實(shí)型鑄造在轎車內(nèi)飾件模具制造中的應(yīng)用

    1 引言  

    在很多情況下，模具為鑄造行業(yè)的發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。如：鑄造模型，壓鑄模具等，它們是生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品所必備的工具。隨著汽車業(yè)在中國(guó)的蓬勃發(fā)展和一些新產(chǎn)品的開發(fā)需要，鑄造也為一些特殊模具的制造創(chuàng)造了先機(jī)。如：汽車內(nèi)飾件模具、檢具等。其中尤以實(shí)型鑄造對(duì)模具制造的影響最為直接。  

    中國(guó)的轎車工業(yè)雖起步較晚，但發(fā)展迅速，現(xiàn)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)使得國(guó)產(chǎn)轎車從單純的CKD組裝逐步發(fā)展到零部件的國(guó)產(chǎn)化，今年開始新車的零部件開發(fā)大部分在國(guó)內(nèi)進(jìn)行，因而對(duì)模具制造業(yè)提出了更高的要求，加速了實(shí)型鑄造工藝在模具制造中的應(yīng)用。  

    2實(shí)型鑄造工藝特點(diǎn)  

    實(shí)型鑄造是1956年由美國(guó)人發(fā)明的，從起先單件小批量大件生產(chǎn)到大批量小件流水線生產(chǎn)，以美國(guó)、意大利、德國(guó)、俄羅斯、日本等工業(yè)化生產(chǎn)最具代表性。八十年代中期開始應(yīng)用于汽車零部件生產(chǎn)，從而刺激該項(xiàng)工藝的進(jìn)一步完善和發(fā)展。  

    我國(guó)對(duì)實(shí)型鑄造工藝的研究始于六十年代中期，起步于零件毛坯的生產(chǎn)，以鑄鐵、鑄鋼為主。現(xiàn)有近百余家工廠生產(chǎn)實(shí)型鑄造鑄件，大多數(shù)規(guī)模較小。近年來由于中國(guó)轎車進(jìn)入百姓家庭，汽車工業(yè)飛速發(fā)展，建成了一批汽車零部件的實(shí)型鑄造生產(chǎn)線。同時(shí)也開始應(yīng)用于模具制造之中。  

    傳統(tǒng)的砂型鑄造方法是：先根據(jù)圖紙制造木模、芯盒，然后，分箱造型，合模澆鑄。實(shí)型鑄造則是：先制作與鑄件相同的發(fā)泡聚苯乙烯塑料原形，造型時(shí)，將原樣置于砂箱內(nèi)，造型后，不取出泡沫塑料模樣，形成有實(shí)型型腔的鑄型，澆鑄金屬氣化模樣，金屬液取代模樣空間，冷卻凝固形成與模樣形狀相同的無(wú)披縫的鑄件。  

    實(shí)型鑄造工藝與傳統(tǒng)砂型鑄造工藝兩者比較，其的優(yōu)點(diǎn)是：制作鑄造模型的費(fèi)用較木模低；模樣與鑄件的形狀完全相同，很容易進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)；不使用型芯、沒有分型面；鑄造工時(shí)大大減少；可以鑄造很復(fù)雜的零件，并且能很容易預(yù)埋鑲嵌件和冷卻水管等；原材料成本、勞動(dòng)力成本和生產(chǎn)成本普遍低于普通砂型鑄造。  

    3 轎車內(nèi)飾件模具的要求  

    轎車內(nèi)飾件在轎車內(nèi)飾件有諸如主地毯、行李箱側(cè)板、行李箱地毯、衣帽架、門和頂棚等，是汽車內(nèi)飾件中最為關(guān)鍵的部分。轎車內(nèi)飾件都由兩部分構(gòu)成：面料和骨架。面料大多為針刺地毯、簇絨地毯、布料等；骨架多采用麻纖維+聚丙烯（PP），棉纖維+聚丙烯（PP），廢纖維+樹脂，木粉板等。在制造過程中，面料不必加熱，而骨架需預(yù)先加熱軟化成型，再與面料粘合，冷卻成型。而且這些內(nèi)飾件的形狀均為自由曲面，型面起伏多變，高低落差懸殊，外形尺寸較大。因此，該類模具有其獨(dú)特性，成型模具不能采用常規(guī)的鋼質(zhì)材料，同時(shí)要求模具材料除了達(dá)到基本硬度外，還要求具有導(dǎo)熱性好、不生銹等特點(diǎn)。  

