萬中發(fā)

摘 要：本文通過在飛輪零件制造中采用精密鑄造的失蠟?zāi)Ｔ煨凸に?，鑄造出尺寸和外形一致的精密毛坯件，使切削加工操作只需用少量的精加工切削，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：失蠟?zāi)?精密鑄造 切削加工

飛輪零件（如圖1）一般的加工方法是選用圓棒料車削加工達(dá)到圖樣要求，用圓棒料加工飛輪不盡加工余量大，而且在加工過程中需要頻繁更換刀具，既增加操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，又降低了生產(chǎn)效率；另一種方法是用鍛件坯料，雖可降低材料用量，但由于鍛件毛坯鍛造誤差大，切削加工余量也相應(yīng)較大，而且鍛件在鍛造過程中勞動(dòng)強(qiáng)度大、鍛造成本高，這種方法對(duì)切削加工效率也無明顯提高。

圖1

該零件（材料65Mn）為批量生產(chǎn)，需要提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

一、選擇模具類型的思路分析

1.鍛造模

在鍛造成型中一般的鍛造模不能滿足要求，如果采用精密鍛造模就必須要制造出坯料粗鍛模和一套整形模，還需要制造一套切邊模，而且零件的φ20mm孔在鍛造時(shí)不便成型。

2.熱擠壓模

雖然熱擠壓模的成型性能較好，但是對(duì)用料的要求較高（毛坯用料誤差要求高），否則會(huì)造成毛坯成型后薄厚不一，同樣需要制造切邊模進(jìn)行切邊。

以上兩種模具的最大弱點(diǎn)是只適合單件生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，無法滿足大批量生產(chǎn)的要求。

3.失蠟?zāi)?/p>

選用失蠟?zāi)＞荑T造成型的優(yōu)點(diǎn)有：（1）模具造型可一模二出或一模多出；（2）適合批量生產(chǎn)，能滿足大批量生產(chǎn)的需要；（3）精密鑄造零件的尺寸、形狀穩(wěn)定一致，在機(jī)加工時(shí)可采用定型件操作工藝加工，減少對(duì)刀、測(cè)量等輔助時(shí)間，能有效地提高加工效率；（4）精密鑄造零件可實(shí)現(xiàn)加工余量最小、用量最省的目的，除預(yù)留極少的切削余量外，不會(huì)造成材料的浪費(fèi)；（5）失蠟?zāi)?duì)材料的要求沒有像鍛造模、熱擠壓模那樣高；（6）65Mn材料性能穩(wěn)定，采用失蠟?zāi)ｈT造該零件比較適合材料的性能特點(diǎn)。

根據(jù)以上比較，我們選用失蠟?zāi)＞荑T造該零件的坯料既經(jīng)濟(jì)實(shí)用，又能滿足該零件的各種技術(shù)要求。

二、模具設(shè)計(jì)

該產(chǎn)品每個(gè)面均需要經(jīng)過切削加工才能達(dá)到表面粗糙度值Ra3.2。Ra3.2粗糙度值經(jīng)過精車即可保證，故在模具設(shè)計(jì)時(shí)要將每個(gè)加工面的余量放大0.5mm（單邊）。φ20mm孔內(nèi)表面粗糙度值Ra1.6，用車削加工難以保證其表面質(zhì)量，故φ20mm孔留1mm余量（單邊）。精車后由磨削加工保證φ20mm孔的尺寸精度與表面粗糙度要求。8-φ10mm孔的成型在模具設(shè)計(jì)時(shí)不予考慮。模具設(shè)計(jì)思路基于以下幾點(diǎn)。

第一，失蠟?zāi)ｈT造是一種精密鑄造工藝，其尺寸與形狀在鑄造過程中處于一種穩(wěn)定的狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生崩形、變形等。

第二，失蠟?zāi)ｈT造件的表面總會(huì)產(chǎn)生型砂微細(xì)顆粒形成的粗糙表面，這種表面不能滿足圖樣表面粗糙度值Ra3.2的要求。留有0.5mm的精車余量既可以保證每個(gè)加工表面對(duì)粗糙度的加工要求，又能使每個(gè)加工表面都有充足的加工余量。

