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一

锁壳形体分析与压铸模结构方案可行性分析

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点火开关锁壳形体分析图1点火开关锁壳结构与尺寸轿车点火开关锁壳如图1所示，材料为锌合金，收缩率为0.6%。锁壳形状复杂，主要存在内型孔、内凸台和4处侧向型槽、型孔、圆柱体和凸台。点火开关锁壳分型面为Ⅰ-Ⅰ（见图1的E向视图）。

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点火开关锁壳内型孔与内凸台分析如图1的H向、俯视图与剖视图所示，点火开关锁壳存在?18.6mm×42.4mm孔和?15.2mm×（42.4-12.6）mm×（2×68°）mm燕尾形孔，在燕尾形孔上方有3.5mm×15°×1.7mm凸台。

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点火开关锁壳外形型槽与型孔及圆柱体分析点火开关锁壳外形侧向前后左右有4处D、E、F和G向的型槽、型孔、圆柱体和凸台要素。（1）D向型槽：如图1俯视图与D向视图所示，在点火开关锁壳D向有7.2mm×5.5mm×8.9mm、6mm×6.5mm×6.5mm、5mm×1.4mm×9.5mm、2.3mm×38.9mm×0.5mm、11.2mm×6.2mm×2mm、6mm×2.1mm×5.6mm型槽和3.2mm×13.9mm开口槽。（2）E向型槽：如图1俯视图与E向视图所示，在点火开关锁壳E向有2.2mm×9mm通槽、7mm×10.6mm×1.9mm、3.9mm×7.5mm×1.9mm、4.6mm×14.6mm×6.4mm、7.4mm×20.3mm×1.4mm型槽和3.2mm×10.1mm开口槽。如图1的A-A剖视图所示，有?5.2mm×5.1mm×?3.6mm台阶型孔与?3.3mm×2mm凸台。（3）G向型槽：如图1俯视图与G向视图所示，在点火开关锁壳G向有2mm×2mm×2.7mm、5mm×13.6mm×1.9mm型槽。（4）F向型槽：如图1俯视图与F向视图所示，在点火开关锁壳F向有5.4mm×28°×2.3mm×2mm梯形和2mm×3mm×2.3mm长方形型槽。

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点火开关锁壳压铸模结构方案可行性分析根据点火开关锁壳形体分析制定压铸模的结构方案，为提高点火开关锁壳加工的效率，压铸模采用1模2腔结构。

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锁壳内型孔与内凸台的成型及脱模结构点火开关锁壳内形由大的圆柱型孔和燕尾形台阶孔组成，而台阶孔的轴线又与模具开闭方向一致，成型台阶孔要采用燕尾形型芯和大圆柱形型芯，2个型芯分别安装在动、定模板上，模具的开闭可实现台阶孔的成型和分型，锁壳可以从动模型芯上顶出脱模。

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锁壳外形和型槽的成型与脱模结构方案（1）点火开关锁壳的成型与脱模：点火开关锁壳分型面为Ⅰ-Ⅰ上端在定模部分成型，下端在动模部分成型，动、定模开启后在推杆的作用下推出点火开关锁壳。（2）D、E和G向型槽的成型与抽芯：D、E和G向型槽都在侧面，可分别采用斜导柱滑块抽芯机构，实现成型D、E和G向型槽型芯的抽芯和复位。（3）F向型槽的成型与脱模：定模与动模开启后点火开关锁壳脱模，F向型槽是梯形和长方形型槽在分型面Ⅰ-Ⅰ以下，不会阻碍脱模。

二

浇注系统设计

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浇注系统设计方案分析

图2浇注系统设计方案

1.点火开关锁壳2.溢流块3.溢流块4.溢流块

a.主浇道b.浇口c.分浇道锁壳压铸模的浇注系统由主浇道、分浇道、浇口和溢流块2、3和4组成，如图2所示。压铸时注入锌合金熔体时需要较大的注射力，熔体料流对模具分浇道的冲击也较大，易造成模具浇道、浇口和型腔壁的损坏。为了缓和熔体料流对浇道、浇口和型腔壁的冲击，浇注系统的主浇道采用分流锥将熔体分开，再从Y形分浇道和浇口进入型腔。由于锁壳前后左右存在侧向型槽，压铸模需采用抽芯机构，浇注系统应避开抽芯机构，熔体从两侧的浇口注入。因锌合金的熔点比塑料高，前沿熔体易被氧化，加之脱模剂的影响使前沿熔体含有杂质和气体。为充满锁壳实体，避免存在不纯成分，在锁壳上下各处设置溢流块2、3和4。

