中型蝶阀阀体泡沫塑料模样整体成型发泡模具设计

1、#922#铸FOU ND RY造 Vol 153 N o 111Nov. 2004生产技术中型蝶阀阀体泡沫塑料模样整体成型发泡模具设计管士飞, 叶升平, 吴志超(华中科技大学材料科学与工程学院, 湖北武汉430074摘要:针对D N 500蝶阀阀体泡沫塑料模样在简易立式成型机上整体成型的需要, 设计了一种机器开合成型和手工辅助脱模相结合的半自动化模具。模具获得了成功调试, 成型出合格的泡沫塑料模样, 并实现了铸件的批量生产。关键词:蝶阀阀体; 模样整体成型发泡模具; 消失模铸造中图分类号:T G 24916; TG 241 文献标识码:B 文章编号:1001-4977(2004 11-0922

2、-04Design of the Foam Mold of Plastic Pattern Fully Shaping forMedium -sized Butterfly Valve BodyGU AN Sh -i fei, YE Sheng -ping, WU Zh -i chao(College of Material Science &En gineering, Hu azhon g University of Scienceand Technology, Wuhan 430074, Hubei, China随着国民经济高速稳定地发展, 不少大型工程如:南水北调、西气东送、城市

3、供水和污水处理等对铸铁阀门、管材和管接头的需求量猛增112D N 500蝶阀阀体消失模发泡模具的设计过程如图2所示。下面依次介绍模具设计过程中的主要工作。目前,采用离心铸造生产的球墨铸铁管以及采用消失模铸造生产的球墨铸铁管接头, 以其优越的性能和可靠的质量, 得到越来越广泛的应用。相对于管材和管接头而言, 国内大部分厂家依然采用传统的砂型铸造工艺生产铸铁阀门。随着消失模铸造技术的不断成熟, 国内部分铸造厂开始尝试用消失模铸造技术生产阀门。2003年初, 华中科技大学和武钢轧辊综合厂采用消失模铸造技术为武汉亚美蝶阀厂批量生产了DN 100D N 400系列蝶阀阀体铸件。生产实践表明, 与传统砂型

4、铸件相比, 消失模铸造的蝶阀阀体铸件具有表观质量好、机械加工量减少40%60%等优点, 消失模铸造的阀体铸件的蝶阀上市后, 受到用户好评。鉴于DN 100D N 400系列蝶阀阀体铸件的成功生产, 武汉亚美蝶阀厂继续委托华中科技大学和武钢轧辊综合厂采用消失模铸造技术生产DN 500和DN 600蝶阀阀体铸件。下面就DN 500蝶阀阀体的消失模发泡模具的设计、制造以及调试与应用作如下论述。图1 DN 500蝶阀阀体铸件图211 铸件三维CAD在结合消失模铸造工艺的特点对零件结构进行适当修改的基础上, 利用U G 17软件进行铸件的三维设计, 得到结构如图1所示的铸件三维实体, 以供后续的模具三维

5、C AD 使用。其中, 在对零件结构的修改中, 加工余量设置为:端平面处4m m , 圆周面处单边(半径 4m m 。1 DN 500蝶阀阀体介绍D N 500蝶阀阀体零件的轮廓尺寸为670mm 203mm 765mm , 材质为HT 200, 依据其结构并结合消失模铸造工艺的特点设计的铸件如图1所示。图2 DN 500蝶阀阀体消失模发泡模具设计流程图2 发泡模具设计212 收缩率考虑到零件材质为HT 200, 黑区模样到铸件的收收稿日期:2004-05-08收到初稿, 2004-09-12收到修订稿。作者简介:管士飞(1980- , 男, 安徽亳州人, 硕士研究生, 主要从事消失模发泡模具设

6、计及模样成型工艺的研究。电话 铸造管士飞等:中型蝶阀阀体泡沫塑料模样整体成型发泡模具设计#923#缩率取018%,白区模具到模样的收缩率取012%,故总收缩率取为1%122。213 模具概念设计D N 100DN 400系列蝶阀阀体的消失模发泡模具, 除DN 400的是按模样分半成型、机器开合模具设计的以外, 其余的(DN 100、DN 150、DN 200、D N 250、DN 300和DN 350 均是按模样整体成型手工拆装模具设计的。实际生产表明, 模样整体成型手工拆装模具确保了模样的尺寸精度, 但生产效率较低, 对工人的操作能力要求高; DN 400模具按模

