合金液在铸型中流动情况、温度分布和凝固大多是凭经验。大部分模具设计无冷却和加热系统,—般很难保证铸件各部位均能达到顺序凝固和充分补缩。且由于生产中模具各部分温度变化,使原来预定的较好的加压规范、工艺参数并不能重复保证铸件品质。
2.低压铸造设备稳定性差
低压铸造液面加压自动控制系统应具有以下功能和特点:分级加压:对液体金属升液、充型、结晶和保压等各阶段,系统能以不同的加压规范给出不同的加压工艺参数并实时显示。
目前国产低压铸造设备大都不能保证原定铸造工艺实现和重现。最典型的是液面加压系统。低压铸造最重要的是工艺过程要靠液面加压系统来保证,如升液曲线—定是指保温炉内液面压力和时间曲线。但目前国内数家工厂或公司出品的液面加压系统均只能在控制柜试压筒或控制柜反馈管内实现预定加压时间参数。由于液面加压系统不能保证原定最佳工艺实现和重现,造成铸件成品率下降。
3.低压铸造机零部件可靠性不高
低压铸造机零部件存在以下问题如:减压阀流量小;升液管容易被侵蚀;保温套热效率低且寿命短,且经常造成升液管最上端过早凝固堵塞;保温电炉的电流电压冲击大,合金液温度波动大;液压泵和电磁阀质量差,经常损坏。低压铸造机中很多元件并非低压机专用,它们与整个国家工业基础和质量保证体系水平相关。
1.4 选题意义及本文的主要研究内容
1.4.1 选题意义
当今世界,随着环保意识的不断增强和石油能源的不可再生性,为了降低燃料消耗,轿车铸件必须朝着轻量化、精确化、强韧化和复合化方向发展,而扩大铝合金的应用是轿车工业的重要发展趋势。气缸盖、汽缸体是发动机的核心部件,因而使用铝合金材料可以减轻发动机的重量,从而达到减轻整车重量的目的。
目前,在国内主要采用两种铸造工艺来生产铝合金缸盖,—种是利用重力铸造,另—种就是低压铸造。由于低压铸造相对于重力铸造有高质量、高效率等优点,
另外,由于缸体、缸盖这类复杂铸件模具的设计是—个复杂的系统工程,它不但涉及通常的模具设计、制造知识,也涉及到铸件的充型与凝固过程、浇注系统的设计、排气系统的设计、砂芯与芯座的定位及温度对模具材料的强度、硬度、变形量影响等诸多方面。它要求设计者不但在本领域有较深的理论知识和实践经验,而且对相关领域也应有所了解,属于复杂的金属型铸造模具的设计。这种技术在工业发达国家已经比较成熟,但目前在国内,金属型铸造模具的设计相对还较
落后,且缺乏系统的理论依据。因此本论文的目的在于全面、系统地总结设计经验、阐明整套模具的设计过程并在某些方面进行理论探讨,同时对所设计的工艺进行模拟验证,从而全面提升复杂金属型铸造模具的设计水平,并为今后复杂金属型铸造模具的设计提供理论依据。 1.4.2 本文的主要研究内容
本课题低压铸造铝合金气缸盖实例,系统研究了缸盖的模具设计、工艺模拟及生产验证等三个方面的主要内容,生产出合格产品。
低压模具的设计是本课题中非常重要的环节,本课题中的缸盖铸件就需要五套模具,包括—套复杂的外形模具和四套芯盒模具,因而这类模具的设计是—个复杂的系统工程。整个铸型包括铸型系统、砂芯系统、浇注系统、铸型排气系统和冷却系统五大组成部分,采用金属型外模+内腔砂芯模的工艺方案。根据低压铸造本身的特点,考虑到铝液的流动方向、补缩方向、温度梯度和凝固方向来设计浇注系统和冷却系统。
本课题以气缸端盖为机体，研究并进行铝合金压铸模具的设计。结合材料成型及控制工程专业的学习，对于巩固课堂所学相关知识，了解压铸模结构，熟悉压铸模设计的具体流程和操作具有重要作用，同时也为为今后从事该类设计奠定基础。
1.4.3 毕业设计内容
本课题设计内容是铝合金铸件压铸模具设计，主要包括浇注系统和排溢系统，成形零件，抽芯机构，推出机构以及模架结构等，研究并进行铝合金压铸模具的设计。结合材料成型及控制工程专业的学习，对于巩固课堂所学相关知识，了解压铸模结构，熟悉压铸模设计的具体流程和操作具有重要作用，同时也为为今后从事该类设计奠定基础。
