專利名稱：用壓鑄法生產(chǎn)銅合金軸承保持架的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用壓鑄法生產(chǎn)銅合金軸承保持架的方法，屬于機械加工領域。
背景技術：
軸承是機械行業(yè)的主要基礎件之一。全世界軸承總產(chǎn)量在上個世紀60年代為8.98億套，90年代為90億套，目前已經(jīng)超過120億套。當前的軸承中，約有三分之一為實體保持架軸承，其保持架軸承的材料雖然多種多樣，但90％以上為各類銅合金。其成型工藝主要是離心鑄造和機械加工的方法來生產(chǎn)，其具體工藝為離心鑄造(購買采用其它工藝鑄造成的長銅管坯)→粗車→細車→鏜孔→去毛刺→鉚接。該傳統(tǒng)加工工藝繁多，前后要經(jīng)歷6道工序，制造周期長，一般需要12～14天才能交貨。銅合金軸承保持架在傳統(tǒng)的機械加工過程中，大量的貴重銅合金變成了切削，實際材料的利用率只有8～23％。在加工過程中有8～10％左右的銅合金被不可逆的白白燒損掉，光瓦軸集團每年都需要銅合金6000噸以上，燒損到480～600噸，不僅有1344～1680萬以上的經(jīng)濟損失，而且導致了大量自然界珍貴的銅資源的浪費。
在我國，提高軸承質(zhì)量，減少原材料消耗，節(jié)約資源、能源，提高勞動生產(chǎn)率，從而達到降低成本的目的，是當前軸承生產(chǎn)的關鍵。壓鑄工藝無論在國外還是在國內(nèi)都已經(jīng)成為一種普遍應用的少、無切削和精制毛坯的傳統(tǒng)技術，但是在銅合金軸承保持架的加工中還未有應用。其主要原因是1、由于銅合金凝固時間非常短，采用普通壓鑄機是壓不出合格鑄件的；2、由于保持架形狀復雜，模具設計制造比較困難，壓鑄出的產(chǎn)品往往有加工余量和拔模斜度，加工難度反而增大；3、銅合金壓鑄件容易產(chǎn)生大量的氣孔等缺陷。原壓射系統(tǒng)油壓一次給油時，活塞慢速前移，只起到推動合金液平穩(wěn)進入模具，基本不產(chǎn)生壓力。油壓二次給油時，活塞速度逐漸加快，且有一定壓力，使合金液迅速進入澆注系統(tǒng)及型腔，有一定的壓力。三次給油時，前面小油缸增壓，通過沖頭把鑄件壓實，獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，所以此種系統(tǒng)稱為三級壓射，對鋅、鋁、鎂等合金的壓鑄非常適宜，但該三級壓射系統(tǒng)很難壓鑄出健全的銅合金軸承保持架。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用壓鑄法生產(chǎn)銅合金軸承保持架的方法，用改進的壓鑄機、壓鑄模具及壓鑄工藝生產(chǎn)銅合金軸承保持架和擋圈，可不留任何加工余量，直接壓鑄出成品，無需機械加工，稍加清理即可裝配。其成本與傳統(tǒng)機械加工工藝相比大大降低，出品率和生產(chǎn)率也大大提高，經(jīng)濟效益顯著。
