專利名稱：一種壓鑄方法、模具及其壓鑄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、高耐壓性、高氣密性要求的
汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體鑄件的壓鑄方法、模具及其壓鑄系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
壓鑄方法廣泛應(yīng)用于氣密性和氣壓性要求比較高的產(chǎn)品中。汽車油電混合轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)的油泵殼體是一種汽車搭載的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零部件，其可以通過油電混合來輔助駕駛 者更方便的控制汽車轉(zhuǎn)向。汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體通常也采用壓鑄方法制造。
圖1至圖3所示為現(xiàn)有技術(shù)的汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。其 中，圖1所示為汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的俯視側(cè)的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2所示為汽 車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的仰視側(cè)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為汽車油電混合轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)油泵殼體的截面示意圖。如圖1至3所示，汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體為結(jié)構(gòu)復(fù)雜 的、大致為圓環(huán)柱狀的鑄件，其主要包括圓環(huán)體10、圓環(huán)體10的側(cè)壁凸起20等。由于該鑄 件產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)要求，圓環(huán)體10的側(cè)壁壁厚不均，其基本壁厚為5mm，最厚部位達(dá)到15mm 左右。并且，由于圓環(huán)體10的側(cè)壁上存在各種各樣的凸起20，致使該側(cè)壁上凹凸不平、結(jié) 構(gòu)復(fù)雜。另外，汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體進(jìn)一步還包括慮油槽孔30、中心軸孔40和 ECU (Electronic Controller Unit，電子控制元件)電路通孔50。濾油槽孔30和中心軸孔 40使該產(chǎn)品內(nèi)部孔穴交織，不同于常規(guī)壓鑄產(chǎn)品。ECU電路通孔50使產(chǎn)品在圓環(huán)體的基礎(chǔ) 上又增加了垂直于圓環(huán)的切面結(jié)構(gòu)，增加了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。通常，汽車油電混合轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的油泵殼體具有較高的耐壓性、氣密性要求，其耐壓范圍通常在128士3Bar，壓力最高 部位可達(dá)280Bar。由于其氣密性要求，鑄件內(nèi)部的氣孔有以下要求(1)高壓功能的加工孔 部氣孔最大長度小于或者等于0. 8mm ; (2)其他通常加工部位氣孔最大長度小于或者等于 1.2mm，且兩個(gè)氣孔間距離需要大于氣孔最大長度的2倍；(3)在同一加工區(qū)域中，最大長度 小于0. 5mm的氣孔不能超過5個(gè)。 現(xiàn)有技術(shù)的壓鑄方法中，對類似于圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)形狀的鑄件(例如，汽車油電混合 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體鑄件)通常分別采用以下兩種方法。 第一種是采用〃 環(huán)形澆道〃 方式澆注，即從圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的環(huán)形外周的一端進(jìn)澆。 