专利名称：一种汽车空调压缩机斜盘的铸造模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铸造技术领域，尤其是涉及汽车空调压縮机斜盘的铸 造模具。
背景技术：
现代汽车均配置有汽车空调，"结构紧凑、重量轻、效率高、功耗低、 可靠性好、制冷效果好"一直是汽车空调发展的目标。空调压縮机对于空调 的性能好坏起着非常关键的作用，目前，在汽车空调上广泛应用的是斜盘 式空调压縮机。由于使用中空调压縮机的转速高(正常情况下
4000 5000rpm，最高达7000rpm)，因此对于斜盘式空调压縮机的关键零部 件--斜盘有较高的要求。性能优越的斜盘不仅重量轻，而且有高的强度和 耐磨性，以适应长期高速运转和恶劣的工作条件，提高空调的可靠性和延 长使用寿命。
斜盘的材质主要有铸铁和铝合金。铸铁斜盘件与目前的轿车轻量化发 展趋势背道而弛，且铸铁斜盘存在压縮机功效低，能耗大的缺点。因此， 铸铁斜盘已逐渐退出轿车空调市场，而铝合金斜盘则成为当前斜盘式空调 压縮机的首选和主要来源。
市场调研发现，目前铝合金斜盘采用热模锻成形，材质主要为A390合 金。A390合金是过共晶的A1-Si-Cu合金。发表于《住友轻金属技术报告》 1997年第38巻第一期的文献"汽车用铝合金的发展动向"在第53-71页(自 動車用7 A S 二々厶合金co動向，住友軽金属技報，38 (1997)， 1:53-71) 介绍了 10缸双向斜盘式定排量压縮机，其压縮机的斜盘采用过共晶A390 合金，热模锻成形后经T6热处理提高斜盘的强度和硬度。采用热模锻成形 方法生产斜盘主要存在以下缺点1)需用定制的A390连铸坯料，并经定 量切割，以保证每一件锻造后斜盘重量及尺寸不能超差。2)料坯须加热至350 50(TC范围内方可进行成形，耗能大，成本增加。3)高硅铝合金的塑 性变形小，热模锻成形时锻件容易产生裂纹缺陷，导致成品率降低。4)热 锻造成形时需要的锻造力大，所需设备的投资高，并且模具寿命短。
中国专利文献"一种汽车空调压縮机铝斜盘的制造方法"(申请号 200710026654.1，公开号CN101011732A)，采用了挤压铸造或称液态模锻 的方法制造汽车空调压縮机的铝合金斜盘件，其合金成分接近于A390。该 专利申请文件中所描述的铝合金斜盘制造方法主要存在如下问题1)挤压 铸造或液态模锻斜盘时，料筒内的铝合金料，包括筒壁凝固形成的硬壳、 涂料、氧化皮等全部进入铸件型腔，成形后铸件内部容易形成夹杂缺陷， 机加工后的零件成品率低。2)充型流动不畅，容易形成冷隔,且热处理后铸 件底部容易起泡，废品率高。若需消除热处理起泡，须采用抽真空的方法， 额外增加了操作工序，且铸件整体质量波动大，不稳定。3)挤压生产时， 只能做到一模一件，生产效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种汽车空调压縮机用斜盘的铸造模具，制 造出内部夹杂物含量少，结构致密的优质铝合金斜盘。
一种汽车空调压縮机用斜盘的铸造模具，动模型板5贴合在定模型板 4的上表面，定模型板4内设有料室2，挤压冲头1位于料室2内；定模型 板4与动模型板5的接触面处设有浇道7和型腔9，浇道7的一端与料室2 连通，浇道7的另一端与型腔9的侧壁连通，型腔9的顶部和底部各设置 一通道，两通道内均设有冲头，两冲头远离型腔9的一端各自连接一个加 压油缸。
本实用新型具有以下技术效果(1)在料室中当挤压冲头上挤，干净 熔液通过浇道平稳流入型腔，而硬壳、涂料、氧化皮等杂质会残留在料室 内，从而使得铸件内部夹杂物含量减少，表面质量及外形尺寸精度高；(2)
4通过向型腔顶端和底端施加补縮压力，保证铸件致密。(3)通过控制从浇