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浇注系统结构设计

图3浇注系统结构

1.定模板2.点火开关锁壳3.分浇道凝料4.主浇道凝料5.分流锥6.浇口套7.限位压板8.螺钉9.动模镶件10.定模内型芯11.动模内型芯12.动模板13.小推杆14.大推杆15.分流片16.螺塞17.分浇道凝料18.堵头19.圆柱销20.溢流块21.溢流块22.溢流块浇注系统结构由分浇道、主浇道、分流锥5、浇口套6、浇口、溢流块20、21、22组成，如图3所示。锌合金熔体料流由浇口套6的主浇道注入，通过分流锥5分成2股料流分别进入浇口套6和分流锥5之间的Y形分浇道，再进入定模板1与动模板12之间的浇口，最后进入模腔和溢流块20、21、22。由于锌合金熔体的温度较高，分流锥5和浇口套6中均设置冷却水道。分流锥5中间孔在螺塞16上焊接分流片15，分流片15将流道分成2个半圆形的循环通道，冷却水从进出水孔进入分流锥5通道将热量带出。为保证分流锥5进水口和出水口位置不发生变化，分流锥5采用圆柱销19定位。冷却水从浇口套6的进水口进入，分2股水流从出水口处汇合将热量带走。为避免浇口套6移动和转动，采用螺钉8固定限位压板7。限位压板7压住浇口套6的台阶面，并以平面抵紧浇口套6的平面，防止浇口套6的转动。模具开启后，压铸模完成侧面抽芯，点火开关锁壳及浇注系统的凝料可在小推杆13和大推杆14的作用下完成脱模。

三

抽芯机构的设置

图4压铸模抽芯机构

1.分流锥2.动模镶件3.左右型芯4.点火开关锁壳5.浇道凝料6.定模镶件7.定模内型芯8.前型芯9.后型芯10.动模内型芯11.溢流块12.小推杆13.大推杆14.螺塞15.分流片点火开关锁壳形体上存在D、E和F三处侧向型槽、型孔、圆柱体和凸台，根据压铸模结构方案可行性的分析得知D、E和F三处几何形状需采用3处抽芯机构才能脱模。如图4俯视图所示，压铸模采用1模2腔结构，锁壳在压铸模中呈Y轴对称布置，2处F向抽芯必须在模具的左右两端。2处D向和E向抽芯，应分布在X和Y轴的两边，即2处F向的抽芯采用左右型芯3，2处D向的抽芯采用后型芯9，2处E向的抽芯采用前型芯8。

四

压铸模结构设计压铸模由模架、浇注系统、冷却系统、成型组件、抽芯机构、脱模机构、回程机构和导向结构组成。由于锌合金加工过程中存在热胀冷缩，所有成型面尺寸都必须按材料的收缩率放大，脱模方向的型面要有脱模斜度。

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模架

图5压铸模结构

1.定模板2.F向左右楔紧块3.F向左右滑块4.F向左右斜导柱5.左右压块6.F向左右型芯7.限位压板8.浇口套9.浇道冷凝料10.分流锥11.定模内型芯12.定模镶件13.动模内型芯14.动模镶件15.动模板16.推杆17.前后压块18.D向前后斜导柱19.螺钉20.D向前后楔紧块21.D向前后型芯22.D向前后滑块23.垫块24.推杆固定板25.推板26.垫板27.E向前后型芯28.E向前后滑块29.溢流槽凝料30.限位柱31.弹簧32.螺塞33.推杆34.定模导套35.导柱36.复位杆37.大推杆38.冷却水接头39.O形橡胶密封圈40.螺塞41.螺塞42.限位柱43.弹簧44.螺塞45.分流片46.堵头47.螺钉48.弹簧49.滑块压板50.滑块压板51.圆柱销52.点火开关锁壳模架是压铸模各机构和构件组装平台和开闭模导向结构，也是模具与压铸机连接装置，如图5所示。模架由定模板1、浇口套8、分流锥10、动模板15、推杆16、垫块23、安装板24、推板25、垫板26、推杆33、定模导套34、导柱35、回程杆36、大推杆37和螺钉47组成。动、定模的开启和闭合运动依靠定模导套34和导柱35的配合精度保证。

