高级压铸模具设计培训基地 余姚模具培训基地 做法简单
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发布时间：2020-01-29
压铸合金材料有哪些？他们具备有哪些特点？?
答：常用的适合压铸的材料有：锌合金、铝合金、镁合金和铜合金。它们是有以下的特点：㈠、液态状态下有较好的流动性；㈡、有相对固定的熔化点和凝固点；㈢、较小的收缩率；㈣、具有一定的高温强度；㈤、具有良好的加工性能和抗腐性。
压铸模具是压铸生产中重要的工艺设备。金属液在压铸模具中冷却凝固，终形成压铸件。压铸件的形状、尺寸、质量，以及压铸生产的顺畅性都与压铸模具密切相关，因此，正确合理地设计压铸模具至关重要。
一、压铸模具基本结构
常用的压铸模具有两个半模组成，分别称为定模和动模。也有更复杂的压铸模具，不止两个半模。压铸模具的组成部分如图1所示。
压铸模具组成部分的作用如下：
(1) 直浇道 联通压室或至横浇道，包括浇口套和分流锥等。
(2) 浇注系统 合金液进入型腔的通道，包括内浇道、横浇道及直浇道等。
(3) 型腔 在镶块上形成，形成压铸件的几何形状。
(4) 抽芯机构 完成活动型芯的抽出及插入动作，包括滑道、滑
块、油缸、斜杠等。
(5) 排溢系统 排出气体及存储冷金属残渣等。
(6) 温度控制系统 控制压铸模具的温度，包括冷却水管和加热油管等。
(7) 顶出机构 将压铸件从型腔中顶出，包括顶杆等。
(8) 动模框 连接及固定动模部件，包括套板、支撑板等。
二、压铸模具的设计
设计压铸模具要注意以下几个要点：
(1)要尽可能地采用先进简单的结构，保证动作稳定可靠及日常维护、维修。
(2)要考虑浇注系统的可修改性，在调试过程中可以进行必要的修改。
(3)合理选用各种公差、缩尺及加工余量，保证可靠的模件配合及要求的压铸件精度。
(4)选用合适的模具材料和可靠的热处理工艺，确保压铸模具的使用寿命。
(5)应具有足够的刚度及强度，能够承受锁模压力和涨型力，压铸生产过程中不产生变形。
(6)尽可能使用标准化的压铸模具零件，改善经济性及互换性。
在设计模具的时候，还要根据铸件的投影面积计算出压铸生产时的总投影面积、压射比压，来选择合适吨位的压铸机，公式如下：
F涨型力=100 P压射比压×S投影面积
F锁模力=F涨型力/K系数
式中，K系数一般选取0.85。
压铸机选好以后，根据压铸机的动、静行板及压射偏心位置等尺寸，设计模具的大小、中心位置、复位拉杆孔位等与压铸机相连接部分的尺寸。
随着我国汽车制造业的发展，越来越多的汽车零部件采用了铝合金材质，例如汽车发动机的缸体、缸盖、油底壳以及各类连接支架等。随着压铸技术的日益成熟，各汽车厂商对压铸件的内部质量要求越来越高，尤其以德国大众的要求为严格，每一种车型的发动机压铸件产品都有一套相应的技术要求，产品孔隙度的要求是每一种零部件所必须的要求。
一些零部件结构上非常复杂，需要在模具上做一些相应的结构才能实现批量压铸生产，例如零部件上有多种角度的螺纹孔，要保证加工后的产品质量，必须在模具的相应位置制作型芯，如图2所示。
图2中，A为定位孔，B是3个M8的螺纹孔，与定位孔呈10°角，其中右侧的两个螺纹孔是通孔;C是两个螺栓过孔，与定位孔呈5°角;D孔是与定位孔呈34°的螺纹孔，长度是38mm。
