金属型铝合金重力浇注装置及其模具设计的研究

新掰２００９年第１０期总第３６卷机械制造技术

・５３・

金属型铝合金重力浇注装置

及其模具设计的研究

陈洪峰

（徐州驿蓖大学．江苏徐州２２１１１６）

－要：为适应较小规模铸造企业的生产模式、有效提高俦件质苎．对铝合金重力浇注装置及其模具结构进行设计研究。在襄１上采用简单的机械结构使之方便手动操作，使用完全金属型模具并使之具有倾转功能。研究发现在浇注过程中具有操作简单方便、易于维护，并且制造成本低廉、模具设计制造周期短的特点。铝合全液体在模具中的充型和排气效果良好，可减少气孔、缩孔等铸造缺陷。特别适用与中小型企业的小批量铸件的生产和产品零件的试制加工。

关键词：金属型模具；重力浇注；倾转功能；谤件质量中圈分粪号：ＴＦ３５１．６

Ｍｅｔａｌ－ｂａｓｅｄ

文献栝识码：Ａ

文章编号：１００６—０３１６（２００９）１０—００５３—０４

ａｌｌｏｙｇｒａｖｉｔｙｄｉｅｃａｓｔｉｎｇｐｌａｎｔａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｓｉｇｎ

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重力浇注是指金属液体在自然界地球重力作用下浇入金属型腔获得铸件的工艺方法。包括砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造等。铝合金金属型铸造方法由于其生产率高、劳动环境清洁、铸件表面光滑和内部组织致密等优点而被广泛应

ｌ设计理念

近年来，我国许多厂家也采用金属型重力铸造

生产汽车铝铸件。国内外一些铸造设备制造厂家应用ＰＬＣ数字控制和液压系统等先进技术制造了自动化程度比较高的重力铸造设备应用于铝合金铸件的生产，但这些铸造设备一般结构复杂、价格昂贵（每台至少要十几万元以上）、由于自动化程度较高因此对操作人员文化、技术水平要求较高，而且设备运行使用中的技术培训、电能消耗、设备维修、维护等成本也很高。在一些中小铸造加工企业中一方面由于受其自然条件的限制往往无法承担昂贵的设

用。一些工业发达国家采用金属型重力铸造方法生

产汽车发动机铝缸体、铝缸盖和铝活塞等。金属型重力铸造技术广泛应用于航空、航天、电力机械以及仪器仪表等行业。铝合金金属型模具重力铸造与压铸、低压铸造和砂型铸造等工艺相比具有铸件几何尺寸和金相组织等综合质量好、工艺相对简单灵活，铸件成品率高，可生产较复杂铸件等优点。

收稿日期：２００９一０６—０２

作者简介：陈洪峰（１９７１一）．男，主要从事实践教学工作．设计过多种产品类型的工装、冲裁模具、成型模具以及多种设备的实用性专用性改造ｉ殳计。

万方数据　

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机械制造技术扔树２０００年第１０期总第３６卷

备购置费用以及设备运行成本；另一方面中小型企业必须要根据其市场经营状况、产品类型、销售规模来决定铸件的生产规模，先进昂贵的设备不适用

于产品的试制以及中小批量的铸件生产。鉴于以上

分析，研究设计了一种制造加工简单、操作工艺要求不高、设备运行成本低廉、维修维护方便、设备使用寿命长、模具设计制造周期较短，特别适用与中小批量铝合金铸件生产的重力浇注装置。本文将对该重力铸造装置的结构设计、金属型模具的没计及应用等方面作较为详细的论述。

