一種起動機外殼鋁合金液態(tài)模鍛的模具的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種起動機外殼鋁合金液態(tài)模鍛的模具，其特征在于該模具由上模連板、上模腿、上模板、上模芯、底模芯、抽芯、底模板、頂板、模腿、油缸、電磁行程開關、沖頭、空腔等十三部分組成。其優(yōu)點是保溫好、可成形性能好，取件方便，不僅能夠簡化起動機外殼的制坯工藝流程、降低成本和提高生產(chǎn)效率，而且還能夠有效改善起動機外殼的微觀組織狀態(tài)，提高綜合力學性能。
【專利說明】一種起動機外殼鋁合金液態(tài)模鍛的模具
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種鋁合金液態(tài)模鍛模具，特別涉及一種用于起動機外殼鋁合金液態(tài)模鍛的模具，屬于機械加工的【技術(shù)領域】。
【背景技術(shù)】
[0002]國外發(fā)達國家的汽車制造業(yè)考慮到整車輕量化、道路適應性、環(huán)境保護、加工成本等問題，對汽車起動機外殼采用鋁合金材料制成。但是由于傳統(tǒng)的鋁合金壓鑄或重力鑄造的汽車起動機外殼的力學性能指標不能適應國內(nèi)道路狀況要求。所以從六十年代開始國內(nèi)汽車行業(yè)制造商將汽車起動機外殼材料由鋁合金改為球墨鑄鐵，使用砂型鑄造生產(chǎn)制造起動機外殼。其后制造的起動機外殼強度能夠滿足國內(nèi)路況需要。但是制成的起動機單件重量大于4000克，較鋁合金材質(zhì)單件重量1008千克，增加總量近4倍，不能適應目前汽車輕量化要求。而且由于球墨鑄鐵件砂型鑄造澆注系統(tǒng)需要保留水口、冒口，需保留較大的加工余量，存在材料利用率低，后續(xù)的切削加工的工作量大，生產(chǎn)成本居高不下，經(jīng)濟性較差等問題，同時還存在能耗較高、污染環(huán)境等問題。
[0003]液態(tài)模鍛是介于液態(tài)成型和固態(tài)成型之間的一種工藝，液態(tài)模鍛工藝是對澆入模具內(nèi)的液態(tài)金屬施以較高的機械壓力，使其凝固時消除鑄造缺陷并產(chǎn)生一定塑性變形，從而獲得高質(zhì)量制件的一種方法。液態(tài)模鍛技術(shù)不僅適用于軸對稱的實心零件、杯形件、通孔件以及長軸類等厚壁零件，也適用于非軸對稱、壁厚不均勻、形狀復雜的零件。對于一些薄壁零件也可以用液態(tài)模鍛獲得很好的成形質(zhì)量。它集中了這兩種工藝的優(yōu)點，綜合了金屬的韌性、成形性、導電導熱性等，其強度、剛度、硬度、耐熱、耐磨、耐蝕等性能指標均優(yōu)于砂型鑄造的球墨鑄鐵件。
[0004]但采用液態(tài)模鍛加工起動機外殼等特形產(chǎn)品具有一定難度，主要是零件壁薄，形體凹凸異形不規(guī)則，成形不易充滿，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有較好地解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本 申請人:針對上述的問題，進行了研究改進，提供一種整體起動機鋁合金外殼的液態(tài)模鍛模具，在保證鋁合金外殼機械性能的同時，提高材料利用率，減少后續(xù)加要的切削加工量，降低加工成本。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]—種整體起動機招合金外殼的液態(tài)模鍛模具，由上模連板、上模腿、上模板、上模芯、底模芯、抽芯、底模板、頂板、模腿、油缸、電磁行程開關、沖頭、空腔等十三部分組成。具體而言包括上模及底模，上模芯環(huán)套在芯棒上并固定安裝在上模板上，上模芯和底模芯內(nèi)設有上冷卻腔；底模的底模體及底模芯嵌套在一起并固定安裝在下固定板上。模具上模連板的中央設有油缸，各部分模具通過油缸連接，油缸的行程通過電磁接近開關控制。
[0008]進一步的:
