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1、(10)申请公布号 CN 103611916 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103611916 A (21)申请号 201310585984.X (22)申请日 2013.11.19 B22D 17/22(2006.01) (71)申请人 莆田市荣兴机械有限公司 地址 351000 福建省莆田市涵江区兴利科技 园内 (72)发明人 吴玉荣 戴建华 翁飞龙 林忠峰 吴艳艳 (74)专利代理机构 福州市鼓楼区京华专利事务 所 ( 普通合伙 ) 35212 代理人 宋连梅 (54) 发明名称 带有半岛薄壁结构的 ADC6 铝合金压铸模具 的进浇设计方法 (57) 摘要 带有半岛。
2、薄壁结构的 ADC6 铝合金压铸模具 的进浇设计方法， 包括 ： 按压铸工艺和模具设计 规则， 分别设计模具本体部分的若干进浇口 ； 根 据半岛轮廓作出熔体入岛准切向线簇。在半岛对 面的本体上靠近进浇口处选取一点， 从该点到半 岛根据半岛的主方向与熔体流向之间的关系， 以 及 ADC6 的流动性， 具体情况设计一带有摆线的桥 接进浇道路， 完成模具设计。 本发明把常规的直线 型流道改为准切线型曲线拟合， 利用拟合曲线的 二阶连续性质， 降低 ADC6 的流动压力衰减量， 使 压铸前锋顺利抵达薄壁处， 基本消除流动冲击， 实 现平稳填充。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 。
3、页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103611916 A CN 103611916 A 1/1 页 2 1. 带有半岛薄壁结构的 ADC6 铝合金压铸模具的进浇设计方法， 其特征在于 ： 包括如下 步骤 ： 步骤 1 ： 按压铸工艺和模具设计规则， 设计模具本体部分的若干进浇口 ； 步骤 2 ： 作半岛轮廓 S 的包络矩形 X ； 并依据该半岛轮廓 S 和包络矩形 X 作出最大内切 圆 C1 和最小内切圆 C2， 设其半径分别为 R1 和 R2， 圆心距为 d ； 取 C1 和 C2 的。
4、圆心连线作为 半岛轮廓主方向向量， 记为向量 步骤 3 ： 在过圆 C1、 C2 圆心且垂直于向量的圆半径中点上分别取 E、 F、 G、 H 四点， 得 到熔体切向入岛边界 FG、 EH ； 在线段 EF 上任取若干点 Q1、 Q2、 Qm-1、 Qm， 在线段 GH 上任取 若干点 P1、 P2、 Pn-1、 Pn； 这两组点的任意连线与向量不重叠， 与半岛轮廓 S 形成相切 关系， 为熔体入岛准切向线， 所有两组点的连线称为熔体入岛准切向线簇， 与所述熔体入岛 准切向线簇垂直的线称为熔体入岛准法向线簇 ； 步骤 4 ： 设所述熔体入岛准切向线与向量形成夹角为 ， 6.5 6.5是 准切线的。
5、合理范围， 即向量偏转 6.5的熔体入岛准切向线簇内的曲线 AB 作为进 浇方向 ； 步骤 5 ： 在半岛对面的本体上靠近所述进浇口处选取一点为 C ； 步骤 6 ： 过 C 点作本体的法线， 并假定 D 为法线上某一点， 记为向量 步骤 7 ： 计算向量 AB 和向量的夹角 ， 步骤 8 ： 当 0 6.5或 180 6.5 180的范围内时， 进浇方向采 用沿向量至向量 AB 的方向 ； 当906.590+6.5的范围内时， 进浇方向采用沿向量至向量AB 的法线方向 ； 当 6.5 90 6.5或 90 +6.5 180 6.5的范围内时， 根据 下面的参数方程作出摆线 BC ： 其中r为。
6、摆线的基圆的半径d/2， 等于向量长度的一半， 为参数， 取此摆线中与向量 AB 和均相切的一段作为摆线 BC， 则进浇方向采用沿向量至摆 线 BC， 至向量 AB 方向 ； 步骤 9 ： 根据常规的压铸模具设计理论， 设计浇口和浇道， 完成模具设计。 权 利 要 求 书 CN 103611916 A 2 1/5 页 3 带有半岛薄壁结构的 ADC6 铝合金压铸模具的进浇设计方 法 【技术领域】 0001 本发明属于金属零部件的成形加工技术领域， 具体是指一种带有半岛薄壁结构的 ADC6 铝合金压铸模具的进浇设计方法。 【背景技术】 0002 ADC6 为日本牌号的铝合金， 与我国国标铝合金 。
