武志剛，劉今凡

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，山西太谷030801）

擋紗板零件的壓鑄工藝改進(jìn)

武志剛，劉今凡

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，山西太谷030801）

分析了紡機(jī)擋紗板壓鑄過程存在的問題，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施；通過對(duì)擋紗板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，壓鑄工藝改進(jìn)，壓鑄模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)等措施，大批量生產(chǎn)出了完全滿足細(xì)紗機(jī)產(chǎn)品功能和用戶需要的擋紗板，達(dá)到了降低壓鑄件廢品率、提高模具壽命的目的，使綜合制造成本大幅降低。

擋紗板；工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)；壓鑄

細(xì)紗機(jī)是紡紗的主要機(jī)器，擋紗板是細(xì)紗機(jī)上的主要零件之一，該零件的材料為Al-Mg合金，單重每件0.065 kg，長(zhǎng)車平均每臺(tái)1 080件，屬于大批量生產(chǎn)零件，工藝方法是采用壓力鑄造，產(chǎn)品的外形輪廓如圖1所示。在推行綠色鑄造的今天，面對(duì)來自國(guó)內(nèi)紡機(jī)市場(chǎng)及周邊鑄造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，如何能夠積極改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、優(yōu)化工藝、降低生產(chǎn)成本、努力提高社會(huì)效益和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，是工藝設(shè)計(jì)人員當(dāng)前研究考慮的首要任務(wù)。

1　擋紗板零件結(jié)構(gòu)及工藝現(xiàn)狀

擋紗板零件設(shè)計(jì)要求必須有一定的剛性，而且耐腐蝕、抗靜電。根據(jù)公司細(xì)紗機(jī)擋砂板零件的功能使用要求分析，原來的擋紗板零件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝等方面存在一些不合理的方面，主要表現(xiàn)在：

1）由于擋紗板一個(gè)功能是隔離開紡好的正在高速旋轉(zhuǎn)的每一支紗線，防止互相碰撞粘合影響紗線的質(zhì)量，而原來的擋紗板零件結(jié)構(gòu)特殊，壁厚不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量偏重，材料消耗比較高；

圖1　擋紗板

2）壓鑄模模具常常出現(xiàn)粘模、龜裂而報(bào)廢，平均30萬模次壽命，工裝重新制備費(fèi)用較高；

3）壓鑄模具活動(dòng)部分灌料或卡死，型腔充型不暢、排氣差或者噴料，模板變形；

4）生產(chǎn)設(shè)備壓鑄機(jī)使用老式設(shè)備，工藝參數(shù)沒有實(shí)時(shí)控制，鑄件工藝成型差，出現(xiàn)氣孔、縮孔等缺陷，毛坯零件的成品合格率低，設(shè)備的故障停臺(tái)也直接影響生產(chǎn)制造進(jìn)度，因?yàn)榭s孔、加工氣孔等缺陷造成的平均廢品率在10%左右，制造成本明顯高于社會(huì)配套企業(yè)的成本。

2　壓鑄生產(chǎn)存在的問題分析

1）生產(chǎn)過程中，由于擋紗板產(chǎn)品零件壁厚2.8mm，局部厚度18 mm，壁厚不均勻形成的過渡圓處存在較大的熱節(jié)，熱平衡不均勻，常常出現(xiàn)氣泡和縮孔缺陷；擋紗板剛性存在設(shè)計(jì)功能過剩，對(duì)于鑄造工藝來說，厚大毛坯的熱節(jié)不利于鑄造的生產(chǎn)，而且材料的成本占零件毛坯的比重也較大，在保證擋紗板功能要求的前提下適當(dāng)減少壁厚，改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸，可以達(dá)到降低零件質(zhì)量節(jié)約材料的目的；

2）由于壓鑄模具的材料選擇不合理以及壓鑄工藝設(shè)計(jì)制造的缺憾，使得壓鑄模具老化較嚴(yán)重，抗熱疲勞較差，常常出現(xiàn)龜裂、粘模等問題，壽命較低，在設(shè)計(jì)制造時(shí)可以考慮使用優(yōu)質(zhì)鋼代替，提高抗疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)模具的使用壽命；