這樣設(shè)計(jì)的思路主要是考慮到鋁合金液體流動(dòng)時(shí)可以利用環(huán)形外周的壁厚，充分進(jìn)行填 充，而且在壓鑄過程中，由于高壓高速的流動(dòng)力作用，產(chǎn)生渦旋流動(dòng)力，從而加快鋁液流動(dòng) 的效果，更易于填充。但是這種只采用環(huán)形澆道的方式也有嚴(yán)重的品質(zhì)隱患，由于高壓高速 狀態(tài)下，鋁液流動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)大的渦旋流動(dòng)力，很容易造成模具型腔中空氣在渦旋力的作用下 一同鋁液巻曲流動(dòng)，空氣較難通過排氣排渣口排出，易造成氣體殘留在鋁液中，并在模具高 溫處聚集形成巻氣的內(nèi)質(zhì)不良。 第二種是采用〃 平面?zhèn)惹惺綕驳馈?方式澆注，即從圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)壁中央切線處 以〃 一〃 字進(jìn)澆，沿側(cè)壁的環(huán)形外周兩側(cè)分別流動(dòng)并合攏。這樣的澆注方式的缺點(diǎn)是對該 產(chǎn)品模具的中間部分的沖擊力較大，易產(chǎn)生模具的熱疲勞而發(fā)生品質(zhì)不良；另外，這種澆注方式難以對側(cè)壁形狀復(fù)雜且凹凸起伏的產(chǎn)品進(jìn)行平穩(wěn)的、充分的填充，易造成巻氣和填充 不良的問題的發(fā)生；并且，側(cè)壁中央切線進(jìn)澆時(shí)，鋁液會(huì)首先受到環(huán)形模具型芯的沖擊和阻 力，易造成鋁液的能量損失，不利于產(chǎn)品的末端填充，也不利于產(chǎn)品內(nèi)部氣體的排除。
通過以上任一方法對汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體進(jìn)行壓鑄制造時(shí)，其成品 的耐壓滲漏試驗(yàn)時(shí)的不良率在20% 25%左右，有的甚至更高，嚴(yán)重增加了產(chǎn)品制造成 本；同時(shí)，對于這種高耐壓性的形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，需要結(jié)合真空壓鑄、局部加壓壓鑄等特種 壓鑄工藝，這樣增加了設(shè)備成本和管理成本的投入，給正常的大量生產(chǎn)帶來巨大的負(fù)擔(dān)。而 且，生產(chǎn)的工程設(shè)置和工序排布都會(huì)因此而變得復(fù)雜，增加了生產(chǎn)的過程時(shí)間，降低了設(shè)備 綜合效率和企業(yè)的整體產(chǎn)能。 有鑒于此，針對汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體的特殊形狀性能要求，有必要 提出一種新的壓鑄方法，并相應(yīng)設(shè)計(jì)新的模具及其壓鑄系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，根據(jù)汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體的復(fù)雜結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)以及高耐壓性、高氣密性要求，提出新的壓鑄方法、模具以及壓鑄系統(tǒng)，以提高油泵殼 體鑄件的成品率。 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體的壓 鑄方法，在該方法中，從主澆道的環(huán)形澆道和輔助澆道的平面?zhèn)惹惺綕驳劳瑫r(shí)進(jìn)行澆注；在 澆注金屬液填充模具的型腔之前，采用低速射出速度進(jìn)行澆注；在澆注金屬液填充滿模具 的型腔過程中，采用高速射出速度進(jìn)行澆注。 作為較佳技術(shù)方案，該方法還包括在澆注金屬液填充滿模具的型腔之后，采用增 壓射出進(jìn)行補(bǔ)充澆注。
較佳地，所述低速射出速度范圍為0. 15-0. 35米/秒；所述高速射出速度范圍為
2. 0-4. 8米/秒。所述高速射出速度進(jìn)行澆注的區(qū)間范圍為100-140毫米；壓鑄機(jī)作用在
壓射沖頭上的壓力范圍為55-85兆帕。增壓所需的時(shí)間范圍為35-65毫秒。 根據(jù)本發(fā)明所提供的壓鑄方法，其中，還包括通過冷卻系統(tǒng)對模具進(jìn)行均勻冷卻，
所述冷卻系統(tǒng)包括直徑最細(xì)為1. 2毫米左右的冷卻水管、以實(shí)現(xiàn)對模具中的細(xì)小凸起部位
進(jìn)行冷卻。冷卻過程中，冷卻水管中的冷卻水壓力范圍為1. 0 1. 2兆帕。 根據(jù)本發(fā)明所提供的壓鑄方法，其中，在壓鑄時(shí)，還采用中央集中式大量排氣系統(tǒng)