7、ZL303 性能相当， 它的镁元素成分 约占 4%， 与常规铝合金相比含量较高。利用该材料生产压铸零件， 则零件的优点是 ：（1） 组 织结构致密， 可用于承载类零件和交变载荷场合 ；（2） 满足高强度和轻量化要求 ；（3） 耐腐 蚀性能好。其不足之处是 ：（1） 镁元素含量高， 材料流动性能差， 难成型薄壁件， 限制其轻量 化的范围 ；（2） 具有较强的热脆性 ；（3） 压铸合金熔炼工艺和成型工艺均需重新设计或改 进， 模具设计难度也较大。 0003 在这种情况下， 在摩托车脚踏板、 摩托车发动机缸体、 小型动力机械的活塞连杆等 零件均选用该材料。在汽车摩托车配件中， 由于联接、 安装或承载。
8、等功能的要求， 有一类常 见的 ADC6 铝合金压铸件， 其特点自身呈板状， 具有半岛结构， 有内半岛和外半岛之分。半岛 结构使得压铸流道长度大大增加， 加上 ADC6 铝合金自身的流动性能差， 要实现填充饱满， 无论是在工艺还是模具上难度都大大增加。 0004 中国发明专利 ZL201010262502.3 公开了一种铝合金壳体压铸件的高致密度压铸 成型方法， 该方法在模具设计中添加工艺性过桥结构， 实现压铸件远端的快速充填。 中国发 明专利 ZL201110128084.3 公开了一种大型铝合金壳体的模具、 制备铝合金壳体的方法， 其 特点是直浇道上连接有内浇道， 模具顶端不设冒口。中国发。
9、明专利 ZL201010155632.7 公开 了一种超薄壁无渗漏航空铝合金件专用压铸模具， 提出采用双环形进料结构和 T 形排气槽 结构进行压铸， 使得在压铸过程中， 铝液快速进入型腔， 保证了零件薄壁部分充满。这些方 法的目的几乎都是为了缩短熔体填充距离， 实现顺利填充饱满。 但事实上， 缩短填充距离总 是有限的， 因而如上这些方法的效果也是有限的。 ADC6自身的流动性能差， 即使填充距离再 短， 如果熔体的压力衰减较大， 也会带来填充不满的问题。 0005 当前为了解决 ADC6 的薄壁成型问题， 业界主要采用如下方法 ：（1） 提高加热温度， 但由于 Mg 元素含量高， 会带来 “过。
10、烧” 和 “氧化” 的问题。 （2） 在模具的制造过程中， 尽可能 提高流道加工的表面质量， 但机械加工精度也无法无限制地提高 ；（3） 采用 “桥接” 结构， 尽 可能缩短流动距离， 如上所述， 效果总是有限。 事实上， 在压铸过程中， 短流程虽然有利于减 少压力和温度损失， 但同时会带来熔体的紊流， 造成气孔和夹渣等缺陷。 因而并不是流程越 短越好， 而是在熔体的短距离填充和稳定流动之间寻求平衡。 0006 有鉴于此， 本发明人针对现有技术的缺陷深入研究， 遂有本案产生。 【发明内容】 0007 本发明要解决的技术问题， 在于提供一种带有半岛薄壁结构的 ADC6 铝合金的进 说 明 书 C。
11、N 103611916 A 3 2/5 页 4 浇方法， 把常规的直线型流道改为准切线型曲线拟合， 利用拟合曲线的二阶连续性质， 降低 ADC6 的流动压力衰减量， 使压铸前锋顺利抵达薄壁处， 基本消除流动冲击， 实现平稳填充。 0008 本发明是这样实现的 ： 0009 带有半岛薄壁结构的 ADC6 铝合金压铸模具的进浇设计方法， 包括如下步骤 ： 0010 步骤 1 ： 按压铸工艺和模具设计规则， 设计模具本体部分的若干进浇口 ； 0011 步骤 2 ： 作半岛轮廓 S 的包络矩形 X ； 并依据该半岛轮廓 S 和包络矩形 X 作出最大 内切圆 C1 和最小内切圆 C2， 设其半径分别为 。
12、R1 和 R2， 圆心距为 d ； 取 C1 和 C2 的圆心连线 作为半岛轮廓主方向向量， 记为向量 0012 步骤 3 ： 在过圆 C1、 C2 圆心且垂直于向量的圆半径中点上分别取 E、 F、 G、 H 四 点， 得到熔体切向入岛边界 FG、 EH ； 在线段 EF 上任取若干点 Q1、 Q2、 Qm-1、 Qm， ， 在线段 GH 上任取若干点 P1、 P2、 Pn-1、 Pn； 这两组点的任意连线与向量不重叠， 与半岛轮廓 S 形 成相切关系， 为熔体入岛准切向线， 所有两组点的连线称为熔体入岛准切向线簇， 与所述熔 体入岛准切向线簇垂直的线称为熔体入岛准法向线簇 ； 0013 步骤。