3）原有J1116壓鑄機(jī)設(shè)備老化，液壓管路損耗較大，液壓元器件和機(jī)械部件的磨損嚴(yán)重，精度下降，故障率較高，壓鑄的速度、壓力、時(shí)間等參數(shù)的控制不容易調(diào)節(jié)，出現(xiàn)時(shí)高時(shí)低的現(xiàn)象，只有停臺(tái)檢修，設(shè)備的維修費(fèi)用較高；

4）由于擋紗板零件的局部18 mm處厚度不均勻，底孔處常常出現(xiàn)縮孔缺陷造成加工攻絲亂牙，在流入下工序后報(bào)廢，影響產(chǎn)品質(zhì)量和加工制造品質(zhì)，造成了擋紗板零件的報(bào)廢；

5）模具設(shè)計(jì)中活動(dòng)配合間隙設(shè)計(jì)不合理，澆注系統(tǒng)橫澆口、內(nèi)澆口尺寸設(shè)計(jì)不匹配，造成壓鑄的工藝性偏差，排氣效果較差，鑄件的流動(dòng)性和成型不良。

3　產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝的改進(jìn)

針對(duì)該零件的產(chǎn)品生產(chǎn)、工藝設(shè)計(jì)存在的問題，進(jìn)行了產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)，改進(jìn)工藝工裝的設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)優(yōu)良的壓鑄機(jī)設(shè)備，保證該零件壓鑄件的壓鑄工藝性能，基本達(dá)到了預(yù)期的目的，降低了綜合制造成本，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.1壓鑄件結(jié)構(gòu)改進(jìn)

將原零件設(shè)計(jì)壁厚2.8 mm改為1.8 mm，局部厚度由原來的18 mm改為13 mm，毛坯壓鑄件的結(jié)構(gòu)厚度更加均勻，同時(shí)減小了熱節(jié)，使該零件的結(jié)構(gòu)更加合理，生產(chǎn)工藝性更好。改進(jìn)后產(chǎn)品如圖2所示。

3.2生產(chǎn)工藝方面的改進(jìn)

圖2　改進(jìn)后擋砂板

1）組織對(duì)壓鑄模工裝重新設(shè)計(jì)改進(jìn)的過程中，模具的型腔及滑塊型芯部分全部采用新型優(yōu)質(zhì)模具鋼材料，應(yīng)用模具先進(jìn)加工制造技術(shù)和熱處理工藝，提高壓鑄模具及易損件型芯的抗熱疲勞強(qiáng)度，節(jié)約工裝制備和型芯制造成本；

2）加大技術(shù)改造投入，選用優(yōu)良先進(jìn)的壓鑄設(shè)備，減少設(shè)備停臺(tái)故障率；同時(shí)對(duì)壓鑄的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，工藝技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制；

3）選擇優(yōu)質(zhì)脫模劑，使用前按照合理的比例進(jìn)行稀釋配制，編制優(yōu)化工藝守則和工藝規(guī)程文件內(nèi)容，嚴(yán)格工藝紀(jì)律的檢查和考核，鑄件的廢品率明顯減少，提高了產(chǎn)品合格率。

4　擋紗板壓鑄模具設(shè)計(jì)改進(jìn)

擋紗板的壓鑄模結(jié)構(gòu)如圖3所示，由動(dòng)模套板、動(dòng)模鑲塊、動(dòng)模模架和靜模套板、靜模鑲塊、靜模座板等主要部分組成。靜模座板固定在壓鑄機(jī)的定模安裝板上，并與壓鑄機(jī)壓室連接。動(dòng)模模架安裝在壓鑄機(jī)的動(dòng)模移動(dòng)板上，并且隨著壓鑄機(jī)動(dòng)模板的移動(dòng)而與靜模合攏或分開。