道流入到型腔内的熔液流动速度及型腔排气，保证流动平稳，不巻气，铸 件热处理不起泡。
图1为本实用新型的铝合金斜盘铸造模具结构示意图2为本实用新型一模一件制造铝合金斜盘的模具实施例示意图;
图3为本实用新型一模两件制造铝合金斜盘的模具实施例示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本实用新型做进一步的详细说明。 图1为本实用新型实施上述铸造方法采用的一种模具结构原理示意图， 从下往上依次为定模底板3、定模型板4、动模型板5和动模底板6。定模 型板4内设有料室2，另有挤压冲头1的顶端处于料室2内，挤压冲头1可 在料室2内上下移动。定模型板4与动模型板5的接触面处设有与料室2 连通的浇道7。定模型板4与动模型板5的接触面处还设有侧面与浇道7另 一端连通的型腔9。在型腔9的底端设有第一通道，另有补縮加压冲头10 可在该通道内上下移动，用于从型腔9的底端向熔液中心处提供补縮压力。 在型腔9的顶端设有第二通道，另有保压冲头8可在该通道内上下移动， 从型腔9的顶端向熔液提供保压压力。
挤压成形前，模具处于打开状态。首先将温度适宜的高质量的铝合金 液快速而又平稳地浇入到料室2，然后在挤压机(图中未示出)带动下快速 合模，快速合模的目的在于减少铝合金液在料室2中的温度下降。合模后 挤压冲头1由挤压油缸(图中未示出)驱动上升，铝合金液则通过浇道7 平稳地流入型腔9。浇道7与型腔9交接处为型腔9的内浇口。在铝合金液充满型腔9后，立刻驱动保压冲头8下移，施加于一大于 50MPa压力作用于正在凝固中的铸件上，直至铸件完全凝固。在保压冲头8 加压6 8s后，驱动补缩加压冲头10上移，补縮加压冲头10在大于50MPa 的压力作用下压入到铸件凸台内并保持压力4~10s后，将补縮加压冲头10 抽回。待浇道与型腔交接处熔液凝固后，取消挤压压力挤压冲头l的压力。 铸件继续冷却10 20s后，保压冲头8上移收回。然后打开模具，挤压冲头 1和补縮加压冲头10同时上移，即可顶出铸件。
本实用新型设计的模具并不限于一种形式，可以改变保压冲头8和补 縮加压冲头10的位置，即在第一通道内设置保压冲头8，而在第二通道内 设置补縮加压冲头10。熔液充满型腔9后先从型腔9底端向熔液施加保压 压力，再从型腔9顶端向熔液中心处施加补縮压力，然后取消型腔9顶端 补縮压力，待浇道7与型腔9交接处熔液凝固后取消挤压冲头1处的压力。 一直等型腔9中的熔液完全凝固后取消型腔9的保压压力。最后开模，挤 压冲头上挤，同时向型腔底端施加压力，得到斜盘。
图2为本实用新型实现一模一件的模具实施例结构图，为了形成浇道 和型腔，可在定模型板4和动模型板5之间增设动模镶块14、定模镶块17 和分流锥11，分流锥11位于料室2顶端，分流锥11、动模镶块14以及定 模镶块17之间形成浇道7和型腔9，浇道7—端与料室2连接，另一端与 型腔9侧面连接。为了更好的排除杂质和气体，在型腔9周围设有与型腔9 连通的溢流槽或集渣包16及与溢流槽或集渣包相连通的排气槽15。料室2 通过定模垫板18固定于定模型板4内。为了向型腔底端施加向上压力，在 定模垫板18与定模底板3之间设有定模垫块20和补縮加压油缸19，补縮 加压油缸19驱动补縮加压冲头10上移从而施压；为了向型腔顶端施加向 下压力，在动模型板5和动模底板6之间设有动模垫块12和保压油缸13, 保压油缸13驱动保压冲头8下移从而施压。定模/动模垫块用于为补縮加压 油缸19/保压油缸13提供合适的安装高度。
为了提高效率，可在上述装置中以相同方式增加一个或三个浇道7、型 腔9、补縮加压冲头10和保压冲头8，从而实现一模两件或一模四件。图3 是在图2的基础上对称地设置了与料室2连通的浇道7、型腔9、溢流槽(集
