冷室壓鑄機的制造與裝配方案

范俊敏

（廣東順德固德威精密機械有限公司，佛山 528300）

產(chǎn)業(yè)革命的背景是產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，智能制造技術(shù)和可重構(gòu)生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用加快了產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)組織的變革。同時，產(chǎn)業(yè)組織的變化呈現(xiàn)出一系列新的特征。在傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)模式中，大規(guī)模流水線式集中生產(chǎn)是生產(chǎn)組織模式的主流形態(tài)。然而，隨著智能生產(chǎn)裝置的普及和應(yīng)用，精益生產(chǎn)的程度大大提高，同時推動了生產(chǎn)組織的小型化和特殊化發(fā)展[1]。目前，我國正處于經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的重要時期，而“中國制造2025”正是幫助中國向經(jīng)濟變革和革新社會過渡的重要行動綱領(lǐng)。

1 壓鑄機生產(chǎn)制造項目背景

自2009年以來，中國的汽車銷售連續(xù)10年位居世界第一，銷售量從2009年的1 300萬輛增加到2019年的2 700萬輛。在汽車市場日益激烈的競爭中，制造商正朝著高品質(zhì)、高可靠性、輕量化、節(jié)能環(huán)保和低成本的方向發(fā)展。由于汽車排放標準的加強和國際環(huán)境保護政策要求，新能源車成為了未來汽車領(lǐng)域的重要發(fā)展方向[2]。

壓鑄在壓鑄行業(yè)占有重要地位，是壓鑄行業(yè)的核心工藝。壓鑄是金屬鑄造過程，其特征在于使用模具的內(nèi)腔對熔融金屬施加高壓。壓鑄過程的特點是提高非鐵合金鑄件的精度水平，同時在生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量方面也表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。目前，壓鑄是汽車鋁合金成型工藝中廣泛使用的工藝之一，占汽車成型工藝的49%。根據(jù)壓鑄的種類，汽車配件壓鑄需要使用冷腔壓鑄和熱腔壓鑄。

2 冷室壓鑄機的工作原理

臥式冷室壓鑄機的構(gòu)成如圖1所示，其壓射室為水平狀態(tài)，壓射沖頭處于壓射室的最右端位置。該壓鑄機模具的開、合動作呈水平移動，開模后，壓鑄件留在動模中。冷室壓鑄機的結(jié)構(gòu)特點是壓射室和壓射頭不浸在熔蝕的金屬液中，因此不會常期受熱態(tài)金屬的加熱和熔蝕，可壓鑄熔點較高的合金，如銅、鋁、鎂等[3]。然而，該壓鑄機需要用人工或其他輔助設(shè)備將金屬液注入壓射室中，增加了輔助工序時間和金屬的熱損失，因此其效率不如熱室機高。冷室壓鑄機的壓射室與保溫爐是分開的。壓鑄時，需要從保溫爐中取出液體金屬澆入壓射室后進行壓鑄。

整個壓鑄模具動作循環(huán)如下：壓鑄模具關(guān)閉后，向壓射室內(nèi)注入熔融的金屬液，壓射沖頭在液壓油缸的作用下按照預(yù)定的速度和一定壓力向模具推送金屬液，使這些金屬液能夠通過澆道回流到模具的型腔中；填充工藝完畢后，壓射式?jīng)_頭必須保持一定的壓力，直至金屬液完全凝固成為壓鑄件，然后打開模具，使沖頭與其他開模的動作同步移動，從而推動料柄隨壓鑄件和其他澆口同時停留在動模中，脫離定模一定距離后，沖頭又重新回位；開模后，壓鑄件、澆口和料柄隨即被動模板上的頂出機構(gòu)自行頂出，然后由人工或機械手拿起壓鑄器。至此，完成了一次壓鑄工作的動作周期循環(huán)。

壓射沖頭的壓射運動過程可分為3個階段。第一階段壓射沖頭慢速推動金屬液，使金屬液充滿壓射室前端并堆聚在內(nèi)澆口前沿，此階段可使壓射室內(nèi)的空氣有較充分的時間逸出，并防止金屬液從澆口中濺出。第二階段壓射沖頭快速運動，使金屬液經(jīng)澆道快速填充至型腔。第三階段為終壓階段，此時壓射沖頭繼續(xù)移動，以壓實金屬，同時沖頭速度逐漸降為零，此階段必須在壓射系統(tǒng)有增壓機構(gòu)時才能實現(xiàn)。