[0009]所述模體為兩個對開的半模。由于上模芯(凹模)壓入底模芯(凸模)液態(tài)金屬反向擠壓受力不均時會造成厚壁處產(chǎn)生冷隔、卷氣縮孔等缺陷，為了減少這些缺陷，采用上模芯(凹模)對下模芯(凸模)直接加壓。為了控制凸凹模擠壓受力均勻，在模具上橫連板中央裝胃了油缸，油缸下端是沖頭，使用行程開關控制油缸沖頭，用于調(diào)整上下模板芯在鋁合金液態(tài)模鍛過程均勻受力。上模連板下部設置一定的空腔，便于液態(tài)金屬熱傳速度和凝固速度保持相等。壓機裝置了六個油缸，分別控制模具上下部的頂板和抽芯四周的鎖緊，可以實現(xiàn)自動合模。鋁液注入模具后，按下“下行”開關，上模自動下行，下行到規(guī)定的行程位置后(上液壓油缸顯示7-8兆帕)，上模芯與底模芯閉合，開始通過上模具連板裝置的油缸沖頭對上模芯加壓，保壓一段時間(50s-60s)，待液鍛件冷卻定型后，按下“工作”鍵，先開左右鎖緊塊，再開前后模具塊，上?；爻躺闲械揭欢ㄎ晃?，將下模頂出毛坯，上油缸回程，取下鑄件。進行下一個周期循環(huán)。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:
[0011]本發(fā)明公開的一種整體起動機鋁合金外殼的液態(tài)模鍛模具，不僅可使起動機鋁合金外殼的機械性能與模鍛的起動機鋁合金外殼機械性能相當，而且提高材料利用率，并可大大地減少后續(xù)加工的切削加工量，降低加工成本，同時生產(chǎn)出的起動機鋁合金外殼重量輕，質(zhì)量好，經(jīng)濟性更佳。目前運用液態(tài)模鍛工藝制成的鋁合金起動機外殼各項性能指標符合或優(yōu)于國家標準；芯棒與上模芯及底模體與底模芯的分體結(jié)構(gòu)，便于模具的修復和更換，提高了模具使用壽命，同時減少維修費用。
[0012]同時，本發(fā)明提供一種起動機外殼鋁合金液態(tài)模鍛的模具及復合成形方法，S卩，液態(tài)模鍛是將熔化的鋁合金注入模具中壓機開動之后，在壓力作用下使鋁合金在成形過程中凝固。按鋁合金注入模具的方式分為上壓式和下注式。本工藝采用頂注式成形。其優(yōu)點是保溫好、可成形性能奸，取件方便，利用壓機上的油缸將工件頂出。
[0013]具體而言，包括熔煉一液態(tài)模鍛一均勻化一等溫軋制一熱處理一精整；
[0014]所述熔煉為:鋁合金塊入爐之前將表而清理干凈，用電阻爐加熱，爐膛溫度控制在8400C，熔化鋁合金之前坩堝先預熱600?700°C，保溫30min，冷卻到300°C，噴涂料，再升溫到500?600°C裝料，鋁合金熔化后精煉、除氣，扒去液面的浮渣；
[0015]所述液態(tài)模鍛為:將液態(tài)模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機上后，將熔煉得到的鋁合金溶液定量澆注到權(quán)利要求1或2所述的液態(tài)模鍛模具內(nèi)，澆注溫度為液相線溫度以上50-80°C，加壓速度為50-80mm / s，充型時間l_6s，比壓為150_250MPa，并在該壓力下保壓(50s-60s)，得到鋁合金坯；
[0016]所述等溫軋制為:經(jīng)均勻化的坯溫度為750-850°C時，采用四立柱液壓機上進行等溫軋制。
[0017]其中，將液態(tài)模鍛模具固定于間接擠壓鑄造機上后，并預熱至100-150°C時，在液態(tài)模鍛模具型腔內(nèi)均勻噴上一層脫模劑，涂層厚度10-20微米，然后繼續(xù)預熱液態(tài)模鍛模具至 200-250°C。
[0018]其中，所述等溫軋制中四立柱液壓機的參數(shù)為:
[0019]公稱壓力=35OOkN
[0020]回程力:900kN
[0021]液壓工作壓力:25Mpa
[0022]滑塊最大行程:1200mm[0023]滑塊速度快下:150_ / s
[0024]工作:6?15mm / s
[0025]回程:100mm/s
[0026]滑塊開口高度:1800mm
[0027]壓射缸推力:1250kN
[0028]壓射缸拉力:1000kN
[0029]壓射缸行程:800mm
[0030]壓射速度:60?150m / s
[0031]抽芯缸推力:IOOOkN
[0032]抽芯缸拉力:800kN
[0033]抽芯缸行程:400mm
[0034]工作臺面積:前后:1400mm
[0035]左右:1400mm
[0036]下缸推力:1200kN
[0037]下缸拉力:IOOOkN
[0038]下缸行程:500mm
[0039]電機總功率:96.2kff
[0040]機器重量:38500kg