6渣包)16以及排气槽15，从而实现一模两件，提高了效率。
因模具结构组成的细微差别或名称差异并不能改变本实用新型的实 质，所有在实施中没有独创性的有关模具结构的一些变动均属于本实用新 型的保护范围。 实施例1
一模一件生产代号为CHD111-0202M的铝合金斜盘，厂家不同斜盘代 号亦不同，本专利不作限定。斜盘投影直径①71.3mm，斜盘倾角17.5°，外 圆垂直厚度12mm，凸台高度18.9mm。斜盘材质A390。首先按照A390合 金成分配好所需的各种原材料如纯铝锭、结晶硅、电解铜、纯镁等，在坩 埚电阻炉内熔化。待料全部熔清后，控制到预定温度，加入适量的变质剂， 并精练15min，然后扒渣静止，控温790 81(TC待浇。模具预热至150 200°C，正常工作时模具温度控制在250 30(TC，水基涂料。浇注后合模， 挤压冲头上移，将熔液以750mm/s的流速挤入型腔；接着保压冲头下移， 施加于80MPa的压力于型腔顶端，在保持该压力6s后，从型腔底端施加一 120MPa的压力，将补縮加压冲头压入熔液中并保持8s;然后抽回补縮加 压冲头；在浇道完全凝固后撤除挤压压力；在型腔中的熔液完全凝固后撤 除保压压力，继续冷却20s后开模取件。本实施例的生产率25件/小时。铸 件经T6热处理，机加工。热处理后的铸件组织致密，初生硅细小，分布均 匀，共晶硅变质成点状或杆状。铸件本体抗拉强度测试大于330MPa，硬度 HBS142。铸件热处理不起泡、夹杂物含量少，成品综合合格率^90%。
实施例2
一模两件生产代号为斜盘代号CHD115-0202M的铝合金斜盘，厂家不 同斜盘代号亦不同，本专利不作限定。斜盘投影直径079.4mm,斜盘倾角 22°,外圆垂直厚度14.5mm，凸台高度22.4mm。斜盘材质A390。按照实 施例1描述的熔化过程处理铝合金液，浇注后合模，挤压冲头上移，将熔 液以800mm/s挤入型腔；接着保压冲头下移，施加于80MPa的压力于型腔 顶端，在保持该压力8s后，从型腔底端施加一 120MPa的压力，将补縮加压冲头压入熔液中并保持8s;然后抽回补縮加压冲头；在浇道完全凝固后 撤除挤压压力；在型腔中的熔液完全凝固后撤除保压压力。继续冷却20s 后开模取件。本实施例的生产率50件/小时。铸件经T6热处理，机加工。 热处理后铸件组织致密，初生硅细小，分布均匀，共晶硅变质成点状或杆 状。铸件本体抗拉强度大于310MPa，硬度HBS140。铸件热处理不起泡、 夹杂物含量少，成品综合合格率^90%。
实施例3
1 一模两件生产代号为斜盘代号CHD121-0202M的铝合金斜盘，厂家不 同斜盘代号亦不同，本专利不作限定。斜盘投影直径①79.4mm，斜盘倾角 17。外圆垂直厚度14.0mm，凸台高度27.1mm。斜盘材质A390。按照实施
例1描述的熔化过程处理铝合金液，浇注后合模，挤压冲头上移，将熔液 以680mm/s的流速挤入型腔；接着保压冲头下移，施加于80MPa的压力于 型腔顶端，在保持该压力7s后，从型腔底端施加一 120MPa的压力，将局 部补縮冲头压入熔液中并保持10s;然后抽回补縮加压冲头；在浇道完全凝 固后撤除挤压压力；在型腔中的熔液完全凝固后撤除保压压力。继续冷却 20s后开模取件。本实施例的，生产率50件/小时。铸件经T6热处理，机 加工。铸件组织致密，初生硅细小，分布均匀，共晶硅变质成点状或杆状。 铸件本体抗拉强度大于300MPa，硬度HBS140。热处理起泡、夹杂物含量 多的铸件少，成品综合合格率^90%。
对比例1
市场上销售的热模锻成形的斜盘件T6热处理组织，其初生硅细小，分 布均匀，共晶硅变质成点状或杆状。T6热处理后铸件本体抗拉强度大于 320MPa，硬度HBS140，产品综合合格率不详。