進(jìn)行排氣。 本發(fā)明同時(shí)一種汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體的模具，該模具的型腔中，在 對應(yīng)于所述油泵殼體的圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的環(huán)形外周上端處開有環(huán)形澆道，在對應(yīng)于所述油泵殼 體的圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)壁外側(cè)處開有平面?zhèn)惹惺綕驳馈?根據(jù)本發(fā)明所提供的模具，其中，所述環(huán)形澆道和平面?zhèn)惹惺綕驳拦灿猛粋€(gè)料筒。 根據(jù)本發(fā)明所提供的模具，其中，所述模具中設(shè)置有冷卻水孔，所述冷卻水孔的最 細(xì)部分的直徑為2毫米左右，所述冷卻水孔的最細(xì)部分對應(yīng)設(shè)置在模具中的細(xì)小凸起部 位。 根據(jù)本發(fā)明所提供的模具，其中，還包括若干排渣包，所述排渣包對應(yīng)設(shè)置于所述油泵殼體的圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的環(huán)形外周的端面處。所述端面的上端面和下端面處均設(shè)置若干排 渣包。 本發(fā)明進(jìn)一步提供一種汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體的壓鑄系統(tǒng)，其包括 以上所述及的模具； 用于對所述模具澆注的壓鑄機(jī)； 用于澆注時(shí)對所述模具進(jìn)行排氣的中央集中式大量排氣系統(tǒng)；以及冷卻系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明所提供的壓鑄系統(tǒng)，其中，所述冷卻系統(tǒng)包括直徑最細(xì)為1. 2毫米左 右的冷卻水管、以實(shí)現(xiàn)對模具中的細(xì)小凸起部位進(jìn)行冷卻。
所述冷卻系統(tǒng)還包括冷卻水加壓裝置。 本發(fā)明的技術(shù)效果是，通過本發(fā)明所提供的壓鑄方法、模具和壓鑄系統(tǒng)對汽車油 電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體進(jìn)行壓鑄后，由于采用了雙澆道澆注、分階段射入澆注的工藝， 所得到的鑄件具有氣孔少、肉質(zhì)好的特點(diǎn)，從而能滿足高耐壓性和高氣密性的產(chǎn)品性能要 求，而且鑄件的成品率高。


圖1是汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的俯視側(cè)的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的仰視側(cè)的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的截面示意圖； 圖4是車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體鑄件的壓鑄系統(tǒng)的主視圖； 圖5是車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體鑄件的壓鑄系統(tǒng)的俯視圖； 圖6是車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體鑄件的壓鑄系統(tǒng)的仰視圖； 圖7是本發(fā)明提供的帶冷卻水孔的汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的模具局部
結(jié)構(gòu)意圖； 圖8是本發(fā)明提供的帶冷卻水孔的汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的模具又一 局部結(jié)構(gòu)意圖。 圖9是澆注金屬液的射出速度與金屬液澆注位置的關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步 的詳細(xì)描述。 該發(fā)明中，汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體一般采用鋁金屬或者鋁合金，因此，采 用鋁金屬液體(包括鋁合金液體)作為澆注金屬液，需要說明的是，澆注金屬液的選擇不受 本發(fā)明實(shí)施例的限制，例如還可以是鎂合金液體、鋅合金液體等。 