13、 4 ： 设所述熔体入岛准切向线与向量形成夹角为 ， 6.5 6.5是准切线的合理范围， 即向量偏转 6.5的熔体入岛准切向线簇内的曲线 AB 作为进浇方向 ； 0014 步骤 5 ： 在半岛对面的本体上靠近所述进浇口处选取一点为 C ； 0015 步骤 6 ： 过 C 点作本体的法线， 并假定 D 为法线上某一点， 记为向量 0016 步骤 7 ： 计算向量 AB 和向量的夹角 ， 0017 0018 步骤 8 ： 当 0 6.5或 180 6.5 180的范围内时， 进浇方 向采用沿向量至向量 AB 的方向 ； 0019 当906.590+6.5的范围内时， 进浇方向采用沿向量至向量 AB。
14、 的法线方向 ； 0020 当 6.5 90 6.5或 90 +6.5 180 6.5的范围内时， 根据下面的参数方程作出摆线 BC ： 0021 0022 其中 r 为摆线的基圆的半径 d/2， 等于向量长度的一半，为参数， 取此摆线中与向量 AB 和均相切的一段作为摆线 BC， 则进浇方向采用沿 向量至摆线 BC， 至向量 AB 方向 ； 0023 步骤 9 ： 根据常规的压铸模具设计理论， 设计浇口和浇道， 完成模具设计。 0024 本发明的优点在于 ： 说 明 书 CN 103611916 A 4 3/5 页 5 0025 1、 充分考虑到 ADC6 材料的特点， 设计的浇口是法向分流。
15、进浇， 或 “准” 切线， 摆脱 常规的 “桥接式” 短程线设计方法， 或者严格要求切向进浇。这种方法灵活性大， 只要熔体 入岛准切向线簇内， 就能够达到大幅减少压铸压力损失的效果， 符合形状多变的压铸产品 特点。 0026 2、 浇口的型线是光滑的， 过渡段采用摆线连接， 能够实现熔体前锋会以最快速度 抵达充填末端， 达到良好的压铸效果。同时， 摆线的设计和机械加工均较方便。 【附图说明】 0027 下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。 0028 图 1 是本发明半岛薄壁结构的铝合金零件结构示意图。 0029 图 2 是本发明的进浇系统示意图。 0030 图 3a 至图 3d 是本。
16、发明确定入岛准切线过程示意图。 0031 图4a至图4d是本发明中分别为0、 090、 90、 90180 的进浇方式示意图。 0032 图 5a 至图 5d 是本发明一具体实施例的具体步骤示意图。 【具体实施方式】 0033 如图 1 所示， 带有半岛薄壁结构的 ADC6 铝合金零部件， 包括模具本体 1、 半岛结构 2， 其进浇方法的设计， 包括如下步骤 ： 0034 步骤1 ： 按压铸工艺和模具设计规则， 设计模具本体部分的若干进浇口3， 如图2所 示 ； 0035 步骤2 ： 如图3a至图3d所示， 作半岛轮廓S的包络矩形X ； 并依据该半岛轮廓S和 包络矩形 X 作出最大内切圆 C1。
17、 和最小内切圆 C2， 设其半径分别为 R1 和 R2， 圆心距为 d ； 取 C1 和 C2 的圆心连线作为半岛轮廓主方向向量， 记为向量 0036 步骤 3 ： 在过圆 C1、 C2 圆心且垂直于向量的圆半径中点上分别取 E、 F、 G、 H 四 点， 得到熔体切向入岛边界 FG、 EH ； 在线段 EF 上任取若干点 Q1、 Q2、 Qm-1、 Qm， ， 在线段 GH 上任取若干点 P1、 P2、 Pn-1、 Pn； 这两组点的任意连线与向量不重叠， 与半岛轮廓 S 形 成相切关系， 为熔体入岛准切向线， 所有两组点的连线称为熔体入岛准切向线簇， 与所述熔 体入岛准切向线簇垂直的线称为。
18、熔体入岛准法向线簇 ； 0037 步骤 4 ： 设所述熔体入岛准切向线与向量形成夹角为 ， 6.5 6.5是准切线的合理范围， 即向量偏转 6.5的熔体入岛准切向线簇内的曲线 AB 作为进浇方向 ； 由于 ADC6 铝合金熔体在压铸成型中流动性较差， 经过多次试验得知， 在进浇时若能在形状光滑 （即曲线二阶连续） 的型腔内进行， 则压力损失较少。但受限于具 体的产品结构， 很难做到型腔光滑， 则可适当也降低光滑要求。 熔体入岛准切向线簇并非所 有均为合理的进浇线， 只有与向量形成一定夹角 范围内的准切线才是可选的进浇方 向， 否则压力损失太大导致填充失败。经过反复试验和推理得出， 向量偏转 6。
