实型铸造在轿车内饰件模具制造中应用

　　“轿车内饰件在轿车内饰件有诸如主地毯、行李箱侧板、行李箱地毯、衣帽架、门和顶棚等，是汽车内饰件中最为关键的部分。轿车内饰件都由两部分构成：面料和骨架。面料大多为针刺地毯、簇绒地毯、布料等；骨架多采用麻纤维+聚丙烯(PP)，棉纤维+聚丙烯(PP)，废纤维+树脂，木粉板等。在制造过程中，面料不必加热，而骨架需预先加热软化成型，再与面料粘合，冷却成型。而且这些内饰件的形状均为自由曲面，型面起伏多变，高低落差悬殊，外形尺寸较大。因此，该类模具有其独特性，成型模具不能采用常规的钢质材料，同时要求模具材料除了达到基本硬度外，还要求具有导热性好、不生锈等特点。”

　　在很多情况下，模具为铸造行业的发展奠定了良好基础。如：铸造模型，压铸模具等，它们是生产高品质产品所必备的工具。随着汽车业在中国的蓬勃发展和一些新产品的开发需要，铸造也为一些特殊模具的制造创造了先机。如：汽车内饰件模具、检具等。其中尤以实型铸造对模具制造的影响最为直接。

　　中国的轿车工业虽起步较晚，但发展迅速，现在激烈的竞争使得国产轿车从单纯的CKD组装逐步发展到零部件的国产化，今年开始新车的零部件开发大部分在国内进行，因而对模具制造业提出了更高的要求，加速了实型铸造工艺在模具制造中的应用。

　　实型铸造工艺特点

　　实型铸造是1956年由美国人发明的，从起先单件小批量大件生产到大批量小件流水线生产，以美国、意大利、德国、俄罗斯、日本等工业化生产最具代表性。八十年代中期开始应用于汽车零部件生产，从而刺激该项工艺的进一步完善和发展。

　　我国对实型铸造工艺的研究始于六十年代中期，起步于零件毛坯的生产，以铸铁、铸钢为主。现有近百余家工厂生产实型铸造铸件，大多数规模较小。近年来由于中国轿车进入百姓家庭，汽车工业飞速发展，建成了一批汽车零部件的实型铸造生产线。同时也开始应用于模具制造之中。

　　传统的砂型铸造方法是：先根据图纸制造木模、芯盒，然后，分箱造型，合模浇铸。实型铸造则是：先制作与铸件相同的发泡聚苯乙烯塑料原形，造型时，将原样置于砂箱内，造型后，不取出泡沫塑料模样，形成有实型型腔的铸型，浇铸金属气化模样，金属液取代模样空间，冷却凝固形成与模样形状相同的无披缝的铸件。

　　实型铸造工艺与传统砂型铸造工艺两者比较，其的优点是：制作铸造模型的费用较木模低；模样与铸件的形状完全相同，很容易进行尺寸检验；不使用型芯、没有分型面；铸造工时大大减少；可以铸造很复杂的零件，并且能很容易预埋镶嵌件和冷却水管等；原材料成本、劳动力成本和生产成本普遍低于普通砂型铸造。

　　轿车内饰件模具的要求

　　轿车内饰件在轿车内饰件有诸如主地毯、行李箱侧板、行李箱地毯、衣帽架、门和顶棚等，是汽车内饰件中最为关键的部分。轿车内饰件都由两部分构成：面料和骨架。面料大多为针刺地毯、簇绒地毯、布料等；骨架多采用麻纤维+聚丙烯(PP)，棉纤维+聚丙烯(PP)，废纤维+树脂，木粉板等。在制造过程中，面料不必加热，而骨架需预先加热软化成型，再与面料粘合，冷却成型。而且这些内饰件的形状均为自由曲面，型面起伏多变，高低落差悬殊，外形尺寸较大。因此，该类模具有其独特性，成型模具不能采用常规的钢质材料，同时要求模具材料除了达到基本硬度外，还要求具有导热性好、不生锈等特点。　　

　　根据以上产品的特点，由于内饰件模具尺寸较大，考虑到模具自重的因素，我们选用铝合金为模具的材料。另外模具的冷却效果直接影响到骨架成形和生产效率，因此须将水管预埋在模具中。故，需要用铸造方法才能获得符合使用要求的模具的坯料。

　　制造工艺

　　根据轿车内饰件模具的要求，传统的模具设计、制造工艺无法满足产品成型和客户制作周期的要求。我们运用三维造型或反向工程建立产品模型并进行模具设计，采用实型铸造工艺铸造铝合金模具的动、定模模坯。

　　1．模型制作

　　1.1材料选用

　　根据铝合金铸造的条件选用具有密度小、强度高、气化迅速、残留物少、成型加工方便的聚苯乙烯塑料为气化模原材料。其原珠粒特性见附表。

　　相对分子量含水量堆积密度粒径

　　180000 - 270000~ 0.3%600 ~ 650 Kg/m³0.3 ~ 0.5mm

　　1.2模样成形工艺

　　利用目前在模具制造中已经成熟的CAD/CAM技术加工模型。采用手工方法修补和装配模样和浇铸系统。同时在成型面以下相同距离布置冷却水管。

　　2．涂料

　　涂料是实型铸造工艺成败的关键因素之一。实型铸造用涂料应具有好的强度、透气性、耐火度、绝热性、耐激冷激热性、涂挂性、滴淌性、悬浮性及抗吸湿性等性能。一般有耐火材料、拈结剂、溶剂、悬浮剂、触变剂和其他附加物等组成。　

　　采用刷涂方法给模样涂覆涂料，并要做到均匀、全面、不得有未上吐露的模型暴露部位。

　　模样上完涂料后需烘干。一般在50℃左右，干燥8–10小时。另外在干燥过程中应控制烘干设备的湿度，一般湿度不大于30%。并注意模型的合理放置和支撑，防止模型变形。

　　3．造型

　　选择合理的砂箱，使用树脂自硬砂造型工艺，建立合理的排气通道。树脂含量控制在0.8%以下。浇铸时间控制在造型完成后8小时以上。

　　4．浇铸　　

　　聚苯乙烯泡沫塑料的高温分解是一个复杂的物理–化学过程，常常会吸收热量。故铝合金的浇注温度一般高于普通砂型铸造时的浇注温度。建议控制在700 - 750℃的范围内。

　　(1)实型铸造在轿车内饰件模具制造上的应用是非常合理的，它既能在新车开发和旧车换型的竞争中赢得宝贵的时间，又能降低成本，获得复杂及有特殊要求的铸件。经济效益和社会效益显而易见。

　　(2)运用实型铸造工艺、CAD/CAM技术和反向工程技术制造轿车内饰件模具达到国际同行业先进水平，对促进国内轿车工业的迅速发展和零部件国产化有相当重要的意义。

　　(3)由于浇注温度、合金成分的不同，大型铝合金铸件的实型铸造相对与铸铁、铸钢来说困难许多。但通过实践证明：合理的工艺设计和铸造方法是能够改善铸件质量的。

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