探究金屬型鑄造模具設計與實踐

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1側模設計

側模設計包括鑄件水平分型時無法出型的凹槽部位，采用側模可有效的解決這一問題。側模通過底部的滑鍵安裝在下鑄型上，下好芯后，將側模推入，鑄件出型時，上鑄型升起后將側壁模抽出，便可頂出鑄件。

2模型設計的特點

2.1直澆道的設計方案

水平分型大型金屬型模具設計，有一些常規的設計方法通常是模型本體和澆注系統分體設計，直澆道活塊安裝在上模型上，澆注后先將澆口道活塊撬出，然后起模，這種設計一是必須保證活塊撬出時有足夠的上升空間，二是撬出時有足夠的力量（因為出型時澆口道已經凝固）。本設計由于受到澆注機的限制，上模型距澆注機聯接板的高度小于澆口道的高度，無法實現活塊取出，因此，設計時澆口道活塊外形采用反斜度出型結構，澆口道內腔仍采用正斜度設計，以保證正常的充型。設計時為保證活塊的定位準確，在下鑄型留出一個深度為10mm的定位槽。澆口道活塊分成兩個半圓柱體，合型前將兩半圓柱體合緊，放置在下鑄型的定位槽處，為便于活塊的取出，在兩半圓的結合面處留有兩個撬口，便于活塊的取出。合型時利用上模型的配合斜度將澆道活塊擠緊，出型后活塊留在下鑄型上，撬動活動支口，就會方便的將活塊撬出，和澆道分離。

2.2補縮冒口的設計

采用水平分型設計的模型，有1個共同的難題，就是鑄件厚大部分冒口的布置和補縮效果不容易實現，有時為了加強補縮，往往采用加大冒口降低工藝出品率來實現。原因是水平分型的冒口必須和鑄型出模方向一致，必須是反斜度設計才能實現，出型反斜度的設計往往是冒口的截面積向上逐漸縮小，其結果是補縮效果由上到下逐漸減弱，難以形成有效的補縮通道。為解決這一難題采用了鑄型和型芯之間的斜度差來實現，也就是外型設計的斜度盡量小，而芯子的斜度盡量大，這樣形成一個外型和芯子的斜度比差，斜度比差形成一個上大下小的補縮范圍，實現了對鑄件的有效補縮。由于鑄件底部的“+”字形油道處熱節很大，易產生縮松，外型很難設置冒口。便想辦法在內腔芯中增加了4個暗冒口進行補縮，效果非常明顯。

2.3反壓頂出設計

一般的水平分型設計盡可能的將附著力大的一側放置在下鑄型內，這樣做的目的是保證上鑄型起模后鑄件能留在下鑄型內，利用下鑄型的頂出機構將鑄件頂出。但該產品由于結構的限制，鑄型上表面有很多加強筋和幾處厚大部位需要補縮。而且上鑄型的表面占去整個鑄型面積3/5，這也就造成上鑄型的附著力遠遠大于下鑄型的附著力，加上橫澆道的2/3也布置在上鑄型，這就造成鑄型起模時，鑄件留在上鑄型上，致使鑄件無法取出，而現有的重力澆注機只有一個上升油缸實現上鑄型的升降，而且普通澆注機也都是這種結構形式，只有一個上升油缸。為了保證鑄件能順利的留在下鑄型，在澆注機上增加一個頂出油缸來解決這一難題，但現有設備既沒有油缸也沒有位置來安裝頂出油缸，必須用其它方式來解決這一難題。為了保證鑄件能順利留在下鑄型內，必須在上鑄型起升時有一個相反的力作用在鑄件上，才能保證鑄件不被帶到上鑄型，解決的方法是：（1）在澆注機的運行底板上安裝2根導柱，導柱固定在底板上，位置放在鑄型的中心線上。（2）在上鑄型上設計鑄件頂出桿，頂出桿的大小、數量和位置以鑄件頂出時保持平衡為主，頂出桿固定在頂桿板上。（3）設計1根反壓橫梁安裝在頂桿板上，反壓橫梁和底板上的導柱利用插銷聯接。

2.4起模步驟

（1）澆注后把插銷插入導柱和橫梁插孔。（2）起模時上鑄型上升，反壓橫梁由于受插銷的限制，不能上升，而橫梁作用力壓在頂桿板上，使頂桿緊緊頂住鑄件。（3）當鑄型上升到一定高度，鑄件和鑄型分離，此時停止上鑄型的起升，將插銷拔出繼續上升，鑄件留在下鑄型。（4）澆注小車外移離開上鑄型位置，取出直澆道活塊，開動下型頂出油缸，將鑄件頂出

3應用和推廣情況

大型金屬型水平分型模具的設計同垂直分型的模具有較大的差別，垂直分型的澆注系統基本上布置在分型面上，對澆道和冒口沒有特殊的要求；而對于水平分型的模具設計，除考慮模具本身的結構外，同時對鑄件的出型、直澆道的出型以及冒口的補縮都有相關的要求。

3.1直澆道的其他設計

在直澆道的設計方面除去本文介紹的反斜度出型設計外，在出型高度不受限制的情況下，也可以采用直澆道合模后再放入的結構形式，只是在開模之前要先把直澆道撬出，而且一般情況要選擇在直澆道沒有完成凝固的情況下就撬出。

3.2冒口的其他設計

在冒口的設計方面除了本文介紹的利用模型的斜度和中間芯子的斜度差形成的截面積差，產生一個溫度梯度，實現鑄件的有效補縮，這種方法通常在澆注后再點冒口，效果更好，也可以采用砂芯保溫冒口來實現冒口的順序凝固，實現鑄件的補縮。

3.3暗冒口的設計

在無法放置明冒口實現鑄件補縮的情況下，可以采用設置暗冒口的方法進行補縮這可以取得同樣的補縮效果。

3.4預留支口的設計

在鑄件附著力大，澆注機的起模力不足的情況下，可以在模具設計時事先在模具的分型面上留有支口，可以借助撬杠的力量增加起模力，也可以增加一定的輔助設施來實現鑄件的頂出。

4結語

金屬型模具的設計不同于砂型模具設計，水平分型模具設計也不同于垂直分型模具設計。在進行水平分型砂型鑄造設計時，澆注系統的設計和布置相對要容易些，澆口、冒口都可以實現正斜度設計，實現正向補縮。但是，水平分型的金屬型澆注系統的設計存在一定的困難，本文介紹的水平分型大型金屬模具的設計從模具結構、直澆道、橫澆道、內澆道、冒口設計如何實現鑄造過程和滿足產品性能要求做了一些嘗試，對進行大型水平分型模具的設計有一定的借鑒作用。

作者：張耀梁建忠師文琴侯建兵原建明袁際章單位：北方通用動力集團有限公司