实型铸造在轿车内饰件模具制造中的应用

彼岸花开

着重介绍实型铸造在轿车内饰件成型模具制造中的应用特点和工艺流程。
关键词：铝合金；实型铸造；轿车内饰件；模具
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1 引言

, _( f8 l' n3 |9 h+ ]5 n9 l2 Z在很多情况下，模具为铸造行业的发展奠定了良好基础。如：铸造模型，压铸模具等，它们是生产高品质产品所必备的工具。随着汽车业在中国的蓬勃发展和一些新产品的开发需要，铸造也为一些特殊模具的制造创造了先机。如：汽车内饰件模具、检具等。其中尤以实型铸造对模具制造的影响最为直接。
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中国的轿车工业虽起步较晚，但发展迅速，现在激烈的竞争使得国产轿车从单纯的CKD组装逐步发展到零部件的国产化，今年开始新车的零部件开发大部分在国内进行，因而对模具制造业提出了更高的要求，加速了实型铸造工艺在模具制造中的应用。
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2实型铸造工艺特点
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. J8 p  V2 L. m) s2 P, w实型铸造是1956年由美国人发明的，从起先单件小批量大件生产到大批量小件流水线生产，以美国、意大利、德国、俄罗斯、日本等工业化生产最具代表性。八十年代中期开始应用于汽车零部件生产，从而刺激该项工艺的进一步完善和发展。
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  c' ~  F, w8 f6 b7 U我国对实型铸造工艺的研究始于六十年代中期，起步于零件毛坯的生产，以铸铁、铸钢为主。现有近百余家工厂生产实型铸造铸件，大多数规模较小。近年来由于中国轿车进入百姓家庭，汽车工业飞速发展，建成了一批汽车零部件的实型铸造生产线。同时也开始应用于模具制造之中。
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传统的砂型铸造方法是：先根据图纸制造木模、芯盒，然后，分箱造型，合模浇铸。实型铸造则是：先制作与铸件相同的发泡聚苯乙烯塑料原形，造型时，将原样置于砂箱内，造型后，不取出泡沫塑料模样，形成有实型型腔的铸型，浇铸金属气化模样，金属液取代模样空间，冷却凝固形成与模样形状相同的无披缝的铸件。

实型铸造工艺与传统砂型铸造工艺两者比较，其的优点是：制作铸造模型的费用较木模低；模样与铸件的形状完全相同，很容易进行尺寸检验；不使用型芯、没有分型面；铸造工时大大减少；可以铸造很复杂的零件，并且能很容易预埋镶嵌件和冷却水管等；原材料成本、劳动力成本和生产成本普遍低于普通砂型铸造。
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3 轿车内饰件模具的要求

  n6 f: P" _5 Q8 z% w! M$ n1 d' q轿车内饰件在轿车内饰件有诸如主地毯、行李箱侧板、行李箱地毯、衣帽架、门和顶棚等，是汽车内饰件中最为关键的部分。轿车内饰件都由两部分构成：面料和骨架。面料大多为针刺地毯、簇绒地毯、布料等；骨架多采用麻纤维+聚丙烯（PP），棉纤维+聚丙烯（PP），废纤维+树脂，木粉板等。在制造过程中，面料不必加热，而骨架需预先加热软化成型，再与面料粘合，冷却成型。而且这些内饰件的形状均为自由曲面，型面起伏多变，高低落差悬殊，外形尺寸较大。因此，该类模具有其独特性，成型模具不能采用常规的钢质材料，同时要求模具材料除了达到基本硬度外，还要求具有导热性好、不生锈等特点。

. d% K: f" o) x1 j4 ]! ]) G% J- s根据以上产品的特点，由于内饰件模具尺寸较大，考虑到模具自重的因素，我们选用铝合金为模具的材料。另外模具的冷却效果直接影响到骨架成形和生产效率，因此须将水管预埋在模具中。故，需要用铸造方法才能获得符合使用要求的模具的坯料。
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; ~! `5 n5 g! J4 h& S# L  b4 制造工艺
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, O% Q$ K. c9 ?0 F根据轿车内饰件模具的要求，传统的模具设计、制造工艺无法满足产品成型和客户制作周期的要求。我们运用三维造型或反向工程建立产品模型并进行模具设计，采用实型铸造工艺铸造铝合金模具的动、定模模坯。
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4.1 模型制作

5 x8 L7 v+ m* _+ l4.1.1 材料选用
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: w' s8 c7 q5 f1 Y, g7 }根据铝合金铸造的条件选用具有密度小、强度高、气化迅速、残留物少、成型加工方便的聚苯乙烯塑料为气化模原材料。其原珠粒特性见附表。
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相对分子量	含水量	堆积密度	粒径
180000 - 270000	~ 0.3%	600 ~ 650 Kg/m³	0.3 ~ 0.5mm

1 x7 f3 Q, m8 i. Z' I+ g. z4.1.2模样成形工艺
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利用目前在模具制造中已经成熟的CAD/CAM技术加工模型。采用手工方法修补和装配模样和浇铸系统。同时在成型面以下相同距离布置冷却水管。

4.2涂料
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涂料是实型铸造工艺成败的关键因素之一。实型铸造用涂料应具有好的强度、透气性、耐火度、绝热性、耐激冷激热性、涂挂性、滴淌性、悬浮性及抗吸湿性等性能。一般有耐火材料、拈结剂、溶剂、悬浮剂、触变剂和其他附加物等组成。

! n- ]3 A5 |' \" F) k采用刷涂方法给模样涂覆涂料，并要做到均匀、全面、不得有未上吐露的模型暴露部位。
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9 N4 p: R8 T# l* w' L模样上完涂料后需烘干。一般在50℃左右，干燥8 – 10小时。另外在干燥过程中应控制烘干设备的湿度，一般湿度不大于30%。并注意模型的合理放置和支撑，防止模型变形。

1 Q! B( d2 M7 h( \# \7 m, p* t4.3造型
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8 p" F( w4 v9 I选择合理的砂箱，使用树脂自硬砂造型工艺，建立合理的排气通道。树脂含量控制在0.8%以下。浇铸时间控制在造型完成后8小时以上。

0 h# A5 D, W% j$ k4.4浇铸

聚苯乙烯泡沫塑料的高温分解是一个复杂的物理 – 化学过程，常常会吸收热量。故铝合金的浇注温度一般高于普通砂型铸造时的浇注温度。建议控制在700 - 750℃的范围内。
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- v# N% V( X* H3 M5结束语

（1）实型铸造在轿车内饰件模具制造上的应用是非常合理的，它既能在新车开发和旧车换型的竞争中赢得宝贵的时间，又能降低成本，获得复杂及有特殊要求的铸件。经济效益和社会效益显而易见。
0 {1 R$ K  G6 A" k2 M& @) R（2）运用实型铸造工艺、CAD/CAM技术和反向工程技术制造轿车内饰件模具达到国际同行业先进水平，对促进国内轿车工业的迅速发展和零部件国产化有相当重要的意义。
（3）由于浇注温度、合金成分的不同，大型铝合金铸件的实型铸造相对与铸铁、铸钢来说困难许多。但通过实践证明：合理的工艺设计和铸造方法是能够改善铸件质量的。

秦昂仰

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