抽芯机构按驱动方式可分为机械式和液压式两种。机械式抽芯主要通过开合模过程中斜销、弯销、齿轮、齿条等实现抽芯与复位。液压抽芯机构的工作原理比较简单，直接利用液压缸进行抽芯及复位动作。液压抽芯机构可以根据抽芯力的大小及抽芯距离的长短选择液压缸的尺寸。图2产品在模具设计时首先考虑C、D三个孔要铸出来，可以分别用液压抽芯机构采取有角度的滑道的方式在生产中来实现孔的成形。图3是D孔的滑道机构示意，用这种办法可以将液压缸设计在模具外面，这样设计的好处是模具可以变薄，连续生产过程中便于维护。
在连续生产过程中，模具的抽芯孔会因为多次的滑动造成抽芯孔变形，在模具寿命的中后期，会经常出现抽芯研死的现象，为了解决这一问题，可以在抽芯孔的部位增加一个镶套，如果出现抽芯孔变形的情况，就可以更换镶套来解决(见图4)。这种办法也可以应用在模具的顶杆处，只要能加镶套的，就都可以做这个结构。
压铸是一种已得到了广泛应用的、能够批量提供尺寸精密、表面质量优良、基本上不加工或少加工铸件的生产工艺。由于铸件的质量和生产效率主要受压铸模具设计和制作的影响，因此不断提高和改善压铸模具的设计和制作水平，对后续的铸件生产大有裨益。
下面针对生产实践中对压铸模具进行的一些改进的实例，作简要分析。
一、铸件二次脱出，提高缓冲体铸件精度和生产效率
如图 1 所示的摩托车缓冲体铸件，该铸件平均壁厚 2. 5mm 左右，机械加工后再配一个适当的链轮即为缓冲体组件。为保证摩托车后轮的平稳行驶，该组件装配时，缓冲体的 4 个链轮安装孔与中心的轴承孔之间有较高的位置度要求。
1. 原有铸件的缺陷及改进
由图 1 可以看出，因铸件结构所限，铸件在脱模时的抱紧力较大，为顺利地脱模，早期的压铸模具的顶杆位置设置如图 2 所示。为放置顶杆，铸件上的 4 个链轮安装孔的底孔便无法在模具上做出，需通过后续的机械加工的方式完成。但铸件在机械加工过程中，因安装孔处壁厚较厚，铸件的内部缩孔严重影响了产品质量。同时，由于螺纹安装孔没有底孔，对机加工定位要求较高，稍有疏忽，机加后的铸件会产生位置度超差，无法满足使用要求，且生产效率极低，满足不了批量供货的需求。
为从根本上解决这个问题，就必须对压铸模具结构进行改进和提高，螺纹安装孔有必要在毛坯件上做出底孔，为此，在设计时就必须改变顶杆的位置。经过分析讨论，决定将顶杆位置改为如图 3 所示的部位，同时由原来的 4 根顶杆增加到 8 根。生产过程中发现，由于顶杆所在位置铸件壁厚较薄，加之铸件抱紧力较大，铸件不能顺利地被顶出，时常会发生顶出铸件时底面被顶穿的现象，造成铸件报废。
2. 新设计模具结构的改进
要想解决这个新问题，势必要增加顶杆数量或减小铸件的抱紧力，由于位置所限，再想增加顶杆数量已不可能，只能从减小铸件的抱紧力上下功夫。根据模具结构，我们决定通过采取二次脱模的方式将铸件脱出，来分减次所需的顶出力。
具体方案如下:
将动模中型芯的尾部台阶加工到 6mm 厚，动模型芯 ( 见图 4) 上安装孔的深度加工到 10mm，开模时，动模中芯随压铸件一起向前运动 4mm，完成次脱模。此后，顶出板继续顶出，压铸件再从动模中芯上脱出，完成第二次脱模。
通过两次脱模，减少了每次脱模的力量，可顺利完成压铸件的脱出。
解决了压铸件的脱模问题，还需要在下一循环中使定模中芯准确复位，否则铸件尺寸将发生变化，质量得不到保证。对于定模中芯的复位问题，可利用模具自身的结构来完成，该模具动模中芯和定模中芯是相贴合的，合模时，依靠定模中芯将顶出时跟出的动模中芯推回，即可使其准确复位。
通过上述模具结构的改进，从根本上解决了缓冲体压铸件没有链轮安装孔底孔，后续加工难度大的问题，降低了废品率，大大提高了后续机械加工的生产效率。
二、增加排气通道，稳定镶件尺寸