５

６

７８９

１０１１

１．底座２．支架３，铰链４．开模手轮５，开模地杠６．导向杆

７．雁扳８．动鹰扳９动模１０。定模１】．定鹰板１２顾出机构

１３．顶出手轮１４模架１５．倾转机构１６顷转手轮

图１浇注装置结构示意图

２铝合金重力浇注装置主体结构

该装置结构如图１所示。铸模安装后与相应的模架、开模机构、顶出机构配合，调试后即可实施浇铸。２．１倾转机构

该浇注装置整体为铰链剪式结构，模架１４与底座ｌ上的支架２通过铰链３连接。倾转机构１５系螺旋升降装置，其头端也与模架１４铰链连接。摇动倾转机构１５上的手轮１６使模架１４与模具体９、１０可在０。５０。范围内上下运动实现倾转功能。模架具有倾转功能的目的是使整个浇注过程在变速运动中完成，非常有利与铝合金液体在模具中的充型和排气，可减少气孔、缩孔等铸造缺陷大大提高铸件质量，降低铸件的废品率。这一道理如同日常生活中：把啤酒垂直ｆｇ，Ｘ，玻璃杯中，啤酒会由于气泡丰富很快就会溢出杯子之外，而实际上留在杯中的啤酒并没有多少，如果把玻璃杯顷转一角度，啤酒沿着杯壁缓慢注入并随液体的升高而匀速改变玻璃杯的顷

万　

方数据转角度，我们发现注入啤酒的过程非常顺利并很快充满玻璃杯。２．２模架

模架１４由定座板１ｌ、动座板８、导向杆６、开模手轮４、开模丝杠５等组成，是模具实现开合动作、倾转动作与顶出机构的承载基体。２．３开模机构

动模９和定模１０分别与动座板８和定座板１１

固定，模具体的两个导向孔与两根导向杆６装配，转动开模手轮４即可通过开模丝杠５带动动模９水平滑动，从而实现模具的开、合形成开模机构。开模丝杠５头端制成圆弧凸头，凸头后端面与丝杠压板７端面上分别加工一滚珠滚动槽，内装填滚珠形成端面滚动装置。２．４顶出机构

顶出机构１２也是一丝杠和螺母组成的螺旋机构，旋动顶出手轮１３带动顶出丝杠旋转推动顶板即可实现铸件的顶出和顶出机构的复位。

此装置具有模具的开合运动、顶出机构的顶出和顶Ｉ叫运动以及模架的倾转运动三个纯机械方式的机械运动，有效保汪了重力浇注铝合金铸件的过程

顺利，同时具有操作方便灵活等特点。

３金属型模具设计分析

实际生产中重力浇注金属型模具多采用铸铁制成．其中应用最多的是灰铸铁。铸件性能要求高时，采用合金铸铁、碳钢或低合金钢。适宜制造金属型的材料应具有足够的高温强度、一定的热稳定性和热疲劳强度以及足够的韧性。发达国家普遍采用美国钢铁学会（ＡＩＳ［）分类的Ｈ—１３，相当于国内４ＣｒＭｏＶＳｉ钢。这种钢具有较高的热强度和硬度．还具有较高的耐磨性和韧性，用它作模具，其铸件尺寸稳定、模具寿命长但价格比较昂贵。国内一般用铸铁、铸钢和铜合金作为铝合金金属型模具材料，材料价格较低，平均寿命１００００．５００００次左右。当然．模具的寿命除与材质有关外，还与模具结构、铸造合金的材料、操作和管理等因素有关。

扔笏２００９年第１０期总第３６卷机械制造技术

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金属型可分为整体型、水平分型、垂直分型和综合分型等四种类型，其中垂直分型便于开设浇冒口和安放金属型芯，易于排气应用较广。因金属型导热性较好，故浇道截面积比砂型铸造大２０％一２５％，浇道长度也较短。金属型模具无透气性，因此需开设气冒口和排气道。３．１金属型模具结构

本文论述模具设计参考工件如图２所示，逭是一矿用防爆灯具的铝合金铸件，铸件右端为六角形螺母外形，铸件中间为喇叭口形状的内通孔。其外形轮廓较简单且尺寸小，适合采用一模多腔即一次浇注可获得多个铸件的设计方法。