    根據(jù)以上產(chǎn)品的特點(diǎn)，由于內(nèi)飾件模具尺寸較大，考慮到模具自重的因素，我們選用鋁合金為模具的材料。另外模具的冷卻效果直接影響到骨架成形和生產(chǎn)效率，因此須將水管預(yù)埋在模具中。故，需要用鑄造方法才能獲得符合使用要求的模具的坯料。  

    4 制造工藝  

    根據(jù)轎車內(nèi)飾件模具的要求，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)、制造工藝無(wú)法滿足產(chǎn)品成型和客戶制作周期的要求。我們運(yùn)用三維造型或反向工程建立產(chǎn)品模型并進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，采用實(shí)型鑄造工藝鑄造鋁合金模具的動(dòng)、定模模坯。  

    4.1 模型制作  

    4.1.1 材料選用  

    根據(jù)鋁合金鑄造的條件選用具有密度小、強(qiáng)度高、氣化迅速、殘留物少、成型加工方便的聚苯乙烯塑料為氣化模原材料。其原珠粒特性見附表。  

    相對(duì)分子量含水量堆積密度粒徑 

    180000 - 270000~ 0.3%600 ~ 650 Kg/m³0.3 ~ 0.5mm 

    4.1.2模樣成形工藝  

    利用目前在模具制造中已經(jīng)成熟的CAD/CAM技術(shù)加工模型。采用手工方法修補(bǔ)和裝配模樣和澆鑄系統(tǒng)。同時(shí)在成型面以下相同距離布置冷卻水管。  

    4.2涂料  

    涂料是實(shí)型鑄造工藝成敗的關(guān)鍵因素之一。實(shí)型鑄造用涂料應(yīng)具有好的強(qiáng)度、透氣性、耐火度、絕熱性、耐激冷激熱性、涂掛性、滴淌性、懸浮性及抗吸濕性等性能。一般有耐火材料、拈結(jié)劑、溶劑、懸浮劑、觸變劑和其他附加物等組成。  

    采用刷涂方法給模樣涂覆涂料，并要做到均勻、全面、不得有未上吐露的模型暴露部位。  

    模樣上完涂料后需烘干。一般在50℃左右，干燥8 – 10小時(shí)。另外在干燥過程中應(yīng)控制烘干設(shè)備的濕度，一般濕度不大于30%。并注意模型的合理放置和支撐，防止模型變形。  

    4.3造型  

    選擇合理的砂箱，使用樹脂自硬砂造型工藝，建立合理的排氣通道。樹脂含量控制在0.8%以下。澆鑄時(shí)間控制在造型完成后8小時(shí)以上。  

    4.4澆鑄  

    聚苯乙烯泡沫塑料的高溫分解是一個(gè)復(fù)雜的物理 – 化學(xué)過程，常常會(huì)吸收熱量。故鋁合金的澆注溫度一般高于普通砂型鑄造時(shí)的澆注溫度。建議控制在700 - 750℃的范圍內(nèi)。  

    5結(jié)束語(yǔ)  

    （1）實(shí)型鑄造在轎車內(nèi)飾件模具制造上的應(yīng)用是非常合理的，它既能在新車開發(fā)和舊車換型的競(jìng)爭(zhēng)中贏得寶貴的時(shí)間，又能降低成本，獲得復(fù)雜及有特殊要求的鑄件。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯而易見。  

    （2）運(yùn)用實(shí)型鑄造工藝、CAD/CAM技術(shù)和反向工程技術(shù)制造轎車內(nèi)飾件模具達(dá)到國(guó)際同行業(yè)先進(jìn)水平，對(duì)促進(jìn)國(guó)內(nèi)轎車工業(yè)的迅速發(fā)展和零部件國(guó)產(chǎn)化有相當(dāng)重要的意義。  

    （3）由于澆注溫度、合金成分的不同，大型鋁合金鑄件的實(shí)型鑄造相對(duì)與鑄鐵、鑄鋼來說困難許多。但通過實(shí)踐證明：合理的工藝設(shè)計(jì)和鑄造方法是能夠改善鑄件質(zhì)量的。