垂直分型无箱挤压铸造模具造型模板及辅助工艺装备

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垂直分型无箱挤压铸造模具造型机的常用型号及模底板尺寸见表。以DISA2013型为例，介绍模底板的材料及结构，模底板附件，模板，模底板加工用钻模以致下芯框(芯罩)。
1、DISA2013铸造模具造型线模底板材料、结构设计及附件
挤压造型模底板的材料一般选用灰铸铁(HT200或HT250)。设计上一般把最薄的一种实体模底板(不挖空)定为标准模底板。当某些铸件需要在模底板上做出较深的砂胎时，才根据最深砂胎和设备允许的要求将模底板进行加厚，同时，除留有必须的壁厚和加强肋外，应从底板背面“挖去”多余的部分以减轻重量。“挖空”方法分为铸造方法和机械加工方法。这种加厚的模底板均视为专用模底板。
DISA2013造型线600mmx480mm标准模底板结构(组合件)
600mm×480mm专用模底板图例见图
2、垂直分型无箱挤压造型模板异位发酵床
混合辅助肢体垂直分型无箱挤压造型模板也分为装配式模板和整体模板。当模样较薄(即模样高度小)，或者模样较小，需要在同一铸造模具模底板上布置多个(同样的)模样时，或者模样比较复杂时，常采用整体模板的结构形式，特别是在CAD/CAM一体化的条件下更是如此。整体铸造模具模板一般只是把模样和模底板设计为整体。当经过铸件调试、铸造工艺稳定之后再做复制模时，再考虑是否把浇注系统和排气系统与模样及模底板全部做为整体的问题。即使如此，仍需要安装安全柱、通气塞等对模板进行进一步的完善。垂直分型无箱挤压铸造模具模板大多数为装配式模板。
(1)垂直分型无箱挤压铸造模具造型的浇洼系统
浇注系统的结构形式、尺寸大小是铸造工艺设计的内容之一。垂直分型无箱挤压铸造模具造型的浇注系统与水平分型的浇注系统相比有许多不同的特点。此处仅从工装设计的角度举出一些例子。
1) 浇口杯　浇口杯一般是固定在模底板上的，它可以根据铸件的不同特点，设计形状不同、尺寸不同和安装位置不同的浇口杯。浇口杯的材料一般选用灰铸铁，也可选用铸造铝合金或铸钢。常用浇口杯的结构形式和应用特点见表。
各设计单位和生产部门往往根据自身的条件和习惯，将浇口杯按不同的结构形式和尺寸大小，制造出系列浇口杯标准件，以便工艺工装设汁时选用。以六方浇口杯为例，其浇口杯系列见表。
2) 除渣式浇注系统　垂直分型无箱挤压造型的除渣式浇注系统主要采用搭接阻流式、直插纤维过滤网式、平插纤维过滤网式、平插陶瓷滤网式和蜂窝状滤网式。其中以搭接阻流式浇注系统制造最简单，应用最广泛。搭接阻流式浇注系统见表。
3) 缓冲式直浇道　有些直浇道比较长，浇注时一冲到底，往往带来一些不利影响，为了使金属液流动平稳，可将直浇道作成弯弯曲曲的蛇形浇道。这是水平分型的直浇道无法实现的；直浇道的横截面积一般采用从上到下逐渐减小的形式。
发光墙4) 补缩式浇注系统　有些铸件容易在热节处出现缩孔或缩松，需要采用冒口进行补缩，以求得到合格的铸件。浇注时，金属液首先流经冒口再进入铸件。此处把这类冒口称为“热冒口”。有些冒口是金属液流过铸件后再进人冒口，此处称这类冒口为“冷冒口”。同等体积的热冒口比冷冒口补缩般果好得多。垂直分型的无箱挤压造型，往往把直浇道局部加大就可变为热冒口，并从铸件热节的附近部位引入铸件。当冒口位于铸件上方时，先用横浇道把金属液引入冒口，再从铸件热节的附近部位引入铸件(顶注式)。若采用冷冒口补缩时，冷冒口的体积应该加大以防反向补缩；或采用特制的保温冒口。若冷冒口只是为了排气和排冷铁水，则应设置在金属液最后到达的部位。
5) 浇注系统的设计、加工和安装　浇注系统的形状及尺寸按工艺要求设计，浇口杯多选用标准件，横浇道和直浇道往往根据具体结构采用分段制造然后对接的结构形式，内浇口多数采用与直浇道横浇道分开制造的形式，但也有不少内浇口是与直浇道或横浇道建在一起的。
浇注系统的尺寸精度，一般要求不高，但内浇口颈、冒口颈和阻流搭接尺寸，必需按设计要求严格控制。浇注系统的形状多数比较怪异，给机械加工带来许多不便，因而在设计上往往只要求对基面进行机械加工，而对其他表面只要求留有0.5mm左右的抛光余量，只进行钳工抛光即可。浇注系统安装基面的表面粗糙度为Ra6.3um，其他工作表面的表面粗糙度均为Ra1.6um。
