張莉萍，劉 鵬，王傲冰

（1.邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái) 054035；2.湛江德利化油器有限公司，廣東 湛江 524043）

汽車變速箱殼體模具設(shè)計(jì)

張莉萍1，劉 鵬2，王傲冰1

（1.邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái) 054035；2.湛江德利化油器有限公司，廣東 湛江 524043）

近年來，壓鑄件在汽車工業(yè)中的應(yīng)用得到了迅猛的發(fā)展，工業(yè)發(fā)達(dá)國家再工業(yè)化趨勢明顯，促進(jìn)更加激烈的新一輪產(chǎn)業(yè)競爭。輕金屬高精壓鑄模成為重點(diǎn)開發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)之一。本文以某汽車變速箱壓鑄模具為例，介紹了精密壓鑄模具的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，以此保證壓鑄件的質(zhì)量，提高設(shè)備效率和縮短新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。

汽車變速箱殼體；壓鑄模具；模具設(shè)計(jì)

2008年金融危機(jī)后，工業(yè)發(fā)達(dá)國家再工業(yè)化趨勢明顯，節(jié)能、減排、降耗、低碳要求更為嚴(yán)格，促進(jìn)更加激烈的新一輪產(chǎn)業(yè)競爭。為了應(yīng)對(duì)這一競爭，《機(jī)械基礎(chǔ)件、基礎(chǔ)制造工藝和基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》將輕金屬高精壓鑄模具列為重點(diǎn)開發(fā)的基礎(chǔ)制造工藝之一。

近年來，模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平提高，高新技術(shù)在模具的設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。CAD/CAM/CAE的應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性，CAD/CAM/CAE已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。

本文以某汽車變速箱壓鑄模具為例，著重介紹精密壓鑄模具的設(shè)計(jì)方法，該模具的主要難點(diǎn)在于制品形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、側(cè)孔數(shù)量多，這給模具的設(shè)計(jì)帶來了很大的困難。

一、鑄件分析

汽車變速箱殼體精密壓鑄件重量為5.1Kg，外形尺寸為 420×256×204mm；平均壁厚3.7mm；材料選用AlSi9Cu3；型腔模數(shù)：一模一件。汽車變速箱殼體的三維圖如圖1所示。該殼體內(nèi)外形狀都很復(fù)雜，筋板多，孔位置精度要求高，模具設(shè)計(jì)難度大。

汽車變速箱殼體的主要技術(shù)要求為：

（1）變速箱壓鑄模具的使用壽命在10萬模次以上；

（2）指定區(qū)域的硬度HBW 10/1 000＞80；

（3）泄漏測試：全部進(jìn)行氣密性測試，測試壓力0.2bar，泄漏量不超過15cm3/min；

（4）鑄件壁厚公差0.35mm；

（5）加強(qiáng)筋的厚度公差為0.35mm；

（6）未注拔模斜度為2±0.30°。

圖1 變速箱殼體圖

二、參數(shù)計(jì)算

1.計(jì)算主脹形力

F主=Ap/10

式中 A—鑄件在分型面上的投影面積

P—比壓

產(chǎn)品在主分型面方向投影面積為830cm2，總投影面積（進(jìn)料系統(tǒng)和排氣等面積）為1 130cm2。查表可取P為80Mpa，帶入上式得F主=9 040KN。

2.計(jì)算分脹型力

本模具采用液壓抽芯，因此分脹型力F分=0KN。

3.計(jì)算鎖模力F鎖≥K（F主+F分）式中 F鎖—鎖模力

K—安全系數(shù)（一般K=1.25）。

將計(jì)算好的F主和F分帶入得到F鎖=11 300KN。故選擇12 500KN壓鑄機(jī)。

三、模具設(shè)計(jì)

汽車變速箱殼體屬于大型復(fù)雜零件，模具的外形輪廓尺寸較大，動(dòng)定模及側(cè)型芯必須緊湊合理，因此需要認(rèn)真考慮、合理布置。

1.確定分型面

分型面設(shè)計(jì)是壓鑄模具設(shè)計(jì)的第一步，分型面設(shè)計(jì)的合理與否直接影響到壓鑄模具結(jié)構(gòu)和壓鑄件的質(zhì)量，所以分型面的設(shè)置應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員的重視；盡可能地使壓鑄件在開模后留在動(dòng)模部分；有利于澆注系統(tǒng)、溢流排氣系統(tǒng)的布置；保證壓鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量；簡化模具結(jié)構(gòu)、便于模具加工，分型面的形狀如圖2所示。

圖2 變速箱殼體壓鑄模分型面

2.確定澆注系統(tǒng)

由于零件體形較大，為了確保充滿型腔，采用金屬液進(jìn)入澆口套后進(jìn)行分流設(shè)計(jì)，并在多處采用溢料排氣設(shè)計(jì)。

3.動(dòng)定模分模

利用主分型面將動(dòng)模和定模分型，并在變速箱殼體外邊面凸起處設(shè)置側(cè)向分型，以方便取出零件。開模時(shí)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)首先進(jìn)行側(cè)向分型，然后動(dòng)定模打開，最后推出機(jī)構(gòu)完成零件的推出。圖3為動(dòng)模和分型結(jié)構(gòu)示意。

圖3 動(dòng)模和分型結(jié)構(gòu)

四、結(jié)束語

現(xiàn)代壓鑄生產(chǎn)中，壓鑄件的質(zhì)量與壓鑄模的質(zhì)量密切相關(guān)，它們決定了最終產(chǎn)品的性能、規(guī)格、形狀及尺寸精度。為了使壓鑄生產(chǎn)過程順利地進(jìn)行，保證壓鑄件的的質(zhì)量，提高設(shè)備效率和縮短新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，掌握精密壓鑄的設(shè)計(jì)方法并能快速完成精密壓鑄模具的設(shè)計(jì)是重中之重，它們最能反映出整個(gè)壓鑄生產(chǎn)過程的技術(shù)含量及經(jīng)濟(jì)效果。

［1］吳浚郊.轎車發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金缸體和缸蓋的鑄造技術(shù)［J］.鑄造技術(shù)，2002（5）.

［2］金輝，曲道理，賈志欣.淺談中國大型精密復(fù)雜壓鑄模的發(fā)展［J］.模具制造，2010（6）.

［3］孫林，蘇勇，王東嶺等.基于數(shù)值模擬的缸體壓鑄澆注系統(tǒng)位置選擇［J］.特種鑄造及有色合金，2010（1）.

Mould Design of Automobile Gear Box Housing

ZHANG LI-Ping1，LIU Peng2，WANG Ao-bing1

（1. Xingtai Polytechnic Collage， Xingtai， Hebei 054035， China；2. Zhanjiang Deli Carburetor Co.Ltd， Zhanjiang， Guangdon 524043， China）

In recent years， the application of die castings in automobile industry has been developed rapidly. The re-industrialization trend in developed industrial countries was more intense， promoting a new round of industry competition. Light metal die technology of high precision has become one of the key development foundations. Taking the casting mould of automobile gearbox housings for example， the advanced design methods of precision die casting mould was introduced， ensuring the casting quality and improving equipment efficiency and shortening product development time.

automobile gearbox housing； die casting； mold design

TG241

A

1008—6129（2015）03—0077—02

（責(zé)任編輯 燕 艷）

2015—03—28

河北省科技計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：13212207；中山市科技局工業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2013A3FC0279；電子科技大學(xué)中山學(xué)院科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：413YKQ01。

張莉萍（1974—），女，河北磁縣人，邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，副教授。