CN104959568B - 一种设有局部增压机构的高精密压铸模具及浇铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设有局部增压机构的高精密压铸模具，包括上模、下模和增压机构，所述增压机构设于上模上，所述上模与下模间设有工件型腔，所述上模上设有安装增压机构的安装腔，安装腔穿过所述工件型腔；所述增压机构包括设于所述安装腔内的齿轮、齿条、增压杆以及可同时相对工件型腔向中移动的左增压块和右增压块，所述增压杆的一端设有与所述齿轮配合的齿，当压铸模具内浇铸完后，增压杆移动，带动右增压块向左移动，同时增压杆的齿带动齿轮转动，齿条在齿轮的带动下驱使左增压块向右移动。本发明通过增压机构，有效对产品“双耳”部位进行局部增压，形成补缩通道，能有效的降低或消除该部位的缩孔问题。
Description
技术领域
本发明涉及压铸模具技术领域，具体是指一种设有局部增压机构的高精密压铸模具及浇铸方法。
背景技术
缩孔、缩松是传统压铸中压铸件内部普遍存在的收缩性缺陷。其主要体现在其致密性不好导致的加工孔洞与压检漏气等现象，属于其工艺特性。对气密性要求高的产品，缩孔、缩松的出现会导致产品报废。其形成原因是铸件内部不能补缩而产生的真空孔隙。压铸件的缩松一般产生在壁厚均匀的位置上，从总剖面上看，通常产生在轴线处；从横截面上看，产生在中心位置，所以也称为轴线缩松或中心缩松。形成缩松的基本原理和缩孔一样，都是压铸件在凝固收缩时得不到金属液的有利补缩形成的。
缩孔缩松缺陷主要出现在厚壁部位，因此蜗杆壳体压铸件的缩孔缩松一般会出现在产品“双耳”部位。因为蜗杆壳体压铸件的“双耳”部位是整个压铸件中壁厚最厚处，达到13.5mm，在凝固时极有可能等不到补缩而产生缩孔缩松。该部位在凝固时会形成缩孔缩松缺陷。因此必须对该位置进行加压，形成补缩通道，降低或消除缩孔缩松。为了蜗杆壳体压铸件的降低孔隙率等缺陷问题，目前，通常采用优化浇注和排溢系统、真空压铸和顺序冷却等工艺方法。优化浇注和排溢系统会增加试模次数和设计周期，且只能改善金属流态和卷气，不能解决缩孔缩松问题。真空压铸也只能解决铸件中气孔的问题，并会增加成本，但也不能解决缩孔与缩松问题。顺序冷却是可以改变局部模具的温度梯度，从而改变最后凝固部位，但是有一些位置是不能够使用顺序冷却的。而采用局部增压的方法，可以有效的对“热节”处的凝固进行补缩，从而得到高质量的、缩孔缩松缺陷相对少的压铸件。
因此，通过在普通压铸工艺的基础上加上局部增压技术，设计合理的局部加压结构，通过局部增压技术的应用，有效的降低产品的缩孔、提高产品致密度与合格率是本发明的研究目的。
发明内容
针对蜗杆壳体压铸件的产品“双耳”部位在凝固时容易形成缩孔缩松缺陷，本发明在于提供一种设有局部增压机构的高精密压铸模具及其浇铸方法，本发明针对蜗杆壳体压铸件“双耳”部位的缩孔问题，设计出齿轮齿条双向联动的增压机构，有效对“双耳”部位进行局部增压，形成补缩通道，并在高压下凝固，能有效的降低或消除该部位的缩孔问题。
本发明的具体技术方案如下：
一种设有局部增压机构的高精密压铸模具，包括上模、下模和增压机构，所述增压机构设于上模上，所述上模与下模间设有工件型腔，所述上模上设有安装增压机构的安装腔，安装腔穿过所述工件型腔；所述增压机构包括设于所述安装腔内的齿轮、齿条、增压杆以及可同时相对工件型腔向中移动的左增压块和右增压块，所述增压杆的一端设有与所述齿轮配合的齿，当压铸模具内浇铸完后，增压杆移动，带动右增压块向左移动，同时增压杆的齿带动齿轮转动，齿条在齿轮的带动下驱使左增压块向右移动。