3 冷室壓鑄機裝配方案

3.1 裝配前檢查、準備工作

冷室壓鑄機主要由合模機構(gòu)、壓射機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電力控制系統(tǒng)及其他重要零部件等組成，各種零件的安裝都是非常重要的環(huán)節(jié)，必須按照國家法律規(guī)定的工藝技術(shù)要求，將各種零件或者部件之間進行緊密的配合與連接，使之變成半成品或者全部的成品。在油制板的裝配工作過程中，需要根據(jù)所有裝配對象的情況清洗各種零件，保證油制板表面以及油制板各個孔內(nèi)無切屑等任何雜質(zhì)的殘留[4]。同時，必須認真檢查所有機械部件的表面，對于符合要求的零部件，還要測試檢查其性能是否達到要求。對于具有密封性要求的零部件，在安裝前應(yīng)先進行檢查，確認零部件的密封面（活塞桿和油缸表面等）是否受傷，保證表面粗糙度為1.6 μm以上；對于動態(tài)密封面，要確保粗糙度為0.8 μm以上，且拉伸角度要與靜電密封面相同，同時重要連接部的螺紋預(yù)壓必須均勻。

3.2 整體裝配方案

隨著新型工具與生產(chǎn)工藝設(shè)備的不斷發(fā)展，自動化水平不斷提高，以往的生產(chǎn)與裝配形式也發(fā)生了巨大改變，從而滿足了市場快速交付、設(shè)備質(zhì)量穩(wěn)定的需求。冷室壓鑄機裝配可采用以下方案。第一，采用先進的自動化輸送裝置，以保證產(chǎn)品的安全和可靠，同時減少勞動力投入，增加工作效率。此外，裝配工作中的輸送技術(shù)也非常重要，裝配時借助于固定式裝配工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)輸送距離最短、效率最高，同時降低企業(yè)運營成本[5]。第二，使用的設(shè)備借助于裝配自動化，從而有效提升企業(yè)的工作效率，并且有助于提高產(chǎn)能。在產(chǎn)品的設(shè)計過程中，要充分考慮同時多種批量和小型產(chǎn)品的裝配，并根據(jù)不同類型和產(chǎn)品的性質(zhì)來考慮，以工、裝、支架相互更換的形式適應(yīng)不同類型的產(chǎn)品。

3.3 液壓系統(tǒng)裝配方案

冷室壓鑄機液壓系統(tǒng)制造與裝配時，工作人員需要根據(jù)實際情況，深入分析冷室壓鑄機液壓系統(tǒng)設(shè)計與裝配環(huán)節(jié)存在的問題。在此基礎(chǔ)上，采取針對性的手段，持續(xù)進行優(yōu)化處理，以有效解決相關(guān)方面存在的問題。在實際操作中，壓鑄機液壓系統(tǒng)設(shè)計要保證密封面粗糙程度適中，尤其是與密封圈的接觸面的摩擦力要能夠滿足實際的使用需求，從而有效避免泄漏情況。例如，液壓缸的粗糙度應(yīng)保持在 0.2～0.4 μm，通過這種設(shè)計機制，有效防止油液運動時發(fā)生油膜破壞的情況，增強壓鑄機液壓系統(tǒng)自身的密封性，從而降低后續(xù)泄漏故障的處理難度，為后續(xù)防滲漏工作帶來極大的便利。

3.4 防泄漏系統(tǒng)的裝配方案

解決冷室壓鑄機液壓系統(tǒng)泄漏污染問題的過程中，技術(shù)人員在系統(tǒng)啟動之前，應(yīng)當按照規(guī)章制度對系統(tǒng)進行放氣處理，保證液壓系統(tǒng)缸體內(nèi)的氣壓處于合理區(qū)間，從而有效避免泄漏故障。對于油液中水分含量過多的情況，技術(shù)人員可以采取有效的措施，如采取去除油液內(nèi)的水分或更換新油的方式有效控制油液水分含量。另外，為了避免液壓系統(tǒng)過熱的情況，需要根據(jù)實際情況，控制液壓機內(nèi)部液壓油的黏度，以保證油液的流動性，確保油液符合實際的使用需求。同時，為了控制液壓系統(tǒng)的溫度，在選擇冷卻器時，應(yīng)保證冷卻器的冷卻面積，確保油液在運行環(huán)節(jié)能夠快速冷卻。

4 結(jié)語

隨著鋁合金材料的不斷發(fā)展，其各方面的力學性能也在逐步提高，這使其在新能源汽車與燃油汽車車身中的運用成為了未來的發(fā)展趨勢。根據(jù)新能源車輛的耐久性要求，除了電池能量密度的提高外，其輕量化的要求也有所提高。車輛制造過程中，采用了集成壓鑄部件，并且鋁合金部件也從小型、單一部件向大型、綜合部件發(fā)展。壓鑄機的組裝品質(zhì)直接決定了產(chǎn)品的最終品質(zhì)，而且組裝水平越高，裝置維護頻率越低，維護也就成本越低。在壓鑄機械裝配企業(yè)中，為了確保裝置的可靠性，需要根據(jù)實際情況選定最佳的組裝工序和技術(shù)。