材料选择：浇口杯和形状比较简单或较为厚大的直浇道及横浇道一般选用灰铸铁，而内浇口和一些比较单薄以及可能要多次进行修改的浇注系统一般采用铸铝合金。
浇注系统的安装：浇注系统的安装一般采用平装式。每个零件用一对圆柱销定位，用若干个内六角螺钉从铸造模具模底板背面固定。有些横浇道、直浇道和内浇道也可以采用盘头螺钉或沉头螺钉从正面固定的方法。浇注系统的起模斜度都较大，但分模面处还是会形成尖角、砂型不易紧实，易造成冲砂现象。可采用嵌入式浇注系统，在分模面处作出圆角。但采用嵌入方法，铸造模具制造较为麻烦又不便改动。若是采用塑料胶粘接式平装法就比较方便。装配时胶被挤出堆积在浇注系统的周围，待到半固化状态时用带有R1～R2圆弧的刀片沿浇道周围刮抹，等胶完全固化后再用砂纸抛光。单独制造的内浇口，多数小而薄，安装时一般不用定位圆柱销，而用铆接或沉头螺钉正面固定法。
(2)垂直分型无箱挤压铸造模具造型的排气系统
1)造型时的排气　垂直分型无箱挤压造型机的射砂口为长条形，型箱内原有的气体和射砂进人的气体主要靠两块模板之间，设置在设备上的排气装置进行排气，从而实现砂型的预紧实。从上面射下来的型砂，由于模样的阻挡，在模样的下面和凹入模样的砂胎部位较难紧实，随后的挤压工序，也难使砂胎部位达到要求的紧实度，因而需要在这些部位安装一些通气塞。当模底板背面为平面时，为了使气体从通气塞中排出，需要在底板背面的平面上做出有相当长度的垂直方向的排气槽(排气槽尺寸为10mm×3mm长度 ≥50mm)，使气体从模板固定板上的横向槽中排出，不便于安装排气塞的地方可采用组合式模样排气。
2)浇注时的排气　垂直分型无箱挤压造型极少采用通气针，一般采用薄钢板或薄铝板制成排气片贴合在模底板上，把气体从顶部或浇注侧的对面引出型外。排气片应该安装在芯头的上方，以利砂芯气体的排出。当需要引出型腔气体时，为了防止散落砂掉入型腔，应该将排气片做成阶梯形。排气片的厚度一般为3～5mm。在与铸件接近的一段，应该做成与模底板成30度的斜坡，最薄处为1mm；也可以使排气片不与铸件直接接触，而使最薄的部位离开铸件0.5～1.5mm。不过此时的排气效果差一些。若需排出“冷铁水”(过冷金属液)则排气片及其与铸件接触处的厚度均可适当加厚。
安装排气片均不采用圆柱销定位，而常常采用与模底板铆接的装配方法，较厚较大的排气片，还可辅以沉头螺钉从正面固定。半焊板式换热器
(3)安全柱
垂直分型无箱挤压铸造模具造型机有时因某种原因而造成射砂量很少。当设备进行挤压动作时，会将模样或浇口杯等模板的较高部位撞坏。为保证模板安全而设置安全柱。安全柱安装在模底板平面上，当发生上述情况时，前、后模板的安全柱互相撞击，从而保护了模板。安全柱的材料为Q235—A钢或45钢。安全柱的结构形式规格及应用特点见表。
(4)铸造模具前模板设计应注意的问题
1)起模时，前模板首先退出并沿设备的“S”形轨道向上翻转，模板各部位与设备上的横梁之间形成一条曲线轨迹，通常称谓“前模板高(厚)度限制曲线“，该曲线由设备设计确定并提供资料，不同型号不同规格的挤压机有不同的数据曲线。DISA2013前模板高度与位置的关系曲线见图。铸造模具设计时前模底板及其一切零部件(如模样、安全柱、浇冒口、通气针等)均不能越出此曲线范围，且一般留3mm的安全间隙。也正因为如此，较高的模样或较深的砂胎一般设计在后模板上。
2)当采用下芯框(芯罩)机械下芯时，前模样必须设置形状、位置、尺寸精度要求较高的砂芯定位芯头，并且要求前后模板定位芯头的位置保持很高的一致性，但是，前、后模板定位芯头的相对位置、尺寸大小、极限偏差和形状一般是不相同的。若没有高精度的加工没备来保证，可能要经多次修正才能满足要求。设计上一般要求定位芯头的位置极限偏差为±0.05mm即可。模样芯头与砂芯芯头的配合间隙一般为0.1～0.3，起模斜度一般为5度。
(5)后模板设计应注意的问题
无论采用人工下芯，还是采用下芯框机槭下芯，砂芯都只能下入后模板形成的砂型中，所以对后模样砂芯定位芯头的形状、位置、尺寸精度要求都比较高。砂芯挂钩模样部分常用的结构见图。