動(dòng)模鑲塊和靜模鑲塊是模具的主要成型部分零件，是決定鑄件幾何形狀和尺寸精度的部位，形成鑄件的外表面的稱為型腔；形成鑄件內(nèi)表面的稱為型芯。型腔部分的尺寸根據(jù)產(chǎn)品壁厚尺寸的變化進(jìn)行了相應(yīng)的更改，改變鑄件尺寸后減小了鑄造內(nèi)應(yīng)力的集中，同時(shí)使模具受熱更加均勻。在確保模具壽命的前提下，模具模架部分增加了10 mm的厚度，動(dòng)靜模鑲塊的厚度適當(dāng)?shù)販p小了5 mm，節(jié)約了主要熱模鋼材料的用量，模具整體厚度的增加提高了模具整體的剛度和抗變形能力。在澆注系統(tǒng)方面設(shè)計(jì)整體澆口套，保證壓射沖頭、熔杯、澆口套的同心度要求，使液態(tài)金屬順利進(jìn)入模具型腔減小阻力；將模具的壓室直徑由50 mm改為60 mm，橫澆道尺寸由20 mm×5 mm改為22 mm×6 mm，增加了截面積，內(nèi)澆口尺寸由20mm×1mm改為20mm× 1.2 mm，頂部溢流槽尺寸由30 mm×6 mm增大至40 mm×8 mm，其余均布的溢流槽，尺寸由SR6增加為SR7，排氣槽尺寸由0.12mm增加到0.15mm，確保能夠提供穩(wěn)定足夠的金屬流，提高充型時(shí)金屬液的流動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)開放式的澆注系統(tǒng)模式，滿足擋紗板充型速度的要求，及時(shí)排除在填充過程中流動(dòng)金屬前沿的冷金屬，穩(wěn)步排除澆道、型腔及溢流槽內(nèi)的混合氣體，以便于填充，消除轉(zhuǎn)移鑄件的渦流、冷隔缺陷，減少氣孔、縮孔缺陷，改善模具溫度分布狀態(tài)；同時(shí)在溢流槽處設(shè)計(jì)布置一些推桿，將滑塊的活動(dòng)部分配合間隙合理控制選用H8/e7，不僅有利于頂出鑄件，而且適當(dāng)?shù)卦黾恿髓T件留在動(dòng)模內(nèi)的包緊力，防止鑄件變形，而且有利于迅速及時(shí)地排除型腔內(nèi)的氣體，獲得輪廓清晰和致密度高的鑄件。

圖3　壓鑄模結(jié)構(gòu)

擋紗板壓鑄模具成型零件鑲塊的結(jié)構(gòu)形式采用鑲拼式，動(dòng)模靜模鑲塊和型芯全部用優(yōu)質(zhì)電渣重熔熱模鋼代替普通熱模鋼，鑲塊的加工制造采用先進(jìn)的制造技術(shù)和熱處理工藝，主型的性能和質(zhì)量得到了提升；模具的鑲塊便于平時(shí)的維修維護(hù)，鑲塊的設(shè)計(jì)要考慮坯料比較容易鍛造與裝配。

5　改進(jìn)效果

通過對(duì)擋紗板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，壓鑄工藝改進(jìn)，壓鑄模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)過工藝驗(yàn)證后投入大批量生產(chǎn)制造，擋紗板零件完全滿足細(xì)紗機(jī)產(chǎn)品功能和用戶需要，綜合制造成本大幅降低。

1）改進(jìn)后的擋紗板零件單重0.055 kg，每件節(jié)約材料費(fèi)用0.18元。一年累計(jì)生產(chǎn)4 000臺(tái)，每臺(tái)1 080件，直接材料節(jié)約成本價(jià)值77.76萬元/年；

2）壓鑄模具壽命提高到80萬次，年節(jié)約重新制備工裝直接費(fèi)用5萬余元，降低了模具的制造費(fèi)用；

3）綜合平均廢品率降低至5%，成品合格率顯著提高，一年間接降本增效15萬余元；

4）每套擋紗板部件價(jià)格從2.04元降低到1.8元，提高了公司細(xì)紗機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，公司單臺(tái)成本節(jié)約259元。

Die-casting Process Improvement of Separator Parts

WU Zhi-gang，LIU Jin-fan，
（School of Information，Shanxi Agricultural University，Taigu Shanxi 030801，China）

The author analyzes the problems existing in the die-casting process of textile machinery separator，and proposes the corresponding improvement measures.Through the optimization of product structure of separator，the die-casting process improvement and die-casting die structure improvement and parameters optimization design，the separator product met the needs of the spinning frame product features and user needs.The casting scrap rate was reduced and the die life improved，which made the the integrated manufacturing cost greatly be reduced.

separator，process design improvement，die-casting

TG249.2

A

1674-6694（2016）04-0016-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.04.006

2016-04-20

武志剛（1973-），男，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師。