本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的用壓鑄法生產(chǎn)銅合金軸承保持架的方法，其具體步驟為電磁鐵二位四通電液閥4DT接通后，蓄能器出來的高壓油由于被特殊的厚活塞封住進口，高壓暫時無法進入，只平穩(wěn)能進入節(jié)流閥的后端油嘴進入油缸，實現(xiàn)一級壓射，推動合金液進入模具；當壓射缸活塞慢速前進到第二個進油口時，觸動行程開關9×K，電磁鐵5DT動作，使快換閥打開，同時啟動液壓操縱單向閥，使蓄能器中大量高壓油瞬間輸送到壓射缸第二進口，使壓射活塞快速運動，實現(xiàn)高壓快速壓射。
其壓鑄模具是由兩半模具即動模和定模組成，用四對合模導柱和導套合嚴和定位；動模和定模的型腔內(nèi)部設有襯模，襯模是由新型熱作模具鋼HHD鋼制作；其模具的動模中，均布著13個圓型芯，出模斜度為0～0.3度，在13個圓型芯中，有6個型芯中間有ф4～8的孔，同時在孔中裝有6個推桿；當動模和定模上的四對合模導柱和導套合嚴并準確定位后，用勺將850℃～950℃銅合金液倒入料杯中，壓射沖頭以0.5～0.8m/s的速度慢慢推向料杯前方，進入澆注系統(tǒng)(澆道)，當活塞桿的擋塊碰上限位開關9XK后，壓射沖頭開始以2.5～4.0m/s的速度加速推進，使合金液迅速通過內(nèi)澆口進入型腔形成鑄件，時間大約為0.03S，內(nèi)澆口寬度為0.5～4.5mm，厚度為0.3～2.5mm，流經(jīng)內(nèi)澆口的合金液可達到13～15m/s，合金液在澆口套中被壓入型腔并停留8～15秒后，兩扇模具被打開即動模右移，鑄件隨動模帶出；機床上的推桿通過模板上的孔將鑄件推出型腔，完成一個壓鑄過程循環(huán)；該模具為一模四件，每一個壓鑄循環(huán)生產(chǎn)4個壓鑄件。
本發(fā)明的積極效果在于具有以下優(yōu)點成本低，成本僅是傳統(tǒng)工藝的30％左右；出品率達到50％以上，是傳統(tǒng)工藝的3倍以上；生產(chǎn)效率為每分鐘6～12件，適合大批量生產(chǎn)；制造周期短；不需要機械加工，稍加清理即可裝配；保持架在高壓、高速下成型并快速冷卻，表層致密，耐磨性好，抗腐蝕性好；材料燒損僅為2～2.5％，節(jié)約了自然界的寶貴資源。


圖1為本發(fā)明的改進后的液壓系統(tǒng)圖2為本發(fā)明的改造后液壓系統(tǒng)原理3為本發(fā)明的銅合金軸承保持架壓鑄模具結構圖
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的描述實施例1首先將壓鑄機的三級壓射即三級增壓(壓實)前移至二級階段，與二級同時完成，縮短壓射時間，防止合金凝固后加不上壓；銅合金軸承保持架和擋圈用壓鑄黃銅為YT40-1，其化學成分主要為Cu58～63％，Pd0.5～1.5％，Al0.2～0.5％，其余為Zn。它的液相線溫度為1083℃，固相線溫度為1065℃，凝固時間非常短，約為0.1秒；將液壓泵的流量變成兩個80～150升以上的大泵，分路供給；其具體步驟為電磁鐵二位四通電液閥4DT接通后，蓄能器出來的高壓油由于被特殊的厚活塞封住進口，高壓暫時無法進入，只平穩(wěn)能進入節(jié)流閥的后端油嘴進入油缸，實現(xiàn)一級壓射，推動合金液進入模具。當壓射缸活塞慢速前進到第二個進油口時，觸動行程開關9×K，電磁鐵5DT動作，使快換閥打開，同時啟動液壓操縱單向閥，使蓄能器中大量高壓油瞬間輸送到壓射缸第二進口，使壓射活塞快速運動，實現(xiàn)高壓快速壓射，防止合金液過早凝固，達到預想目的。