如图 5 所示的减速器壳体铸件，该产品共有 5 件嵌件，且大部分一次成形，不再进行二次加工，对嵌件的尺寸要求较严。在生产过程中发现，产品的嵌件长短不一，且不合格品分布完全没有规律性，每个操作工、每个班次都会产生大批的不合格品。经过分析可能原因如下:
( 1) 模具上嵌件安装底孔深度不合格。
( 2) 操作者未将嵌件安装到位。
( 3) 压铸机合模时因振动使嵌件脱出。
( 4) 嵌件本身尺寸不合格导致安装不到位。
经过现场排查，模具上的安装底孔深度和孔径都符合图样要求的尺寸; 嵌件尺寸也完全符合图样规定的公差; 据操作者反映每次嵌件都安装到位，就是生产出的产品尺寸长短不一，而压机振动的原因似乎也站不住脚。通过深入了解，我们发现了一个不起眼的问题，操作工反映: 嵌件安装时似乎有弹性，不易一下安装到位。
根据这个现象，我们做了大量的嵌件安装试验，结果表明: 由于模具底孔与嵌件的配合公差较小，操作者快速将嵌件安装进去后，底孔内的空气无法排除，形成一个空气压缩后的气垫，将嵌件从安装孔中弹出。为解决此问题，我们将模具安装孔的底部增加了一个排气通道，安嵌件时使孔内的空气能从此通道顺利排出，杜绝了类似问题的发生，保证了产品质量。
三、改进模具结构，防止轮毂模具局部开裂
如图 6 所示的轮毂产品，是摩托车上一个常用零部件，过去一段时期，轮毂压铸模具常在短期内产生局部龟裂，严重影响了铸件的外观质量。为改善铸件的质量，我们对轮毂模具进行了认真的分析，模具短期龟裂的主要原因有:
( 1) 模具材料及热处理。
( 2) 模具结构设计不当。
(3) 模具使用不当，缺乏必要的维护。
(4) 脱模剂使用不当。
从模具结构上我们可以看到，圆周上的 18 个辐条孔及辐条沉头孔是由整体的 18 个小型芯成形的，这样，模具的动模、定模方芯便可以采用车床加工的方式完成，降低了模具加工难度。但是，这种结构从动模芯上来看，就造成了模具上 18 个辐条孔型芯周围局部厚度仅有 2mm 左右。参见图 7 局部放大所示，其点状区域是原有模具辐条小型芯，如果将此区域与动模方芯一次成形，仅用活动型芯成形辐条孔，那么此处的模具壁厚将增加到 4mm 左右，虽然增加了模具的加工难度，但模具强度将会大大提高。在随后的模具制作中，我们改进了模具结构设计，用图 8b 所示的型芯取代了原有的图 8a 所示的辐条孔型芯，后期的轮毂模具基本上避免了在此处发生的早期龟裂现象。
四、增加工艺型芯，降低右箱体粘模时的维修难度
摩托车 100 型右曲轴箱体 ( 见图 9) ，在孔 1 附近有较多的凹槽，生产中极易产生铸件粘定模现象，且粘模后不易从定模中取出。每次粘模都浪费了大量的人力和物力来进行处理。由于受到图样尺寸所限，此处不能依据常规方法即加大脱模斜度的方式来解决。因此，除对模具进行适当的处理以减少粘模外，如何在粘模发生时尽快取出粘模的铸件，成了要解决的一个主要问题。
通过对模具分析发现，孔 1 是由动模上的型芯来成形的，而粘模发生时，此型芯已从铸件中脱出，如果在孔 1 对应的定模侧增加一个工艺型芯，粘模时可通过孔 1 将此型芯敲出，之后利用此孔便能轻松地将粘模区域的铸件从定模中敲出。
五、结语
通过上述实例分析，我们可以看出，如果在模具设计初期，设计人员能够与压铸模使用厂家进行深入的沟通，针对原有模具使用中的一些问题进行有目的的探讨，力争在新的模具设计制作中加以改进，对于模具的使用维护、铸件的批量生产，以及后续加工都大有裨益。
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