變速箱是汽車傳動系統(tǒng)的重要零部件。但是,變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜,壁厚變化大,內(nèi)部品質(zhì)和表面品質(zhì)、加工尺寸精度、氣密性要求高,導(dǎo)致產(chǎn)品制造困難,廢品率高，需要對壓鑄工藝進(jìn)行研究和改進(jìn)。

我公司生產(chǎn)的變速箱側(cè)蓋,材料是ADC12,輪廓尺寸為395mm*328mm*99mm,最小壁厚為2mm,產(chǎn)品質(zhì)量為3.3KG。內(nèi)部品質(zhì)要求符合ASTME505標(biāo)準(zhǔn),鋁合金氣（縮）孔等級１。表面品質(zhì)要求產(chǎn)品毛坯表面不允許有鑄點(diǎn)、飛邊、毛刺。加工尺寸精度要求壓鑄毛坯平面度小于0.5mm。氣密性要求產(chǎn)品內(nèi)腔在70KPA的空氣壓力下,泄漏量小于４．６4.6量小于0.81ml/min。該產(chǎn)品年產(chǎn)量為50萬件。

1  原生產(chǎn)工藝及品質(zhì)狀況
1.1  原生產(chǎn)工藝
1.1.1  壓鑄機(jī)型選擇
由于鑄件投影面積為1526cm2，選擇13500KN壓鑄機(jī)。
1.1.2  模具設(shè)計工藝參數(shù)
壓室直徑為100mm，內(nèi)澆口截面積為5,43cm2充滿度為40％。
1.1.3   澆注系統(tǒng)設(shè)計
澆注系統(tǒng)采用 梳形設(shè)計,制定了兩個方案,通過模流分析確定最優(yōu)方案,分別見圖1和圖2。

鑄件帶澆注系統(tǒng)實(shí)物見圖3。
模流分析結(jié)果表明,方案2充型平穩(wěn),避免產(chǎn)生卷氣,形成氣孔 ； 實(shí)現(xiàn)了水尾填充在產(chǎn)品右上側(cè)的目的,可以通過渣包及排氣槽減少鑄件缺陷。
1.1.4  模具表面拋丸處理
變速箱側(cè)蓋清潔度要求很高,產(chǎn)品整體雜質(zhì)顆粒質(zhì)量要求小于1.84mg,油道雜質(zhì)顆粒質(zhì)量要求小于0.34mg,為此,鑄造毛坯表面不允許有鑄點(diǎn).而模具壓鑄一定數(shù)量后,由于反復(fù)冷熱循環(huán)、鋁液沖蝕,很容易發(fā)生龜裂,產(chǎn)生鑄點(diǎn).為此模具型腔表面采用拋丸處理,強(qiáng)化表面品質(zhì),推遲龜裂發(fā)生的時間。
1.1.5  壓鑄工藝參數(shù)
低速壓射為0.35ｍ/ｓ,高速壓射為4.5ｍ/ｓ,高速距離為500mm， 增壓比壓為30MPa,增壓距離為640mm,澆注溫度為（665±10）℃。

1.2存在的問題
產(chǎn)品進(jìn)行批量試生產(chǎn)時，產(chǎn)品硬度不良率為100％，其他缺陷導(dǎo)致廢品率高達(dá)30％，具體情況如下：①產(chǎn)品壓鑄完成20h后，解剖指定位置４處，測量截面的硬度（HRB），要求大于40，實(shí)際測量數(shù)據(jù)為25～50，不能滿足技術(shù)要求,在設(shè)備高溫運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可能會影響使用功能。硬度測量位置見圖4。②產(chǎn)品油道１型芯針彎曲，表面粘鋁拉傷，導(dǎo)致產(chǎn)品孔偏，尺寸超差，不良率為20％。③產(chǎn)品壓鑄變形嚴(yán)重,要求毛坯平面度為0.5mm,實(shí)際為0.77,導(dǎo)致產(chǎn)品黑皮殘留,不良率為5％。④產(chǎn)品油道1和油道2交叉位置有縮孔,直徑約為3mm,導(dǎo)致產(chǎn)品泄漏,不良率為3％。

針對上述問題進(jìn)行分析，認(rèn)為：
①ADC12的Cu含量要求為1.5％～3.5％，我公司變速箱側(cè)蓋的Cu含量為1.65％左右，國外同一規(guī)格產(chǎn)品的的Cu含量在2.3％左右，其截面硬度（HRB）可以保證大于40。
②零件的油道型芯針直徑為16mm，長度為259mm,小端脫模斜度僅為0.38°，冷卻困難，壓鑄過程中容易受到鋁液的沖擊，產(chǎn)生過熱變形彎曲。
③由于產(chǎn)品動模軸承孔1位置包緊力小，定模對應(yīng)位置包緊力大，導(dǎo)致產(chǎn)品脫模時，受拉而局部變形。
④由于該處屬于油道１和油道２的交叉重疊位置，局部壁厚很厚，是壓鑄過程中的熱節(jié)，最后凝固，產(chǎn)生縮孔。

２ 工藝改進(jìn)
2.1 增加Cu含量 ， 提高產(chǎn)品硬度
表1為Cu含量與產(chǎn)品硬度對應(yīng)關(guān)系的具體數(shù)據(jù)。
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著Cu含量的增加， 產(chǎn)品硬度也相應(yīng)增加。 當(dāng)Cu含 量 為2.1％ ～3.5％ 時， 產(chǎn)品硬度 （HRB）可以滿足40以上的技術(shù)要求。

2.2  改進(jìn)型芯針的設(shè)計,防止彎曲變形
為了避免該缺陷，型芯針內(nèi)部設(shè)計6mm的冷卻水道，加強(qiáng)型芯針的冷卻；設(shè)計型芯針和滑塊配合段直徑為16mm，長度為40mm，防止鋁屑進(jìn)入型芯針套導(dǎo)致斷針；設(shè)計型芯針和滑塊配合段后部直徑為15mm，針套有單邊0.5mm的間隙，長度為285mm，在型芯針受力變形時，有間隙可以隨動，防止型芯針卡死后彎曲變形。采用該工藝后，型芯針沒有發(fā)生彎曲變形，鑄孔表面品質(zhì)良好，沒有粘鋁拉傷缺陷。因彎曲變形導(dǎo)致的廢品率由20％降低到0。型芯針設(shè)計見圖5。

2.3  采用模具局部倒扣結(jié)構(gòu)，防止受拉變形
在產(chǎn)品動模軸承孔1位置采用寬2mm、深0.3mm的倒扣，增加動模局部的包緊力，使產(chǎn)品脫模時不會受拉變形。該工藝實(shí)施后，產(chǎn)品受拉變形降到0.5mm以下，因產(chǎn)品受拉變形導(dǎo)致的廢品率由5％降低到0.5％。

2.4 點(diǎn)冷改為直冷，減小縮孔直徑
原產(chǎn)生縮孔的位置設(shè)計有點(diǎn)冷，但是冷卻強(qiáng)度不足，通過修模，把點(diǎn)冷改為直冷，有效地減少了縮孔缺陷， 使縮孔直徑由3mm降 到1mm以 下， 產(chǎn)品泄漏比例由3％ 降低到0.5％ 。

3  結(jié)語
通過上述工藝改進(jìn)， 成 功 地解決了產(chǎn)品的硬度不足、 型芯針彎曲 、 產(chǎn)品受拉變形和縮孔問題， 使壓鑄變速箱側(cè)蓋產(chǎn)品的合格率達(dá)到95％ 以上。