原标题：阀体铸件压铸工艺设计及优化

采用压铸工艺生产出的铸件尺寸精度高、组织细密、加工余量小、生产效率高,在汽车、家电、机械装备等领域应用广泛。本课题研究的阀体是汽车油缸零部件安装的重要载体，其形状比较复杂，对气密性、精度、力学性能要求较高，且需要批量生产，因此采用压铸工艺生产。通过对阀体结构、技术要求进行分析，设计了两种压铸工艺，并使用ProCAST软件进行数值模拟，分析模拟结果，并进行工艺优化，最终消除了铸件产生的缩孔缺陷，得到了满足阀体技术要求的压铸工艺，为该类零件的生产提供参考。

图文结果

铸件为某公司生产的汽车油缸零部件的阀体，其三维结构示意图见图1，其中深灰色区域为加工面，加工余量为0.3mm，轮廓尺寸为115.5mm×74.5mm×71.9mm,最大壁厚为24.6mm，最小壁厚为2mm，主要壁厚为7mm，质量为0.36kg，材质为ADC12，其力学性能见表1。铸件要求去毛刺，起模斜度为1.5°～3°，收缩率为0.5%，无缩孔、缩松、裂纹和冷隔等铸造缺陷，表面进行喷丸处理。

图1 铸件三维结构示意图

表1 ADC12合金的力学性能

图2 分型面方案示意图

图3 浇注系统的三维示意图

图4 溢流槽三维结构示意图

图5 浇注系统1的充型过程示意图

图6 浇注系统2充型过程示意图

图7 铸件凝固后的温度场

浇注系统1缩孔缺陷预测结果见图8。由图8可知，铸件在壁厚区域的地方产生了缩孔缺陷，铸件产生的缩孔体积为0.46cm3(去除溢流槽)，切面处缩孔率为80%～90%，可以看出，浇注系统2也在铸件厚壁区域产生缩孔缺陷，其产生的缩孔体积为0.16 cm3，切面处的缩孔率为80%～85%，比浇注系统1产生缩孔缺陷少，其主要原因是金属液在浇注系统1条件下开始充填厚壁区域的时间较早，在凝固时厚壁区域温度高，凝固速率慢，更易产生孤立液相，产生缩孔缺陷，因此浇注系统2更优。

图8 浇注系统1缩孔缺陷分布示意图

图9 采用浇注系统2生产的铸件缩孔分布模拟结果

图10 工艺优化后铸件缩孔缺陷示意图

图11 铸件实物图

通过阀体结构分析，设计了两种压铸工艺并进行数值模拟。结果显示，铸件在厚壁区域处产生缩孔缺陷，金属液先填充厚壁区域的工艺产生的缩孔缺陷较多，产生缩孔缺陷的原因是铸件厚壁区域凝固速率较慢，部分区域因得不到金属液的补缩而被孤立。通过增加厚壁处冷却系统对工艺进行优化，结果表明优化后铸件无缩孔缺陷并得到了生产验证，满足技术要求。

作者

张芳
淄博职业学院机电工程学院

本文来自：《特种铸造及有色合金》杂志，《压铸周刊》战略合作伙伴