7、样分半成型、机器开合设计虽然提高了模样成型阶段的生产效率, 但生产出的模样和铸件易变形, 而且因粘接痕的存在, 使得铸件表面质量不如整体成型的好。鉴于DN 400模具按模样分半成型、机器开合设计带来的实际问题以及铸造生产厂家和产品用户的需要, 并考虑到模具较重, 确定把D N 500模具设计成与简易立式成型机配合使用的模样整体成型模具。而且, 由铸件结构(图1 决定模具需要在两个相互垂直的方向上分型, 同时在与两个分型方向垂直的方向上存在抽芯, 因此不易将模具设计成与简易立式成型机配合使用的全自动化模具, 从而选择把模具设计成半自动化的, 即在两个分型方向上分别采用机器脱模和手工脱模, 以及采

8、用手工抽芯。214 模具三维CAD在模具概念设计思想的指导下, 利用U G 17软件完成模具的三维设计, 模具结构见图3。图4为三维爆炸图。模具开、合模过程如下:开模时, 上模扳和上模块随成型机上工作台一起上行至一定高度, 接着靠人工把两个抽芯抽出, 然后由人工脱去左模块和右模块, 最后将泡沫模样从下模块上脱出; 合模时, 首先靠人工将左模块和右模块坐落到下模块上并锁紧, 接着由人工把两个抽芯复位, 最后启动成型机, 使模具闭合。关于图3所示模具结构, 除了上面介绍的机器脱模和手工脱模相结合之特点外, 还有以下特点。图4 模具三维爆炸图¥薄壁随型结构 模具是按薄壁随型结构设计的, 即

9、指模具型腔的背面形状也按照型腔面来设计, 以确保模具壁厚均匀, 从而保证泡沫模样在成型过程中实现均匀的加热和冷却, 以获得表面光洁一致的泡沫模样。模具随型壁厚设计为12mm 。¦封闭连通的蒸汽空间 模具闭合后, 由成型机上工作台、上模扳、汽室框、下模板和成型机下工作台共同形成封闭连通的蒸汽空间, 成型零件在其中的受热方式与手工拆装模具在蒸汽缸中的受热方式相当。§合模定位与模具锁紧 手工合模时, 左模块、右模块与下模块间采用止口-凸缘凹槽复合定位, 左模块和右模块间用手工装置锁紧; 机器合模时, 上模块与左模块、右模块间采用凸缘凹槽定位, 模具在垂直方向上的合模力由成型机提供

10、。¨射料结构 射料结构如图5所示。射料时, 先让导料管穿过汽室框壁插入到盖板中, 然后将其固定在汽室框上, 随后便可射料。射完料后, 将堵料杆插入到导料管中, 并固定其上。模样成型好后, 需要确保先把导料管连同堵料杆一起抽离出盖板, 再启动成型机开模取模。(a 3D11上模扳 21上模块 31左模块 41右模块 51下模块 61下模板71后抽芯 81盖板(2个 91前抽芯 61右模块 71前抽芯图5 (b 2D11堵料杆 21导料管 31盖板 41左模块 51汽室框215 二维CAD模具三维C AD 完成以后, 在UG 17二维环境中进行模具装配图和零件图的二维设计, 得到后续模具加

11、工和装配用二维图纸。下模块毛坯时, 模具制造厂家成功地采用了/泡沫模样+湿型红砂0的实型铸造法, 为发泡模具毛坯的制作提供了一条新思路。4 模具调试及应用通过调试, 按照下述工艺, 成功地制作出与设计尺寸吻合、表面光洁、密度为20g/L 的泡沫模样, 如图7所示。3 模具制造采用铸造成型和普通机械加工相结合的方法制造的模具如图6所示。值得一提的是, 在制作上模块和(a 左、右模块 (b 前、后抽芯 (c 汽室框、上模扳、上模块 (d 下模扳、下模块图6 DN 500 蝶阀阀体消失模发泡模具实物图消失模发泡模具也得到了成功应用, 实现了泡沫模样和铸件的批量生产。图9所示为实际生产的DN 600蝶

12、阀阀体泡沫塑料模样和铸件。图7 DN 500泡沫模样实物图¥预发泡 将代号为401的EPS 原材料预发至密度为20g/L 。¦射料 合模后, 将导料管穿过汽室框壁插入到盖板中, 并固定在汽室框上, 接着把上、下排气阀打开, 使空气流通顺畅, 以利于泡沫塑料珠粒充满型腔。之后借助射料枪和压缩空气将预发好的泡沫珠粒沿着导料管吹到模具型腔中, 待第一枪充满后, 为了提高泡沫珠粒的紧实度, 再补射12枪, 随后将堵料杆插入到导料管中并固定在其上, 射料完毕。§加热 射料过程结束后, 开启进汽阀, 待蒸汽压力达到011MPa 时, 关闭进汽阀, 开启排汽阀, 当蒸汽压力降到

