葉輪壓鑄件是一個(gè)四周為多扭曲葉片組成的壓鑄件。要成功地壓鑄該壓鑄件，對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì);壓鑄工藝的合理制定以及模具制造精度都提出了極高難度的要求。

　　一、鑄件結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求及工藝分析

　?、偻庑纬叽绂?80x150，平均壁厚3毫米;

　?、谕鈭@有十八個(gè)扭曲葉片，內(nèi)腔有一個(gè)凹坑和一個(gè)與軸心線成一定角度的斜孔;

　?、蹆?nèi)部組織要求致密，內(nèi)腔有氣密性要求;

　　④表面質(zhì)量要求高;

　?、萑~片的成型不能用動(dòng)、定模鑲塊直接來完成，必須采用滑塊抽芯來達(dá)到;

　?、奕~形精度要求高，與相配的動(dòng)葉輪(為不等距的十一個(gè)葉片)配合，在工作過程中，在額定的轉(zhuǎn)速下，必須保證達(dá)到額定的風(fēng)量和風(fēng)壓要求;

　?、咴谕蝗~片上厚、薄旋殊大，不便于工藝參數(shù)的調(diào)整;⑧此鑄件開設(shè)側(cè)澆口難以保證葉片的成型，也不便于開設(shè);⑨鑄件凈重約5000克。

　　二、澆注系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)

　　根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)分析，設(shè)置側(cè)澆口難以保證葉片的成型，也不便于開設(shè)。若開設(shè)中心澆口，從鑄件的結(jié)構(gòu)上看出，可以利用從中心向外幅射的、對(duì)準(zhǔn)十八個(gè)葉片的十八個(gè)筋條。

　　在鑄件充填過程中可發(fā)揮它的作用，有助于葉片的成型，故確立設(shè)置中心澆口比較合理。從工藝上考慮，相應(yīng)的直澆道的大端(內(nèi)澆口處)，考慮較大的橫斷面積，有利于充填過程中合金液流動(dòng)阻力小一些和最終增壓壓力的傳遞，并在該處設(shè)置分流錐。

　　同樣直澆道的小端亦應(yīng)考慮足夠的橫斷面積。結(jié)合鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將直澆道大端設(shè)為φ68，分流錐直徑設(shè)為φ46，小端設(shè)為φ34。余料設(shè)為φ110x40。

　　三、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　充分分析合金液在填充過程中的流向，確定鑄件最后填充部位(也就是難于成型的部位)。經(jīng)分析，確定該部位是在每個(gè)葉片端部壁最薄處。

　　為此就在該部位設(shè)立溢口、集渣包和排氣槽，有利于葉片難成型部位的排氣和集渣，以保證每個(gè)葉片難成型部位均有良好的成型條件，來保證鑄件有良好的質(zhì)量。

　　開設(shè)中心澆口時(shí)，為了充分排出壓室上部的氣體，在直澆道小端壓室中心偏上的位置增設(shè)溢口、渣包和排氣槽，避免生產(chǎn)時(shí)，壓室上方氣體混入合金液而進(jìn)入型腔，造成鑄件缺陷。

　　四、模具結(jié)構(gòu)的探討及設(shè)計(jì)

　?、抨P(guān)于分型面的確定;

　　根據(jù)前述澆注系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)的要求，需要設(shè)計(jì)為中心澆口的模具結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)在臥式壓鑄機(jī)上必須采用二次或三次分型。

　　二次分型，常采用利用分流錐和鑄件中某些孔的包緊力，開型時(shí)拉斷直澆道與余料的連接;或利用余料外圍加螺旋槽在開模過程中，扭斷直澆道與余料的連接。

　　前述設(shè)計(jì)的直澆道小端為φ34，采用此結(jié)構(gòu)開模時(shí)難于拉斷或扭斷直澆道與余料的連接，再加上內(nèi)澆口處包緊力小，橫斷面小于直澆道小端斷面更增加了難度。這兩種結(jié)構(gòu)雖然較簡(jiǎn)單一些，但可靠性都差，尤其是用在該結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具上就更差，故此種結(jié)構(gòu)于以否定。

