文/宁波大红鹰学院/张玉玺

摘    要：为了利用模具使其在压铸生产过程中达到批量生产，对于模具设计来讲，第一要注重生产过程中的产量，即模
        具实用性，第二要注重方便模具的维护保养，即模具的保全性，该气缸盖模具在设计中突出了上述二点，供大
        家参考。

关键词：铝合金、气缸盖、压铸模具、超细点冷却、型芯快换。

1、引 言

气缸盖是汽车零件中结构较为复杂的壳体零件,是关键件。 由于气缸盖使用环境的特殊性和气缸盖零件结构的特殊性,决定其精度要求高,加工工艺复杂,且加工质量直接影响发动机整体性能。然而汽车气缸盖零件是通过压铸生产出来的压铸件，需要经过压铸工艺形成气缸盖毛坯,因此，压铸出的气缸盖毛坯质量好坏更将直接影响到气缸盖零件的加工工艺。在气缸盖零件加工工艺中,气缸盖零件集中三孔的加工是气缸盖加工中最关键的工序。通常气缸盖零件上的集中三孔都很难直接压铸出底孔,而是在深加工时完成。如果在压铸环节不铸出底孔的话,在深加工时,就会出现因加工后暴露出的气孔而发生大量零件报废的现象，这样不仅降低了压铸产品的直通良品率，也浪费了加工工时。为了避免因加工而产生零件大量报废现象的发生，工艺技术关键是需要在压铸环节铸出底孔。但是直接压铸出底孔又受到诸多因素限制：如压铸的工艺性会变差，压铸产量会降低，压铸连续生产的时间会缩短，以及因模具型芯损坏而带来的模具维护保养的频度也会增加等问题。因此，合理的最佳的工艺方案不仅要对某一关键部位或某一关键工序认真论证、合理配置，更要整线统盘考虑。最终是否取得最佳效果必须经过实践检验。综上所述,尽管气缸盖在压铸生产中有一定难度，但是直接压铸出气缸盖集中三孔底孔的确是解决问题的关键。 如果直接压铸出气缸盖集中三孔底孔，就需要解决因此而造成的压铸产量偏低的生产瓶颈,同时还要避免因此而造成的模具保全性变差.维持原有的生产连续性，尽可能避免加大压铸生产成本。经过多次研究、论证及实践证明在模具上增设超细型芯,在型芯上加装超细管点冷却,将超细型芯设计成快换结构能完善解决此问题。

2、压铸量产分析

2.1 压铸件特点及量产条件分析

图1所示是气缸盖压铸件，压铸件投影面积大小为525X290，压铸件重量为2.6kg，平均壁厚为3.5mm，在压铸件的合箱面上有一个4X4的环形密封槽。在静模侧：椭园线框中有与分型面成17o的四个斜抽芯孔,四个小园线框中有与开模方向成5o的斜抽芯孔,方形线框中有一个和分型面平行的侧面抽芯孔。在动模侧：棱形线框中有集中三孔(Φ6深度分别为18.6, 20.31, 23.03)。从壁厚来看该压铸件不难成型，但是由于静模侧三个抽芯的存在,会使静模厚度尺寸加大，这样不仅加大了模具制造难度，也使得压射行程加长。影响到充填时间等压铸工艺条件。再加上静模有多个抽芯动作，使得每一个压铸件的制造周期加长，同时该压铸件还有压力测漏要求，需要增加抽真空系统，需要靠抽真空来确保压铸件内部组织的密度，所以又增加了压铸量产的难度。再从环形密封槽来分析，由于环形密封槽的存在，也让充填成型受到限制，压铸工艺带变窄，同时形成集中三孔的Φ6型芯也会在反复的热疲劳状态下很快被退火并失去原有硬度，变得不耐冲蚀，由于型芯变形也会导致难脱模。

2.2 零件图片

见图1

2.3 影响量产的瓶颈

实现压铸量产关键：一是如何缩短每一次压射的压铸生产循环时间，二是如何确保连续性生产时间的延长,三是如何实现方便快捷地进行模具维护保养。从压铸件的特点分析中不难看出,尽管静模因抽芯的存在使得静模达到240mm的厚度,但是通过使用整体压室及加长分流锥凸出长度尺寸,压射条件完全可以得到改善。尽管压铸件有一个环形密封槽遮挡阻碍充填,但是由于压铸件平均壁厚比较适中,再结合抽真空系统,所以没有必要实施高速高压充填。因此影响量产的瓶颈就是如何顺利压铸出气缸盖集中三孔底孔。

3、模具设计

3.1 型芯尺寸及及形状的确定

见图2

3.2 模具超细点冷却结构设计

由于型芯本身只有Φ6大小,所以结合市面上不锈钢管规格尺寸,将型芯的冷却水孔设计成Φ3,这样市面上可采购到的外径Φ1.8内径Φ1.45的不锈钢管正好派上用场。外管加两道密封槽,结合内径Φ4直径Φ1.5的Ο型密封圈来进行密封,型芯冷却器便可以方便快捷地进行安装或拆卸。考虑到如此细管冷却一定存在管路堵塞问题,所以冷却器组件本身也设计成可利于拆解的结构形式,即在内管尾部粘合一个台阶环,靠外管M6螺纹旋紧将内管压入冷却器本体并固定,台阶环与M6螺纹之间车成Φ4.2外径,并在上面开4-Φ2小孔构成回水通道。（见图3）

3.3 型芯及超细点冷却的组合

见图4

3.4 型芯快换结构设计

尽管型芯加装了点冷却,但是毕竟型芯较细,所以也必须按易损件来考虑。既然为易损件,就需要设计成快换结构。在型芯尾部完全开放的状态下,由于三个小型芯集中在一处,同时又有点冷却,所以通常的双螺钉紧固结构已不适用,再考虑到避让推杆等,最终设计出如图5的快换型芯群组压板结构。将三个小型芯集中固定,用三个M12螺钉和一个M8螺钉来紧固。（图5）

3.5 总体结构

冷却器在模具中的安装状态如图6所示，点冷却器总成由冷却器压板固定,推杆推出加装限位套,以保证冷却水管有足够的安装空间。同时将冷却集成块分成两类别,一类用于一般冷却水路的集成,一类用于超细管点冷却水路的集成,回水采用开放可视结构,以利于判别水路是否通畅。（图6）

4、结束语

该气缸盖模具虽然经过5次复制,但是压铸量产始终没能得到解决,尽管最初达到过压铸量产,但是大前提是集中三孔不铸出底孔,这样毛坯一经过加工环节就出现了因加工气孔等原因而产生大量零件报废,压铸产品的直通良品率始终得不到提高。此次通过在型芯上加装超细管点冷却(图7),并且将型芯设计成快换型芯结构, 又将超细管点冷却器总成设计成方便拆解结构,最终压铸实现稳定生产,并且压铸产量也提高了23%,气缸盖产品直通良品率达到96%以上.由于采用快装型芯结构,也使得模具保全性在一定程度上得到了很大改善。同样的产量,过去需要三套备模还周转不过来,现在仅用两套备模还能轻松地满足模具周转,模具的使用与维护保养两不误。此次提案改善达到了预期效果。

注：文中所提图片详情请查阅《中国压铸》杂志。