进一步地，所述安装腔内固设有左挡块和右挡块，左挡块位于左增压块的左边且两者之间设有第一弹簧；右挡块位于右增压块的右边且两者之间设有第二弹簧。
进一步地，所述上模包括上模板和上模仁，所述下模包括下模板和下模仁，所述安装腔设于上模板和上模仁上，所述左增压块和右增压块设于上模仁内。
进一步地，在浇铸填充所述工件型腔时，左增压块和右增压块各向外退0.01～10cm后停止。
进一步地，第一弹簧和第二弹簧的弹性系数相同。
进一步地，所述下模上设有一凸部，凸部设于左增压块和右增压块之间，当左增压块和右增压块向中移动时与下模上的凸部一起挤压工件型腔内的工件，以提高工件的致密度。
进一步地，所述上模上设有驱动增压杆移动的第一驱动机构。
进一步地，所述下模上设有用于抽芯的第二驱动机构，第一驱动机构与第二驱动机构相向设置且第一驱动机构倾斜设于上模上。
所述高精密压铸模具的浇铸方法，包括以下步骤：
1.向工件型腔内浇铸熔液，把工件型腔填满且左增压块和右增压块各向外退出一定距离 P1；
2.当P1大于预设值P0时模具进入保压阶段，并开始计时t1；
3.当t1大于预设值t0秒时，启动第一驱动机构使左增压块和右增压块向中间移动P2以增大工件型腔内的压力并保持t2秒后出模。
进一步地，所述t0为0.1～5秒，所述P0为0.01～10cm。
本发明的优点：
本发明针对产品(铝合金蜗杆壳体)“双耳”部位的缩孔问题，增设了增压机构，该增压机构包括设于安装腔内的齿轮、齿条、增压杆以及可同时相对工件型腔向中移动的左增压块和右增压块，且在增压杆的一端设有与齿轮配合的齿，即利用齿条、齿轮和设有与该齿轮相配合的齿的增压杆，三者实现机构的双向联动，增压杆带动右增压块向左移动的同时，带动齿轮驱动齿条反向运动，进而驱动左增压块向右移动，左增压块与右增压块实现同步增压，形成产品“双耳”位置的补缩通道，有效解决或降低蜗杆壳体的气孔和缩孔缩松缺陷问题；
本发明在安装腔内固设有左挡块和右挡块，左挡块位于左增压块的左边且两者之间设有第一弹簧，右挡块位于右增压块的右边且两者之间设有第二弹簧，这样一来，当加压体(左增压块和右增压块)受到金属液的作用力向外退出，就会分别压缩相应的第一弹簧和第二弹簧收缩，第一弹簧和第二弹簧的反作用力使得产品的“双耳”部位从金属溶液开始填充工件型腔的时候开始，便始终在左增压块和右增压块的高压下充填，与左增压块和右增压块的同步增压配合，进一步确保降低或消除缩孔缺陷。
本发明将第一弹簧和第二弹簧的弹性系数设置成相同的，以确保产出的产品的“双耳”部位质量的一致性，防止产品的“双耳”部位出现质量不一致的缺陷存在。
本发明在浇铸过程中，首先向工件型腔内浇铸熔液，金属溶液在第一弹簧和第二弹簧的反作用力下，在高压下完成充填，然后经过保压阶段后，启动第一驱动机构使左增压块和右增压块向中间移动，对产品的“双耳”部位实现同步增压，通过高压填充、保压成型，最终进行增压定型，有效解决或降低蜗杆壳体的气孔和缩孔缩松缺陷问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的装配图。
图3为发明上模和下模的结构示意图。
图4为本发明增压机构的结构示意图。
图5为本发明增压机构的零件爆炸图。
图6为本发明的浇铸工艺流程图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述。