囝日

图２铸件不恿图

该金属型模具设计采用垂直分型方式（如图３所示），外模及型芯材料均为４５＃碳钢，模具体上分布四个铸件型腔８。模具体由动模１、定模３顶板４顶杆５、６及复位杆７铸件型腔８等部分组成。动模１在模架导向杆上通过开模机构带动水平方向开、合。定模３上设置定模机构的顶板４和１２根项出铸件的内顶杆、３根顶出浇、冒ＬＩ的外顶杆以及四根顶板４的复位杆７。

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分型面２

１动模２浇口３．定横４．顶板５外顶杆６内顶轩７复位杆８模具型腔

图３金属型模具示意图

３．２型腔结构分析

模具的型腔没计根据图２所示工件的结构特点采用垂直分型方式。

为了使铸件留在定模上因此在动模上（图４）开设四个铸件的左端六角螺母外形的铸件型腔２，

万　

方数据虽然铸件六角螺母外形较复杂但其长度尺寸较短，容易脱模适合在动模上开设。型腔中间插装为铸出喇ｕＡ，Ｈ形状内孔的金属型芯１。导向孔２与浇注装置上的导向杆（图１）配合，是形成装置开模机构的重要定向孔。金属型重力浇注工艺设计关键是铸件浇注位置的确定及浇冒系统的设计。铸件浇冒系

统设计决定铸件内、外质量，应具有撇渣、排气和

补缩功能。

１．型芯２．型腔３．导

图４模具动模示

１．复位杆２内项杆孔３．导向孔４．外顶杆孔５．浇口６．冒口

图５模具定模示意图

为保征铸件的ｌｉｂ而，Ｎ脱模该金属型模具浇冒系统

设计在定模上，见图５所示。浇口５设计在四个铸

件型腔的中间，铝合金液体从浇口５注入后沿浇道注进各个铸件型腔。为保证足够流量的合金液体更好的充型、补缩，浇口５具有较大的截面积。铸件型腔两端的冒口６具有撇渣、充分排气的作用，有

效保汪了铸件的成品率。

４金属型铝合金重力浇注装置的生产应用

４．１铸型预热

因金属型导热性较好，铸件极易产生冷隔、浇

不到、气孔等铸造缺陷，故浇注前必须预热。预热温度根据铸件材质确定，本文所述金属模预热温度为２００～３０００Ｃ。

４．２型腔喷刷涂料

在型腔表面喷刷涂料，可保护其免受金属液直接冲蚀和热击，且可利用涂料层的厚薄不同调节铸

（下转第７５页）

柳树２００９年第１０期息第３６卷

维修与改进

（４）超声波液位计或雷达液位计三台。

・７５・

蚀管道泵，输出压力０．４ＭＰａ＋；流量８～１０ｍ３／１１。

（５）４，４０ｍｍ管道１０００ｍ（其中２＃１７５０高炉用２００ｍ）、庐１５ｒａｍ管道１００ｍ。

（６）计算机、设计控制软件一套，信号传输及控制电缆１００００

ｍ。

２改造后的效果

自氯化钙喷洒系统在２｝｝、３＃１７５０ｍ３投用以来。

线插入

内ｆｆ２５２４

大幅度降低了低温还原粉化率，减少了高炉上部烧结矿碎裂产生的小颗粒和粉末，改善了料柱的透气性，使高炉炉内的煤气气流分布趋于合理，在保障炉况稳定顺行的前提下，降低了焦比，提高了高炉

图２氯化钙容器（罐）示意图

（３）ＤＮ５０手动球阀一个（用于排污）；ＤＮ４０气动球阀十三个；ＤＮ４０手动球阀三个；ＤＮｌ５气动球阀十个；喷头十个。

的产量。鉴于其良好的使用效果，下一步计划在

１＃１７５０

ｍ３和新建的４＃３２００ｍ３高炉加以推广应用。

（上接第５５页）件各部分的冷却速度。涂料厚度通常为０．３～Ｏ．４ｍｍ。涂料成分因铸件材质不同而异，铸造铝合金件时所用的涂料常用氧化锌粉、白垩粉、水玻璃和水按一定比例配制。４．３装置调整和铸件浇注

