铝合金法兰盖压铸模设计

铝合金法兰盖是装备制造一种常用的压铸件，该零件尺寸精度要求高，表面光面，致密性好，不允许有缩孔、缩松等问题，大批量生产。压力铸造，简称压铸，是指将熔融金属液高速填充到模具型腔，并在高压下使熔融金属液变冷，从而成型的一种铸造方法。压铸成型工艺具有尺寸精度、表面，压铸件组织致密，生产等特 点，可以实现金属零部件成型的少切削甚至无切削。
1.压铸件结构工艺性分析
压铸件壁厚大体均匀，整体壁厚为2mm；Z大外形尺寸为：100×90×30mm；压铸件结构较复杂，内部有通孔，孔径约 24mm，拔模斜度为1°；同时内部还有一直径约ϕ50mm的球面，因此压铸模需要设计侧抽芯机构。压铸件对气密性要求较高，不能有缩孔、缩松、裂纹、冷隔等铸造问题。
2.压铸成型工艺分析
模具采用一模两腔，初选280t 力劲卧式冷室压铸机，考虑产品结构复杂性及气密性要求压射比压取116MPa，充填速度75m/s，射出增压时间为6s，变冷时间为8s。
3.模具主要结构设计分析
3.1分型面的选择
分型面是动、定模分开的面，分型面应选择在压铸件外形轮廓尺寸Z大处并压铸件尺寸精度和表面质量。该分型面位于压铸件Z大截面处，同时有利于压铸件留在动模上，方便模具加工。
3.2型腔数量的确定及排布
经测量，该压铸件体积为33.8cm3，质量为91.3g，在分型面上投影面积为27.7cm2。压铸机射料量选择为1.5kg，锁模力为2,800kN，选择锤头直径ϕ60mm，压射冲头推出距离140mm。综合考虑经济性和设备情况，采用一模二腔的型腔设计。
3.3浇注系统设计
3.3.1浇注系统结构设计
浇注系统是金属液进入型腔的通道，主要功能是 导入金属液及传递压力，一般由直浇道、横浇道、内浇 口及料柄组成。铝合金法兰盖要求内部组织致密，尺寸，浇注系统对其成型质量有非常大的影响。从直浇道到横浇道再到浇口，截面积逐渐减小，既可以对流动的金属液局部增压，金属液的流动，又可以减少金属液和 空气的接触，防止金属液卷气及氧化。
3.3.2内浇口尺寸分析
内浇口尺寸过大或过小都会影响充填过程，过大的浇口使充填速度减小，浇口凝固缓慢；过小的浇口使金属液喷射严重，型芯磨损加剧。防止金属液因为铸造压力过大从排溢系统中喷出，将主分型面溢流排气槽设计成类似“搓衣板”形状，且排气槽开设的位置与溢流口错位。
3.4排溢系统设计
排溢系统指的是模具的排气槽和溢流槽，排溢系统的作用包括：排除型腔内的气体，储存冷污金属液， 转移缩孔、缩松、涡流卷气及产生冷隔的部位，提高压 铸件内部质量等。
法兰盖排溢系统位于两处：①末端离浇口Z远处。该处是压铸件Z后凝固的位置之一，需设计溢流排气槽其成型工艺性，但由于该位置紧邻深孔侧型芯分型面，对溢流排气槽的布置有   制约，故分别在侧分型面上及主分型面设计排气溢流槽。侧分型面上的溢流槽设计为环形方便侧型芯抽芯。
3.5.1球面侧抽芯结构设计
该侧抽芯机构主要组成零件有斜导柱、滑块、挡块、块、压条及3  个侧型芯，用来成型法兰盖内部球面结构及2 个侧孔。由于金属液在侧型芯周围变冷后产生热胀冷缩， 尺寸逐渐减小，会对侧型芯产生包紧作用，因此侧型 芯抽出时需要   的抽芯力，滑块与侧型芯、导滑槽均采用镶拼式结构，易于组装，并可进行单独热处理，提高及使用寿命。
3.5.2深孔侧抽芯结构设计
由于该压铸件内部通孔较深（约50mm），包紧力大，因此采用液压抽芯。侧型芯复位后，为防止侧型芯在铸造压力作用下后退影响压铸件尺寸精度，选用整体式楔紧块对活动型芯进行楔紧，楔紧角25°。
3.6变冷系统设计
由于铝合金浇注温度较高（650℃），为了提高生产效率及法兰盖的质量和致密性，延长模具使用寿命，要在模具型腔内温度Z高、热量集中的区域设计变冷系统，包括变冷水道及点变冷器。对于模具容易过热的部位，如直浇道部分，使用螺旋水道循环变冷。对模具横浇道、定模型腔、斜导柱侧抽芯机构主要部分布置变冷水流道。其中横浇道及定模型腔变冷水道直径ϕ10mm，斜导柱侧抽芯机构的滑块部位过热严重，需将变冷水道直径设计为ϕ16mm，变冷水在其中形成循环流动加强变冷。
对于局部热量集中、温度较高但不方便设计变冷 水流道的部位，如动模部分，由于要设计顶出装置，不 能使顶出装置（如顶杆）和变冷水道干涉，通常采用点 变冷的方式进行变冷。
3.7推出机构设计
推杆尽量设置于法兰盖压铸件的平面、直浇道、横浇道、溢流槽、排气槽等部位，均匀排布。推杆直径取ϕ6mm、ϕ8mm  两种规格共15根，后端加粗，经刚性校核其刚性系数达2.0  以上，能满足使用要求。
采用弯曲横浇道，减少金属液流动距离；计算内浇口尺寸，同时在金属 液交汇处和金属液流动末端设置溢流排气槽，防止压 铸件内部出现气孔、冷隔等问题，压铸件内部致密性好。在压铸件内部深孔处设计液压抽芯机构，内部球面侧凹处设计斜导柱侧抽芯机构，三向抽芯，压铸 件的尺寸精度。在模具过热部位如直浇道、横浇道、定模型腔等处设计循环水冷系统，在动模局部过热处设置点变冷装置，提高了压铸件表面质量、生产效率及模具使用寿命。Z后在浇注系统、集渣包、排气槽等工艺废料部位设计顶杆顶出，既能使压铸件顶出时受力均匀，又不会在压铸件表面留下顶杆顶出的痕迹。