其壓鑄模具是由兩半模具即動模1和定模2組成，用四對合模導柱3和導套4合嚴和定位；動模1和定模2的型腔5內(nèi)部設有襯模，襯模是由新型熱作模具鋼HHD鋼制作；動模1和定模2的型腔5合模時，在分型處合嚴，兩型腔合攏后所留之空間，在合金壓入時就形成鑄件；其模具的動模1中，均布著13個圓型芯，出模斜度為0.1度，在13個圓型芯中，有6個型芯中間有ф4的孔，同時在孔中裝有六個推桿5，供最后把鑄件頂出。這些圓型芯在形成鑄件后就是13個局部圓孔，以備在裝配時裝上13個滾柱，開模時鑄件被動襯模帶走，每模四件。
當動模1和定模2上的四對合模導柱3和導套4合嚴并準確定位后，用勺將850℃銅合金液倒入料杯中，壓射沖頭以0.5m/s的速度慢慢推向料杯前方，進入澆注系統(tǒng)(澆道)，當活塞桿的擋塊碰上事先經(jīng)計算好位置的限位開關9XK后，壓射沖頭開始以2.5m/s的速度加速推進，使合金液迅速通過內(nèi)澆口進入型腔形成鑄件，時間大約為0.03S，內(nèi)澆口寬度為0.5mm，厚度為0.3mm，流經(jīng)內(nèi)澆口的合金液可達到13m/s，合金液在澆口套中被壓入型腔并停留8秒后，兩扇模具被打開即動模1右移，鑄件隨動1模帶出；機床上的推桿6通過把模板上的孔鑄件推出型腔5，完成一個壓鑄過程循環(huán)；該模具為一模四件，每一個壓鑄循環(huán)生產(chǎn)4個壓鑄件。
NJ2207EM.86銅保持架傳統(tǒng)工藝材料利用率17.1％材料費10.64工時費3.11元/組總費用13.75(不含稅)新工藝材料利用率56％
模具費0.5材料費3.25工時費0.5總費用4.25(不含稅)新工藝臺架試驗新工藝對比臺架常規(guī)試驗超過520小時，通過驗收(驗收標準為350小時)。新工藝破壞試驗通過，套圈已經(jīng)失效，而保持架保持完整。
表1 壓鑄生產(chǎn)銅合金軸承保持架NJ2207EM86的壓鑄機及模具工藝參數(shù)

實施例2首先將壓鑄機的三級壓射即三級增壓(壓實)前移至二級階段，與二級同時完成，縮短壓射時間，防止合金凝固后加不上壓；銅合金軸承保持架和擋圈用壓鑄黃銅為YT40-1，其化學成分主要為Cu58～63％，Pd0.5～1.5％，Al0.2～0.5％，其余為Zn。它的液相線溫度為1083℃，固相線溫度為1065℃，凝固時間非常短，約為0.1秒；將液壓泵的流量變成兩個80～150升以上的大泵，分路供給；其具體步驟為電磁鐵二位四通電液閥4DT接通后，蓄能器出來的高壓油由于被特殊的厚活塞封住進口，高壓暫時無法進入，只平穩(wěn)能進入節(jié)流閥的后端油嘴進入油缸，實現(xiàn)一級壓射，推動合金液進入模具。當壓射缸活塞慢速前進到第二個進油口時，觸動行程開關9×K，電磁鐵5DT動作，使快換閥打開，同時啟動液壓操縱單向閥，使蓄能器中大量高壓油瞬間輸送到壓射缸第二進口，使壓射活塞快速運動，實現(xiàn)高壓快速壓射，防止合金液過早凝固，達到預想目的。
其壓鑄模具是由兩半模具即動模1和定模2組成，用四對合模導柱3和導套4合嚴和定位；動模1和定模2的型腔5內(nèi)部設有襯模，襯模是由新型熱作模具鋼HHD鋼制作；動模1和定模2的型腔合模時，在分型處合嚴，兩型腔合攏后所留之空間，在合金壓入時就形成鑄件；其模具的動模1中，均布著13個圓型芯，出模斜度為0.3度，在13個圓型芯中，有6個型芯中間有ф8的孔，同時在孔中裝有六個推桿6，供最后把鑄件頂出。這些圓型芯在形成鑄件后就是13個局部圓孔，以備在裝配時裝上13個滾柱，開模時鑄件被動襯模帶走，每模四件。