参考图1-5，一种设有局部增压机构的高精密压铸模具，包括上模1、下模2和增压机构 3，所述增压机构3设于上模1上，所述上模1与下模2间设有工件型腔4，所述上模1上设有安装增压机构3的安装腔5，安装腔5穿过所述工件型腔4；所述增压机构3包括设于所述安装腔5内的齿轮3-1、齿条3-2、增压杆3-3以及可同时相对工件型腔4向中移动的左增压块3-4和右增压块3-5，所述增压杆3-3的一端设有与所述齿轮3-1配合的齿，当压铸模具内浇铸完后，增压杆3-3移动，带动右增压块3-5向左移动，同时增压杆3-3的齿带动齿轮3-1 转动，齿条3-2在齿轮3-1的带动下驱使左增压块3-4向右移动。针对产品“双耳”部位的缩孔问题，增设了增压机构3，利用增压机构3的齿条3-2、齿轮3-1和设有与该齿轮3-1相配合的齿的增压杆3-3，三者实现机构的双向联动。增压杆3-3带动右增压块3-4向左移动的同时，带动齿轮3-1驱动齿条3-2反向运动，进而驱动左增压块3-4向右移动，左增压块3-4与右增压块3-5实现同步增压，形成产品“双耳”位置的补缩通道，有效解决或降低蜗杆壳体的气孔和缩孔缩松缺陷问题。
所述安装腔5内固设有左挡块3-6和右挡块3-7，左挡块3-6位于左增压块3-4的左边且两者之间设有第一弹簧3-8；右挡块3-7位于右增压块3-5的右边且两者之间设有第二弹簧3-9。当左增压块3-4和右增压块3-5受到金属液的作用力向外退出，就会分别压缩相应的第一弹簧3-8和第二弹簧3-9产生收缩，第一弹簧3-8和第二弹簧3-9的反作用力使得产品的“双耳”部位从金属溶液开始填充工件型腔的时候开始，便始终在左增压块3-4和右增压块3-5的高压下充填，与左增压块3-4和右增压块3-5的同步增压配合，进一步确保降低或消除缩孔缺陷。
所述上模1包括上模板1-1和上模仁1-2，所述下模2包括下模板2-1和下模仁2-2，所述安装腔5设于上模板1-1和上模仁1-2上，所述左增压块3-4和右增压块3-5设于上模仁1-2 内。
在浇铸填充所述工件型腔4时，左增压块3-4和右增压块3-5各向外退2mm后停止。
第一弹簧3-8和第二弹簧3-9的弹性系数相同，以确保产出的产品的“双耳”部位质量的一致性，防止产品的“双耳”部位出现质量不一致的缺陷存在。
所述下模2上设有一凸部6，凸部6设于左增压块3-4和右增压块3-5之间，当左增压块 3-4和右增压块3-5向中移动时与下模2上的凸部6一起挤压工件型腔4内的工件，以提高工件的致密度。
所述上模1上设有驱动增压杆3-3移动的第一驱动机构7。所述下模2上设有用于抽芯的第二驱动机构8，第一驱动机构7与第二驱动机构8相向设置且第一驱动机构7倾斜设于上模1上。所述第一驱动机构7与第二驱动机构8的动力源均采用相应的液压缸，所述液压缸分别连接到外界液压控制系统。
参考图6，该高精密压铸模具的浇铸具体步骤如下：
第一步，向工件型腔4内浇铸熔液，金属液在充型的过程中，把工件型腔4填满且挤压左增压块3-4和右增压块3-5，使左增压块3-4和右增压块3-5各向外退出一定距离P1；
第二步，当P1大于2mm时，模具进入保压阶段，金属液受第一弹簧3-8和第二弹簧3-9 的反作用力下，双耳部位保持高压下充填，并开始计时t1；
(本实施例中，根据实际生产的压铸件进行质量检测，热节处增压前金属的体积V1＝16.2 cm3，增压前的密度ρ1＝2.64g/cm3，要求增压后的密度达到ρ2＝2.8g/cm3，则实际增压体积 V＝V1(1-ρ1/ρ2)＝163*(1-2.64/2.8)＝0.93cm3，根据设计需要，设定增压面积A＝513mm2，增压距离L根据与面积A的关系有：L＝V/A＝930/513＝1.82mm，所以设定增压距离为2mm。)
