汽车电动助力转向器定位保险块压铸模设计

模具工业2010年第36卷第4期57汽车电动助力转向器定位保险块压铸模设计张春林湖南株洲南方普惠航空发动机有限公司，湖南株洲412002摘要根据定位保险块的结构特点，确定了压铸XE方案，应用三维软件PROE设计模具型腔，二维软件ARMCAD设计模具结构。介绍了压铸模浇铸系统和溢流、排气系统的设计。压铸模一次试模成功，已批量生产，使用效果良好。关键词压铸模；浇注系统；分型面；抽芯机构；锁模力中图分类号2132492文献标识码B文章编号10012168201004005704DEVELOPMENTOFDIECASTINGDIEF0RTHELOCATINGBLOCKOFELECTRICPOWERSTEERINGGEARFORAUTOMOBILE王ANGCHUNISOUTHPRATTWHITNEYAEROENGINECOLTD，ZHUZHOU，HUNAN412002，CHINAABSTRACTADIECASTINGPROCESSWASDEVELOPEDFORALOCATINGBLOCKFORMATIONACCORDINGTOITSSTRUCTURALCHARACTERISTICS，INWHICH3DSOFTWAREPROEWASUSEDFORDESIGNINGTHEDIECAVITYANDAUTOCADFORTHEDIESTRUCTUREINVESTIGATIONWASALSOCARRIEDOUTONTHECASTING，OVERFLOWINGANDAIREXHAUSTSYSTEMKEYWORDSDIECASTINGDIE；CASTINGSYSTEM；PARTINGSURFACE；COREPULLINGMECHANISM；CLAMPFORCE1引言图1所示定位保险块是汽车电动助力转向器上的一个零件，铸件净重217G，为类2级铝合金压铸件，零件要求有足够的强度和良好的内部质量。根据零件结构，需要1个抽芯机构，由于零件不大，需要的数量较多，采用了1模6腔结构，整副模具采用2个斜拉杆抽芯机构。模具型腔采用PROE设计，便于数控加工。模具结构部分用AUTOCAD设计。2压铸工艺方案的确定根据零件的结构特点，压铸模采用以下工艺方案。21分型面的选择根据零件的特征，选择如图2所示的分型面，并采用斜拉杆抽芯，整个中心部位的型芯放在动模，溢流槽放在定模，模具采用1模6腔结构，每3腔抽芯共用1个滑块。模具结构的优点收稿日期20090918。作者简介张春林1975，男，湖南衡阳人，工程师，从事模具设计与制造工作，地址湖南株洲南方普惠航空发动机有限公司，电电子信箱SAILER88163OCN1。图1定位保险块1充分利用压铸机的吨位，采用1模多腔，提高了生产率。2每3腔共用1个滑块，可以简化模具结构。3开模时确保铸件留在动模，以便脱模。4有利于浇注系统、溢流、排气系统的布置。模具工业2010年第36卷第4期5毛坯基准都在动模，有利于机械加工尺寸的稳定。不影响铸件的精度。图2分型面的选择22浇注系统和溢流、排气系统的设计设计合理的浇注系统和溢流、排气系统是压铸模设计工作中的重要环节。金属液在浇注系统中的流动状态、进入型腔的位置和方向、浇注系统的结构和尺寸、溢流槽和排气槽的安排以及模具的结构设计和压铸机有关参数相配合等都影响铸件的生产。当浇注系统的结构和布局确定后，就可为模具的总体设计提供基本依据。1内浇口设计。内浇口设计是确定内浇口的位置和金属液导入方向及截面积大小。使充填时的金属液平稳通畅地充满型腔，达到不裹气、铸件轮A动模镶块廓清晰的目的。该铸件根据分模面以及在满足压铸工艺要求，尽可能简化模具结构的前提下，内浇口设计如图3所示。内浇口截面积的计算。根据流量法计算公式AGM,T1式中A一内浇口截面积，MM2；G通过内浇13的金属液质量，计算得G21777111242355G；ID液态金属的密度，取D24GI1113；，一内浇口处金属液的流速，取OG35MS；型腔的充填时间，取T006S；则A235524X35X00646711112O铸件的壁厚为375NM,考虑到充型时间、充型速度及型腔温度等非稳定性以及去除浇口方便，参考表1、2，取内浇口厚度15LSLSIY内浇口宽度LONITL长度2MNO2横浇道的设计。横浇道是根据内浇口位置及铸件结构特点确定的，其作用是引导金属液从直浇道流入内浇口。为保证金属液的流动能够平稳通畅，有利于达到内浇口需要的导入方向，因此，采用了如图3所示的横浇道。