當動模1和定模2上的四對合模導柱3和導套4合嚴并準確定位后，用勺將950℃銅合金液倒入料杯中，壓射沖頭以0.8m/s的速度慢慢推向料杯前方，進入澆注系統(tǒng)(澆道)，當活塞桿的擋塊碰上事先經(jīng)計算好位置的限位開關9XK后，壓射沖頭開始以4.0m/s的速度加速推進，使合金液迅速通過內(nèi)澆口進入型腔形成鑄件，時間大約為0.03S，內(nèi)澆口寬度為4.5mm，厚度為2.5mm，流經(jīng)內(nèi)澆口的合金液可達到15m/s，合金液在澆口套中被壓入型腔并停留15秒后，兩扇模具被打開即動模1右移，鑄件隨動模1帶出；機床上的推桿6通過把模板上的孔鑄件推出型腔5，完成一個壓鑄過程循環(huán)；該模具為一模四件，每一個壓鑄循環(huán)生產(chǎn)4個壓鑄件。
實施例3首先將壓鑄機的三級壓射即三級增壓(壓實)前移至二級階段，與二級同時完成，縮短壓射時間，防止合金凝固后加不上壓；銅合金軸承保持架和擋圈用壓鑄黃銅為YT40-1，其化學成分主要為Cu58～63％，Pd0.5～1.5％，Al0.2～0.5％，其余為Zn。它的液相線溫度為1083℃，固相線溫度為1065℃，凝固時間非常短，約為0.1秒；將液壓泵的流量變成兩個80～150升以上的大泵，分路供給；其具體步驟為電磁鐵二位四通電液閥4DT接通后，蓄能器出來的高壓油由于被特殊的厚活塞封住進口，高壓暫時無法進入，只平穩(wěn)能進入節(jié)流閥的后端油嘴進入油缸，實現(xiàn)一級壓射，推動合金液進入模具。當壓射缸活塞慢速前進到第二個進油口時，觸動行程開關9×K，電磁鐵5DT動作，使快換閥打開，同時啟動液壓操縱單向閥，使蓄能器中大量高壓油瞬間輸送到壓射缸第二進口，使壓射活塞快速運動，實現(xiàn)高壓快速壓射，防止合金液過早凝固，達到預想目的。
其壓鑄模具是由兩半模具即動模1和定模2組成，用四對合模導柱3和導套4合嚴和定位；動模1和定模2的型腔5內(nèi)部設有襯模，襯模是由新型熱作模具鋼HHD鋼制作；動模1和定模2的型腔5合模時，在分型處合嚴，兩型腔合攏后所留之空間，在合金壓入時就形成鑄件；其模具的動模1中，均布著13個圓型芯，出模斜度為0.2度，在13個圓型芯中，有6個型芯中間有ф6的孔，同時在孔中裝有6個推桿，供最后把鑄件頂出。這些圓型芯在形成鑄件后就是13個局部圓孔，以備在裝配時裝上13個滾柱，開模時鑄件被動襯模帶走，每模四件。
當動模1和定模2上的四對合模導柱3和導套4合嚴并準確定位后，用勺將900℃銅合金液倒入料杯中，壓射沖頭以0.7m/s的速度慢慢推向料杯前方，進入澆注系統(tǒng)(澆道)，當活塞桿的擋塊碰上事先經(jīng)計算好位置的限位開關9XK后，壓射沖頭開始以3.0m/s的速度加速推進，使合金液迅速通過內(nèi)澆口進入型腔形成鑄件，時間大約為0.03S，內(nèi)澆口寬度為2.5mm，厚度為1.5mm，流經(jīng)內(nèi)澆口的合金液可達到14m/s，合金液在澆口套中被壓入型腔并停留10秒后，兩扇模具被打開即動模1右移，鑄件隨動模1帶出；機床上的推桿6通過把模板上的孔鑄件推出型腔5，完成一個壓鑄過程循環(huán)；該模具為一模四件，每一個壓鑄循環(huán)生產(chǎn)4個壓鑄件。