圖4至圖6所示為本發(fā)明提供的汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的壓鑄系統(tǒng)示意 圖。其中，圖4所示為車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的壓鑄系統(tǒng)的主視圖，圖5所示為車油 電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的壓鑄系統(tǒng)的俯視圖，圖6所示為車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體 的壓鑄系統(tǒng)的仰視圖。結(jié)合圖4、圖5和圖6所示，該發(fā)明提供的壓鑄系統(tǒng)包括壓鑄機(jī)31、 車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體鑄件的模具、中央集中式大量排氣系統(tǒng)33以及冷卻系統(tǒng)(圖 中未示出)。
5
首先，對汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的模具進(jìn)行具體說明。
本領(lǐng)域技術(shù)人員悉知，模具內(nèi)部型腔的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是與目標(biāo)鑄件的形狀相對應(yīng) 的，因此，在此不對模具內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作詳細(xì)說明。由于汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油 泵殼體為類似于圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)形狀，所以其模具也設(shè)計(jì)也是對應(yīng)設(shè)計(jì)成圓柱狀。如圖4至圖 6所示，汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的模具包括模具本體20、環(huán)形澆道23、平面?zhèn)惹惺?澆道25和料筒21。最終的汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體鑄件形成于模具本體20中。模 具的型腔中，在對應(yīng)于目標(biāo)鑄件(汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體)的圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的環(huán) 形外周上端處，開有環(huán)形澆道23 ;在對應(yīng)于目標(biāo)鑄件(汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體) 的圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)壁外側(cè)處，開有平面?zhèn)惹惺綕驳?5。在該實(shí)施例中，平面?zhèn)惹惺綕驳?5 和環(huán)形澆道23共用同一個(gè)料筒21以進(jìn)行金屬液澆注。鋁合金液體可以從料筒21進(jìn)入，然 后分別經(jīng)過平面?zhèn)惹惺綕驳?5、環(huán)形澆道23注入模具本體20的型腔中，其中，環(huán)形澆道23 中金屬液通過澆口 231注入型腔中，平面?zhèn)惹惺綕驳?5中金屬液通過澆口 251注入型腔 中。在該實(shí)施例中，環(huán)形澆道23是選擇鋁液流量和流速相對較佳的進(jìn)澆部位，考慮目標(biāo)鑄 件的主要成形部位是圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的環(huán)形外周部位，所以把環(huán)形澆道定為主澆道。在壓鑄過 程中，環(huán)形澆道23可以使鋁液沿環(huán)形外周進(jìn)行渦旋式流動(dòng)，增加了鋁液的流動(dòng)速度，并且 先行進(jìn)入模具型腔的冷料部分會(huì)在渦旋流動(dòng)的作用下順序流動(dòng)到產(chǎn)品的填充末端，即排渣 包271、273處，有利于提高產(chǎn)品的內(nèi)部品質(zhì)。環(huán)形澆道23使鋁液沿模具本體20中的圓形 型芯進(jìn)澆流動(dòng)，對模具本體20中的圓形型芯具有一定的沖刷作用，但不會(huì)對型芯部分造成 沖擊，有利于保護(hù)和延長模具的使用壽命。進(jìn)一步，該實(shí)施例中結(jié)合利用平面?zhèn)惹惺綕驳?5 作為輔助澆道。