19、.5的 熔体入岛准切向线簇内的曲线 AB 作为进浇方向 ； 说 明 书 CN 103611916 A 5 4/5 页 6 0038 步骤 5 ： 在半岛对面的本体上靠近进浇口 3 处选取一点为 C， 从 C 点出发设计一条 桥接浇道 4 至半岛结构 2 ； 0039 步骤 6 ： 过 C 点作本体的法线， 并假定 D 为法线上某一点， 记为向量 0040 步骤 7 ： 计算向量 AB 和向量的夹角 ， 0041 0042 步骤 8 ： 当 0 6.5或 180 6.5 180的范围内时， 进浇方 向采用沿向量至向量 AB 的方向 ； 0043 当 90 6.5 90 +6.5的范围内时， 进浇。
20、方向采用沿向量至向 量 AB 的法线方向 ； 0044 当 6.5 90 6.5或 90 +6.5 180 6.5的范围内时， 根据下面的参数方程作出摆线 BC ： 0045 0046 其中 r 为摆线的基圆的半径 d/2， 等于向量长度的一半，为参数， 取此摆线中与向量 AB 和均相切的一段作为摆线 BC， 则进浇方向采用沿 向量至摆线 BC， 至向量 AB 方向 ； 0047 步骤 9 ： 根据常规的压铸模具设计理论， 设计浇口和浇道， 完成模具设计。 0048 下面为一具体实施例 ： 0049 如图 5a 所示的板状压铸件。图中的画虚线圈处为 “半岛” 状结构， 进浇方案为底 边进浇， 。
21、引入桥接方法对该半岛处结构进行直接成型。 0050 实施步骤如下 ： 0051 步骤 1 ： 按照常规的压铸模具浇口设计规划， 设计进浇系统。如图 5b 所示。 0052 步骤2 ： 如图5c， 由于半岛形状规则， 可直接作出最大内切圆和最小内切圆， 取C圆 心连线作为半岛轮廓主方向向量其长度 60mm; 0053 步骤 3 ： 如图 5c， 在过圆 2 圆心且垂直于向量的圆半径中点上分别取 E、 F、 G、 H 四点， 得到熔体准切向入岛边界 ； 该边界内所有两组点的连线即为熔体入岛准切向线簇。 0054 步骤 4 ： 如图 5c， 准切向线簇中与主方向成最大交角 =3.5， 符合 0 6.。
22、5， 在是准切线的合理范围。故这里取向量偏转 3作为进浇方向。 0055 步骤 5 ： 如图 5c， 在对面的本体上靠近进浇口处选取一点， 记为 C 点。 0056 步骤 6、 过 C 点作本体的法线， 并假定 D 为法线上某一点， 记为向量 0057 步骤 7、 计算向量和向量的夹角 =63。 0058 步骤8 ： 由于6.5173.5， 作与和相切且基圆为60mm的摆线段， 如图 5c 中的 BC 弧 ； 进浇方向为 C D 摆线 BC 切向进浇 A B ； 说 明 书 CN 103611916 A 6 5/5 页 7 0059 步骤 9 ： 如图 5d， 根据常规的压铸模具设计理论， 设。
23、计浇口和浇道， 完成模具设计。 0060 本发明充分考虑到 ADC6 材料的特点， 设计的浇口是法向分流进浇， 或 “准” 切线， 摆脱常规的 “桥接式” 短程线设计方法， 或者严格要求切向进浇。这种方法灵活性大， 只要 熔体入岛准切向线簇内， 就能够达到大幅减少压铸压力损失的效果， 符合形状多变的压铸 产品特点。 浇口的型线是光滑的， 过渡段采用摆线连接， 能够实现熔体前锋会以最快速度抵 达充填末端， 达到良好的压铸效果。同时， 摆线的设计和机械加工均较方便。 0061 以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已， 并非用于限定本发明的保护范围。凡 在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换以及改进等， 均应包含在本发明的 保护范围之内。 说 明 书 CN 103611916 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 图 3a 图 3b 图 3c 说 明 书 附 图 CN 103611916 A 8 2/3 页 9 图 3d 图 4a 图 4b 图 4c 图 4d 图 5a 图 5b 说 明 书 附 图 CN 103611916 A 9 3/3 页 10 图 5c图 5d 说 明 书 附 图 CN 103611916 A 10 。