CN108817343B - 一种铜转子真空压铸模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铜转子真空压铸模具，主要包括动模板、与动模板相对应设计的静模板、安装在动模板上的抽芯滑块、设置在动模板上的动模镶块和下哈夫块、安装在抽芯滑块上的上哈夫块及安装在静模板上的静模镶块和压室,在动模板和静模板上端分别设置排气块，排气块均分别设计为三个独立的排气波板，两侧排气波板间隙均设置小于中间排气波板的间隙。本发明通过设计两个排气通道，实现了气体在压铸过程中分步抽走的方式，增大排气面积和抽真空能力，增大了排气能力，缩短气体流出行程，从而有效将气体抽走，使压铸模具型腔真空压力维持在10KPa，本发明模具适用于纯铜及铜合金真空压铸。

Description

一种铜转子真空压铸模具

技术领域

本发明属于真空压铸技术领域，涉及一种感应式电机铜转子真空压铸模具，适用于纯铜及铜合金真空压铸。

背景技术

铜优异的导电性能、优异的导热性能，及高压铸造具有成型周期短、生产效率高、环境友好等优点，使得铸铜转子随着电机能效政策的推行而在高效电动机中得到广泛应用，特别是在减速机等工业电机领域和低转速电动机汽车领域得到批量应用。但是，由于普通压力铸造技术在压铸过程中型腔及压室中有空气存在，当冲头推动金属液充填型腔过程中，由于金属液湍流而将空气卷入金属液，在充填型腔时在铸件内形成气孔，严重影响铸件质量，限制了铜转子在高转速领域如电动汽车电动机、中主轴电动机等的应用，无法满足这些领域对电动机用转子无气孔的高致密性要求。

目前，真空压铸技术是解决铸件气孔的有效途径，在低熔点的铝镁合金纯铸件上得到了广泛应用，铸件无镶嵌件，模具无抽芯，密封设计后型腔真空度很高。但由于铜转子压铸技术在压铸前需要将硅钢片叠装的铁芯先放入模具，由铁芯和模具共同形成型腔，在压铸模设计上需要进行抽芯滑块设计，方便铁芯的放入及压铸后铸铜转子的取出，滑块设计容易成为真空设计最容易漏气位置，不仅给铜转子真空压铸的模具密封设计增加了困难，而且在硅钢片放入压铸模后受高温影响不断产气，对型腔真空度及抽真空设备能力提出了更高的要求。此外，由于铜的高熔点(铜的熔点1083.4℃)导致铸铜的浇注温度不低于1100℃，使铸铜转子真空压铸技术面临诸多技术难点。因此，铜转子真空压铸技术必须解决上述技术难点，开发出适合镶嵌件的真空压铸模具及高排气能力的真空压铸装置及压铸技术。

发明内容

针对上述存在的技术难点，本发明的目的是提供一种能够用于真空压铸工艺生产铸铜转子的真空压铸模具，使压铸模具型腔真空压力维持在10kPa。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种铜转子真空压铸模具，主要包括动模板、与动模板相对应设计的静模板、安装在动模板上的抽芯滑块、设置在动模板上的动模镶块和下哈夫块、安装在抽芯滑块上的上哈夫块及安装在静模板上的静模镶块和压室。

所述上哈夫块与下哈夫块之间放置一假轴，在假轴上叠装铁芯，所述铁芯一端紧贴动模镶块，另一端在动模板和静模板合模后与设置在静模板上的静模镶块紧密贴合。

所述上哈夫块与下哈夫块配合。

所述动模镶块上设置动模铜环凹槽，所述静模镶块上设置静模铜环凹槽，所述铁芯上设置若干通槽；所述动模铜环凹槽、静模铜环凹槽和通槽连通形成铸铜转子型腔。

所述动模板和静模板上端均设置有排气块，分别为动模排气块和静模排气块，两排气块中间留有排气间隙，静模排气块底部设置排气通道，排气通道的上端与排气间隙和设置在静模排气块顶部的真空管道与外部真空机连通。

本发明同时在动模镶块上设置动模结渣包，在静模镶块上设置静模结渣包，在上哈夫块上设置排气管路，所述静模结渣包位于排气通道与排气管路连接处，并与二者相连通。所述动模结渣包位于排气管路与动模铜环凹槽的连接处，并与二者相连通。

所述静模结渣包和动模结渣包均为凹槽形。

本发明将所述动模排气块和静模排气块均分别设计为三个独立的排气波板，动模排气块和静模排气块上的排气波板之间形成排气间隙。每个排气块上的三个排气波板可加工在同一个排气块上或是加工成三个单独排气块并排安装，两侧排气波板间隙小于中间排气波板的间隙，中间排气波板的排气通道与上哈夫块上设置的排气管路连通，两侧的排气波板分别直接与静模铜环凹槽连接。