由于目標(biāo)產(chǎn)品的形狀復(fù)雜，例如圓環(huán)體上存在各種各樣的凸起部位，從而使 圓環(huán)體的側(cè)壁凹凸起伏，環(huán)形澆道澆注時(shí)，渦旋式的鋁液流動(dòng)對于形狀凹凸復(fù)雜的部位可 能造成填充不足的現(xiàn)象，并且由環(huán)形澆道產(chǎn)生的渦旋式鋁液流動(dòng)時(shí)，在目標(biāo)產(chǎn)品壁厚部位 和模具本體20溫度較高部位易出現(xiàn)鋁液中的氣體聚集，從而導(dǎo)致內(nèi)部質(zhì)量下降。鋁液從平 面?zhèn)惹惺綕驳?5同時(shí)澆注時(shí)，可以有針對性地對產(chǎn)品局部形狀進(jìn)行有效填充以解決以上 所述問題，改善產(chǎn)品垂直于環(huán)形外周方向的壁厚填充性能。 如圖5和圖6所示，該實(shí)施例提供的模具還包括若干排渣包，排渣包設(shè)置于相應(yīng)目 標(biāo)鑄件(汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體)的圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的環(huán)形外周的端面。這是由于， 雖然鑄造系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)可以對于目標(biāo)產(chǎn)品的若干重點(diǎn)部位進(jìn)行良好排氣，但由于空間狹 小，不能對目標(biāo)產(chǎn)品的上下端面部位的氣體進(jìn)行有效排除。考慮到目標(biāo)產(chǎn)品的上下端面部 位位于兩面抽芯之間并且抽芯能夠順暢運(yùn)動(dòng)，該處無法設(shè)置排氣系統(tǒng)。但進(jìn)一步為了使上 下端面部位的鋁合金液前端的廢料能夠排除產(chǎn)品，在上端面設(shè)置3個(gè)排渣包271，底面的下 端面外周設(shè)置10塊排渣包273，其對上下端面的外觀和目標(biāo)產(chǎn)品的內(nèi)質(zhì)都起到了很好的作 用。排渣包的具體數(shù)量不受本發(fā)明實(shí)施例限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更加具體需求而選擇。
圖7所示為本發(fā)明提供的帶冷卻水孔的汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的模具 局部結(jié)構(gòu)意圖。圖7中所示的模具局部結(jié)構(gòu)為其中一個(gè)鑲件?，F(xiàn)有技術(shù)的壓鑄工藝中，在 模具中通常會(huì)設(shè)置冷卻水孔，冷卻水孔中進(jìn)一步放置通水的冷卻水管，以使金屬液能相對 均勻冷卻。但是，現(xiàn)有技術(shù)的模具中的冷卻水孔的最細(xì)直徑大于或等于6毫米。對汽車油 電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體，在目標(biāo)產(chǎn)品壁厚較厚或者模具本體中20的細(xì)小凸起部位不能 設(shè)置冷卻水孔以進(jìn)行內(nèi)部冷卻，因此需要對冷卻水孔作進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)。如圖7所示，模具
6局部結(jié)構(gòu)中存在細(xì)小凸起部位28，為使細(xì)小凸起部位28周圍的鋁液能較好冷卻，設(shè)置有能 插入細(xì)小凸起部位28的冷卻水孔29。 圖8所示為本發(fā)明提供的帶冷卻水孔的汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油泵殼體的模具 又一局部結(jié)構(gòu)意圖。圖8中所示的模具局部結(jié)構(gòu)為其中又一個(gè)鑲件。如圖8所示，虛線代表 冷卻水孔，冷卻水孔按直徑遞減形式設(shè)計(jì)，在該實(shí)施例中，其包括第一直徑的冷卻水孔291、 第二直徑的冷卻水孔292、第三直徑的冷卻水孔293三部分，其中第三直徑的冷卻水孔293 為最細(xì)部分，其插入結(jié)構(gòu)參數(shù)較小的細(xì)小凸起部位28。在圖7和圖8所示實(shí)施例中，冷卻水 孔293(也即冷卻水孔29的最細(xì)部分)的直徑設(shè)計(jì)為2毫米左右，其長度可以根據(jù)細(xì)小凸 起部分相對模具本體的表面的深度來調(diào)整。其中冷卻水孔中設(shè)置用于通水的冷卻水管，冷 卻水管與壓鑄系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)相連接，形成冷卻系統(tǒng)。