　　根據(jù)分析二次分型可靠性都差，必然采用三次分型。三次分型的模具結(jié)構(gòu)是強(qiáng)行拉斷直澆道與余料的連接，給直澆道尺寸大小的變化充分留有余地。

　　這種結(jié)構(gòu)雖然較二次分型結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，但可靠性大。為實(shí)現(xiàn)三次分型，還采用了一種簡(jiǎn)單、可靠的三次分型重力掛鉤機(jī)構(gòu)，保證了三次分型的可靠性。在開、合模過程中，按設(shè)定的程序自動(dòng)的開合三個(gè)分型面。那怕是在順序錯(cuò)亂的情況下，也能可靠的脫鉤或掛鉤。

　?、脐P(guān)于模具抽芯機(jī)構(gòu)的確定

　　鑄件具有十八個(gè)扭曲的葉片，據(jù)前述分析，葉片不能用動(dòng)、定模鑲塊直接形成，必須通過抽芯的方式才能形成鑄件的葉片。抽芯的方式有多種，就該鑄件其可能的幾種為：有液壓筒抽芯;斜拉桿抽芯;斜滑塊抽芯等?，F(xiàn)將這幾種抽芯方式結(jié)合葉輪鑄件的結(jié)構(gòu)分析于后：

　?、僖簤撼樾緳C(jī)構(gòu)

　　液壓抽芯從理論上講，似乎該鑄件是可以實(shí)現(xiàn)的，但模具加上十八個(gè)液壓抽芯器后，模具外形龐大，也就要使用超噸位的大型壓鑄機(jī);各抽芯滑塊之間的配合(滑塊之間有兩個(gè)曲面和三個(gè)不同角度的直面配合)間隙，在使用過程中過大的壓射力，難以保證不跑料，從而導(dǎo)致鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定。

　　生產(chǎn)過程中，合模時(shí)滑塊能否準(zhǔn)確到位，能否可靠鎖緊也難于控制(因模具在生產(chǎn)過程中，抽芯滑塊前端定位面墊料是時(shí)有發(fā)生的)。因而導(dǎo)致工藝參數(shù)難于調(diào)整，尤其是大機(jī)器生產(chǎn)小零件的情況下更難調(diào)整，最后的結(jié)果只能帶來鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定;生產(chǎn)效率低下;模具壽命短等弊病。

　　②采用斜拉桿抽芯機(jī)構(gòu)

　　斜拉桿抽芯結(jié)構(gòu)用在此葉輪的十八個(gè)葉片的抽芯上，除了上述液壓抽芯機(jī)構(gòu)所有的不足外，還不可避免的帶來：由于滑高塊度尺寸大，在開、合模時(shí)，斜拉桿的作用力作力點(diǎn)在滑塊的上平面，另一個(gè)力點(diǎn)由滑塊T形導(dǎo)滑臺(tái)而作用到滑塊下部的導(dǎo)滑槽上，兩個(gè)作力點(diǎn)高差尺寸大，以及作力方向等，會(huì)產(chǎn)生很大的力矩。

　　再加上抽芯滑塊數(shù)量多，滑塊前段不可能作出導(dǎo)滑臺(tái)，致使T形導(dǎo)滑臺(tái)長(zhǎng)度短，而造成運(yùn)行的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致導(dǎo)滑槽的加速磨損;在臥式壓鑄機(jī)上，采用多次分型的情況下，加劇了模具斜拉桿固定板的不穩(wěn)定性，加速此處導(dǎo)向元件的磨損及變形。

