(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 105689682 A (43)申请公布日 2016.06.22
(21)申请号 201610208558.8(22)申请日 2016.04.06
(71)申请人浙江工业大学
地址310014 浙江省杭州市下城区潮王路
18号浙江工业大学(72)发明人高子威 柴国钟 付春明 鲍雨梅
潘孝勇 魏怀远(74)专利代理机构杭州浙科专利事务所(普通
合伙) 33213
代理人吴秉中(51)Int.Cl.
B22D 17/22(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图4页
(54)发明名称
一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构及成型工艺(57)摘要
本发明涉及一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构及成型工艺，该模具包括动模框、设置在动模框内的动模芯、设置在动模框上方的定模框及设置在定模框内的定模芯，动模框上固定设置挤压油缸，挤压油缸与第一连接板固定连接，所述第一连接板下端设有第二连接板，第一连接板与第二连接板上固定设置挤压销及导柱，挤压销倾斜设置在动模芯型腔内。本发明有益的效果：利用局部挤压技术，对铸造类产品壁厚处进行加压补缩，可降低缩孔的形成，并通过斜抽芯挤压销前端倒R角，前段为锥形，使前端挤压金属液向周围挤压，同时利用斜抽芯有锥度挤压销将液体向斜长孔两侧进行挤压，实现对壁厚长孔两侧增压补缩的效果，降低孔隙率，提升产品强度性能。
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权 利 要 求 书
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1.一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构，包括动模框（1）、设置在动模框（1）内的动模芯（2）、设置在动模框（1）上方的定模框（3）及设置在定模框（3）内的定模芯（4），其特征在于，所述动模框（1）上固定设有挤压油缸（13），所述的挤压油缸（13）与第一连接板（11）固定连接，所述第一连接板（11）下端设有第二连接板（12），所述第一连接板（11）与第二连接板（12）上固定设置挤压销（6）及导柱（9），所述导柱（9）配合设有导套（8），所述动模芯（2）上固定设置锁紧板（10），所述挤压销（6）倾斜设置在动模芯（2）型腔内，所述挤压销（6）前段带有锥面和倒角，所述的挤压销（6）配合设有挤压衬套（7）。
2.根据权利要求1所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构，其特征在于，所述第一连接板（11）上设有梯形槽结构。
3.根据权利要求1所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构，其特征在于，所述的挤压销（6）前端的倒角为R3- R5，优选为R4。
4.根据权利要求1所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构，其特征在于，所述的挤压销（6）前段锥面的锥度为单边1°-4°，优选为2°。
5.一种根据权利要求1-4任一所述的斜抽芯孔局部挤压压铸成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）将挤压销（6）停留在初始位置，即挤压销（6）前端端头位于长孔型腔（502）底部，挤压油缸（13）驱动使得挤压销（6）后半段退回到挤压衬套（7）内，仅前面有锥度斜面进入长孔型腔（502）并停留在该位置；
2）向型腔（501）内充填金属液直至金属液将长孔型腔（502）内的挤压销（6）前端包裹住，金属液充填完成；
3）金属液在长孔型腔（502）内凝固2-8s,使得金属液凝固到半固态；4）挤压油缸（13）驱动使挤压销（6）向前作挤压运动，挤压距离为0-40mm，挤压压力为20-80MPa，由挤压油缸（13）驱动挤压销（6）进行斜长孔的挤压成型；利用倒角与锥面将前端及周围金属液向两侧挤压，对两侧易形成缩孔位置进行补缩；