在冷卻水孔293的直徑設(shè)計(jì)為2毫 米左右時(shí)，其中的冷卻水管的直徑對應(yīng)設(shè)計(jì)為1. 2毫米左右，因此為深孔冷卻提供了保證， 特別是對于模具本體中的細(xì)小凸起部位28的冷卻提供了保證。在該實(shí)施例中，可以通過細(xì) 孔加工設(shè)備對模具本體細(xì)小凸起部位處和細(xì)小鑲件型芯內(nèi)部進(jìn)行冷卻水孔加工；其中，鑲 件型芯的最小壁厚達(dá)到了 0. 8mm，整體型芯的最小壁厚在2. 5mm左右。 進(jìn)一步，對圖4至圖6所示的壓鑄系統(tǒng)進(jìn)行說明，其中壓鑄機(jī)31用于對料筒21射 入鋁液，具體的壓鑄工藝條件參數(shù)，可以通過壓鑄機(jī)控制。中央集中式大量排氣系統(tǒng)33與 模具本體連接，由于該目標(biāo)產(chǎn)品的復(fù)雜外形，導(dǎo)致在模具本體20結(jié)構(gòu)中難以設(shè)置有正常的 排氣空間，在沒有真空壓鑄、局部加壓壓鑄等特殊壓鑄法的情況下，對于氣密性要求很高的 目標(biāo)產(chǎn)品來說，模具本體型腔內(nèi)的氣體以及模具料筒內(nèi)巻曲的氣體如何排除或分布就成了 鑄造該目標(biāo)產(chǎn)品的難點(diǎn)和至關(guān)重要的因素。該實(shí)施例中，考慮到該目標(biāo)產(chǎn)品的主體部分在 模具本體的左右抽芯內(nèi)，沒有空間排氣，因此，結(jié)合利用真空壓鑄中所使用的集中排氣與大
量排氣兩種手段，將目標(biāo)產(chǎn)品重要機(jī)能部位的排氣與產(chǎn)品最終填充部位的排氣集中，利用 模具本體左右兩抽芯的狹小空間集中到一起，最終設(shè)計(jì)出中央集中式大量排氣系統(tǒng)33以 排出氣體，從而有效地解決了上述矛盾和難題。 為了更好地對金屬液進(jìn)行冷卻、改善通常情況下不能或不易冷卻的熱量集中部 位，本發(fā)明的壓鑄系統(tǒng)還包括獨(dú)特設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)，該實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)中包括設(shè)置在圖 7、圖8所示的多個(gè)冷卻水孔中的冷卻水管。該冷卻系統(tǒng)還包括冷卻水加壓裝置，該冷卻水 加壓裝置可以把壓力提高到1. 0 1. 2Mpa(現(xiàn)有技術(shù)中，冷卻水壓力只有0. 1-0. 3Mpa)，為 細(xì)小深孔的模具冷卻提供了必要條件。保證細(xì)小深孔的情況下，冷卻水的高速流動(dòng)和高效 的熱交換功能。本發(fā)明中，通過在模具中開如圖7圖8所示的冷卻水孔并設(shè)置以上所述的 特殊的冷卻系統(tǒng)，可以避免壓鑄時(shí)模具的熱量集中現(xiàn)象，改善了模具熱平衡性，從而使鋁合 金產(chǎn)品在冷凝過程中，能夠均勻冷卻，減少了氣孔的聚集和冷凝過程中的縮孔現(xiàn)象。
進(jìn)一步，根據(jù)以上所提供的壓鑄系統(tǒng)和模具，對汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼 體的壓鑄方法進(jìn)行詳細(xì)說明。 如圖4至圖6所示，在模具裝配好、做好澆注準(zhǔn)備后，通過壓鑄機(jī)31的射出沖頭向 料筒21澆注鋁合金液體，鋁合金液體從環(huán)形澆道和平面?zhèn)惹惺綕驳婪謩e對模具本體20中 型腔進(jìn)行澆注，其中，環(huán)形澆道為主澆道，平面?zhèn)惹惺綕驳罏檩o助澆道。當(dāng)鋁液在填充滿模 具本體20的型腔的過程中，通過壓鑄機(jī)增大壓力增加金屬液的射出速度，直至澆滿模具本 體20的型腔。
圖9所示為澆注金屬液的射出速度與金屬液澆注位置的關(guān)系示意圖。如圖9所 示，澆注時(shí)，鋁液主要是由下至上填充，橫坐標(biāo)反映了鋁合金液體的填充位置。在鋁液澆注 至D1位置之前，即填充模具型腔前，均以較低速度進(jìn)行澆注，這個(gè)階段定義為低速射出速 度階段。在鋁液澆注至Dl位置之后直至填充滿模具產(chǎn)品型腔，即D2位置，均以相對較高 速度澆注，這個(gè)階段定義為高速射出速度階段。這是由于考慮到壓鑄過程中目標(biāo)產(chǎn)品氣孔 來源于多個(gè)方面。其一，如果在填充型腔前采用高壓高速壓射注入，模具和壓鑄機(jī)的進(jìn)料 通道(例如，料筒21)中的空氣易被巻曲進(jìn)入產(chǎn)品中；其二是模具閉模鎖緊之后，在模具的 型腔(Cavity)中封閉的空氣，在鋁液流動(dòng)過程中沒有得到有效排除，殘留于產(chǎn)品內(nèi)；其三 是來自于產(chǎn)品脫模后，對模具表面進(jìn)行離型劑噴涂所帶來的殘留水分，在遇到高溫的鋁液 時(shí)，氣化變?yōu)樗魵?，殘留于產(chǎn)品中。通過以上所述低速射出速度階段可以盡量避免第一個(gè) 因素帶來的氣孔，通過以上所述高速射出速度階段，可以盡量避免第二、三個(gè)因素帶來的氣 孔。該實(shí)施例中，為進(jìn)一步減少鑄件的氣孔，提高鑄件的肉質(zhì)，優(yōu)選地，選擇以下工藝參數(shù)進(jìn) 行鑄造 低速射出速度0. 15 0. 35m/s ;