摇动图ｌ开模机构手轮４使动模与定模吻合，然后调整该装置的浇注起始顷转角度至要求。根据实际应用发现，该模具的浇注起始顷转角度在４５０．５００之间其效果最佳（见图６所示），铝合金液体在模具中的充型和排气良好，大大减少了气孔和缩孔，较好的保证铸件质量。各项准备工作完成后，浇注操作者从浇１３位置注入铝合金液体，另一操作者匀速摇动顷转机构手轮使模架匀速改变顷转角度，直至浇注结束。

增大，因此浇注后在保证铸件高温强度足够的前提下应及早开型取件。转动开模手轮使动模与定模分离后，摇动顶出机构手轮推动顶板、顶杆使铸件快速与定模型腔脱离。铸件取出后，应首先退回顶出机构丝杠再合型浇注下一铸件。本铸件开型取件时间为浇注后５—８

ｓ。

５结论

在实际生产应用中该金属型铝合金重力浇注装置具有以下特点：

（１）该装置具有倾转式重力浇注特点，整个浇注过程在变速运动中完成，非常有利与铝合金液体在模具中的充型和排气，可减少气孔、缩孔等铸造缺陷大大提高铸件质量，降低铸件的废品率。

（２）采用完全金属型模具并且一型多铸，节省

造型材料且铸件精度高、表面粗糙度值低、力学性

能好。

（３）该装置结构简单、操作方便、运行和维护费用较低、设计合理、制造成本低廉、模具设计制造周期短。采用纯机械方式手动操作具有节能、节

图６金属型重力浇注装置应用示意图

支等特点，特别适用与中、小铸造企业，铸件尺寸较小结构相对复杂的铝合金铸件的生产。

４．４开型取件

参考文献：

铸件在金属型内停留越久，收缩量就越大。不仅增大了内应力、裂纹倾向，还使铸件取出的难度

【ｌ】罗启全．铝合金熔炼与铸造［Ｍ】．广州：广州科技出版社，２００２．【２】季昌年机床夹具与制造ｆＭｌ．北京：机械工业出版杜．２００６．

万方数据　

金属型铝合金重力浇注装置及其模具设计的研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

陈洪峰， CHEN Hong-feng

徐州师范大学,江苏,徐州,221116机械

MACHINERY 2009,36(10)1次

参考文献(2条)

1. 罗启全 铝合金熔炼与铸造 20022. 季昌年 机床夹具与制造 2006

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1. 江玉华 铝合金重力铸造行业机器人代替人工进行浇注作业的可行性研究[期刊论文]-铸造设备与工艺2009(1)2. 王有喜. 张勇. 张春明. WANG Youxi. ZHANG Yong. ZHANG Chunming 铝合金低压铸造充型过程水模拟技术的研究[期刊论文]-热加工工艺2010,39(5)

3. 唐骥. 齐笑冰. 孙逊. 孙旭东. TANG Ji. QI Xiao-bing. SUN Xun. SUN Xu-dong 铸铁件铜金属型的模具设计[期刊论文]-铸造2005,54(3)

4. 廖海洪. 梁敏洁. 程军 铝合金低压铸造浇注系统的CAD设计[会议论文]-20065. 梁智华 276Q发动机缸盖螺栓失效分析[期刊论文]-广西机械2001(4)

6. 王国祥. WANG Guo-xiang 铝合金缸盖倾转铸造数值模拟[期刊论文]-铸造技术2009,30(9)

7. 许云祥. 王高增. Xu Yunxiang. Wang Gaozeng 基于浇口杯补缩的横浇道型浇注系统设计[期刊论文]-特种铸造及有色合金2000(5)

8. 黄丽雅. 钱翰城. 张钊. 沈玲. 王真见 高性能铸造铝硅合金AlSi7Cu2MgT7热处理工艺的研究[期刊论文]-铸造2003,52(12)