所述压室安装在静模镶块下端并延伸到静模板后面，压室末端设置一压射杆，压室在靠近压射杆处设有一浇料口。

所述静模镶块的下端设置流道，所述铸铜转子型腔通过所述流道与压室连通。

所述真空压铸模具还包括顶杆，所述顶杆穿过动模板和动模镶块的中部，顶杆前端插入到假轴后端的孔中，在顶杆与动模板外侧连接处设置压板，顶杆与动模板及动模镶块的连接处均采用带密封圈的密封结构进行密封，密封结构的密封槽分别设置于压板内侧和动模镶块上，密封结构与动模板之间加入石墨密封垫片，与压板形成双密封顶杆的密封结构。

优选地，本发明在动模镶块结渣包外侧设置带环形密封圈的密封结构，实现动模镶块与上哈夫块和下哈夫块之间的密封，同时在动模排气块与上哈夫块之间设置有一带密封条的密封结构，用于密封抽芯滑块和动模排气块。

更优选地，在动模板与静模板之间的分型面上设置有一带密封条的分型面密封结构，与纯铸件压铸不同，铸铜转子压铸模具为具有抽芯滑块结构，所述分型面密封槽设置在静模排气块、静模镶块和压室端面上。

此外，本发明还在静模排气块、静模板与和静模镶块装配面设置有带密封条的密封结构，本发明通过上述密封元件将铸铜转子型腔密封成一个封闭的空间。

本发明真空压铸模具的工作方式为金属液浇注到压室中，通过冲头运动到封住浇料口后启动真空设备，冲头慢速推动金属液时压室中的气体率先流向静模铜环凹槽，并通过与静模铜环凹槽连接的两端排气波板的通道抽走，在冲头在慢速运行阶段就能将压室中的大量气体直接通过两端排气波板抽走，有效缩短气体流动行程，实现短时内将压室中的大量气体抽走的目的。当金属液运动到两端排气波板间隙后凝固封住排气波板，冲头速度提高，金属液进入高速充填阶段，剩余的气体顺着铁芯的通槽流动到动模镶块上的动模铜环凹槽中，然后再通过与动模铜环凹槽连通的结渣包进入到上哈夫块上的排气通道，流动到静模镶块上的静模结渣包，再流动到静模排气块的排气通道进入排气间隙后与真空管道抽走。该技术方案有效解决了单一排气通道抽真空速度及抽气量有限的问题，通过分两个抽气通道的方法将占主体的压室气体的大部分气体先抽走，缓解了剩余气体抽真空速度和时间问题。

本发明采用上述技术方案，具有以下优点：

在压铸过程中，压室里的气体量是铸铜转子型腔体积的3-5倍，由于铜转子结构特点，动静模环凹槽的尺寸较小，单从一个排气块结构很难在1-2秒的时间内将气体抽出，本发明将动模排气块及静模排气块均设计为三个独立的排气波板，两侧排气波板间隙均设置小于中间排气波板的间隙，静模环凹槽外侧直接与两侧排气波板连通，缩短气体流出行程，增大排气面积，使压室内被封住的气体大部分在通过静模环凹槽时被抽出，留下的少量气体再从动模环凹槽流向动模结渣包，再通过排气管路流到静模结渣包，然后通过排气通道流向动模排气块与静模排气块之间的排气间隙被真空系统抽走。该结构设计有效地将气体分步排出，从而增大了气体的排气效果。

总的来说，本发明由于设计了两条抽真空通气路线，使气体体积最大的压室中的气体直接通过静模排出，将剩余气体通过动模、上哈夫块引出到静模段实现第二条通气路线，不仅大大提高了排气能力和抽真空效果，并且通过设计两个排气通道，实现了气体在压铸过程中分步抽走的方式，增大了排气能力和抽真空能力，从而有效将气体抽走，本发明与现有真空压铸技术相比，有效解决了抽真空排气能力不足的问题，实现了短时内使型腔达到真空度要求，使压铸模具型腔真空压力维持在10kPa。

此外，本发明针对镶嵌件压铸件的密封系统做了优化设计，实现了带抽芯滑块的滑动压铸模的密封设计，解决了滑动结构模具的型腔密封问题；并在最易漏气的顶杆位置设置了双密封结构，具有更加严密的密封结构和良好的密封性能,可有效防止顶杆重复运行过程中磨损密封条造成漏气的情况。