第三步，当t1大于预设值0.8秒时，启动第一驱动机构7使左增压块3-4和右增压块3-5 向中间移动2mm以增大工件型腔4内的压力并保持0.8秒后出模。
增压压力是为了克服金属液凝固表层和半凝固层，形成补缩通道，并使金属液在一定压力下凝固，因此需要综合考虑凝固表层和半固态金属液对增压头的阻力与模具对高压的承受能力两方面的因素，增压压力一般在50MPa～150MPa左右，本实施例中采用60MPa的增压压力。
在浇铸过程中，左增压块3-4和右增压块3-5受到金属液的作用力往后移2mm，即分别压缩相应的第一弹簧3-8和第二弹簧3-9产生收缩长度2mm，在第一弹簧3-8和第二弹簧3-9 的反作用力下，产品的“双耳”部位始终在左增压块3-4和右增压块3-5的高压下完成充填，然后经过0.8秒的保压阶段后，启动第一驱动机构7使左增压块3-4和右增压块3-5向中间移动，对产品的“双耳”部位实现60MPa的同步增压0.8秒后出模。通过高压填充、保压成型，最终进行增压定型，有效解决或降低蜗杆壳体的气孔和缩孔缩松缺陷问题。
通过上述高精密压铸模具采用上述浇铸方法进行浇铸，可以有效的降低该产品的缩孔、提高产品致密度与合格率。
以上详细描述了本发明 的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种设有局部增压机构的高精密压铸模具，包括上模、下模和增压机构，所述增压机构设于上模上，所述上模与下模间设有工件型腔，其特征在于，所述上模上设有安装增压机构的安装腔，安装腔穿过所述工件型腔；所述增压机构包括设于所述安装腔内的齿轮、齿条、增压杆以及可同时相对工件型腔向中移动的左增压块和右增压块，所述增压杆的一端设有与所述齿轮配合的齿，当压铸模具内浇铸完后，增压杆移动，带动右增压块向左移动，同时增压杆的齿带动齿轮转动，齿条在齿轮的带动下驱使左增压块向右移动,所述安装腔内固设有左挡块和右挡块，左挡块位于左增压块的左边且两者之间设有第一弹簧；右挡块位于右增压块的右边且两者之间设有第二弹簧；所述上模上设有驱动增压杆移动的第一驱动机构。
2.根据权利要求1所述的高精密压铸模具，其特征在于，所述上模包括上模板和上模仁，所述下模包括下模板和下模仁，所述安装腔设于上模板和上模仁上，所述左增压块和右增压块设于上模仁内。
3.根据权利要求2所述的高精密压铸模具，其特征在于，在浇铸填充所述工件型腔时，左增压块和右增压块各向外退0.01～10mm后停止。
4.根据权利要求2所述的高精密压铸模具，其特征在于，第一弹簧和第二弹簧的弹性系数相同。
5.根据权利要求1所述的高精密压铸模具，其特征在于，所述上模上设有一基部，基部设于左增压块和右增压块之间，当左增压块和右增压块向中移动时与上模上的基部一起挤压工件型腔内的工件，以提高工件的致密度。
6.根据权利要求1所述的高精密压铸模具，其特征在于，所述下模上设有用于抽芯的第二驱动机构，第一驱动机构与第二驱动机构相向设置且第一驱动机构倾斜设于上模上。
7.一种模具浇铸方法，应用于权利要求1至6任意一项所述的高精密压铸模具，包括以下步骤：
1.向工件型腔内浇铸熔液，把工件型腔填满且左增压块和右增压块各向外退出一定距离P1；
2.当P1大于预设值P0时模具进入保压阶段，并开始计时t1；
3.当t1大于预设值t0秒时，启动第一驱动机构使左增压块和右增压块向中间移动距离P2以增大工件型腔内的压力并保持t2秒后出模。
8.根据权利要求7所述的一种模具浇铸方法，其特征在于，所述t0为0.1～5秒，所述P0为0.01～10mm。
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