9. 桂荣明 铝合金汽缸盖重力铸造应控制的几个关键点[期刊论文]-中国铸造装备与技术2005(1)

10. 张炳荣. 王斯勇. 王一民. ZHANG Bing-rong. WANG Si-yong. WANG Yi-min 重力铸造铝合金发动机缸盖的二次枝晶间距研究[期刊论文]-铸造技术2008,29(11)

引证文献(1条)

1. 周志明. 陈元芳. 唐丽文. 黄伟九. 刘春. 宋小放. 王祥 一种带抽芯金属型重力浇注装置的研究[期刊论文]-实验科学与技术 2013(1)

引用本文格式：陈洪峰. CHEN Hong-feng 金属型铝合金重力浇注装置及其模具设计的研究[期刊论文]-机械2009(10)

新掰２００９年第１０期总第３６卷机械制造技术

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金属型铝合金重力浇注装置

及其模具设计的研究

陈洪峰

（徐州驿蓖大学．江苏徐州２２１１１６）

－要：为适应较小规模铸造企业的生产模式、有效提高俦件质苎．对铝合金重力浇注装置及其模具结构进行设计研究。在襄１上采用简单的机械结构使之方便手动操作，使用完全金属型模具并使之具有倾转功能。研究发现在浇注过程中具有操作简单方便、易于维护，并且制造成本低廉、模具设计制造周期短的特点。铝合全液体在模具中的充型和排气效果良好，可减少气孔、缩孔等铸造缺陷。特别适用与中小型企业的小批量铸件的生产和产品零件的试制加工。

关键词：金属型模具；重力浇注；倾转功能；谤件质量中圈分粪号：ＴＦ３５１．６

Ｍｅｔａｌ－ｂａｓｅｄ

文献栝识码：Ａ

文章编号：１００６—０３１６（２００９）１０—００５３—０４

ａｌｌｏｙｇｒａｖｉｔｙｄｉｅｃａｓｔｉｎｇｐｌａｎｔａｎｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｓｉｇｎ

ＣＨＥＮＨｏｎｇ．ｆｅｎｇ

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ

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２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）

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ｓｉｍｐｌｅｃｏｎｖｅｎｉｅｍａｎｄｅａｓｙｔｏｍａｉｎｔａｉｎ，ａｎｄｌｏｗ－ｃｏｓｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ｍｏｌｄｄｅｓｉｇｎａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｈｏｒｔｃｙｃｌｅ．Ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｉｎｔｈｅｌｉｑｕｉｄｉｎｔｈｅｍｏｌｄｆｉｌｌｉｎｇａｎｄｅｘｈａｕｓｔｗｏｒｋｓｗｅｌｌ，ｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｓｈｒｉｎｋａｇｅｄｅｆｅｃｔｓ，ｓｕｃｈ

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重力浇注是指金属液体在自然界地球重力作用下浇入金属型腔获得铸件的工艺方法。包括砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造等。铝合金金属型铸造方法由于其生产率高、劳动环境清洁、铸件表面光滑和内部组织致密等优点而被广泛应

ｌ设计理念

近年来，我国许多厂家也采用金属型重力铸造

生产汽车铝铸件。国内外一些铸造设备制造厂家应用ＰＬＣ数字控制和液压系统等先进技术制造了自动化程度比较高的重力铸造设备应用于铝合金铸件的生产，但这些铸造设备一般结构复杂、价格昂贵（每台至少要十几万元以上）、由于自动化程度较高因此对操作人员文化、技术水平要求较高，而且设备运行使用中的技术培训、电能消耗、设备维修、维护等成本也很高。在一些中小铸造加工企业中一方面由于受其自然条件的限制往往无法承担昂贵的设

用。一些工业发达国家采用金属型重力铸造方法生

产汽车发动机铝缸体、铝缸盖和铝活塞等。金属型重力铸造技术广泛应用于航空、航天、电力机械以及仪器仪表等行业。铝合金金属型模具重力铸造与压铸、低压铸造和砂型铸造等工艺相比具有铸件几何尺寸和金相组织等综合质量好、工艺相对简单灵活，铸件成品率高，可生产较复杂铸件等优点。