本发明可以广泛用于纯铜转子及黄铜转子等铜合金转子的真空压铸工艺生产，同时可用于具有深腔结构和镶嵌件的其他铸件的真空压铸技术。

附图说明

图1是本发明真空压铸模具剖面结构示意图。

图2为静模排气块左侧视图。

图中，1-动模板、2-下哈夫块、4-动模镶块、5-通槽、6-动模铜环凹槽、7-压板、8-顶杆、10-假轴、11-上哈夫块、12-动模结渣包、13-排气管路、14-抽芯滑块、16-动模排气块、18-真空管道、19-静模排气块、20-静模板、21-排气间隙、22-排气通道、24-静模结渣包、25-静模镶块、26-静模铜环凹槽、27-铁芯、28-流道、30-压室、31-浇料口、32-冲头、33、37-气体通道、34、35、36-排气波板、3、9、15、17、23、29-密封结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明模具结构进行详细的描述。

如图1所示的铜转子真空压铸模具，包括动模板1、与动模板1相对应设计的静模板21、安装在动模板1上的抽芯滑块14、设置在动模板1上的动模镶块4和下哈夫块2、安装在抽芯滑块14上的上哈夫块11及安装在静模板20上的静模镶块25和压室30；上哈夫块11与下哈夫块2之间设置一假轴10，在假轴10上叠装铁芯27，铁芯27的一端紧贴动模镶块4，另一端在动模板1和静模板20合模后与设置在静模板20上的静模镶块25紧密贴合；动模镶块4上设置动模铜环凹槽6，静模镶块25上设置静模铜环凹槽26，铁芯27上设置若干通槽5，动模铜环凹槽6、静模铜环凹槽26和通槽5连通形成铸铜转子型腔；动模板1上端设置动模排气块16，静模板20上端设置有静模排气块19，两排气块中间留有排气间隙21，静模排气块19底部设置排气通道22，排气通道22的上端与排气间隙21连通并和设置在静模排气块19顶部的真空管道18与外部真空机连通。

在动模镶块4上设置动模结渣包12，在静模镶块25上设置静模结渣包24，在上哈夫块11上设置排气管路13，所述静模结渣包24位于排气通道22与排气管路13连接处，并与二者相连通，动模结渣包12位于排气管路13与动模铜环凹槽6的连接处，并与二者相连通。该具体实施方式中的静模结渣包24和动模结渣包12均设置为凹槽形。

压室30安装在静模镶块25下端并延伸到静模板20后面，压室末端设置一冲头32，压室31在靠近冲头32处设有一浇料口31。静模镶块25的下端设置流道28，铸铜转子型腔通过流道28与压室30连通。

所述真空压铸模具还包括顶杆8，顶杆8穿过动模板1和动模镶块4的中部，顶杆8前端插入到假轴28后端的孔中，在顶杆8与动模板1外侧连接处设置压板7，顶杆8与动模板1及动模镶块4的连接处均采用带密封圈的密封结构9进行密封，密封结构的密封槽分别设置于压板7内侧和动模镶块4上，密封结构9与动模板1之间加入石墨密封垫片，与压板7形成双密封顶杆的密封结构。

在动模镶块4上设置带环形密封圈的密封结构3，实现动模镶块4与上哈夫块11和下哈夫块2之间的密封，同时在动模排气块16与上哈夫块11之间设置有一带密封条的密封结构15，用于密封抽芯滑块14和动模排气块16。在动模板1与静模板20之间的分型面上设置有一带密封条的分型面密封结构17；在静模排气块19和静模镶块26之间设置有带密封条的密封结构23。通过上述密封元件将铸铜转子型腔密封成一个封闭的空间。

如图2所示，所述动模排气块16和静模排气块19均分别设计为三个独立的排气波板(34、35、36)，每个排气块上的三个排气波板加工在同一个排气块上，两侧排气波板(34、36)间隙小于中间排气波板(35)的间隙，中间排气波板的排气通道22与上哈夫块11上设置的排气管路13连通，两侧的排气波板的气体通道(33、37)分别直接与静模铜环凹槽26连接。

图1所示的真空压铸模具的工作流程为：金属液从浇料口31浇注到压室30中，通过冲头32运动将金属液向前推进，冲头32运动到超过浇料口31将金属液封住后真空设备启动，被冲头32封在压室30中的气体随着冲头30的低速运行顺着静模镶块25上的流道28进入到静模镶块25上的静模铜环凹槽26，一部分气体通过静模镶块25的静模铜环凹槽26外侧的排气通道33进入排气块19两端的排气波板(34、36)，通过排气波板后再通过真空管道18被抽走，当金属液进入到静模镶块25的静模铜环凹槽26后迅速将与其连接的排气道封闭，剩余气体和铁芯27中的气体顺着铁芯27的通槽5流动到动模镶块2上的动模铜环凹槽6中，然后再通过与动模铜环凹槽6连通的结渣包12进入到上哈夫块11上的排气管路13，流动到静模镶块25上的静模结渣包24，再流动到静模排气块19的排气通道22进入排气间隙21后通过真空管道18抽走。

Claims (9)

