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实型铸造在轿车内饰件模具制造中应用
. w$ H( S. k; j$ s" P( x“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。”
2 r! w& L& t$ u 1引言
% |% q6 k P. H* C 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。8 p, O. J, A+ h4 u: o) X
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。
' x' ?4 H( d7 L8 c 2实型铸造工艺特点|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn" a9 c* E; u4 h$ O" W0 B
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。
' `6 |9 ^4 `2 _ O0 K 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。: n. w0 v3 v( t
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。7 }8 X# u5 p/ x1 ~ ]
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。
- {6 X* F7 u% z; X6 M: ^- |, D 3轿车内饰件模具的要求, X4 Y9 e; Y( k* n
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。|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn C$ E8 y# X2 y$ b- {' F
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。+ |: O Y3 j9 F. \: }
4制造工艺
0 K/ H# n9 A6 \ 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。3 O$ e. o6 B$ L0 N& [4 Y" v' N
4.1模型制作: n2 G4 b) `7 [2 }1 `/ A
4.1.1材料选用
8 {. |! s6 r1 r 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。|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn
- w4 o0 m; H5 j& J 相对分子量含水量堆积密度粒径$ n+ p, B, _# d
180000 - 270000~ 0.3%600 ~ 650 Kg/m³0.3 ~ 0.5mm
; E. }$ |# c. D* r; V1 \1 x( c 4.1.2模样成形工艺% c c% O! y, \0 G' j. ~7 \
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。
* X/ a) N7 i# a% J/ c5 f 4.2涂料6 _4 S5 n# e' P4 `: a" s
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。|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn3 s4 R+ S6 F% Y4 T6 t/ y+ p# X% L
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。
! O9 g2 ]; j7 E' x# D- _$ N 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。! u) {6 C% K6 f- N; w' `! ?
4.3造型' ]7 l6 t2 |7 k' e7 p( J, B6 z
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。: i3 b f' o6 g. p% i
4.4浇铸|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网9 T- }8 v1 v) i# I2 m' N \0 |
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。
9 ^6 U6 i7 d$ O. t% e; i 5结束语7 E% w, e3 b7 g
(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。- v8 {+ K$ p2 m- H5 z
(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。
5 X+ U! H4 C8 m0 T* @ (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。 |
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