權利要求
1.用壓鑄法生產(chǎn)銅合金軸承保持架的方法，其特征在于具體步驟為電磁鐵二位四通電液閥4DT接通后，蓄能器出來的高壓油由于被特殊的厚活塞封住進口，高壓暫時無法進入，只平穩(wěn)能進入節(jié)流閥的后端油嘴進入油缸，實現(xiàn)一級壓射，推動合金液進入模具；當壓射缸活塞慢速前進到第二個進油口時，觸動行程開關9×K，電磁鐵5DT動作，使快換閥打開，同時啟動液壓操縱單向閥，使蓄能器中大量高壓油瞬間輸送到壓射缸第二進口，使壓射活塞快速運動，實現(xiàn)高壓快速壓射；當模具中動模和定模上的四對合模導柱和導套合嚴并準確定位后，用勺將850℃～950℃銅合金液倒入料杯中，壓射沖頭以0.5～0.8m/s的速度慢慢推向料杯前方，進入澆注系統(tǒng)，當活塞桿的擋塊碰上限位開關9XK后，壓射沖頭開始以2.5～4.0m/s的速度加速推進，使合金液迅速通過內(nèi)澆口進入型腔形成鑄件，時間大約為0.03S，內(nèi)澆口寬度為0.5～4.5mm，厚度為0.3～2.5mm，流經(jīng)內(nèi)澆口的合金液可達到13～15m/s，合金液在澆口套中被壓入型腔并停留8～15秒后，兩扇模具被打開即動模右移，鑄件隨動模帶出；機床上的推桿通過模板上的孔將鑄件推出型腔，完成一個壓鑄過程循環(huán)；該模具為一模四件，每一個壓鑄循環(huán)生產(chǎn)4個壓鑄件。
2.根據(jù)權利要求1所述的用壓鑄法生產(chǎn)銅合金軸承保持架的方法，其特征在于所述的壓鑄模具是由兩半模具即動模和定模組成，用四對合模導柱和導套合嚴和定位；動模和定模的型腔內(nèi)部設有襯模，襯模是由新型熱作模具鋼HHD鋼制作；其模具的動模中，均布著13個圓型芯，出模斜度為0～0.3度，在13個圓型芯中，有6個型芯中間有φ4～8的孔，同時在孔中裝有6個推桿。
3.根據(jù)權利要求1所述用壓鑄法生產(chǎn)銅合金軸承保持架的方法，其特征在于所述壓鑄機的液壓泵為兩個80～150升以上的大泵，分路供給；油缸直徑為φ150～300mm；蓄能器的容量為20升。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用壓鑄法生產(chǎn)銅合金軸承保持架的方法，當模具中動模和定模上的四對合模導柱和導套合嚴并準確定位后，將銅合金液倒入料杯中，壓射沖頭以0.5～0.8m/s的速度慢慢推向料杯前方，進入澆注系統(tǒng)，當活塞桿的擋塊碰上限位開關9XK后，壓射沖頭使合金液迅速通過內(nèi)澆口進入型腔并停留8～15秒后，兩扇模具被打開即動模右移，鑄件隨動模帶出；可不留任何加工余量，直接壓鑄出成品，無需機械加工，稍加清理即可裝配。其成本與傳統(tǒng)機械加工工藝相比大大降低，出品率和生產(chǎn)率也大大提高，經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號B22D17/04GK1895818SQ20051001696
公開日2007年1月17日 申請日期2005年7月13日 優(yōu)先權日2005年7月13日
發(fā)明者方建儒, 張瑞卿, 高敏, 于蕩洲, 李珍才, 陳潤山, 劉興福 申請人:中國第一汽車集團公司, 一汽鑄造有限公司