1.一种铜转子真空压铸模具，其特征在于主要包括动模板（1）、与动模板（1）相对应设计的静模板（20）、安装在动模板（1）上的抽芯滑块（14）、设置在动模板（1）上的动模镶块（4）和下哈夫块（2）、安装在抽芯滑块（14）上的上哈夫块（11）及安装在静模板（20）上的静模镶块（25）和压室（30），所述上哈夫块（11）与下哈夫块（2）之间放置一假轴（10），在假轴（10）上叠装铁芯（27），所述铁芯（27）一端紧贴动模镶块（4），另一端在动模板（1）和静模板（20）合模后与设置在静模板（20）上的静模镶块（25）紧密贴合，所述动模镶块（4）上设置动模铜环凹槽（6），所述静模镶块（25）上设置静模铜环凹槽（26），所述铁芯（27）上设置若干通槽（5），动模铜环凹槽（6）、静模铜环凹槽（26）和通槽（5）连通形成铸铜转子型腔，所述动模板（1）上端设置动模排气块（16），静模板（20）上端设置静模排气块（19），动模排气块（16）和静模排气块（19）均分别设计为三个独立的排气波板，动模排气块（16）和静模排气块（19）上的排气波板之间形成排气间隙（21）；

所述铜转子真空压铸模具工作方式为：金属液浇注到压室（31）中，通过冲头（32）运动到封住浇料口（31）后启动真空设备；冲头（32）慢速推动金属液时，压室中的气体首先流向静模铜环凹槽（26），并通过与静模铜环凹槽（26）连接的两端排气波板（34、35）的气体通道（33、37）抽走，当金属液运动到两端排气波板间隙后凝固封住排气波板，剩余的气体顺着铁芯（27）的通槽（5）流动到动模镶块（2）上的动模铜环凹槽（6）中，然后再通过与动模铜环凹槽（6）连通的动模结渣包（12）进入到上哈夫块（11）上的排气管路（13），流动到静模镶块（25）上的静模结渣包（24），再流动到静模排气块（19）的排气通道（23）进入排气间隙（21）后通过真空管道（18）抽走。

2.根据权利要求1所述的铜转子真空压铸模具，其特征在于静模排气块（19）底部设置排气通道（22），排气通道（22）的上端与排气间隙（21）连通，并通过设置在静模排气块（19）顶部的真空管道（18）与外部真空机连通。

3.根据权利要求1或2所述的铜转子真空压铸模具，其特征在于在动模镶块（4）上设置动模结渣包（12），在静模镶块（25）上设置静模结渣包（24），在上哈夫块（11）上设置排气管路（13），所述静模结渣包（24）位于排气通道（22）与排气管路（13）连接处，并与二者相连通，所述动模结渣包（12）位于排气管路（13）与动模铜环凹槽（6）的连接处，并与二者相连通。

4.根据权利要求3所述的铜转子真空压铸模具，其特征在于所述静模结渣包（24）和动模结渣包（12）均为凹槽形。

5.根据权利要求1或4所述的铜转子真空压铸模具，其特征在于动模排气块（16）和静模排气块（19）上的三个排气波板（34、35、36）加工在同一个排气块上或是加工成三个单独排气块并排安装。

6.根据权利要求5所述的铜转子真空压铸模具，其特征在于动模排气块（16）和静模排气块（19）上的两侧排气波板间隙小于中间排气波板的间隙，动模排气块（16）和静模排气块（19）上的中间排气波板的排气通道（22）与上哈夫块（11）上设置的排气管路（13）连通，两侧的排气波板分别直接与静模铜环凹槽（26）连接。

7.根据权利要求1或6所述的铜转子真空压铸模具，其特征在于所述压室（30）安装在静模镶块（25）下端并延伸到静模板（20）后面，压室（30）末端设置一冲头（32），压室（30）在靠近压射杆处设有一浇料口（31）。

8.根据权利要求1所述的铜转子真空压铸模具，其特征在于所述真空压铸模具还包括顶杆（8），所述顶杆穿过动模板（1）和动模镶块（4）的中部，顶杆前端插入到假轴（10）后端的孔中，在顶杆（8）与动模板（1）外侧连接处设置压板（7），顶杆（8）与动模板（1）及动模镶块（4）的连接处均采用带密封圈的密封结构（9）进行密封，密封结构的密封槽分别设置于压板（7）内侧和动模镶块（4）上。

9.根据权利要求1所述的铜转子真空压铸模具，其特征在于动模块结渣包（12）外侧设置带环形密封圈的密封结构（15），在动模板（1）与静模板（20）之间的分型面上设置有一带密封条的密封结构（17），在静模排气块（19）、静模板（20）与静模镶块（25）装配面设置有带密封条的密封结构（23），在压室（30）和静模镶块（25）、静模板（20）之间设置密封结构（29）。

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