经验介绍：压铸发动机凸轮轴罩盖平面度的解决措施

    发动机凸轮轴罩盖是某发动机重要组成部件。铸件安装面的平面度，直接影响其密封性能。图1为某发动机凸轮轴罩盖，材质为A380铝合金，质量约为4 kg。在16 000 kN压铸机上压铸成形。

1技术要求

    凸轮轴罩盖除要求其没有铸造缺陷外，还要求安装面平面度为0. 70 mm，去浇口后进行三座标测量。

2  去浇口方法对平面度的影响

    选择6个凸轮轴罩盖压铸件，编号为1～6号。其中1～3号压铸浇道采用手动敲除；4～6号采用锯床去除。对每一编号的铸件，在去浇口前和去浇口后测量其平面度，去浇口前和去浇口后差值用Aa表示。测试结果见表1。

    由表1可见，铸件去浇口后平面度已接近0. 95mm，手动敲除和锯床去除对铸件平面度的影响几乎相同。因此，该工序对平面度的影响可以忽略不计。

3“过程分解”策略

    压铸过程中平面度主要受两方面的影响：一是压铸件在凝固过程中产生应力，从而使零件变形；二是压铸件在凝固后，在高温状态下用顶针顶出，而产生变形。借助于铸造模拟软件分析，研究了高压铸造凝固对平面度的影响，见图2。

  从模拟结果上看，变形最大点为-0. 222 mm，最小点为-0. 002 mm，两者的差值为凝固过程对平面度的影响。也就是说，铸造凝固产生应力对平面度的影响为0. 22 mm。

    凝固过程应变对平面度的影响可以通过改变冷却水条件和冷却水管布局进行优化。但是考虑到模拟变形量相对于整个过程有0. 95 mm的平面度，铸造凝固过程产生的应力变形确定为影响平面度的次要因素。

    这样可以得出，铸件在模具中被顶出过程中产生的变形是影响平面度的主要因素。

4“比较分析”策略

    本公司生产另一发动机罩盖零件的平面度只有0. 50 mm。对这两个铸件进行对比分析。

4.1顶针参数

    顶针在顶出的过程中，是整体（所有顶针）受驱使向前运动的，影响的参数包括顶出速度、顶出压力和顶出延时等。通过现场分析，将合格发动机罩盖和不良发动机罩盖的工艺参数进行对比，发现顶针前进速度和顶针后延时有一定影响，见表2。

    那么，不同的顶出参数对平面度有何影响？不妨将平面度差零件也复制平面度好的参数，观察结果。如果平面度变好，顶出参数则为主要因素；如果无变化或变化很小，顶出参数则为次要因素。复制平面度好的顶出参数后数据见表3，与参数修改前相比，不良零件的平面度变化很小，这说明，顶出参数是影响平面度的次要因素。

4.2顶针布局

    由分析可知，压铸件上的顶针布局尤为重要。铸件上有20多根顶钉。图3为试验测量三座标点图。

    三座标测量详细数据见表4。点8、9、10、20、21、23为负值，为顶出正方向；点1、2、3、5、13、14为正值，为顶出的反方向。也就是说，正方向的顶出力过大。为什么会产生如此差异？将两个平面度好和差零件的顶针布局进行对比分析，见图4和图5。发现平面度差的零件在变形处，多出3个顶针，由圆圈标出。顶杆的布置以铸件的包紧力作依据。一般引起变形是包紧力大处顶出力不够，脱模不畅而引起。多出的3个顶针处，包紧力相对较小，易于脱模。但在顶出的过程中，其他处包紧力相对较大，而且一直处在受力和变形过程中。根据测量数据，3个顶杆处顶出对平面度的影响较大，这很可能由于其他处顶出变形过大而产生的。

    根据上述分析，解决问题有两个方法：一是减少3个顶针，造成脱模困难，局部变形量增加，这样减少了与其他处变形差异，从而优化平面度；二是增加或优化其他处顶针布置，减少这些部位变形，从而减少和3个顶针处变形差异，改善平面度。由于方法二相对复杂，只验证了方法一。

5  试验验证

将平面度差压铸件模具上多余3个顶针取消，模仿平面度好的零件模具顶针布置，其他工艺条件不变。试验结果：三座标测量6个零件，平面度为0. 60 mm以下，均满足要求。6摘  要 

 以发动机凸轮轴罩盖平面度问题为例，利用从宏观到微观、从复杂到简单的整体策略框架，以具体数据导向，逐步排除非主要因素，找到产生影响平面度的主要因素。同时，先后运用了排除法、对比法和数据分析等方法以及铸造模拟分析等工具，作为分析和解决问题的助手。最后，通过验证性试验，确认了顶针布置为影响平面度的主要因素。