关键词：深孔加工；压铸模；热处理
引言
随着国内汽车工业的高速发展，汽车结构的轻量化推动铝合金压铸模的需求快速增长，压铸模的结构也日益复杂，外形日趋大型化，各类配合公差要求日渐精密化。随着模具精度要求的提高，许多孔类形状需要在淬火热处理后加工。传统孔类加工方法是使用普通钻头、铣刀、镗刀，而淬火热处理后的材料硬度高，需要刀具具备更好的切削性能、更好的耐磨性以及更好的定位能力来保证加工效率、孔的粗糙度、孔的直线度等。现采用新的加工工艺，对于模具零件上孔的深度大于8倍直径以上的深孔，在淬火热处理后进行深孔加工。针对新的加工工艺，对模具零件的材料、加工参数、加工特点以及切削后的各项尺寸公差、切削效率进行分析，并与传统的加工工艺进行对比，分析优劣，以期对以后的模具零件加工提供参考。
1深孔加工工艺
制订模具零件深孔加工的工艺一般按照以下步骤进行：先分析模具结构及孔的直线度、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等技术要求，确定模具零件材料的当前加工状态；制定模具零件深孔加工的工艺可行性方案；选择相应的加工机床；确定深孔加工的全套刀具以及刀具切削线速度Vc，每齿切削量fz等参数；最后分析深孔加工结果。改进传统的深孔加工工艺，尤其是选用的钻头应具有很好的定位与导向功能。在零件热处理之前，深孔不进行任何加工。
2模具结构设计及模流仿真分析
2.1压铸设备型号的选择
根据模具型腔三维设计模型计算出投影面积。选用1300吨压铸机。
2.2选择浇口和浇道的形式
对于浇口和浇道的设计，设计人员可以根据压铸模具的具体情况设计垂直浇道和弯曲浇道，从而使铝合金液体可以先流经垂直浇道，之后进入弯曲浇道，最后从内浇口流出进入模具型腔。这种浇道和浇口设计方式提高了金属液的流动速度，同时也增加了压铸模具的空间利用效率，并且还可以避免过多的冷空气进入模具降低压铸的质量。
2.3模具结构和分型的选择
选择模具结构和分型时，充分考虑零件的质心位置，以方便设计进料位置为原则，同时兼顾后续的加工部位，所以分型面选择在底部大平面的地方。
2.4设计溢流和排气系统
溢流设计是设计铝合金压铸模具的重点和难点部分，难点体现在以下方面：1)由于在分型面的设计上采用了液压抽芯，因此限制了溢流槽的布置。2)前向抽芯是铝合金支座的凝固点和成型位置，因此需要在此处放置溢流槽，以此来提升铝合金支座的压铸效果。设计人员需要将溢流槽放置在压铸模具的凸出位置上，使溢流效果得到提升，同时也简化了压铸的流程，使铝合金支座一次成型，质量也有所保证，此外，设计人员还应在压铸模具的位置设置溢流槽，不仅可以提高铝合金支座的成型速度，还能充分发挥排气系统的功能。
2.5主流道和内浇口的设计
由于铸件气密性要求高和超长孔的特点，进料口位置和尺寸设计时须确保铝水填充平稳，排气通常、模具温度均匀。具体如下：1）内浇口设在底部大平面方向上，确保进料后离铸件质心最近；2）铸件侧面局部壁厚位置增设辅助内浇口，确保进入该位置铝水量充足；3）在辅助内浇口的端部作顺时针斜度引导，确保铝水按顺时针方向进料流方向，不会产生紊流；4）内浇口位置不能直接对着销子，以免在生产过程中销子受铝液冲蚀，导致粘铝拉伤铸件。5）浇道系统设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆浇道设计采用多股浇道方式，铝液流尽量避免碰撞，避免产生涡流卷气，同时，使多股浇道铝液基本达到同时填充，避免让一股或多股铝液先到最后端型腔后再返回产生涡流，导致局部冷隔浇不足现象，而影响铸件的整体压铸质量的均衡提高。
2.6抽芯机构的设计
对于孔腔类压铸件的模具抽芯机构设计，常见的有齿轮齿条抽芯机构、斜销抽芯机构、液压抽芯机构等。其中齿轮齿条结构复杂劳动强度低，效率高，型芯可与分型面成任意夹角，但能提供的抽芯力小，本压铸件需抽芯力大，不宜采用齿轮齿条抽芯机构。斜销抽芯机构结构简单效率高，部分直接以开模力为抽芯力，劳动强度低，但抽芯距离及抽芯力小，也不适合用于此超深腔孔的抽芯。液压抽芯机构抽芯力大、传动平稳，能抽拔较大的抽芯距离，可以考虑用于此研究深孔腔的抽芯。采用两侧抽芯方法需两个芯子，虽然每个型芯抽芯距离减短至190mm左右，抽芯力也可以减小。然而，两个型芯抽芯距离各190mm左右，均属深孔用长芯，仍然会面临深孔抽芯的各种问题，此方法如用于此压铸件超深孔抽芯，存在以下不足：①需两套液压油缸抽芯机构，模具结构复杂，实际生产过程中操作不便（一侧为工人操作台）；②在压铸生产过程中型芯受铝液冲击，长芯易变形，两个长芯的中心难以保证在同一直线上，导致孔形状及尺寸发生改变，铸件尺寸精度难以保证；③由于对零件结构进行了大的改变，后续需要增加一道堵孔密封工序等措施（图3所示右侧孔）。因而，两侧抽芯工艺方法不太适合用于此压铸件模具超深孔部位的抽芯。
2.7模具超长深孔型芯销的设计要求
超长深孔型销设计时需要带有高压点冷装置，以免销子冷却水达不到末端就气化了。经过生产验证，超长深孔型销采用高压点冷模具冷却效果较好，减少了销子受铝液高温冲击所致粘铝故障。
2.8生产情况
在生产过程中，对于带有超长深孔类复杂结构的模具，应选择挥发点低、产生气体量小的脱模剂，并控制喷涂量，吹气时间可适当延长一些，同时，使用滑块二次挤水动作，把滑块槽内水分挤出，再二次吹气，确保压射室和冲头的配合面、模具的型腔表面、抽芯处和浇道内的多余脱模剂得到吹干。
3铝合金支座压铸模具应具备的特点
铝合金压力铸造模具有下述特点：1）通过这种制造方法制造的铝合金支座具有清晰的轮廓和复杂的形状；2）铝合金支座的质量较高，实用性强，不需要进行二次加工，且表面十分光洁；3）生产的铝合金支座结构较为稳定，承载能力强；4）生产效率较高，可以进行大规模的生产；5）采用这种方法可以简化生产流程；6）可以清晰的体现出表面的形状；7）该方法主要适用于低熔点的合金材料。
结语
综上所述，带有长径比大于15的超长抽芯结构模具，采用液压抽芯，高压点冷却，型芯末端弧形定位，单一方向进料方式（顺时针方向），表面涂层技术等确保了本铸件质量要求；生产中对模具超长深孔销子温度监控，减少铸件缺陷和销子损伤，使压铸机的稼动率大大提高，达到了该铸件的全部技术要求。
参考文献
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论文作者:雷书星1、刘亚洲1、雷书祥2
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1月第3期
论文发表时间:2020/4/22
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