收稿日期：２００９一０６—０２

作者简介：陈洪峰（１９７１一）．男，主要从事实践教学工作．设计过多种产品类型的工装、冲裁模具、成型模具以及多种设备的实用性专用性改造ｉ殳计。

万方数据　

・５４・

机械制造技术扔树２０００年第１０期总第３６卷

备购置费用以及设备运行成本；另一方面中小型企业必须要根据其市场经营状况、产品类型、销售规模来决定铸件的生产规模，先进昂贵的设备不适用

于产品的试制以及中小批量的铸件生产。鉴于以上

分析，研究设计了一种制造加工简单、操作工艺要求不高、设备运行成本低廉、维修维护方便、设备使用寿命长、模具设计制造周期较短，特别适用与中小批量铝合金铸件生产的重力浇注装置。本文将对该重力铸造装置的结构设计、金属型模具的没计及应用等方面作较为详细的论述。

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１．底座２．支架３，铰链４．开模手轮５，开模地杠６．导向杆

７．雁扳８．动鹰扳９动模１０。定模１】．定鹰板１２顾出机构

１３．顶出手轮１４模架１５．倾转机构１６顷转手轮

图１浇注装置结构示意图

２铝合金重力浇注装置主体结构

该装置结构如图１所示。铸模安装后与相应的模架、开模机构、顶出机构配合，调试后即可实施浇铸。２．１倾转机构

该浇注装置整体为铰链剪式结构，模架１４与底座ｌ上的支架２通过铰链３连接。倾转机构１５系螺旋升降装置，其头端也与模架１４铰链连接。摇动倾转机构１５上的手轮１６使模架１４与模具体９、１０可在０。５０。范围内上下运动实现倾转功能。模架具有倾转功能的目的是使整个浇注过程在变速运动中完成，非常有利与铝合金液体在模具中的充型和排气，可减少气孔、缩孔等铸造缺陷大大提高铸件质量，降低铸件的废品率。这一道理如同日常生活中：把啤酒垂直ｆｇ，Ｘ，玻璃杯中，啤酒会由于气泡丰富很快就会溢出杯子之外，而实际上留在杯中的啤酒并没有多少，如果把玻璃杯顷转一角度，啤酒沿着杯壁缓慢注入并随液体的升高而匀速改变玻璃杯的顷

万　

方数据转角度，我们发现注入啤酒的过程非常顺利并很快充满玻璃杯。２．２模架

模架１４由定座板１ｌ、动座板８、导向杆６、开模手轮４、开模丝杠５等组成，是模具实现开合动作、倾转动作与顶出机构的承载基体。２．３开模机构

动模９和定模１０分别与动座板８和定座板１１

固定，模具体的两个导向孔与两根导向杆６装配，转动开模手轮４即可通过开模丝杠５带动动模９水平滑动，从而实现模具的开、合形成开模机构。开模丝杠５头端制成圆弧凸头，凸头后端面与丝杠压板７端面上分别加工一滚珠滚动槽，内装填滚珠形成端面滚动装置。２．４顶出机构

顶出机构１２也是一丝杠和螺母组成的螺旋机构，旋动顶出手轮１３带动顶出丝杠旋转推动顶板即可实现铸件的顶出和顶出机构的复位。

此装置具有模具的开合运动、顶出机构的顶出和顶Ｉ叫运动以及模架的倾转运动三个纯机械方式的机械运动，有效保汪了重力浇注铝合金铸件的过程

顺利，同时具有操作方便灵活等特点。

３金属型模具设计分析

实际生产中重力浇注金属型模具多采用铸铁制成．其中应用最多的是灰铸铁。铸件性能要求高时，采用合金铸铁、碳钢或低合金钢。适宜制造金属型的材料应具有足够的高温强度、一定的热稳定性和热疲劳强度以及足够的韧性。发达国家普遍采用美国钢铁学会（ＡＩＳ［）分类的Ｈ—１３，相当于国内４ＣｒＭｏＶＳｉ钢。这种钢具有较高的热强度和硬度．还具有较高的耐磨性和韧性，用它作模具，其铸件尺寸稳定、模具寿命长但价格比较昂贵。国内一般用铸铁、铸钢和铜合金作为铝合金金属型模具材料，材料价格较低，平均寿命１００００．５００００次左右。当然．模具的寿命除与材质有关外，还与模具结构、铸造合金的材料、操作和管理等因素有关。

