摘 要：以发动机前油封零件为例，对其压铸难点进行了深入剖析，详细阐述了金属熔炼、压铸、机加工、清洗以及密封性检测等工序的控制要点。 实际应用表明：严格控制各工序，能有效降低返工率，提高铸件品质，具有直接的经济效益。
关键词：发动机； 工序控制； 压铸
近几年，汽车行业发展迅速，其零部件如变速箱壳体、座椅支架等频繁升级。 本文以发动机前油封部件为研究对象， 深入探究其压铸生产过程中的工序控制要点； 对汽车铝合金零部件的压铸生产具有重要的参考价值。
1 压铸难点剖析
发动机前油封铸件如图 1 所示。 外部尺寸为长220mm×宽 180mm×厚 40 mm， 材质选取为 Al-7Si-4Cu。 铸件的平均壁厚 4 mm，其成品质量约为 1.0kg。该工件的铸造难点为： ①要求铸件内部孔隙率≤4%，在加工表面最多允许一个直径≤1.0mm 的气孔。②要求油封孔尺寸精度 准42+0.040mm，确保其油封装配良好，严格控制漏油量。③与发动机机油相接处的表面杂质≤5.0mg，其颗粒直径≤1.0mm。 ④在0.05MPa 气压环境下，允许泄露量≤6.0 mL/min。


2 工艺流程
结合该铝合金铸件特征及其品质要求， 确定工艺流程依次为：① 原材料 Al-7Si-4Cu 熔炼 ；② 压铸；③去除浇口、清理毛刺、抛丸；④机加工；⑤清洗、密封性检测；⑥包装。 其中工序①~③、⑤是确保铸件品质的关键，需要严格控制。
3 工序控制
3.1 熔炼
铝合金材质为 Al-7Si-4Cu，其主要成分见表 1，力学性能见表 2。 该铝合金材料的固、液相线温度依次为 585、615℃。 为了确保材料的成分与力学性能满足要求，采用 800kg/h 的铝熔化炉。 其回炉料与原材料之间的配比为(25～35)：(75～65)。采用 0.25～0.35MPa 的氮气实现合金精炼 ， 出炉温度选取为(750±15)℃。


3.2 压铸
(1) 压铸机的选取及模具布局。 单件铸件的投影面积约为 350cm²，采用一模两件；其铸件总投影面积约为 900cm²。 压射比压选取为 75 MPa，模具锁模力设置为 7500kN； 初步确定选用 9000kN 压铸机。 铸件布局如图 2 所示。


以工业机械手完成自动取件，连续生产过程中，保温炉内的铝合金液温度、 模具温度分别控制在(660±20)、(205±15)℃区间 ，料柄厚度控制在(25±4)mm 范围。
(2) 模具设计。 模具设计时，溢流槽、浇道等尽量设置在动模腔内，有利于提升动模包紧力。 静模内部新增了液压推出机构，其辅助推出点部位，见图2。 为了节约生产成本，压铸模采用镶拼结构，见图3。 动模镶块由三部分构成，该种结构缩减了模具厚度约 80mm，动、静模质量分别缩减了 158、95kg；节约成本约 3 万元。


针对局部热节部位 (如图 1 中侧长孔的圆柱区域)需进行特殊处理，避免因热量的高度集中而形成缩松。 这里采用螺纹底孔抽芯方法来解决热节部位的铸造缺陷(见图 1 中 A-A)。 虽然这样将使模具结构较为复杂，然而其铸件品质提升显著。
3.3 机加工
前油封工件需进行四道机加工工序：①平面及油封孔加工；②油封孔面加工；③侧立面及螺纹加工；④侧长芯孔加工，等。
由于机加工工序较为复杂， 共需 14 支加工刀具。为了缩短加工周期，尽量采用复合刀具。图 4 中，45°的倒角与 准6.8 mm 的孔可共用一支复合刀具实现(倒角与打孔)加工。 而针对图 1 中最重要的油封孔需要两步完成：第 1 刀进行单边余量为 0.1mm 的加工；第二刀进行铰孔，从而符合 准42+0.0400mm 的精度需要；其中，机床主轴转速 1000r/min，进给量选取为 250mm/min。 前油封工件平面加工选用金刚石铣刀实现，其主轴转速选取为 2500 r/min，切削进给量选取为 1500mm/min。



根据以往经验， 工件夹具常会发生较为明显的形变；严重时在夹具表面出现了铁锈现象，降低了工件加工精度。 因而在机加工完成之后，需对夹具进行去应力与表面发蓝处理。
3.4 清洗
依照 VW01134 标准， 汽车发动机前油封零件与发动机机油相接处的表面杂质≤5.0mg， 其颗粒直径≤1.0mm。该工件清洗工序采用 MX2055 清洗机，并配有MD-82AL 清洗剂完成。 工件清洗工序较为复杂，大致流程为：手动上件；喷洗、除屑、漂洗；除水、热风烘干；手动下件。 主要工艺参数如表 3 所示。



3.5 密封性检测
工件密封性指标要求：在 0.05MPa气压下， 汽车发动机前油封件允许泄露量≤6.0mL/min。 工件密封性检测台不仅需要能准确识别产品合格与否，同时还需注意以下三点：①为了产品能进行自动化批量生产， 要求其检测周期≤45 s/件；②对于检测不合格产品，及时蜂鸣并伴有指示灯显示，提示技术人员判定废品。 ③对于检测合格的产品，需自动进行标识；若为多工位生产，产品合格标识需能对其所属工位进行辨识，便于事后发生质量问题时的责任追溯。
4 结论
根据发动机前油封零件特殊的工作环境， 对其铸件品质提出了较为严格的要求。 需对铸件生产工序：原材料的熔炼、压铸、机加工、清洗、密封性检测等进行重点控制。 该工序控制技术具有一定的普适性，可用于其他汽车铝合金零部件的压铸生产，值得大范围推广应用。