CN105499511A - 旋转凸轮制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转凸轮制造方法，包括步骤：(1)CAE软件模拟金属液凝固过程，获取金属液的温度场分布数据及缩松缩孔缺陷倾向；(2)修正工艺参数；(3)模型制作；(4)将模型放入砂箱内，填砂造型；(5)浇注；(6)冷却，取出铸件。本发明的旋转凸轮制造方法，铸造过程中EPS热解产物能够有效排出，旋转凸轮无缩松缩孔缺陷，质量得以有效提高。

Description

旋转凸轮制造方法
技术领域
本发明属于模具生产工艺技术领域，具体地说，本发明涉及一种冲压模具的旋转凸轮制造方法。
背景技术
汽车覆盖件是汽车车身构造中最重要的部件之一，特别是翼子板、顶盖、车门等外覆盖件，不仅外观重要，而且由于受车身构造的制约，设计时部分焊接边都存在内翻边的结构形式，使得该类件的成形工艺更为复杂，旋转凸轮结构广泛使用在这种内翻边汽车覆盖件成形工艺。
冲压模具使用过程中，旋转凸轮处于旋转运动状态，因此要求旋转凸轮上的四周滑配面不得有夹砂夹渣及缩松缩孔缺陷。若出现缺陷，滑配面焊补后，造成滑配面焊补区与铸件本体硬度不同，可能会造成模具拉毛，影响模具使用寿命，且旋转凸轮在模具使用时处于旋转运动状态，需承受一定的冲压力及拉力，若出现缩松缩孔问题，会造成模具运动安全隐患，所以对于旋转凸轮类铸件，铸造过程中不得有夹渣夹砂及缩松缩孔等铸造缺陷。
目前，在对旋转凸轮进行实型铸造生产时，模型只能竖直阶梯浇注才能保证其滑配面的加工质量，但由于模型厚实热节大，竖直造型浇注铁液收缩大，易导致旋转凸轮的端面出现大面积的缩孔及滑配面夹渣缺陷，由于缺陷面积过大，无法进行修补而报废。
造成上述缺陷的根本原因是由于在考虑铸造方案时，未充分考虑到旋转凸轮热节的影响及实型铸造过程产生EPS热解产物排出系统的设置：
(1)采用阶梯式浇注的方式虽然有利于铁水的快速充型及对铸件相应的补缩，但是模型本身高度达到1800mm以上，竖直造型浇注，铁水容易出现紊流，EPS热解产物卷入铁液中，铁液上升到顶面时无法及时排出而集聚在侧滑配面上，从而导致四周的滑配面有夹渣缺陷。
(2)模型本身长度达到1800mm以上，竖直造型浇注虽然有利于四周大部分滑配面的加工质量，但浇注后型腔下部的铁水凝固过程中需要大量的铁水进行补缩，从而导致铸件在上部端面出现缩孔。
发明内容
本发明提供一种旋转凸轮制造方法，目的是提高旋转凸轮的质量。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：旋转凸轮制造方法，包括步骤：
(1)CAE软件模拟金属液凝固过程，获取金属液的温度场分布数据及缩松缩孔缺陷倾向；
(2)修正工艺参数；
(3)模型制作；
(4)将模型放入砂箱内，填砂造型；
(5)浇注；
(6)冷却，取出铸件。
所述步骤(5)中，金属液的化学成分重量百分比为：C2.9-3.3％，Si1.6-1.8％，Mn0.7-1.0％，Mo0.3-0.5％，Cr0.4-0.5％，P≤0.1％，S＜0.1％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
所述步骤(5)中，浇注温度为1350-1370℃。
所述步骤(6)中，铸件端部形成有排渣块。
旋转凸轮制造方法还包括步骤：(7)机加工，去除铸件端部的排渣块。
本发明的旋转凸轮制造方法，铸造过程中EPS热解产物能够有效排出，旋转凸轮无缩松缩孔缺陷，质量得以有效提高。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是步骤(6)中形成的铸件的局部结构示意图，图中箭头表示EPS热解
产物排出方向；
图2是旋转凸轮的结构示意图；
图3是步骤(1)中CAE模拟分析反映热节区域的示意图；
图4是步骤(1)中CAE模拟分析反映缩孔缩松率的示意图；
图5是放置大气压力冒口后CAE模拟分析反映热节区域的示意图；
图6是放置大气压力冒口后CAE模拟分析反映缩孔缩松率的示意图；
图中标记为：
1、排渣块；2、旋转凸轮；3、大气压力冒口。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
本发明提供了一种旋转凸轮的制造方法，包括如下的步骤：
(1)CAE软件模拟金属液凝固过程，获取金属液的温度场分布数据及缩松缩孔缺陷倾向；
(2)修正工艺参数；
(3)模型制作；
(4)将模型放入砂箱内，填砂造型；
(5)浇注；
(6)冷却，取出铸件。