高速射出速度2. 0 4. 8m/s ;
高速區(qū)間100 140mm ;
鑄造壓力JO士lSMpa。 其中，高速區(qū)間是指壓鑄機(jī)將金屬液射入模具產(chǎn)品型腔的高速運(yùn)動(dòng)區(qū)間，即圖9 中所示的位置Dl到D2的距離。鑄造壓力是指在整個(gè)低速射出開始到高速射出結(jié)束的過 程中，壓鑄機(jī)作用在壓射沖頭上的壓力。 另外，在澆注金屬液填充滿模具的型腔之后，即高速射出填充結(jié)束后，為進(jìn)一步增 加目標(biāo)產(chǎn)品的致密性、并把目標(biāo)產(chǎn)品內(nèi)部已有的氣孔壓碎，可以通過壓鑄機(jī)的輔助壓力裝 置增加壓力(也稱為增壓壓力，即ACC壓力)，實(shí)現(xiàn)增壓射出以進(jìn)行補(bǔ)充澆注。由壓鑄機(jī)輔 助壓力裝置增加壓力所需的時(shí)間范圍優(yōu)選為35-65毫秒(ms)。其中輔助壓力裝置是不同 于注射金屬溶液的沖頭的壓力裝置。 同時(shí)，在澆注成型后，在冷卻過程中，為避免壓鑄時(shí)模具的熱量集中現(xiàn)象、改善模 具熱平衡性、以使鋁合金產(chǎn)品在冷凝過程中能夠全方位均勻冷卻，進(jìn)一步減少氣孔的聚集 和冷凝過程中的縮孔現(xiàn)象，本發(fā)明的鑄造方法中還采用了以上實(shí)施例所述及的冷卻系統(tǒng)來 進(jìn)行冷卻。 通過本實(shí)施例所提供的壓鑄方法、模具以及壓鑄系統(tǒng)對汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 油泵殼體進(jìn)行壓鑄后，所得到的鑄件具有氣孔少、肉質(zhì)好的特點(diǎn)，從而能滿足高耐壓性和高 氣密性的產(chǎn)品性能要求，而且鑄件的不良率能控制在10%以內(nèi)，大大降低了壓鑄的廢品率。
需要說明的是，本發(fā)明中，雖然只是針對汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體的壓 鑄方法、模具以及壓鑄系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員悉知，該發(fā)明的壓鑄方 法、模具和壓鑄系統(tǒng)，不僅應(yīng)用汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體的鑄造過程。本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以將本發(fā)明思想稍微變換應(yīng)用至類似油泵殼體的產(chǎn)品中，例如，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中使 用的中等型號電動(dòng)機(jī)外殼等，某些產(chǎn)品應(yīng)用范圍的變換不應(yīng)當(dāng)理解為脫離本發(fā)明的范圍和 精神。 盡管對本發(fā)明的描述是以參考實(shí)例和較佳實(shí)施例的方式作出的，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)知到，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，可以在形式或者細(xì)節(jié)上作出改變。
權(quán)利要求
一種汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體的壓鑄方法，其特征在于，從主澆道的環(huán)形澆道和輔助澆道的平面?zhèn)惹惺綕驳劳瑫r(shí)進(jìn)行澆注；在澆注金屬液填充模具的型腔之前，采用低速射出速度進(jìn)行澆注；在澆注金屬液填充滿模具的型腔過程中，采用高速射出速度進(jìn)行澆注。
2. 如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，還包括在澆注金屬液填充滿模具的型腔之 后，采用增壓射出進(jìn)行補(bǔ)充澆注。
3. 如權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，所述低速射出速度范圍為0. 15-0. 35米/ 秒；所述高速射出速度范圍為2. 0-4. 8米/秒。
