CN1895818A - 用压铸法生产铜合金轴承保持架的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用压铸法生产铜合金轴承保持架的方法，当模具中动模和定模上的四对合模导柱和导套合严并准确定位后，将铜合金液倒入料杯中，压射冲头以0.5～0.8m/s的速度慢慢推向料杯前方，进入浇注系统，当活塞杆的挡块碰上限位开关9XK后，压射冲头使合金液迅速通过内浇口进入型腔并停留8～15秒后，两扇模具被打开即动模右移，铸件随动模带出；可不留任何加工余量，直接压铸出成品，无需机械加工，稍加清理即可装配。其成本与传统机械加工工艺相比大大降低，出品率和生产率也大大提高，经济效益显著。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用压铸法生产铜合金轴承保持架的方法，属于机械加工领域。
背景技术
轴承是机械行业的主要基础件之一。全世界轴承总产量在上个世纪60年代为8.98亿套，90年代为90亿套，目前已经超过120亿套。当前的轴承中，约有三分之一为实体保持架轴承，其保持架轴承的材料虽然多种多样，但90％以上为各类铜合金。其成型工艺主要是离心铸造和机械加工的方法来生产，其具体工艺为：离心铸造(购买采用其它工艺铸造成的长铜管坯)→粗车→细车→镗孔→去毛刺→铆接。该传统加工工艺繁多，前后要经历6道工序，制造周期长，一般需要12～14天才能交货。铜合金轴承保持架在传统的机械加工过程中，大量的贵重铜合金变成了切削，实际材料的利用率只有8～23％。在加工过程中有8～10％左右的铜合金被不可逆的白白烧损掉，光瓦轴集团每年都需要铜合金6000吨以上，烧损到480～600吨，不仅有1344～1680万以上的经济损失，而且导致了大量自然界珍贵的铜资源的浪费。
在我国，提高轴承质量，减少原材料消耗，节约资源、能源，提高劳动生产率，从而达到降低成本的目的，是当前轴承生产的关键。压铸工艺无论在国外还是在国内都已经成为一种普遍应用的少、无切削和精制毛坯的传统技术，但是在铜合金轴承保持架的加工中还未有应用。其主要原因是：1、由于铜合金凝固时间非常短，采用普通压铸机是压不出合格铸件的；2、由于保持架形状复杂，模具设计制造比较困难，压铸出的产品往往有加工余量和拔模斜度，加工难度反而增大；3、铜合金压铸件容易产生大量的气孔等缺陷。原压射系统油压一次给油时，活塞慢速前移，只起到推动合金液平稳进入模具，基本不产生压力。油压二次给油时，活塞速度逐渐加快，且有一定压力，使合金液迅速进入浇注系统及型腔，有一定的压力。三次给油时，前面小油缸增压，通过冲头把铸件压实，获得优质铸件，所以此种系统称为三级压射，对锌、铝、镁等合金的压铸非常适宜，但该三级压射系统很难压铸出健全的铜合金轴承保持架。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种用压铸法生产铜合金轴承保持架的方法，用改进的压铸机、压铸模具及压铸工艺生产铜合金轴承保持架和挡圈，可不留任何加工余量，直接压铸出成品，无需机械加工，稍加清理即可装配。其成本与传统机械加工工艺相比大大降低，出品率和生产率也大大提高，经济效益显著。
本发明的技术方案是这样实现的：用压铸法生产铜合金轴承保持架的方法，其具体步骤为：电磁铁二位四通电液阀4DT接通后，蓄能器出来的高压油由于被特殊的厚活塞封住进口，高压暂时无法进入，只平稳能进入节流阀的后端油嘴进入油缸，实现一级压射，推动合金液进入模具；当压射缸活塞慢速前进到第二个进油口时，触动行程开关9×K，电磁铁5DT动作，使快换阀打开，同时启动液压操纵单向阀，使蓄能器中大量高压油瞬间输送到压射缸第二进口，使压射活塞快速运动，实现高压快速压射。
其压铸模具是由两半模具即动模和定模组成，用四对合模导柱和导套合严和定位；动模和定模的型腔内部设有衬模，衬模是由新型热作模具钢HHD钢制作；其模具的动模中，均布着13个圆型芯，出模斜度为0～0.3度，在13个圆型芯中，有6个型芯中间有ф4～8的孔，同时在孔中装有6个推杆；当动模和定模上的四对合模导柱和导套合严并准确定位后，用勺将850℃～950℃铜合金液倒入料杯中，压射冲头以0.5～0.8m/s的速度慢慢推向料杯前方，进入浇注系统(浇道)，当活塞杆的挡块碰上限位开关9XK后，压射冲头开始以2.5～4.0m/s的速度加速推进，使合金液迅速通过内浇口进入型腔形成铸件，时间大约为0.03S，内浇口宽度为0.5～4.5mm，厚度为0.3～2.5mm，流经内浇口的合金液可达到13～15m/s，合金液在浇口套中被压入型腔并停留8～15秒后，两扇模具被打开即动模右移，铸件随动模带出；机床上的推杆通过模板上的孔将铸件推出型腔，完成一个压铸过程循环；该模具为一模四件，每一个压铸循环生产4个压铸件。
