司紅麗
(中航工業(yè)哈爾濱東安發(fā)動機(集團)有限公司,黑龍江哈爾濱 150066)
目前,中航工業(yè)哈爾濱東安發(fā)動機(集團)有限公司正在生產和研制的鑄件種類非常多,尤其是作為航空產品的機匣殼體類鑄件,隨著鑄件復雜程度越來越高,其精度要求也非常高,而模具作為“鑄造之母”,其精度直接影響著鑄件的精度,因此提高模具精度有著非常重要的意義。
鑄造模具是鑄造生產中不可或缺的工藝裝備,對鑄件的尺寸精度影響巨大。
針對生產中某些鑄件的精度不高,甚至是原來精度高的鑄件合格率也有下降的趨勢,筆者總結認為主要有以下幾個因素:
(1)我公司從事模具設計和制造的工程技術人員都是年輕人,設計經驗不足,而且主要是學鑄造和機械加工專業(yè)的,而學鑄造的對機械加工工藝缺乏了解,學機械加工的又對鑄造工藝不了解,導致某些問題不求甚解,甚至在生產任務緊急的時候放松技術要求。
(2)模具制造精度低、數控加工機械老舊,各工種操作人員年輕,欠缺經驗。
(3)模具材料的選擇及采購。某些模具鑄件質量差,存在大量的砂眼等缺陷,導致模具光潔度甚至達不到符合使用要求。某些材料的熱處理未達到設計要求等。
(4)模具使用者操作不當,用力敲、砸等行為,致使模具變形甚至報廢。
(5)模具使用車間對模具的管理和保養(yǎng)不當。
我公司生產的產品都是航空產品,對鑄件尺寸要求很高,故對模具的精度要求也很高。本文以型板類模具為例,介紹提高鑄件精度的方法。型板類模具結構包括型板、砂箱、模樣等部件。
(1)合理選擇模具材料及熱處理要求
型板與砂箱材料選擇ZL105,熱處理要求為固溶+人工時效以消除應力。底板的高度必須根據使用要求來確定,普通平面式底板高度一般為40~150 mm,壁厚一般為10~20 mm,在實際使用中,由于操作時的敲擊,會出現底板損壞的情況,所以在設計時,經常將壁厚增加到25 mm。模樣材料選擇6061 鋁合金,熱處理要求為固溶+人工時效以消除應力。
(2)合理選擇模具的配合公差
砂型組型時使用定向套(圓)、定位套(扁)及合箱錐。對于定向套、定位套及型板銷(圓銷和扁銷)、合箱錐,我公司根據多年的設計制造及使用情況已經逐漸形成通用標準件。
定位套與定向套在型板上的安裝見圖1,合箱錐的形式見圖2。
定向套(圓)、定位套(扁)與型板銷的配合偏差選用H8/f7,定向套(圓)、定位套(扁)與合箱錐的配合偏差選用H8/e9。
圖1 型板上定位套與定向套的安裝
圖2 合箱錐的形式
(3)合理選擇模具制造公差
砂箱與型板加工精度要求:砂箱內側面,上、下平面,型板上、下平面,粗糙度為Ra=1.6 μm,砂箱高度的尺寸偏差應為h-0.1 mm(h為砂箱的高度)。砂箱高度根據鑄件尺寸確定。定位銷孔位置偏差±0.05 mm。砂箱與型板形位公差要求見表1。
表1 砂箱與型板形位公差要求 (mm)
模樣是形成鑄件的模具部件,模樣加工通常采用數控機床來進行加工,我公司要求加工后模樣粗糙度為Ra=1.6 μm,尺寸加工精度允許±0.1 mm,芯頭部分一般制造偏差為:凸臺部分+0.05~+0.1 mm,凹坑部分-0.05~-0.1 mm。模樣上不易出模的位置設置活塊,配合間隙采用H8/f7;模樣上不易加工或不易清理位置設置鑲塊。定位銷孔位置偏差±0.05 mm,保證鑄件尺寸準確。
(4)制定合理的加工工藝并嚴格遵守工藝紀律
在模具加工制造過程中制定合理的加工工藝有利于提高模具的質量,操作者應嚴格遵守工藝紀律,避免出現超越工序、私自更改加工程序等情況。
(5)加強模具的管理
在模具管理上要從現場使用、維護與保管等方面入手,必須建立嚴格的規(guī)章制度和定期檢查措施,保證模具部件的不缺少、無磕碰傷等完整性,解決模具表面光潔、無粘物等外觀問題,確保模具的使用精度。
(6)加大人才培養(yǎng)力度
目前我公司從事模具設計和操作的人員呈現年輕化,技術不成熟、經驗不足,出現人才隊伍“斷檔”,加強年輕技術人才的培養(yǎng)也是提高模具設計制造質量的關鍵因素。
過去人們總以為鑄造生產比較粗放,往往忽視了模具對鑄件質量的影響,實際上好的模具不僅可以提高鑄件精度,節(jié)約鑄件的原材料,而且能顯著降低機械加工工作量。要生產優(yōu)質的、高精度的鑄件,必須依靠提高鑄造工藝裝備的精度來保證。
[1]魏華勝.鑄造工程基礎[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005:35-40.
[2]胡石玉.模具制造技術[M].南京:東南大學出版社,1997:115-134.
[3]中國機械工程學會.中國模具設計大典(第5卷,鑄造工藝裝備與壓鑄模設計)[M].南昌:江西科學技術出版社,2003:2 .
[4]中國機械工程學會鑄造專業(yè)學會.鑄造手冊(第5卷,鑄造工藝)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003:507-514.
[5]孫玉成,王周英,付海波,等.砂型鑄造模具的收縮余量和起模斜度CAD系統(tǒng)的開發(fā)[J].中國鑄造裝備與技術,2007(3).
[6]何金寶,劉文川.砂型鑄造用金屬模具設計制造中應注意的幾個問題[J].中國鑄造裝備與技術,2002(1).