%aa行车铝合金前叉肩挤压铸造模具设计

模具设计

——挤压铸造——２００５年中国压铸、挤压铸造、半固态加工学术年会专刊

自行车铝合金前叉肩挤压铸造模具设计

摘要（以自行车铝合金前叉肩为研究对象，重点探讨了挤压铸造方案设计、工艺设计、模具设计的主要依据，具体分析了

｜

各种工艺参数对产品质量、性能和模具寿命的影响，简单介绍了提高模具寿命的影响因素。、关键词挤压铸造；方案设计；工艺设计；模具设计；使用要求中图分类号

脚．２

文献标志码

Ａ

铝合金前叉肩是自行车的重要部件，除要求具有较（１）压力直接加在铸件热节处，作用时间长，加压高的力学性能外，还要求具有一定的抗冲击、抗扭转性效果好。铸件组织致密，晶粒细化，力学性能有时接近能。前叉肩毛坯主要结构尺寸见图１。

甚至达到同种合金锻件的性能水平。

（２）内浇道截面大，浇道短，充型速度较低，充型过

程中不会产生卷气现象，铸件可进行热处理。

（３）铸件尺寸精度高，对铝液定量浇注要求不严。

２工艺设计

２．１铸件在型腔中的位置设计

图ｌ铝合金前叉肩毛坯

铸件在型腔中位置是指铸件在挤压铸造模具中所

如图１所示，前叉肩为非轴对称旋转体，高度９０

处的位置，对模具加工、铝液充型和产品性能有较大的ｎⅡｎ，上部为奶２　ｎｕｎ的实心圆柱体，下部为厚３

ｍｍ的薄

影响。铸件位置的选择主要取决于产品结构特点和挤

壁件。压铸造方式。设计中遵循了以下原则【１，２。。

１

方案设计

（１）铸件在铸型内平放，使其在浇注状态下的高度较低，减少铝液对型腔和型芯的冲击，提高模具的使用鉴于压力铸造加压效果差，铸件易出现气孔，不能

寿命。

热处理，难以生产出高性能合格铸件。决定采用间接挤（２）厚大部位（帕２ⅡⅡｎ实心圆柱体）靠近浇道，创造

压铸造方案。具体模具结构见图２。

有力的加压和补缩条件，从而获得组织致密的铸件。

（３）把铸件不便脱模部分放在下模，在浇道的共同作用下，铸件被卡在下模中，便于用顶塞脱模，方便模具设计和加工。

２．２分型面位置设计

组成挤压铸造模具的各模块在铸件上的分界面叫分型面。铸件位置确定以后，分型面的位置主要受挤压

图２间接挤压模具示意图

铸造方式及铸件结构的影响。设计时遵守了以下原则。

１．顶塞２．下模３．侧芯４．上模

（１）沿奶２ＨＨｎ圆柱轴线水平分型，方便模具加工，

整个型腔由上模、下模、顶塞和侧芯构成。挤压铸保证尺寸精度，容易取出铸件。

造时，首先把铝液浇入由下模、顶塞形成的储液室内，下（２）在上、下模外侧设计凹、凸槽，防止铝液从分型

降上模压紧下模，放入侧芯并锁紧，上升顶塞，使铝液从面处直接喷出。内浇道压入型腔，在较高的机械压力下成形和凝固，从２．３浇注系统设计

而获得所需的铸件（见图２）。

浇注系统的设计主要包括浇道系统和撇渣系统。采用间接挤压铸造方案的优点如下：

浇道系统是引导金属液以一定的方式填充型腔的通道，

收稿日期：２００５—０３—２０

第一作者简介：范云波，男，１９６９年出生，工程师，中国兵器科学院宁波分院（３１５１０３），电话：０５７４—８７９蚴，Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｉ咖ｍｇ＠Ｖｉｐ．ｓｉｍ．ｃ一

