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关键字：铝合金；重力铸造；浇注；机器人

制动器主缸的主要作用是将制动踏板产生的机械力转化成液压力，液压系统的主要部件，制动器主缸结构如图1 所示。

图1 制动器主缸结构图

1 铸件结构特点及工艺分析

制动器主缸铸件材质为ZAlSi7Cu4，国内牌号为ZL107，ZAlSi7Cu4 合金中各元素的含量分别为:ω（S i）6.5%～7.5%，ω（Cu）3.5%～4.5%，ω（Mg）≤0.1%，ω（Zn）≤0.3%，ω（Mn）≤0.5%，ω（Sn）≤0.05%，ω（Pb）≤0.05%.

该合金吸气倾向较ZL101 及ZL102 小，具有良好的铸造性能和气密性能，铸造后需要进行T6 变质处理。产品外形尺寸148 mm×87 mm×52 mm，产品重量为0.54 kg.

铸件大批量生产，采用金属型自动生产线重力铸造生产工艺，铸件不得有缩孔、缩松缺陷，铸件外形如图2 所示。

图2 刹车制动器主缸外形图

该产品无砂芯，采用垂直分型工艺，底部浇注，利用冒口上部进行补缩，经过初步模拟发现铸件中部尺寸较小，不能从底部到上部顺序凝固，在中部形成了孤立的液相区，形成缩孔缺陷，如图3 所示。因此把内浇口移至中部位置，利用内浇口的温度，形成从底部至顶部的顺序凝固，浇注系统如图4 所示。

图3 初步模拟缺陷图

图4 制动器主缸浇注系统

模具尺寸600 mm×320 mm×200 mm，一模四件，F直:F横:F内=1:2.9:4，面积分别为78.5mm2、226mm2、314 mm2.

2 充型凝固分析

采用专业铸造工艺仿真软件NOVACAST 对制动器主缸浇注系统进行模拟分析，合金材质为ZAl-Si7Cu4，液相线温度为601 ℃，固相线温度为505 ℃，浇注温度720 ℃，模具初始温度为30 ℃，铸件浇注重量为5.2 kg.

制动器主缸充型过程的温度场模拟见图5，可以看出金属液充型过程中流动平稳，温度分布均匀。

铸件从6 s 后开始逐步凝固，浇口设置于铸件中部，使得临近区域温度较高，起到了一个桥接作用，有利于铸件从底部到冒口位置的顺序凝固过程，最后凝固区域为冒口及浇道位置，如图6 所示。……