 90％左右。 6) 低壓鑄造對(duì)鑄型材料沒(méi)有特殊的要求，凡可作為鑄型的各種材料，都可以用作為低壓鑄造的鑄型材料。 8) 改善了澆注時(shí)的勞動(dòng)條件。同時(shí)，澆包置于密封的壓力罐 中，也減少了高溫合金液對(duì)人體的熱輻射，有利于工人的健康。另外，鋁合金液容易增鐵。 1) 預(yù)壓和預(yù)壓速度 預(yù)壓壓力是指當(dāng)金屬液面上升到澆口附近所需要的壓力。 2) 充型壓力和充型速度 充型壓力是指使金屬液充型上升到鑄型頂部所需的壓力。 3) 增壓和增壓速度 金屬液充滿型腔后，再繼續(xù)增壓，使鑄件的結(jié)晶凝固在一定大小的壓力作用下進(jìn)行，這時(shí)的壓力叫結(jié)晶壓力。但通過(guò)結(jié)晶增大壓力來(lái)提高鑄件質(zhì)量，不是任何情況下都能采用的。 圖 31 整體式鋁合金輪轂低壓鑄造模具結(jié)構(gòu)圖 ]7[ 該模具屬于典型的金屬型型腔模具。在澆口與分流錐之間，設(shè)置有過(guò)濾網(wǎng)，分流錐設(shè)計(jì)為（平）圓頂，以頂住過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)一模一件以濾渣，還可避免紊流。冷卻部位主要集中在車(chē)輪輪輻、中心澆口處，而輪輞部位則無(wú)須冷卻系統(tǒng)。在頂出系統(tǒng)的設(shè)置中， 設(shè)置了相應(yīng)的頂桿系統(tǒng)，將鑄件在模具分模時(shí)頂出鑄型。成型件是參與制品成型的零件及部件，結(jié)構(gòu)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(dǎo)向部分、頂出部分和模具固定連接部分。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。根據(jù)零件的復(fù)雜程度，加裝了模芯和模芯壓板。 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(chē)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)。斜底式（ MT 型）、斜底式（直邊式）、對(duì)開(kāi)槽式以及深（槽）式。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(chē)輪胎 。177。）。 圖 33 5176。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(méi)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(méi)有那么好。 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）。該輪轂的輪輞與輪盤(pán)整體成型，是一件式鋁輪轂。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。若存在少部分這種情況，則要求模具能夠采用鑲塊，來(lái)輔助鑄件的脫模。但即使鑄件模具通過(guò)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。 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(guò)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。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。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。在本鑄型中沒(méi)有管狀的部件，也沒(méi)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)。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。 壓鑄模的動(dòng)模與定模 的結(jié)合表面通常稱為分型面。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。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。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(kāi)模的過(guò)程中，鑄件無(wú) 法和模具脫開(kāi)，顯然是不合理的設(shè)計(jì)。將邊模設(shè)計(jì)成輪輞的外型形狀，這樣在開(kāi)模的過(guò)程中就不會(huì)產(chǎn)生鑄件無(wú)法脫開(kāi)模具的情況，解決了設(shè)計(jì)不合理的問(wèn)題。另外，該模具中沒(méi)有特別容易過(guò)熱的部位，如沒(méi)有直澆道、型芯、凸出部位等需要考慮快速冷卻的地方。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。這種設(shè)置比較合理。這些都會(huì)在很大程度上影 響輪轂的質(zhì)量。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。澆注系統(tǒng)仍然采用中心澆注，從鑄型的底部開(kāi)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。所以，本設(shè)計(jì)采用方案 1。下面根據(jù)幾幅模具的動(dòng)作示意圖來(lái)分析模具的基本動(dòng)作方式。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(huà)法。 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(huà)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 。 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。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)。在上模向上移動(dòng)的過(guò)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。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(kāi)的同時(shí)，邊模也分為四塊向外脫開(kāi)。 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。 如圖 311 所示，在合模的過(guò)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)。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。其合金牌號(hào)為： ZALSi7MgA(鑄造工程師手冊(cè)第一版 342 頁(yè) 表 454)。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。 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