5）产品凝固挤压完成；6）挤压油缸（13）油压卸载；挤压油缸（13）退回使得挤压销（6）运动到初始位置，等待第二次压铸循环。
6.根据权利要求5所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸成型工艺，其特征在于，所述步骤4）中挤压销（6）向前作挤压运动的挤压距离为20-40mm。
7.根据权利要求5所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸成型工艺，其特征在于，所述步骤4）中挤压销（6）挤压压力为50-80MPa。
8.根据权利要求5所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构成型工艺，其特征在于，所述步骤3）中金属液在长孔型腔（502）内凝固到半固态的时间为4-6s。
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说 明 书
一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构及成型工艺
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技术领域
[0001]本发明涉及挤压模具技术领域，具体涉及一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构及成型工艺。
背景技术
[0002]目前，汽车发动机支架常通过压力铸造生产；其特点在于：高压下压铸件表面光滑，内部组织致密，强度高，力学性能好；然而，对于壁厚较厚，高低分型大的压铸件，生产过程中会遇到缩孔、缩松缺陷，缩孔、缩松通常产生在产品壁厚处，由于壁厚处冷却速度慢且无法得到充足的补缩而形成缺陷，使铸件孔隙率上升，直接影响产品质量。压铸发动机支架结构复杂，平均壁厚5mm，螺纹孔处壁厚12mm，孔径8mm，长88mm，型腔较深处不易布置冷却，
难以补缩，形成缩孔缺陷，使得汽车发动机支架强度降低。导致模具冷却不均衡，
[0003]现采用局部增压的方式来解决铸件缩孔缺陷，降低孔隙率，提升支架内部组织致密度，改善支架强度。由于多数工厂对局部增压技术的使用仍不够成熟，常规局部增压结构为：增压杆为水平或竖直方向对产品平面或凸台进行增压，本发明采用锥形挤压销对斜长孔进行局部增压，提出了一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构及其成型工艺。发明内容
[0004]为了解决现有技术中铸件缩松及缩孔的问题，本发明提供了一种结构简单，缩孔率低的斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构及成型工艺。[0005]本发明的具体方案如下：
所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构，包括动模框、设置在动模框内的动模芯、设置在动模框上方的定模框及设置在定模框内的定模芯，其特征在于，所述动模框上固定设有挤压油缸，所述的挤压油缸与第一连接板固定连接，所述第一连接板下端设有第二连接板，所述第一连接板与第二连接板上固定设置挤压销及导柱，所述导柱配合设有导套，所述动模芯上固定设置锁紧板，所述挤压销倾斜设置在动模芯型腔内，所述挤压销前段带有锥面和倒角，所述的挤压销配合设有挤压衬套。
[0006]所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构，其特征在于，所述第一连接板上设有梯形槽结构，。
[0007]所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构，其特征在于，所述的挤压销前端的倒角为R3- R5，优选为R4。
[0008]所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构，其特征在于，所述的挤压销前段锥面的锥度为单边1°-4°，优选为2°。