本发明的积极效果在于具有以下优点：成本低，成本仅是传统工艺的30％左右；出品率达到50％以上，是传统工艺的3倍以上；生产效率为每分钟6～12件，适合大批量生产；制造周期短；不需要机械加工，稍加清理即可装配；保持架在高压、高速下成型并快速冷却，表层致密，耐磨性好，抗腐蚀性好；材料烧损仅为2～2.5％，节约了自然界的宝贵资源。
附图说明：
图1为本发明的改进后的液压系统
图2为本发明的改造后液压系统原理图
图3为本发明的铜合金轴承保持架压铸模具结构图
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1：首先将压铸机的三级压射即三级增压(压实)前移至二级阶段，与二级同时完成，缩短压射时间，防止合金凝固后加不上压；铜合金轴承保持架和挡圈用压铸黄铜为YT40-1，其化学成分主要为：Cu：58～63％，Pd：0.5～1.5％，Al：0.2～0.5％，其余为Zn。它的液相线温度为1083℃，固相线温度为1065℃，凝固时间非常短，约为0.1秒；将液压泵的流量变成两个80～150升以上的大泵，分路供给；其具体步骤为：电磁铁二位四通电液阀4DT接通后，蓄能器出来的高压油由于被特殊的厚活塞封住进口，高压暂时无法进入，只平稳能进入节流阀的后端油嘴进入油缸，实现一级压射，推动合金液进入模具。当压射缸活塞慢速前进到第二个进油口时，触动行程开关9×K，电磁铁5DT动作，使快换阀打开，同时启动液压操纵单向阀，使蓄能器中大量高压油瞬间输送到压射缸第二进口，使压射活塞快速运动，实现高压快速压射，防止合金液过早凝固，达到预想目的。
其压铸模具是由两半模具即动模1和定模2组成，用四对合模导柱3和导套4合严和定位；动模1和定模2的型腔5内部设有衬模，衬模是由新型热作模具钢HHD钢制作；动模1和定模2的型腔5合模时，在分型处合严，两型腔合拢后所留之空间，在合金压入时就形成铸件；其模具的动模1中，均布着13个圆型芯，出模斜度为0.1度，在13个圆型芯中，有6个型芯中间有ф4的孔，同时在孔中装有六个推杆5，供最后把铸件顶出。这些圆型芯在形成铸件后就是13个局部圆孔，以备在装配时装上13个滚柱，开模时铸件被动衬模带走，每模四件。
当动模1和定模2上的四对合模导柱3和导套4合严并准确定位后，用勺将850℃铜合金液倒入料杯中，压射冲头以0.5m/s的速度慢慢推向料杯前方，进入浇注系统(浇道)，当活塞杆的挡块碰上事先经计算好位置的限位开关9XK后，压射冲头开始以2.5m/s的速度加速推进，使合金液迅速通过内浇口进入型腔形成铸件，时间大约为0.03S，内浇口宽度为0.5mm，厚度为0.3mm，流经内浇口的合金液可达到13m/s，合金液在浇口套中被压入型腔并停留8秒后，两扇模具被打开即动模1右移，铸件随动1模带出；机床上的推杆6通过把模板上的孔铸件推出型腔5，完成一个压铸过程循环；该模具为一模四件，每一个压铸循环生产4个压铸件。
NJ2207EM.86铜保持架
传统工艺材料利用率：17.1％
材料费：10.64
工时费：3.11元/组
总费用：13.75(不含税)
新工艺材料利用率：56％
模具费：0.5
材料费：3.25
工时费：0.5
总费用：4.25(不含税)
新工艺台架试验：新工艺对比台架常规试验超过520小时，通过验收(验收标准为350小时)。新工艺破坏试验通过，套圈已经失效，而保持架保持完整。
表1 压铸生产铜合金轴承保持架NJ2207EM86的压铸机及模具工艺参数
| 铸件 | 合金 | 单重(Kg) | 平均壁厚(mm) | |
| YT40-1 | 0.114 | 2～3 | ||
| 压铸机 | 合模力(t) | 压射力(t) | 压射比(MPa) | 压室直径(mm) |
| 160 | 20 | 50～60 | 38.1 | |