第三，65Mn材料的鑄造件在機(jī)械切削加工前要進(jìn)行退火處理，而且不存在由于表面層硬化而造成不利于切削的情況。

第四，8-φ10mm孔和鍵槽在模具設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮，主要是基于模具的制造成本及模具的制造難度和與機(jī)加工工藝相比的性價(jià)比問題。

三、模具的結(jié)構(gòu)組成

模具結(jié)構(gòu)（見圖2）。

1.模具組成及作用

（1）在底板上安裝一個(gè)推料套，當(dāng)把底板上的活動(dòng)墊板拿掉后，推壓下型芯板，推料套可將蠟型從型腔中推出。同時(shí)，模具兩側(cè)的活動(dòng)螺栓可以達(dá)到鎖緊模具的目的。

（2）在下型芯板上形成飛輪的背部斜錐與臺(tái)階尺寸，并且作出注蠟口。

（3）在上型芯板上加工出與臺(tái)階孔相對(duì)的飛輪零件外錐體部分，安裝零件內(nèi)孔成型的活動(dòng)芯軸，并作出注蠟口。

（4）活動(dòng)抽芯的上端在上型芯板孔中滑配，下端與推料套孔作間隙配合，以確保與成型件的位置精度，當(dāng)型腔注滿蠟后，可以將其手動(dòng)抽出。

（5）鎖緊裝置由螺母與螺栓組成，螺栓與底板之間采用鉸鏈?zhǔn)交顒?dòng)連接，當(dāng)活動(dòng)墊塊、下型芯板、上型芯板依次在底板上裝配組合后，螺母在螺栓上旋緊即可鎖緊整個(gè)模具。

2.蠟型成型過程與特點(diǎn)

（1）注蠟嘴與上型芯板注蠟口錐型孔錐面相吻合。注蠟使型腔充滿蠟料達(dá)到成型的目的，待液態(tài)蠟冷卻成固態(tài)蠟型后，抽出活動(dòng)抽芯，松開鎖緊螺母，拿出上型芯板，割斷注蠟口余料，抽出活動(dòng)墊塊，把下型芯板向底板方向下壓，推出蠟型（毛坯型）。

（2）模具設(shè)計(jì)為一模二出型，可提高造型工作效率1倍。成型后的坯型各項(xiàng)尺寸精度、形位精度較好。

四、節(jié)約用料的經(jīng)濟(jì)估算

1.用圓棒加工時(shí)每件耗料

W=πr2hg=3.14×47.52×38×7.8×10-6=2.1（kg）

2.用鍛件加工時(shí)每件耗料

W總=W凈+30%W凈

W凈=π[r12h1+（r22+r2r3+r32）h2/3+（r32+r3r4+r42）h3/3-（r42+r4r5+r52）h4/3]g

=3.14×[17.52×10+（342+34×46.5+46.52）×12.3/3+（46.52+46.5×33.5+33.52）×12.8/3-（33.52+33.5×28.5+28.52）×5.1/3]×7.8×10-6=0.95（kg）

W總=W凈+30%W凈=0.95+30%×0.95=1.24（kg）

3.用失蠟?zāi)＞荑T造時(shí)每件耗料

W總=W凈-W孔

W孔=3.14×92×35×7.8×10-6=0.07（kg）

W總=W凈-W孔=0.95-0.07=0.88（kg）

根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出：用失蠟?zāi)＞荑T造時(shí)每件耗料最低，經(jīng)濟(jì)效益最好。

現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)得出，在普通車床上用圓棒每班每人加工12件，鍛件加工每班每人可以加工20件，用精密鑄件加工每班每人可加工80～100件。實(shí)踐證明，用失蠟?zāi)＞荑T件加工是圓棒料加工效率的6～8倍、鍛件料的4～5倍。

（作者單位：廣東省惠州市技師學(xué)院）