[0009]所述的斜抽芯孔局部挤压压铸成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）将挤压销停留在初始位置，即挤压销前端端头位于长孔型腔底部，挤压油缸驱动使得挤压销后半段退回到挤压衬套内，仅前面有锥度斜面进入长孔型腔并停留在该位置；
2）向型腔内充填金属液直至金属液将长孔型腔内的挤压销前端包裹住，金属液充填完
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成；
3）金属液在长孔型腔内凝固2-8s,使得金属液凝固到半固态；4）挤压油缸驱动使挤压销向前作挤压运动，挤压距离为0-40mm，挤压压力为20-80MPa，由挤压油缸驱动挤压销进行斜长孔的挤压成型；利用倒角与锥面将前端及周围金属液向两侧挤压，对两侧易形成缩孔位置进行补缩；
5）产品凝固挤压完成；6）挤压油缸油压卸载；挤压油缸退回使得挤压销运动到初始位置，等待第二次压铸循环。
[0010]所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸成型工艺，其特征在于，所述步骤4）中挤压销向前作挤压运动的挤压距离为20-40mm。
[0011]所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸成型工艺，其特征在于，所述步骤4）中挤压销挤压压力为50-80MPa。
[0012]所述的一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构成型工艺，其特征在于，所述步骤3）中金属液在长孔型腔内凝固到半固态的时间为4-6s。[0013]通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明利用局部挤压技术，对铸造类产品壁厚处进行加压补缩，可降低缩孔的形成，并通过斜抽芯挤压销前端倒R角，前段为锥形结构，使前端挤压金属液向周围挤压，同时利用有锥度的斜抽芯挤压销将液体向斜长孔两侧进行挤压，实现对壁厚长孔两侧增压补缩的效果，降低孔隙率，提升产品强度性能。
附图说明
[0014]图1是本发明的整体结构图；
图2是本发明的挤压销挤压初始位置结构示意图；图3是本发明的挤压销挤压完成位置结构示意图；图4是本发明所述挤压系统局部结构放大图；图中：1、动模框，2、动模芯，3、定模框，4、定模芯，501、型腔， 502、长孔型腔，6、挤压销，7、挤压衬套，8、导套，9、导柱，10、锁紧板，11、第一连接板，12、第二连接板，13、挤压油缸。具体实施方式
[0015]以下结合说明书附图对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
如图1-4所示，一种斜抽芯孔局部挤压压铸模具结构，由动模芯2和定模芯4，动模框1和定模框3，型腔501，长孔型腔502、挤压销6、挤压衬套7、导柱9、导套8、锁紧板10、第一连接板11、第二连接板12及挤压油缸13构成，所述动模框1上固定设有挤压油缸13，所述的挤压油缸13与第一连接板11固定连接，所述第一连接板11下端设有第二连接板12，所述第一连接板11与第二连接板12上固定设置挤压销6及导柱9，所述导柱9配合设有导套8，所述动模芯2上固定设置锁紧板10，所述挤压销6倾斜设置在动模芯2型腔内，所述挤压销6前段带有锥面和倒角，所述的挤压销6配合设有挤压衬套7，挤压油缸13与第一连接板11连接，第一连接板11与第二连接板12，并将挤压销6及导柱9固定，挤压销6深入动模芯2型腔内以辅助孔的成
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型并对孔周围组织局部挤压，利用导套8保证挤压方向。所述锁紧板10固定在动模芯2上，压紧挤压衬套7与导套8。所述的第一连接板11上设有梯形槽，用于连接挤压油缸13。[0016]本发明通过挤压油缸13驱动挤压销6对型腔501中金属液局部挤压，挤压油缸13与第一连接板11利用梯形槽连接，第一连接板11与第二连接板12采用螺纹连接固定，并利用第一连接板11、第二连接板12将挤压销6及导柱9锁紧，使挤压销6、导柱9、第一连接板11及第二连接板12同步跟随挤压油缸13驱动，锁紧板10与动模框1固定，其目的在于锁紧挤压衬套7与导套8，导套8起挤压导向作用，保证挤压方向。[0017]如图所示，本发明的斜抽芯孔局部挤压压铸成型工艺，包括如下步骤：
