長城汽車股份有限公司模具中心 雷書星 原彬 陳達(dá) 吳偉杰

1 引言

近幾年隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，各汽車企業(yè)采用壓鑄缸體替代鑄鐵缸體或低壓澆注缸體的趨勢越來越大。大型壓鑄模具的市場需求也越來越大；同時(shí)對大型壓鑄模具的設(shè)計(jì)水平和模具使用的可靠性提出了更高的要求。壓鑄模具分流錐是壓鑄模具的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響壓鑄產(chǎn)品的性能和模具的使用壽命。

2 原因分析及對策

2.1 問題描述

如圖1所示，某大型壓鑄模具的分流錐在試生產(chǎn)時(shí)發(fā)生嚴(yán)重的磕傷；生產(chǎn)1～2萬模次后，分流錐掉渣嚴(yán)重，如圖2，安裝分流錐的滑塊有開裂現(xiàn)象，如圖3。分流錐掉渣，造成鑄造的產(chǎn)品夾渣，從而導(dǎo)致鑄件氣密性差；料餅處出現(xiàn)倒扣，側(cè)向分型滑塊分型拉斷料餅，如圖4。分流錐磕傷問題嚴(yán)重影響了壓鑄模具的壽命、壓鑄生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性及產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 磕傷的分流錐

圖2 掉渣的分流錐

圖3 安裝分流錐 滑塊開裂效果

圖4 料餅倒扣示意圖

2.2 原因分析

滑塊靠油缸驅(qū)動實(shí)現(xiàn)側(cè)向分型。因油缸是柔性機(jī)構(gòu)，所以滑塊靠油缸復(fù)位時(shí)，如圖6，滑塊存在復(fù)位不徹底現(xiàn)象；此時(shí)滑塊完全復(fù)位，需要定模楔緊板楔緊滑塊座，如圖7，強(qiáng)迫滑塊復(fù)位。

模具現(xiàn)狀：如圖5所示，α錐=3°，α楔=10°。定模楔緊機(jī)構(gòu)楔緊滑塊座過程，澆口套磕傷分流錐。

圖5 滑塊組件示意圖

圖6 滑塊運(yùn)動示意圖

圖7 模具結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 楔緊滑塊示意圖

分流錐磕傷運(yùn)動過程分析：如圖8所示，設(shè)滑塊與定模距離為L，分流錐和澆口套間隙為△，滑塊座和楔緊板間隙為H。

分流錐傾斜角度為α錐=3°，楔緊板傾斜度為α板=10°。則△=L（tan3°-tan10°），當(dāng)L≤分流錐凸出高度h，則△為分流錐和澆口套磕傷位置的尺寸。因tan3°-tan10°＜0恒成立，則此結(jié)構(gòu)分流錐和澆口套磕碰必然發(fā)生，楔緊板無法楔緊滑塊座。

2.3 解決對策

分流錐和澆口套不發(fā)生磕碰，則△=L（tanα錐-tanα板）＞0，某壓鑄模具分流錐的高度為38mm，我們?nèi)》至麇F和澆口套的安全距離＞1mm，α錐取最小整數(shù)。即：當(dāng)L=38mm，△＞1mm時(shí)，α錐取最小整數(shù)。△=38×(tanα錐-tan10°)

當(dāng)α錐=11°時(shí)，△=0.68mm；當(dāng)α錐=12°時(shí)，△=1.37mm；故α錐=12°。

2.4 效果驗(yàn)證

某壓鑄模具生產(chǎn)2萬模次后分流錐磕傷問題未發(fā)生。

3 歸納和總結(jié)

3.1 歸納

為了推廣和方便使用此方法，提高工作效率。將此方法進(jìn)行形象化改進(jìn)，總結(jié)了一套滑塊上的分流錐和楔緊板相關(guān)設(shè)計(jì)方法，如圖9所示。

圖9 分流錐傾斜角度和楔緊板傾斜角度選擇表

使用方法舉例：例分流錐所在滑塊楔緊面斜度若為10°，分流錐高度為38mm。

第一步，在橫坐標(biāo)38mm處畫豎線；

第二步，豎線和10°、11°等多條斜線相交；選擇豎線和某斜線的相交點(diǎn)到豎線和10°斜線相交的點(diǎn)距離△>1mm的為12°、13°、…

第三步，分流錐為38mm，分流錐所在滑塊楔緊面斜度為10°，分流錐斜度選取12°。

適用范圍：（1）分流錐在滑塊上；（2）分流錐高度H錐低于楔緊板高度H板。

使用注意事項(xiàng)：橫坐標(biāo)為分流錐高度，縱坐標(biāo)為某高度方向上斜面橫向投影距離。

3.2 總結(jié)

通過對分流錐磕傷問題的調(diào)查與分析，聯(lián)系相關(guān)工件失效的模式，找到分流錐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的突破口；不僅在設(shè)計(jì)的源頭解決了分流錐磕傷的問題，而且綜合分流錐和楔緊結(jié)構(gòu)的相關(guān)性獲得了合理的分流錐設(shè)計(jì)方法，并將設(shè)計(jì)方法進(jìn)一步升華成易學(xué)、易懂、易使用的設(shè)計(jì)參考圖表。