[0041]采用液態(tài)模鍛制成坯，使鋁合金在壓力下結(jié)晶、成形并產(chǎn)生少量塑性變形，獲得內(nèi)部組織致密，品粒細小，表面光潔的優(yōu)質(zhì)液態(tài)模鍛件。液態(tài)模鍛具有以下工藝特點:
[0042]I)液態(tài)模鍛可以消除鑄件內(nèi)部的氣孔、縮孔和疏松等缺陷，產(chǎn)生局部的塑性變形，使鑄件組織致密；
[0043]2)液態(tài)金屬在壓力下成形和凝固，使鑄件與型腔壁貼合緊密，因而液態(tài)模鍛件有較高的表面光潔度和尺寸精度，其級別能達到壓鑄件的水平；
[0044]3)液態(tài)模鍛件在凝固過程中，各部位處于壓應力狀態(tài)，有利于鑄件的補縮和防止鑄造裂紋的產(chǎn)生；
[0045]4)液態(tài)模鍛技術(shù)還具有工藝簡單、鑄件機械性能好、生產(chǎn)效率高、成本相對較低等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明中模具的結(jié)構(gòu)示意圖，其中I上模連板；2上模腿；3上模板；4上模芯；5底模芯；6抽芯；7底模板；8頂板；9模腿；10油缸；11電磁行程開關；12空腔；13沖頭。
【具體實施方式】
[0047]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明
[0048]實施I模具的制備
[0049]如圖1所示，本發(fā)明包括上模及底模，上模包括上模板、芯棒及上模芯，芯棒固定安裝在上模板的中央，上模芯環(huán)套在芯棒上并固定安裝在上模板上。底模包括底模板及底模芯，底模板及底模芯嵌套在一起并固定安裝，上模連板中央設有油缸，各部分模具通過油缸連接，油缸的行程通過電磁按近開關控制。通過設備“自動”合模，將熔煉得到的鋁合金溶液用定量勺S取定量的鋁水澆注到液態(tài)模鍛模具內(nèi)，然后按下“下行”鍵，上模自動下行，下行到行程位胃后(上液壓油缸壓力指示7— 8兆帕)，上油缸對鑄件加壓鍛造，澆注溫度為液相線溫度以上50-80°C，加壓速度為50-80mm / s，充型時間l_6s，比壓為150_250MPa，并在該壓力下保壓一段時間(50s-60s)，按下“工作”鍵，先開左右鎖緊塊，再開前后模具塊，上模回程，下模頂出的同時，上油缸回程，將鍛件頂出，這種結(jié)構(gòu)可在完成液態(tài)模鍛后使鋁合金外殼順利從底模中取出。
[0050]在實際使用時，上模及底模分別安裝在壓力機的上、底模架上。在開始液態(tài)模鍛前對上模及底模加熱并噴脫模劑，然后將鋁合金熔液定量注入底模的型腔內(nèi)，上模下降并合模，上冷卻腔、下冷卻腔中作水冷循環(huán)，調(diào)整模具溫度始終在200~250攝氏度之間，由壓力機施以靜壓并保溫、保壓直至完成鋁合金外殼的液態(tài)模鍛。
[0051]利用本發(fā)明所述的模具，不僅可使鋁合金外殼的機械性能與模鍛的鋁合金外殼機械性能相當，不僅可以提高材料利用率，并在后續(xù)的加工中，可大大地減少切削加工量，并降低加工成本。
[0052]實施例2起動機鋁合金外殼的復合成形方法
[0053]本實施例的起動機鋁合金外殼的液態(tài)模鍛軋制復合成形方法，包括熔煉一液態(tài)模鍛一均勻化一等溫軋制一熱處理一精整。本實施例的起動機外殼鋁合金的化學成分見表1
[0054]表1起動機外殼鋁合金成分(以％計，余者為Al)
[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)起動機外殼的鋁合金液態(tài)模鍛模具，其特征在于:上模芯環(huán)套在芯棒上并固定安裝在上模板上，上模芯內(nèi)設有上冷卻腔；底模板及底模芯嵌套在一起并固定安裝在下固定板上，底模芯內(nèi)設有下冷卻腔；模具各部分通過油缸連接，油缸的行程通過電磁接近開關控制；在模具上模連板中央裝置了油缸，油缸下端是沖頭，使用電磁開關控制油缸沖頭行程；采用上模芯對底模芯直接加壓；上模連板下部設置一定的空腔，便于液態(tài)金屬熱傳速度和凝固速度保持相等。
【文檔編號】B22D18/02GK203526515SQ201320526063
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】盛軍 申請人:萊州金雁機械制造有限公司