　　斜拉桿伸出第三分型面過長(zhǎng)，取出鑄件亦不方便;生產(chǎn)中調(diào)整工藝參數(shù)困難等諸多原因，會(huì)導(dǎo)致鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定;生產(chǎn)率低;模具壽命低等庇病。曾經(jīng)有人嘗試過，效果并不理想。

　?、坌被瑝K抽芯機(jī)構(gòu)

　　斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)鎖緊可靠(因靠斜滑塊整個(gè)高度上的斜面鎖緊);能保證鑄件精度高;壓鑄工藝參數(shù)易于調(diào)整。但也有它的局限性：抽芯的距離不宜過長(zhǎng);斜滑塊導(dǎo)滑斜度不宜過大(<25度);鑄件頂出時(shí)與其它頂出元件必須同步;斜滑塊頂出長(zhǎng)度不能超過滑塊高度的2/3;抽拔力不宜過大等等，致使模具結(jié)構(gòu)難度加大。

　　綜上所述，該鑄件采用斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)較前述兩種結(jié)構(gòu)方案優(yōu)越。確立該葉輪壓鑄件模具的抽芯方案為斜滑塊抽芯。致于它的局限性，力求在結(jié)構(gòu)上和制造上加以克服。

　?、苄被瑝K抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

　　從圓周上共用十八個(gè)斜滑塊成形十八個(gè)葉片。鑄件頂出時(shí)，采取專用推板同時(shí)推動(dòng)十八個(gè)滑塊，保證十八個(gè)斜滑塊的同步。同時(shí)在模具制造中，保證所有頂出元件的合理精度和某些元件的合理予壓量來實(shí)現(xiàn)。

　　設(shè)置可靠的斜滑塊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，頂出時(shí)推板將十八個(gè)滑塊同時(shí)頂出分型面，十八個(gè)滑塊離開分型面后，便于清理生產(chǎn)時(shí)的遺留殘?jiān)?，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清模。該結(jié)構(gòu)保證了鑄件所需的精度和便于工藝參數(shù)的調(diào)整，從而保證了鑄件的質(zhì)量和生產(chǎn)率。斜滑采用導(dǎo)滑斜度為27度;抽芯長(zhǎng)度為85毫米(葉片長(zhǎng)度為78毫米)。

　　在設(shè)計(jì)中充分克服了斜滑塊抽芯的局限性，同時(shí)注意到成型滑塊的抽拔方向和制造時(shí)便于達(dá)到制造精度。鑄件的頂出采用了斜滑塊、推板、推桿聯(lián)合頂出結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

　　鑄件腔中的內(nèi)腔凹坑處和斜孔的抽芯，在取出鑄件后放在專用設(shè)備上完成。

　　五、壓鑄機(jī)噸位的選擇

　　根據(jù)該葉輪壓鑄件工藝參數(shù)調(diào)整的粗略要求，模具結(jié)構(gòu)的大小和便于操作選用了1000噸壓鑄機(jī)。

　　六、模具的壽命問題

　　該模具結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，很多超乎尋常的結(jié)構(gòu)，大家自然會(huì)關(guān)心它的壽命問題。因斜滑塊那樣多;抽拔距離又大(85毫米);頂出距離也大(整個(gè)滑塊都推出了分型面);導(dǎo)滑斜度(27度)大;再加上三個(gè)分型面，這給模具帶來的復(fù)雜程度是可想而知的，自然影響到模具壽命。

　　由于對(duì)該模具設(shè)計(jì)上的合理性;制造上的完善性;成型鑲塊(材料為：3Cr2W8V)熱處理技術(shù)較好;再加上使用的愛護(hù)，模具壽命己達(dá)數(shù)拾萬次，至今還完好使用。

　　葉輪壓鑄件的壓鑄成功，從斜滑塊抽芯的數(shù)量(十八個(gè))之多;斜滑塊抽芯距離及斜滑塊的導(dǎo)滑斜度之大在國(guó)內(nèi)都居國(guó)內(nèi)居首位。。