扔笏２００９年第１０期总第３６卷机械制造技术

・５５・

金属型可分为整体型、水平分型、垂直分型和综合分型等四种类型，其中垂直分型便于开设浇冒口和安放金属型芯，易于排气应用较广。因金属型导热性较好，故浇道截面积比砂型铸造大２０％一２５％，浇道长度也较短。金属型模具无透气性，因此需开设气冒口和排气道。３．１金属型模具结构

本文论述模具设计参考工件如图２所示，逭是一矿用防爆灯具的铝合金铸件，铸件右端为六角形螺母外形，铸件中间为喇叭口形状的内通孔。其外形轮廓较简单且尺寸小，适合采用一模多腔即一次浇注可获得多个铸件的设计方法。

囝日

图２铸件不恿图

该金属型模具设计采用垂直分型方式（如图３所示），外模及型芯材料均为４５＃碳钢，模具体上分布四个铸件型腔８。模具体由动模１、定模３顶板４顶杆５、６及复位杆７铸件型腔８等部分组成。动模１在模架导向杆上通过开模机构带动水平方向开、合。定模３上设置定模机构的顶板４和１２根项出铸件的内顶杆、３根顶出浇、冒ＬＩ的外顶杆以及四根顶板４的复位杆７。

】

分型面２

１动模２浇口３．定横４．顶板５外顶杆６内顶轩７复位杆８模具型腔

图３金属型模具示意图

３．２型腔结构分析

模具的型腔没计根据图２所示工件的结构特点采用垂直分型方式。

为了使铸件留在定模上因此在动模上（图４）开设四个铸件的左端六角螺母外形的铸件型腔２，

万　

方数据虽然铸件六角螺母外形较复杂但其长度尺寸较短，容易脱模适合在动模上开设。型腔中间插装为铸出喇ｕＡ，Ｈ形状内孔的金属型芯１。导向孔２与浇注装置上的导向杆（图１）配合，是形成装置开模机构的重要定向孔。金属型重力浇注工艺设计关键是铸件浇注位置的确定及浇冒系统的设计。铸件浇冒系

统设计决定铸件内、外质量，应具有撇渣、排气和

补缩功能。

１．型芯２．型腔３．导

图４模具动模示

１．复位杆２内项杆孔３．导向孔４．外顶杆孔５．浇口６．冒口

图５模具定模示意图

为保征铸件的ｌｉｂ而，Ｎ脱模该金属型模具浇冒系统

设计在定模上，见图５所示。浇口５设计在四个铸

件型腔的中间，铝合金液体从浇口５注入后沿浇道注进各个铸件型腔。为保证足够流量的合金液体更好的充型、补缩，浇口５具有较大的截面积。铸件型腔两端的冒口６具有撇渣、充分排气的作用，有