对比例2
按照专利申请文件"一种汽车空调压縮机铝斜盘的制造方法"(申请号 200710026654.1，公开号CN101011732A )所述方法生产代号为综合合格率^90%。 实施例2
一模两件生产代号为斜盘代号CHD115-0202M的铝合金斜盘，厂家不 同斜盘代号亦不同，本专利不作限定。斜盘投影直径(D79.4mm，斜盘倾角 22。，外圆垂直厚度14.5mm，凸台高度22.4mm。斜盘材孕A390。按照实 施例1描述的熔化过程处理铝合金液，浇注后合模，挤i冲头上移，将熔 液以800mm/s挤入型腔；接着保压冲头下移，施加于80MPa的压力于型腔 顶端，在保持该压力8s后，从型腔底端施加一 120MPa的压力，将补縮加 压冲头压入熔液中并保持8s;然后抽回补縮加压冲头；在浇道完全凝固后 撤除挤压压力；在型腔中的熔液完全凝固后撤除保压压力。继续冷却20s 后开模取件。本实施例的生产率50件/小时。铸件经T6热处理，机加工。 热处理后的铸件组织致密，初生硅细小，分布均匀，共晶硅变质成点状或 杆状。铸件本体抗拉强度大于310MPa，硬度HBS140。铸件热处理不起泡、 夹杂物含量少，成品综合合格率^>0%。
实施例3
1 一模两件生产代号为斜盘代号CHD121-0202M的铝合金斜盘，厂家不 同斜盘代号亦不同，本专利不作限定。斜盘投影直径079.4mm，斜盘倾角 17。外圆垂直厚度14.0mm，凸台高度27.1mm。斜盘材质A390。按照实施 例1描述的熔化过程处理铝合金液，浇注后合模，挤压冲头上移，将熔液 以680mm/s的流速挤入型腔；接着保压冲头下移，施加于80MPa的压力于 型腔顶端，在保持该压力7s后，从型腔底端施加一 120MPa的压力，将局 部补縮冲头压入熔液中并保持10s;然后抽回补縮加压冲头；在浇道完i凝 固后撤除挤压压力；在型腔中的熔液完全凝固后撤除保压压力。继续冷却 20s后开模取件。本实施例的，生产率50件/小时。铸件经T6热处理，机 >口工。铸件组织致密，初生硅细小，分布均匀，共晶硅变质成点状或杆状。 铸件本体抗拉强度大于300MPa,硬度HBS140。热处理起泡、夹杂物含量 多的铸件少，成品综合合格率^90%。
权利要求1、一种汽车空调压缩机斜盘的铸造模具，动模型板(5)贴合在定模型板(4)的上表面，定模型板(4)内设有料室(2)，挤压冲头(1)位于料室(2)内；其特征在于，定模型板(4)与动模型板(5)的接触面处设有浇道(7)和型腔(9)，浇道(7)的一端与料室(2)连通，浇道(7)的另一端与型腔(9)的侧壁连通，型腔(9)的顶部和底部各设置一通道，两通道内均设有冲头，两冲头远离型腔(9)的一端各自连接一个加压油缸。
2、 一种根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述型腔(9) 通过溢流槽或集渣包(16)与排气槽(15)相连通。
专利摘要本实用新型提供一种汽车空调压缩机斜盘的铸造模具，动模型板5贴合在定模型板4的上表面，定模型板4内设有料室2，挤压冲头1位于料室2内；定模型板4与动模型板5的接触面处设有浇道7和型腔9，浇道7的一端与料室2连通，浇道7的另一端与型腔9的侧壁连通，型腔9的顶部和底部各设置一通道，两通道内均设有冲头，两冲头远离型腔9的一端各自连接一个加压油缸。本实用新型铸造的铝合金斜盘致密、内部杂质含量少、外观成形良好、组织细小、热处理无气泡。
文档编号B22D18/02GK201320600SQ20082006727
公开日2009年10月7日 申请日期2008年5月14日 优先权日2008年5月14日
发明者里 万, 吴树森, 罗吉荣 申请人:华中科技大学