4. 如權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述高速射出速度進(jìn)行澆注的區(qū)間范圍為 100-140毫米；壓鑄機(jī)作用在壓射沖頭上的壓力范圍為55-85兆帕。
5. 如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述補(bǔ)充澆注過程中，增壓所需的時(shí)間范圍為 35-65毫秒。
6. 如權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，還包括通過冷卻系統(tǒng)對模具進(jìn)行均勻冷 卻，所述冷卻系統(tǒng)包括直徑最細(xì)為1. 2毫米左右的冷卻水管、以實(shí)現(xiàn)對模具中的細(xì)小凸起 部位進(jìn)行冷卻。
7. 如權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，冷卻過程中，冷卻水管中的冷卻水壓力范圍為 1. 0 1. 2兆帕。
8. 如權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于，在壓鑄時(shí)，還采用中央集中式大量排氣系 統(tǒng)進(jìn)行排氣。
9. 一種汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體的模具，其特征在于，模具的型腔中，在對應(yīng) 于所述油泵殼體的圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的環(huán)形外周上端處開有環(huán)形澆道，在對應(yīng)于所述油泵殼體的 圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的側(cè)壁外側(cè)處開有平面?zhèn)惹惺綕驳馈?br> 10. 如權(quán)利要求9所述的模具，其特征在于，所述環(huán)形澆道和平面?zhèn)惹惺綕驳拦灿猛?個(gè)料筒。
11. 如權(quán)利要求9所述的模具，其特征在于，所述模具中設(shè)置有冷卻水孔，所述冷卻水 孔的最細(xì)部分的直徑為2毫米左右，所述冷卻水孔的最細(xì)部分對應(yīng)設(shè)置在模具中的細(xì)小凸 起部位。
12. 如權(quán)利要求8所述的模具，其特征在于，還包括若干排渣包，所述排渣包對應(yīng)設(shè)置 于所述油泵殼體的圓環(huán)柱結(jié)構(gòu)的環(huán)形外周的端面處。
13. 如權(quán)利要求12所述的模具，其特征在于，所述端面的上端面和下端面處均設(shè)置若 干排渣包。
14. 一種汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體的壓鑄系統(tǒng)，其特征在于，包括 如權(quán)利要求9至13之一所述的模具； 用于對所述模具澆注的壓鑄機(jī)；用于澆注時(shí)對所述模具進(jìn)行排氣的中央集中式大量排氣系統(tǒng)；以及 冷卻系統(tǒng)。
15. 如權(quán)利要求14所述的壓鑄系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括直徑最細(xì)為1. 2毫 米左右的冷卻水管、以實(shí)現(xiàn)對模具中的細(xì)小凸起部位進(jìn)行冷卻。
16. 如權(quán)利要求15所述的壓鑄系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)還包括冷卻水加壓裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種壓鑄方法、模具及其壓鑄系統(tǒng)，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所提供的壓鑄方法采用了雙澆道澆注、分階段射入澆注的工藝，并結(jié)合設(shè)計(jì)了相應(yīng)的模具和壓鑄系統(tǒng)，對汽車油電混合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵殼體進(jìn)行壓鑄后，所得到的鑄件具有氣孔少、肉質(zhì)好的特點(diǎn)，從而能滿足高耐壓性和高氣密性的產(chǎn)品性能要求；而且鑄件的成品率高。
文檔編號B22D17/22GK101758195SQ20101010674
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者沈莉娜, 高正大 申請人:美諾精密壓鑄(上海)有限公司