效保汪了铸件的成品率。

４金属型铝合金重力浇注装置的生产应用

４．１铸型预热

因金属型导热性较好，铸件极易产生冷隔、浇

不到、气孔等铸造缺陷，故浇注前必须预热。预热温度根据铸件材质确定，本文所述金属模预热温度为２００～３０００Ｃ。

４．２型腔喷刷涂料

在型腔表面喷刷涂料，可保护其免受金属液直接冲蚀和热击，且可利用涂料层的厚薄不同调节铸

（下转第７５页）

柳树２００９年第１０期息第３６卷

维修与改进

（４）超声波液位计或雷达液位计三台。

・７５・

蚀管道泵，输出压力０．４ＭＰａ＋；流量８～１０ｍ３／１１。

（５）４，４０ｍｍ管道１０００ｍ（其中２＃１７５０高炉用２００ｍ）、庐１５ｒａｍ管道１００ｍ。

（６）计算机、设计控制软件一套，信号传输及控制电缆１００００

ｍ。

２改造后的效果

自氯化钙喷洒系统在２｝｝、３＃１７５０ｍ３投用以来。

线插入

内ｆｆ２５２４

大幅度降低了低温还原粉化率，减少了高炉上部烧结矿碎裂产生的小颗粒和粉末，改善了料柱的透气性，使高炉炉内的煤气气流分布趋于合理，在保障炉况稳定顺行的前提下，降低了焦比，提高了高炉

图２氯化钙容器（罐）示意图

（３）ＤＮ５０手动球阀一个（用于排污）；ＤＮ４０气动球阀十三个；ＤＮ４０手动球阀三个；ＤＮｌ５气动球阀十个；喷头十个。

的产量。鉴于其良好的使用效果，下一步计划在

１＃１７５０

ｍ３和新建的４＃３２００ｍ３高炉加以推广应用。

（上接第５５页）件各部分的冷却速度。涂料厚度通常为０．３～Ｏ．４ｍｍ。涂料成分因铸件材质不同而异，铸造铝合金件时所用的涂料常用氧化锌粉、白垩粉、水玻璃和水按一定比例配制。４．３装置调整和铸件浇注

摇动图ｌ开模机构手轮４使动模与定模吻合，然后调整该装置的浇注起始顷转角度至要求。根据实际应用发现，该模具的浇注起始顷转角度在４５０．５００之间其效果最佳（见图６所示），铝合金液体在模具中的充型和排气良好，大大减少了气孔和缩孔，较好的保证铸件质量。各项准备工作完成后，浇注操作者从浇１３位置注入铝合金液体，另一操作者匀速摇动顷转机构手轮使模架匀速改变顷转角度，直至浇注结束。

增大，因此浇注后在保证铸件高温强度足够的前提下应及早开型取件。转动开模手轮使动模与定模分离后，摇动顶出机构手轮推动顶板、顶杆使铸件快速与定模型腔脱离。铸件取出后，应首先退回顶出机构丝杠再合型浇注下一铸件。本铸件开型取件时间为浇注后５—８

ｓ。

５结论

在实际生产应用中该金属型铝合金重力浇注装置具有以下特点：

（１）该装置具有倾转式重力浇注特点，整个浇注过程在变速运动中完成，非常有利与铝合金液体在模具中的充型和排气，可减少气孔、缩孔等铸造缺陷大大提高铸件质量，降低铸件的废品率。

（２）采用完全金属型模具并且一型多铸，节省

造型材料且铸件精度高、表面粗糙度值低、力学性

能好。

（３）该装置结构简单、操作方便、运行和维护费用较低、设计合理、制造成本低廉、模具设计制造周期短。采用纯机械方式手动操作具有节能、节

图６金属型重力浇注装置应用示意图

支等特点，特别适用与中、小铸造企业，铸件尺寸较小结构相对复杂的铝合金铸件的生产。

４．４开型取件

参考文献：

铸件在金属型内停留越久，收缩量就越大。不仅增大了内应力、裂纹倾向，还使铸件取出的难度

【ｌ】罗启全．铝合金熔炼与铸造［Ｍ】．广州：广州科技出版社，２００２．【２】季昌年机床夹具与制造ｆＭｌ．北京：机械工业出版杜．２００６．

万方数据　

金属型铝合金重力浇注装置及其模具设计的研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

陈洪峰， CHEN Hong-feng

徐州师范大学,江苏,徐州,221116机械

MACHINERY 2009,36(10)1次

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引用本文格式：陈洪峰. CHEN Hong-feng 金属型铝合金重力浇注装置及其模具设计的研究[期刊论文]-机械2009(10)