13、0104MPa 时, 关闭排气阀, 接着重复上述操作, 当蒸汽压力第三次达到011MPa 时, 关闭进汽阀, 开启排汽阀, 待压力降为0, 关闭排气阀, 加热结束。¨冷却 加热结束后, 随即开启进水阀, 采用注水冷却方法对模具进行冷却, 待汽室框温度降到30e 左右, 关闭进水阀, 冷却结束, 便可取模。经过近半年的生产应用表明, 模具全面达到设计要求, 铸件质量稳定, 实现了批量生产, 取得了良好的经济效益。图8所示为实际生产的铸件。 (a 泡沫塑料模样(b 铸件图9 DN 600蝶阀阀体泡沫塑料模样和铸件实物图8 DN 500铸件实物图5 结论¥提出一种机器开合成型、手

14、工辅助脱模相结合的半自动化模具结构, 解决了较大尺寸蝶阀阀体泡沫塑料模样整体成型的难题, 使消失模铸造工序更加简化。¦在简易立式成型机上成功制造出与设计尺寸吻合、表面光洁的DN 500和D N 600蝶阀阀体泡沫塑料模样, 并实现了铸件的批量生产。(下转928页碳缺陷效果更好。另外, 对于半封闭腔体, 设置辅助抽气筒是非常必要的。参考文献:112 中国机械工程学会铸造专业学会编. 铸造手册铸钢卷1M 2. 北京:机械工业出版社, 1995122 黄乃瑜, 叶升平, 樊自田. 消失模铸造原理及质量控制1M 2.武汉:华中科技大学出版社, 2004132 Liu X, Ramsay C

15、W, Askelan d D R . Stu dy on mold fillin g controlmech anisms in th e E PC process 1J 2. AFS Transactions, 1994, 148:903914142 吴志超, 黄乃瑜, 罗吉荣. 真空消失模铸造铸铁件铸型坍塌缺陷成因的研究1J 2. 铸造, 2000, 49(4 :202206152 袁子洲, 陈秀娟, 仇珊. 消失模铸造充型阶段干砂型壁的稳定准则1J 2. 铸造, 2003, 52(5 :340344162 Hill M W, Ramsay C W, Askeland D R. In fl

16、uen ce of gating andother processing param eters on mold filling in the LFC process 1J 2. AFS Transactions, 1997, 105:443450172 王忠柯, 黄乃瑜, 罗吉荣. 气化模铸钢件增碳的形式及其规律研究1J 2. 铸造, 1998, (9 :69(编辑:郭桂林, guogl foundryworld 1com 一些专业化程度高和实现集约化、清洁化生产的铸造企业是铸造业发展的必然趋势。(编辑:曲学良, qxl foundryworld 1com (上接921页从铸造行业的发展来看

17、, 一些铸件质量差、产量低、能耗大、污染严重的铸造厂家将会被逐步淘汰。(上接924页 参考文献:112 叶升平. 从2002北京中国铸造厂长会和国际铸造展览会看中国消失模铸造之现状1J 2. 铸造, 2003, 52(9 :661663122 黄乃瑜, 叶升平, 吴志超. 中国模具大典(第5册 第二篇消失模模具设计手册1M 2. 南昌:江西出版社, 2002(编辑:郭桂林, guogl foundryworld 1com 快速经济铸造模具制造用HUNTSMAN (原瑞士CIBA 塑胶部 公司的模具树脂材料快速制造模样、模板、砂芯盒和仿型靠模等铸造模具工具, 在生产线上替代金属模。一般一周交货,

18、 开模费约为钢模的1/10。另外, 我公司还提供塑料件、发泡、吸塑等快速模具制造和对外承接数控加工服务, 并常年举办快速铸造模具制造技术培训班和数控加工技术人员培训班。我公司系北京市快速成型/制造领域高新技术企业, 是国际快速制造先驱和最大制造商HU NTSMAN (原瑞士CIB A 塑胶部 的中国区代理。公司内设有北京快速制造技术孵化服务中心和RE NSHAP E 模具树脂技术服务中心。北京豪仪润世科技有限公司地址:北京市朝阳区安翔北里11号北京高技术服务中心(100101传真话64874563 64868293 网址:www 1ciba 1cn 邮箱:hyrs ciba 1cn河南省内乡县富源石墨厂为您提供优质天然鳞片石墨我厂历史悠久, 设备先进, 技