| 模具 | 模具温度(℃) | 出模斜度(°) | 内浇口宽度(mm) | 内浇口厚度(mm) |
| 250～300 | 0～0.3 | 0.5～4.5 | 0.3～2.5 | |
| 压铸工艺 | 冲头速度(m/s) | 充型速度(m/s) | 充型时间(s) | 留型时间(s) |
| 0.5～0.8 | 2.5～4.0 | 0.03 | 8～15 | |
| 持压时间(s) | 内浇口速度(m/s) | |||
| 5 | 13～15 |
实施例2：首先将压铸机的三级压射即三级增压(压实)前移至二级阶段，与二级同时完成，缩短压射时间，防止合金凝固后加不上压；铜合金轴承保持架和挡圈用压铸黄铜为YT40-1，其化学成分主要为：Cu：58～63％，Pd：0.5～1.5％，Al：0.2～0.5％，其余为Zn。它的液相线温度为1083℃，固相线温度为1065℃，凝固时间非常短，约为0.1秒；将液压泵的流量变成两个80～150升以上的大泵，分路供给；其具体步骤为：电磁铁二位四通电液阀4DT接通后，蓄能器出来的高压油由于被特殊的厚活塞封住进口，高压暂时无法进入，只平稳能进入节流阀的后端油嘴进入油缸，实现一级压射，推动合金液进入模具。当压射缸活塞慢速前进到第二个进油口时，触动行程开关9×K，电磁铁5DT动作，使快换阀打开，同时启动液压操纵单向阀，使蓄能器中大量高压油瞬间输送到压射缸第二进口，使压射活塞快速运动，实现高压快速压射，防止合金液过早凝固，达到预想目的。
其压铸模具是由两半模具即动模1和定模2组成，用四对合模导柱3和导套4合严和定位；动模1和定模2的型腔5内部设有衬模，衬模是由新型热作模具钢HHD钢制作；动模1和定模2的型腔合模时，在分型处合严，两型腔合拢后所留之空间，在合金压入时就形成铸件；其模具的动模1中，均布着13个圆型芯，出模斜度为0.3度，在13个圆型芯中，有6个型芯中间有ф8的孔，同时在孔中装有六个推杆6，供最后把铸件顶出。这些圆型芯在形成铸件后就是13个局部圆孔，以备在装配时装上13个滚柱，开模时铸件被动衬模带走，每模四件。
当动模1和定模2上的四对合模导柱3和导套4合严并准确定位后，用勺将950℃铜合金液倒入料杯中，压射冲头以0.8m/s的速度慢慢推向料杯前方，进入浇注系统(浇道)，当活塞杆的挡块碰上事先经计算好位置的限位开关9XK后，压射冲头开始以4.0m/s的速度加速推进，使合金液迅速通过内浇口进入型腔形成铸件，时间大约为0.03S，内浇口宽度为4.5mm，厚度为2.5mm，流经内浇口的合金液可达到15m/s，合金液在浇口套中被压入型腔并停留15秒后，两扇模具被打开即动模1右移，铸件随动模1带出；机床上的推杆6通过把模板上的孔铸件推出型腔5，完成一个压铸过程循环；该模具为一模四件，每一个压铸循环生产4个压铸件。
实施例3：首先将压铸机的三级压射即三级增压(压实)前移至二级阶段，与二级同时完成，缩短压射时间，防止合金凝固后加不上压；铜合金轴承保持架和挡圈用压铸黄铜为YT40-1，其化学成分主要为：Cu：58～63％，Pd：0.5～1.5％，Al：0.2～0.5％，其余为Zn。它的液相线温度为1083℃，固相线温度为1065℃，凝固时间非常短，约为0.1秒；将液压泵的流量变成两个80～150升以上的大泵，分路供给；其具体步骤为：电磁铁二位四通电液阀4DT接通后，蓄能器出来的高压油由于被特殊的厚活塞封住进口，高压暂时无法进入，只平稳能进入节流阀的后端油嘴进入油缸，实现一级压射，推动合金液进入模具。当压射缸活塞慢速前进到第二个进油口时，触动行程开关9×K，电磁铁5DT动作，使快换阀打开，同时启动液压操纵单向阀，使蓄能器中大量高压油瞬间输送到压射缸第二进口，使压射活塞快速运动，实现高压快速压射，防止合金液过早凝固，达到预想目的。
其压铸模具是由两半模具即动模1和定模2组成，用四对合模导柱3和导套4合严和定位；动模1和定模2的型腔5内部设有衬模，衬模是由新型热作模具钢HHD钢制作；动模1和定模2的型腔5合模时，在分型处合严，两型腔合拢后所留之空间，在合金压入时就形成铸件；其模具的动模1中，均布着13个圆型芯，出模斜度为0.2度，在13个圆型芯中，有6个型芯中间有ф6的孔，同时在孔中装有6个推杆，供最后把铸件顶出。这些圆型芯在形成铸件后就是13个局部圆孔，以备在装配时装上13个滚柱，开模时铸件被动衬模带走，每模四件。