2压铸模的总体方案设计
2.1铸件工艺性分析
2.1.1铸件的零件图
本课题设计的零件结构简单，尺寸对称，材料为铝合金YL104，铸件精度要求为CT5。
图2.1气缸端盖立体图
2.１.2铸件型腔数及分型面确定
考虑到气缸端盖尺寸中等，保证铸件尺寸精度的要求和工厂设备及生产条件，综合各方面的因素，选择一模一腔式结构。
接下来，我们需要选取分型面。分型面是指两者在闭和状态时能接触的部分，也是将工件或模具零件分割成模具体积块的分割面，具有更广泛的意义。同时分型面的设计直接影响着产品质量、模具结构和操作的难易程度，它是模具设计成败的关键因素之一。
分型面是处于压铸模的定模与动模表面，一旦选择合理的确定分型面，不但能简化压铸模的结构，而且能保证铸件的质量。根据铸件的结构和形状，我们一般选择直线分型面。
此铸件的分型面选择现有三种方案如图2-2所示。
图2-2 铸件分型面选择
方案I，使铸件整体放在定模中，保证了铸件的同轴度，有利于气体的排出。 方案II，铸件的同轴度不易保证，由于合模不严会使分型面出产生飞边，不易清除痕迹，也不利于浇铸系统的放置。
方案III，影响铸件的外观，也不利于浇铸系统的放置。 综上分析，决定选取I—I面为该铸件的分型面。 2.1.3浇注位置的确定
铸件中心有型芯，所以不宜采用中心浇注，由于铸件结构比较对称，采用侧面浇铸，浇铸位置选在侧面的分型面上。
2.1.4脱模斜度
（1）脱模斜度的选取标准
1）不留加工余量的压铸件。为了保证铸件组装时不受阻碍，型腔尺寸以大端为基准，另一端按脱模斜度相应减少；型芯尺寸以小端为基准，另一端按脱模斜度相应增大。
2）两面均留有加工余量的铸件。为保证有足够的加工余量，型腔尺寸以小端为基准，加上加工余量，另一端按脱模斜度相应增大；型芯尺寸以大端 为基准，减去加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。
3）单面留有加工余量的铸件。型腔尺寸以非加工面的大端为基准，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。型芯尺寸以非加工面的小端为基准，减去斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应放大。
（2）脱模斜度的尺寸
配合面外表面最小脱模斜度α取0?15?，内表面最小脱模斜度β取0?30?。非配合面外表面最小脱模斜度α取0?30?， 内表面最小脱模斜度β取1°。 2.1.5压铸件的加工余量
由于铸件具有较为精确的尺寸和良好的铸造表面，所以一般情况下，可以不进行机械加工。同时，由于压铸件内部可能有气孔，所以应尽量避免再进行机械加工。但是，某些部位还是应该进机械加工。如装配表面、装配孔、成型困难没有铸出的一些形状，去除内浇口、溢流口后的多余部分等。
铸件的加工余量选取根据参考文献[3]中推荐的加工余量选择，平面按最大边长确定，孔按直径确定。加工余量的选用如表
表2-1 机械加工余量
基本尺寸 每面余量
≤100 0.5
＞100 -250 0.75
＞250-400 1.0
＞400-600 1.5
＞630-1000 2.0
表2-2 铰孔的加工余量
孔径 加工余量
≤6 0.05
＞6-10 0.1
＞10-18 0.15
18-30 0.2
30-50 0.25
50-80 0.3
2.2压铸机设备的选择
2.2.1压铸机的选择
1.本课题设计的压铸件在分型面的投影面积为368.91cm2，考虑到浇注系统与排溢系统的存在，增加30%，总投影面积479.58cm2，压射比亚P=110MaP。
2.初选注射机
根据压铸机选用的基本原则，初选压铸机为卧式冷压压铸机型号为J1170A。