高山林应该特别指出的是：①当采用手工下芯时，砂芯是“挂”在砂型上。砂芯挂钩的两侧和下面是定位面，挂钩两侧斜度较大，一般各为5度，挂构下平面斜度较小，一般为2度，以增加摩擦力防止砂芯滑落。挂钩上面留有间隙。总体说，人工下芯时定位芯头为间隙配合。其他不起定位作用只起支承作用的芯头，侧面应该留有较大的间隙。②当采用机械下芯时，砂芯定位芯头是“挤”入砂型的，其配合性质是过盈配合，其过盈量为0.1～0.4mm(与芯头大小和方向有关)。挂钩上、下面均为定位面，斜度为5度。而两侧也
为定位面，其斜度各为2度且过盈量偏上限，是“挤住”砂芯的主要力量。这样的砂芯再用手工下芯是下不到位的。应该注意的是，在制造精度不能满足要求的情况下，开始设计时芯头挂钩的结构形式可保持手工下芯方式不变，仍为间隙配合，间隙为0.lO～0.3mm，经过手工下芯调试合格后，再将后模样定位芯头的两侧或上面适当位置开出几条挤砂槽，直到采用机械下芯能把砂芯“挤”牢为止。
(6)铸造模具模样安装
垂直分型无箱挤压铸造模具造型机模样在模底板上的装配亦分为平装式和嵌人式两种。每个零件一般用两个圆柱销定位，用若干个内六角圆柱头螺钉从背面固定。当装配嵌入式砂胎模样时一般采用从正面用沉头螺钉固定的方式，但装配后一定要对螺钉头处填补修平。
(7)模板图技术要求
铸造模具模样装配基准的选取：竖直方向以模板两定位销孔连线为基准A；左右方向以两定位销孔中心连线的垂直平分线为基准B。对无芯零件说，应从基准A和B分别向模样基准或加工基准标注；对有芯零件来说，应从基准A标至模样定位芯头挂钩的下边线，从基准B标至定位芯头的对称中心线。定位尺寸的极限偏差一般为±O.05mm：
技术条件一般写如下几条：
1)前后模样安装位置一致。
2)按所在部位形状修整螺钉头、销钉头。
3)打印模板图号、复模号、模样序号(两个以上模样适用)。
4)对于平装式模样及浇注系统如需用塑料胶沿分模面周边刮出圆角，也应加以说明。
3、钻模
垂直分型无箱挤压铸造模具造型模底板，需要加工的标准孔较多，有模板安装用的一对定位销(套)孔；有安装砂型密封条的一组螺孔；DISA2011类模板有四角螺钉固定用孔一组；DISA2011类模板有气动锁紧用孔一组等。在传统加工条件下，为提高加工温度，保证加工质量而采用钻模，DISA2013模底板平面孔钻模见图；密封条面螺孔钻模见图。
4、下芯框(芯罩)
垂直分型无箱挤压铸造模具造型机下芯框是机械下芯使用的一种辅助工艺装备。采用下芯框机械下芯不仅改善了下芯条件、而且可提高下芯速度，保证下芯质量。
下芯框的金属框架为铸造铝台金。一般可由设备厂家提供图样和样品。
下芯框是人工装上下芯机的，要求质量轻，容易搬抬。下芯框的制作方法与制造塑料阴模极为相似。下面介绍一下制作要点。
(2)制作要点
1)制作前的准备　利用合格的前模板制作下芯框。首先拆除前模板上的浇口杯、密封条及其妨碍金属框架与模底板相吻合的一切物件；用丙酮将模板正面所有零件表面清洗干净；用胶带封住模板上所有暴露的孔眼以防层料流入；在芯头顶面贴蜡片以形成芯头间隙；在芯头侧面贴硬质合金块，使之铸在树脂芯罩内起耐磨作用；在计划钻吸气孔的芯头部位贴上橡胶垫片，在模板正面的所有物忡表面涂刷足够的脱膜剂；将定位销插入模板的定位孔中装上金属框架，以保证框架与模板正确的定位并防止下芯框制作过程中树脂模收缩变形；装好起模螺杆；最后用螺栓夹具将下芯框架与前模板牢固的夹紧。制作下芯框用的定位销见图。
2)制作树脂芯罩　首先将配好的面层料立即用毛刷涂刷在模板的全部工作面上，厚度约为1—2mm；再将配好的结合层料浇涂在面层上，厚度约为2～4mm；最后将配好的背层料填入框内，逐层紧实并沿金属框架顶面刮平；顶面压上适当的重物；放在通风罩下，在大于20℃的室温下约3h便可固化。固化后拆除夹具，拧动起模螺杆便可脱模。
3)制作吸气孔　下芯机抽真空只能通过吸气孔将砂芯牢固的吸住在下芯框内。因此，必须选择适当的位置钻出足够数量的吸气孔。吸气孔直径一般为8mm，位置一般选在芯头部位。必要时也可选在铸件形状部位，但选在铸件形状部位时必须先用调配好的塑料瞬干胶把该部位砂芯与芯罩之间的“铸件壁厚”填补起来，并预埋橡胶垫片。钻孔前将橡胶垫片取出来。最后把适当规格的橡胶吸嘴用强力胶粘接到橡胶垫片形成的窝座内。吸嘴顶面应高出周围的芯覃面约1～2.5mm。
(3)将铸造模具模板进行清理安装复原

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