１７０万方数据

模具设计

自行车铝合金前叉肩挤压铸造模具设计

范云波等————一

对铝液的流动方向、排气条件、模具的热状态、压力的传递、填充时间的长短、以及铝液通过浇道处的速度等各

个方面起着重要的控制作用和调节作用。对于前叉肩

采用的间接挤压铸造工艺，设计时遵循以下原则。①尽

量避免铝液正面冲击型芯和型壁，以防止受冲击面部位

过热，从而引起粘附金属和铸件疏松。②采用单浇道，

以防止多股合金液发生撞击，产生包气现象。③浇道应

尽可能短，以防止合金液流动性能的损失。④浇道设计在铝合金前叉肩厚大部位，以实现顺序凝固和压力传

递。⑤浇道设计在巾３２一的圆柱上端，容易从铸件上

除去。⑥在浇道上方设计了半圆形撇渣系统。

２．４工艺参数设计

（１）铸造收缩率：挤压铸造过程中，铝液与型腔紧密接触，铸件尺寸与型腔尺寸基本一致。由于铸造脱模温度较高，冷却至室温后，由于收缩导致尺寸变小。此收缩除主

要取决于合金线收缩率外，还和铸件结构及工艺参数控制

等因素有关。设计过程中铸件线收缩率为Ｏ．５％。

（２）工艺余量：前叉肩圆柱处的产品尺寸为忪ｒ珊，

为了保证铸件的顺序凝固，防止圆柱下方的热节处出现缩

孔和疏松，在毛坯设计时适当加大了该处的加工余量，实

际尺寸为中３２ｍｍ，超出机械加工余量的部分为工艺余量。

（３）铸造斜度：前叉肩平放在铸型中，巾３２　ＨⅡｎ的轴

线于分型面平行，上、下型均为圆孤形，便于脱模。仅在下端平直处设计了１。的铸造斜度。

（４）配合间隙：模具设计时具有相对位移的模块间均采用间隙配合。顶塞与下型的间隙主要防止顶塞变热膨胀后互相擦伤或“咬死”，侧芯与上、下型的间隙是为了抽芯方便和排出型腔中的气体。考虑到上述作用和防止铝液从间隙处挤出。配合间隙为Ｏ．１５～

０．２０ｍｍ。

３模具设计

３．１模具材料

挤压铸造过程中，模具在高温、高压下和铝液接触，工作环境比较苛刻，所用材料在高温下应有较高的强度、硬度和抗热疲劳性能，能抵抗铝液的粘熔侵蚀，并且淬透性、热处理稳定性好，易于机械加工。研究中采用的模具材料及热处理见表１。

表１模具材料及热处理

３．２锁型机构

挤压铸造过程中，模具要承受铝液的动压力和静压

万方数据

力，必须设计锁型机构，防止铝液从分型面溢出。由于上、下模直接安装在压力机上滑块、下平台上，在其公称力的作用下可使上、下型夹紧，分型处间隙紧密，并在一定程度上防止模具翘起和变形。另外，侧芯采用螺栓锁

紧，简单易行。３．３导向机构

为防止上、下模在合模过程中错位，在上型设置了

四根圆柱，在下型相应位置设置了４个导套，二者的配合间隙为Ｏ．０６—０．１０１１１ＩＩｌ。

３．４抽芯机构

在上述设计中，侧芯在挤压铸造过程中被铝液包

紧，并阻碍铸件从型腔内取出。因此，侧芯在开模前必

须克服铸件凝固收缩的包紧力和滑动摩擦力，先行从铸型中退出。设计时采用螺杆抽芯机构，它利用螺母和螺杆相对运动时，经压块产生的反作用力而进行轴向抽芯，使侧芯顺利取出。

３．５卸料机构

由于设计时可使铸件可靠地停留在下模腔，４个模腔在储液室周围均匀分布，利用压力机下油缸顶出力可

进行卸料。３．６排气系统

为了防止铸件产生冷隔、浇不足、外形不清晰、气孔等缺陷，设计时除在分型面上设计了深ｏ．０５一ｏ．１０

ｍｍ、宽１５～２０—姗的排气槽外，还在型腔的凹处设计了

排气塞。

４使用要求

（１）模具预热：采用可燃气体的预热方式，火力均

匀，成本较低。待模具预热到一定温度后，再采用铝液直接预热，可提高预热效率。

（２）模具冷却：常用空气和水作为冷却剂。建议向模 …… 此处隐藏：3099字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……