当动模1和定模2上的四对合模导柱3和导套4合严并准确定位后，用勺将900℃铜合金液倒入料杯中，压射冲头以0.7m/s的速度慢慢推向料杯前方，进入浇注系统(浇道)，当活塞杆的挡块碰上事先经计算好位置的限位开关9XK后，压射冲头开始以3.0m/s的速度加速推进，使合金液迅速通过内浇口进入型腔形成铸件，时间大约为0.03S，内浇口宽度为2.5mm，厚度为1.5mm，流经内浇口的合金液可达到14m/s，合金液在浇口套中被压入型腔并停留10秒后，两扇模具被打开即动模1右移，铸件随动模1带出；机床上的推杆6通过把模板上的孔铸件推出型腔5，完成一个压铸过程循环；该模具为一模四件，每一个压铸循环生产4个压铸件。
Claims (3)
1、用压铸法生产铜合金轴承保持架的方法，其特征在于：具体步骤为：电磁铁二位四通电液阀4DT接通后，蓄能器出来的高压油由于被特殊的厚活塞封住进口，高压暂时无法进入，只平稳能进入节流阀的后端油嘴进入油缸，实现一级压射，推动合金液进入模具；当压射缸活塞慢速前进到第二个进油口时，触动行程开关9×K，电磁铁5DT动作，使快换阀打开，同时启动液压操纵单向阀，使蓄能器中大量高压油瞬间输送到压射缸第二进口，使压射活塞快速运动，实现高压快速压射；
当模具中动模和定模上的四对合模导柱和导套合严并准确定位后，用勺将850℃～950℃铜合金液倒入料杯中，压射冲头以0.5～0.8m/s的速度慢慢推向料杯前方，进入浇注系统，当活塞杆的挡块碰上限位开关9XK后，压射冲头开始以2.5～4.0m/s的速度加速推进，使合金液迅速通过内浇口进入型腔形成铸件，时间大约为0.03S，内浇口宽度为0.5～4.5mm，厚度为0.3～2.5mm，流经内浇口的合金液可达到13～15m/s，合金液在浇口套中被压入型腔并停留8～15秒后，两扇模具被打开即动模右移，铸件随动模带出；机床上的推杆通过模板上的孔将铸件推出型腔，完成一个压铸过程循环；该模具为一模四件，每一个压铸循环生产4个压铸件。
2、根据权利要求1所述的用压铸法生产铜合金轴承保持架的方法，其特征在于所述的压铸模具是由两半模具即动模和定模组成，用四对合模导柱和导套合严和定位；动模和定模的型腔内部设有衬模，衬模是由新型热作模具钢HHD钢制作；其模具的动模中，均布着13个圆型芯，出模斜度为0～0.3度，在13个圆型芯中，有6个型芯中间有φ4～8的孔，同时在孔中装有6个推杆。
3、根据权利要求1所述用压铸法生产铜合金轴承保持架的方法，其特征在于所述压铸机的液压泵为两个80～150升以上的大泵，分路供给；油缸直径为φ150～300mm；蓄能器的容量为20升。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104107894A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-10-22 | 霍山县龙鑫金属制品有限公司 | 一种泵体压铸方法 |
| CN105268939A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-01-27 | 贵州裕高电子有限责任公司 | 一种金属电解用纯铝阴极导电梁压铸工艺 |
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2005
- 2005-07-13 CN CN 200510016964 patent/CN1895818A/zh active Pending
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| CN104107894A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-10-22 | 霍山县龙鑫金属制品有限公司 | 一种泵体压铸方法 |
| CN105268939A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-01-27 | 贵州裕高电子有限责任公司 | 一种金属电解用纯铝阴极导电梁压铸工艺 |
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