内浇口截面积为10X1515M主横浇道截面积为10514RRM2,金属液在流动过程中，首先将前端的冷料填充在主横浇道的溢流槽中，横浇道尺寸逐渐缩小，保证了工艺要求。图3内浇口设计一一I_一IIB定模镶块模具工业20L0年第36卷第4期59表1内浇口厚度的经验数据铸件壁厚RIM0615153366复杂件简单件复杂件简单件复杂件简单件为铸件壁厚合金种类内浇口厚度RAN铅、锡O4O8O41OO612081S1020152O2O一40锌O4O8O410O61208一15102O152O2040铝、镁O610061208151018152518304060铜O8121018102018302O一404060表2内浇口的宽度和长度的经验数据内浇口进口部内浇口宽度内浇口长度说明位铸件形状指从铸件中轴线处侧向注入，矩形或方形铸件边长的如离轴线一侧板件0608倍的端浇口或点浇口则不受此铸件外径的23限圆形板件内浇口以割线04O6倍注入铸件外径和内径内浇口以切线圆环件、圆筒件的0250捕注入铸件边长的内浇口以侧壁方框件0608倍注入3溢流、排气系统的设置。溢流系统是金属液填充型腔过程中。排除气体，清除涂料余烬和冷金属的通道和处所。通过分析该铸件的金属流态，在金属液最后充填的部位和金属液可能交汇处设置溢流槽，容积为77111IIIN3这样可保证金属液中的杂质和型腔里的气体顺利导出，减少夹渣、冷隔和气孔等缺陷。3压锝机的选用31压力的确定压力是确保铸件致密性的重要参数之一，一般按铸件的壁厚、复杂程度来选取。由于该铸件结构不太复杂。壁厚在375RRM,综合考虑选取压力P60。32胀型力的确定胀型力是压射过程中当金属液充满型腔的瞬间，作用于型腔内而产生的。1主胀型力的计算F。APLO2式中F广一主胀型力，KN；A铸件在分型面上的投影面积，包括浇注系统和溢流、排气系统的面积，AN；P压力，MPA。则F9961601059766KN2分胀型力的计算即斜拉杆抽芯时的分胀型力FF【A10XTANI】3式中F广由法向分力引起的胀型力，为各个型芯所产生的法向分力之和，IDQ；AF侧向活动型芯成型端面的投影面积，AN2；P压力。MPA；A楔紧块的楔紧角。取A23。计算得A【31X3216100】X6598AN2FF【598X6O11O】XTAN231523KN33压铸机锁模力的确定锁模力是选用压铸机时所必须确定的参数。锁模力的作用主要是为了克服胀型力，以锁紧模具的分型面，防止金属液飞溅，并保证铸件的尺寸精度。锁模力计算如下F。KF。FF4式中F广一压铸机的锁模力。KN；一安全系数，取K125；F广一主胀型力，计算得F59766L；F广分胀型力，作用在滑块锁紧面上法向分力引起胀型力之和。计算得FF1523KN。则F。12559R766L52376611KN由F。值以及压铸分厂现有设备的生产能力和使用性能，压铸机开档和安装尺寸、位置等综合因素考虑，选用国产JL116C压铸机。34压室直径的确定压室直径的大小是通过铸件成型所需材料的总重量和充满度以及机床说明书提供的标准规格选定的。压室直径的大小直接影响充满度的大小，而充满度的大小与铸件的内部质量密切相关。压室直径计算公式为G。【X4D。LPK10005G。GJ6式中G广一压室容量，取G。030；G广每次模具工业2010年第36卷第4期浇注重量，应为铸件重量、浇注系统重量、溢流、排气系统重量之和，取GJ025；L压室长度包括浇口套长度，取L26075335AN；G一压室直径，AN；FD液态合金密度，取LD24GCRNP；K压室充满度，取K60。代入5式030ZC4D33524601000D。L7922AN2D281422“1根据JL116C压铸机熔缸系列，选取压室直径为40姗的熔缸。4模具结构根据JL116C压铸机的技术参数进行模具结构设计。模具由定模、动模、抽芯机构和顶出机构四部分组成，如图4所示。模具安装在设备上时，抽芯机构位于模具两侧，这样布置模具受力比较平衡，模具的最大尺寸为340ILLNX450RRRN305HINO零件比较简单，机床吨位不大，模具未采用冷却系统。但由于采用了斜拉杆抽芯机构，模具与机床连接部分需要采用预复位机构。AI、R_4、；I【，9L，_J彰、审审一量R1些笺JB韦、，L、命LL4T“2U；8910图4模具结构1定模座板2动模套板3支承板4复位杆5推杆固定板6推板7动模座板8预复位杆9推杆10定模套板L1滑块L2活动型芯13动模镶块14定模镶块5结束语定位保险块压铸模一次试模成功，经过尺寸定型、装配定型后合格，已用于批量生产，使用效果良好