在步骤(1)中，CAE软件模拟时，采用的金属液的化学成分重量百分比为：C2.9-3.1％，Si1.5-1.7％，Mn0.7-1.0％，Mo0.3-0.5％，Cr0.4-0.5％，P≤0.1％，S＜0.1％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。并模拟使用压边冒口进行补缩。通过CAE软件模拟分析对未采取工艺措施的铸件凝固过程进行模拟，可以看出铸件凝固过程中温度场分布及缩松缩孔缺陷倾向，如图3和图4所示。
在步骤(2)中，根据CAE软件模拟分析获得的数据，对后续工序中的工艺措施进行相应的调整，设定出最终相关的工艺参数。主要对工艺措施作如下调整：
浇注系统比例及内浇口分布不变，通过调整金属液的化学成分及浇注温度，采用大气压力冒口及排渣块等工艺措施，有效的将EPS热解产物排出，并减少缩松缩孔倾向。
在步骤(3)中，制作消失模型，并根据CAE软件模拟结果，制作相应规格的大气压力冒口，并将消失模型上容易出现问题的端头部位进行加量处理，即最终制成的消失模型包括排渣块模型和旋转凸轮模型，排渣块模型设置于旋转凸轮模型的端面上。消失模型其余按标准进行机加余量设计，保证模型质量。
在步骤(4)中，将模型放入砂箱内，填砂造型；具体过程为：将消失模型竖直放置在砂箱中，在消失模型四周放置冷铁，以加快金属液的凝固；当型砂埋至消失模型的顶部时，再放置大气压力冒口在消失模型上，放置后再埋砂造型。
在步骤(4)中，改用大气压力冒口，直接放置在消失模型的端面上所设的凸台上，根据CAE软件模拟数据，选用直径为300mm、长度为500mm大气压力冒口可以有效补缩，将缩松缩孔缺陷移至冒口上部，这样一方面增强铸件凝固过程中铁水补缩，另一方面有利于铁液中一部分EPS热解产物从冒口中排出。如图5和图6可以看出，这个铸件温度场热节区域上移至大气压力冒口部位，从缺陷+液相CAE分析可以看出，缩松缩孔缺陷移至大气压力冒口上部，下部铁液凝固过程中得到很好的铁液补缩。
在步骤(5)中，熔炼出符合标准化学成分的金属液后，将金属液浇注入EPS泡沫型腔中，金属液充型至冒口后充型完整。
在步骤(5)中，金属液的化学成分重量百分比调整为：C2.9-3.3％，Si1.6-1.8％，Mn0.7-1.0％，Mo0.3-0.5％，Cr0.4-0.5％，P≤0.1％，S＜0.1％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本发明的制造方法通过调整金属液的化学成分，在保证铸件机械性能的情况下，提高碳当量CE％，以减少缩松缩孔缺陷倾向。
在步骤(5)中，降低浇注温度，浇注温度为1350-1370℃，以减少缩松缩孔缺陷倾向。
在步骤(6)中，铸件端部形成有排渣块，浇注形成的铸件包括旋转凸轮和固定设置在旋转凸轮的端面上的排渣块。为更好的将EPS热解产物排出，在旋转凸轮铸件的端面上增加排渣块，使热解产物不在侧面滑配面集聚，从而保证铸造质量。
如图1所示，排渣块为圆弧形的瓦片状结构，作为优选的，排渣块在旋转凸轮的端面上沿圆弧形的边缘设置多个，相邻两个排渣块之间间隔一定的距离，且所有排渣块的轴线与旋转凸轮的轴线位于排渣块的同一侧，所有排渣块并位于大气压力冒口的外侧，图中箭头表示EPS热解产物排出方向，排渣块放置在外侧并与旋转凸轮外边缘保持一致，EPS热解产物上浮至端头时再向排渣块上集聚，从而使EPS热解产物可有效排出，不聚集在旋转凸轮铸件上，保证铸件质量。
本发明的旋转凸轮制造方法还包括步骤：(7)机加工，去除铸件端部的排渣块，并去除与铸件连接的大气压力冒口，获得旋转凸轮。机加工的具体过程为：将铸件放置到龙门铣床上，并夹紧固定，使用侧铣到头进行加工，加工至排渣块根部，将所有排渣块完全去除。最后对大气压力冒口与铸件连接部位加工面进行机加，确保旋转凸轮的质量。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.旋转凸轮制造方法，其特征在于，包括步骤：
(1)CAE软件模拟金属液凝固过程，获取金属液的温度场分布数据及缩松缩孔缺陷倾向；
(2)修正工艺参数；
(3)模型制作；
(4)将模型放入砂箱内，填砂造型；
(5)浇注；
(6)冷却，取出铸件。
2.根据权利要求1所述的旋转凸轮制造方法，其特征在于，所述步骤(5)中，金属液的化学成分重量百分比为：C2.9-3.3％，Si1.6-1.8％，Mn0.7-1.0％，Mo0.3-0.5％，Cr0.4-0.5％，P≤0.1％，S＜0.1％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的旋转凸轮制造方法，其特征在于，所述步骤(5)中，浇注温度为1350-1370℃。
4.根据权利要求1所述的旋转凸轮制造方法，其特征在于，所述步骤(6)中，铸件端部形成有排渣块。
5.根据权利要求4所述的旋转凸轮制造方法，其特征在于，还包括步骤：
(7)机加工，去除铸件端部的排渣块。
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