1）将挤压销6停留在初始位置，即挤压销6前端端头位于长孔型腔502底部，挤压油缸13驱动使得挤压销6后半段退回到挤压衬套7内，仅前面有锥度斜面进入长孔型腔502并停留在该位置；
2）向型腔501内充填金属液直至金属液将长孔型腔502内的挤压销6前端包裹住，金属液充填完成；
3）金属液在长孔型腔502内凝固2-10s,优选为4-6s，使得金属液凝固到半固态；4）挤压油缸13驱动使挤压销6向前作挤压运动，挤压距离为0-40mm，优选为20-40mm，挤压压力为20-80MPa，优选为50-80MPa，由挤压油缸13驱动挤压销6进行斜长孔的挤压成型；利用倒角与锥面将前端及周围金属液向两侧挤压，对两侧易形成缩孔位置进行补缩；挤压销6向前作挤压运动的挤压距离为20-40mm。[0018]5）产品凝固挤压完成，挤压油缸13油压卸载；挤压油缸13退回使得挤压销6运动到初始位置，等待第二次压铸循环。
[0019]压铸分为充填阶段与凝固阶段，传统压铸方式是金属液在冲头的推动下向前推进并填充型腔，此时的斜抽芯销已深入型腔中，抽芯销直径与深入距离即为斜长孔实际直径与长度，待充填完成并凝固结束后，后端挤压油缸13驱动抽芯销抽出型腔501，以此完成斜长孔的成型，因孔较长，长度、直径比例约11：1，且存在60°斜度，型腔501高低不平，长孔中间很长一段不易冷却，导致收缩不均，形成缩孔，使得孔隙率增加，而且此孔为螺纹孔，属承载位置，孔隙率的增加，降低了产品强度与整车性能。故现采用局部挤压来解决此问题，通过将抽芯销改为挤压销6，并改变原抽芯销结构为前段锥形、前端R角，利用抽心结构调整实现斜长孔的挤压成型。[0020]与传统相比，局部挤压压铸分为充填阶段与凝固阶段，并在金属液为半固态时进行局部加压补缩，当进行金属液充填时挤压油缸13处于如图2位置不动即挤压销6前半段有锥度部分深入长孔型腔502，此时金属液开始在冲头的推动下填充型腔，随后金属液将挤压销6前端包裹住，金属液充填完成，此后进入凝固阶段，一定时间（2-8s）金属液凝固到半固态，此时，挤压油缸13即驱动挤压销6进行斜、长孔的挤压成型，挤压销6向前移动，如图3利用R角与锥面将前端及周围金属液向两侧挤压，对两侧易形成缩孔位置进行补缩，最佳挤压完成位置如图3等到挤压完成产品凝固后，油压卸载，油缸将退回原位置如图2，等待第二次压铸循环。此方案可降低产品缩孔的形成，提高产品强度，对整车性能提升有一定意义。[0021]特点在于挤压油缸13向前可实现两个动作，第一步如图2挤压油缸13驱动使挤压销6后半段退回到套内，仅前面有锥度斜面进入长孔型腔502，第二步，挤压油缸13带动挤压销6向前挤压运动，挤压距离为2-40mm，最远挤压位置如图3，由于挤压距离不同，会出现最
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远端存在未挤压到情况，其未挤压到位置，利用机加工处理，使孔成型。此方案结构简单、使用方便，可实现斜长孔局部挤压功能，降低斜长孔成型时产生的缩孔，降低孔隙率，提升了产品质量。
[0022]本发明的实施例:
1）将挤压销6停留在初始位置；挤压油缸13驱动使得挤压销6后半段退回到挤压衬套7内，仅前面有锥度斜面进入型腔502并停留在该位置；
2）向型腔501内充填金属液直至金属液将长孔型腔502内的挤压销6前端包裹住，金属液充填完成；
3）金属液在长孔型腔502内凝固5s,使得金属液凝固到半固态；4）挤压销6向前作挤压运动，挤压距离为20mm，挤压压力为50MPa；挤压油缸13驱动挤压销6进行斜长孔的挤压成型；利用R角与锥面将前端及周围金属液向两侧挤压，对两侧易形成缩孔位置进行补缩；
5）产品凝固挤压完成；6）挤压油缸13油压卸载；挤压油缸13退回使得挤压销6运动到初始位置，等待第二次压铸循环。
[0023]本发明利用局部挤压技术，对铸造类产品壁厚处进行加压补缩，可降低缩孔的形成，并通过斜抽芯挤压销前端倒R角，前段为锥形结构，使前端挤压金属液向周围挤压，同时利用有锥度的斜抽芯挤压销将液体向斜长孔两侧进行挤压，实现对壁厚长孔两侧增压补缩的效果，增压补缩率提升了35%-45%，孔隙率降低至0.8%-1.2%，产品长孔处抗拉强度提升至250-270Mpa。
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