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抽芯机构设计抽芯机构由2处左右F向抽芯机构、2处前后D向和E向抽芯机构组成，用于锁壳2处D、E和F向侧面型槽、型孔、圆柱体和凸台的抽芯和成型。抽芯机构的型芯复位可成型D、E和F向侧面型槽、型孔、圆柱体和凸台，抽芯机构的型芯抽芯动作时可让开空位使锁壳顺利脱模。（1）左右F向抽芯机构设计：由F向左右楔紧块2、F向左右滑块3、F向左右斜导柱4、F向左右型芯6、螺钉19、限位柱30、弹簧31、螺塞32和滑块压板49组成，F向左右滑块3和F向左右型芯6可在2个滑块压板49组成的T形槽来回滑动。定模板1开启时，F向左右楔紧块2脱离F向左右滑块3斜面，同时F向左右斜导柱4拨动F向左右滑块3并带动F向左右型芯6分别向左、向右移动，以实现F向左右型芯6的抽芯。当F向左右滑块3底面的半球形凹坑移动L距离到限位柱30位置时，限位柱42在弹簧43的作用下进入F向左右滑块3半球形凹坑，锁住时，F向左右楔紧块2脱离F向左右滑块3斜面，同时F向左右斜导柱4拨动F向左右滑块3并带动F向左右型芯6分别向左、向右移动，以实现F向左右型芯6的抽芯。当F向左右滑块3底面的半球形凹坑移动L距离到限位柱30位置时，限位柱42在弹簧43的作用下进入F向左右滑块3半球形凹坑，锁住F向左右滑块3而停止抽芯运动。当定模板1与动模板15闭合时，F向左右斜导柱4插入F向左右滑块3的斜孔中拨动F向左右滑块3向模具中心移动至设定的距离L时，锌合金熔体注入型腔成型锁壳2处F向侧面型槽、型孔、圆柱体和凸台。定、动模合模时，F向左右楔紧块2楔紧F向左右滑块3斜面，以防止F向左右滑块3在较大注射力和保压过程出现向后移动的现象，导致抽芯不到位。（2）前后D、E向抽芯机构的设计：D向前后斜导柱18可以拨动D向前后滑块22、E向前后滑块28和D向前后型芯21、E向前后型芯27进行抽芯与复位运动，依靠限位柱42和弹簧43限位，依靠2处D向前后楔紧块20楔紧2处D向前后滑块22斜面。

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脱模与脱凝料及复位机构的设计点火开关锁壳成型后通过脱模机构从模具型腔中脱模，浇注系统的凝料也需要清理。（1）脱模与脱凝料机构设计：脱模机构由推杆16、推杆33、大推杆37、推杆固定板24和推板25组成。在点火开关锁壳、分流道和溢流块处下端均设置推杆，压铸机的顶杆推动推板25及推杆16、33、37，将点火开关锁壳和浇注系统的凝料顶出型腔。（2）脱模机构的复位：由复位杆36、推杆固定板24、推板25和弹簧48组成。当压铸机的顶杆退回，作用在弹簧48的外力消失后弹力恢复可推动推杆固定板24、推板25和推杆16、33、37回位。定、动模继续闭合时，复位杆36顶着定模板1推动推杆固定板24、推板25和推杆16、33、37回位。

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冷却系统设计锌合金压铸加工时温度较高，熔体传递给压铸模F向左右型芯6、浇口套8、分流锥10、定模内型芯11、定模镶件12、动模内型芯13、动模镶件14、D向前后型芯21、E向前后型芯27的温度也较高，随着连续加工温度上升也较高，最终导致点火开关锁壳产生过热。因此，凡是能设置冷却水的模具零件都应加工冷却水道，定模镶件12和动模镶件14冷却系统的设计，由冷却水接头38、O形橡胶密封圈39和螺塞40、41组成，如图5中D-D剖视图所示。

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压铸模零件钢材与热处理压铸模主要工作零件在加工过程中，表面要经受金属熔体的冲刷、与内部温度梯度所产生的内应力、膨胀量差异所产生的压应力、冷却时产生的拉应力。这种交变应力随着压铸次数的增加而增加，当超过模具材料能承受的疲劳极限时，表面层产生塑性变形，在晶界处产生裂纹即为热疲劳。成型表面还会被氧化、氢化和气体腐蚀以及冲蚀磨损、金属相型壁粘附或焊合现象。点火开关锁壳脱模时还需承受机械载荷作用，故可选用4Cr5MoSiV1，热处理43~47HRC或3Cr2W8V，热处理46~52HRC。为了避免铸件出现畸变、开裂、脱碳、氧化和腐蚀等现象，可在盐浴炉或保护气氛炉装箱保护加热或在真空炉中进行热处理。淬火前应进行一次去除应力退火处理，以消除加工时残留的应力。淬火加热宜采用2次预热，然后加热到设定温度，保温一段时间，再油淬或气淬。压铸模主要工作零件淬火后要进行2~3次回火，为防止粘模，可在淬火后进行软氮化处理。

▍原文作者：许赟和，文根保

▍作者单位：中国航空工业航宇救生装备有限公司

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