帶嵌件的壓鑄模設計

福建兵工裝備有限公司 (永安 366032） 張健清

壓力鑄造是目前有色金屬鑄件的重要成形工藝方法。壓鑄不僅具有生產流程短，工序簡單而集中，以及鑄件強度和硬度較高的特點，且具有節省能源、原材料等優點，是一種高效的鑄造方法。壓鑄模具是壓力鑄造生產的關鍵，其質量決定著壓鑄件的質量和精度，而模具設計直接影響著壓鑄模的質量和壽命。因此，模具設計是模具技術進步的關鍵，也是模具發展的重要影響因素。

1. 零件結構與工藝分析

（1）零件結構分析 如圖1所示，該零件為一種帶長桿類嵌件的壓鑄件。圖2為其結構，最小壁厚為2.5mm，最大壁厚為2.95mm。壓鑄件表面不允許有裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。為了保證嵌件與壓鑄件本體結合牢固，防止徑向或軸向移動，嵌件開有一段長40mm的槽，槽表面滾花。

圖1 帶嵌件的壓鑄件三維實體

圖2 帶嵌件的壓鑄件零件結構

（2）壓鑄件材料分析 壓鑄件材料選用ADC12，抗拉強度≥330MPa，屈服強度≥180MPa，伸長率≤1.5%，硬度≤150HBW。ADC12是Al-Si-Cu系合金，是可熱處理強化的鑄造鋁合金，有很好的鑄造性、耐蝕性和可加工性，且壓鑄件強度高，熱脹系數小。但是壓鑄成形后存在內部組織致密性差、強度低等缺陷。

（3）壓鑄成形工藝條件 鑄件收縮率為0.6%，鑄造壓力為（140±20）MPa，鋁液溫度為650～720℃，保壓及留模時間為（8±1）s，模溫為150～250℃，嵌件預熱到150～250℃，壓室直徑為40mm，每模周期30s。

2. 模具結構設計

（1）分型面的選擇 按圖2Ⅰ-Ⅰ分型面設計，型腔全部設計在定模內，型芯全部處在動模內。選此分型面放嵌件方便，穩定可靠，鑄件易脫模，有利于澆注系統和排氣系統的布置。

圖3 帶嵌件和澆注系統的壓鑄件

（2）澆注系統及排溢系統設計 圖3為帶嵌件和澆注系統的壓鑄件。此模具為一模兩腔結構，采用側澆口進澆，整個澆注系統由直澆道、橫澆道與內澆道三部分組成，橫澆道與內澆道均開設在定模上。橫澆道為反切線式，深度為5mm，兩側起模斜度30°，底部圓角半徑3mm；內澆道采用半環形，厚度為2.2mm，寬度1.8mm，底部圓角半徑1.5mm，內澆道橫截面積為228.72mm2。該模具無需設排氣槽，型腔中的氣體、夾雜物可分別從分型面及型芯與嵌件配合間隙排出。

（3）成形零件結構 直接與鑄件相接觸的零件統稱為成形零件，如圖4所示為該模具的成形零件，由型芯和型芯套組成，其材料分別選用具有高硬度、熱硬性的W18Cr4V和耐冷熱疲勞性良好的3Cr2W8V。此模具采用鑲拼式結構，有利于更換易損件，降低模具制造成本；型芯采用臺階式結構固定，制造和裝配較簡便。

圖4 成形零件

（4）推出機構 該鑄件屬于面積大、壁薄但輪廓簡單的盤形深腔類鑄件，此類鑄件宜采用卸料板推出機構。卸料板推出機構運動較平穩可靠，鑄件承受推出作用力的面積大，推力分布均勻，推出平衡，鑄件變形小。卸料板推出機構主要由退料板、型芯套和退料壓板等零件組成。推出力通過退料壓板、退料板借助退料板導套在導柱上移動，將鑄件從型芯中推出。推出鑄件時復位桿連同推出元件向前運動，合模時，定模分型面觸及復位桿端面，動模其余部分繼續合模動作，推出機構復位。

（5）模具結構及工作過程 此模具屬兩板模，其最大外形尺寸為358mm×225mm×500mm（長×寬×高），選用DM180型壓鑄機。

模具工作過程：如圖5所示，把預熱過的嵌件插入動模板內的型芯中，動模定模合模，將鋁液澆入模具澆口套中，通過壓鑄機的壓射頭將鋁液壓入密封型腔中，經保壓、冷卻后，動模和定模分開，壓鑄機頂出液壓缸開始工作，頂出機構將退料板連同定位桿上的尾管和鑄件頂出，當運動到頂出行程90mm后取出鑄件，隨后動模、定模合模，壓鑄機頂出液壓缸帶動模具頂出機構復位，一個壓鑄周期完成。

圖5 帶嵌件的壓鑄模

3. 模具裝配技術要求

（1）澆道表面光滑。

（2）合模時分型面上的局部間隙≤0.07mm。

（3）復位桿復位后，應與型腔表面齊平，不允許低于型腔表面，但可以凸出表面，凸出高度≤0.10 mm。

（4）復位桿復位后應與分型面齊平，允許低于分型面，但必須不超過0.05 mm。

（5）所有活動機構應滑動靈活，運動平穩，動作可靠，位置準確，不得出現歪斜和卡滯現象。

（6）固定的零件不得竄動。

（7）所有型腔在分型面的轉角處均應保持銳角，不得有圓角和倒角。

（8）澆道轉接處應光滑連接，鑲拼處應密合，未注脫模斜度≥5°，表面粗糙度Ra＝0.8μm。

（9）分型面上除導套孔、斜導柱孔外，所有模具制造過程中的工藝孔、螺釘孔都應堵塞，并與分型面齊平。

4. 結語

該模具為典型的帶長桿嵌件的圓環類壓鑄模，采用手動放置嵌件，其結構設計合理。壓鑄件尺寸精度好，表面平整、光潔，無影響外觀和產品性能的裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，壓鑄后壓鑄件抗壓強度均＞400MPa，滿足技術要求。澆道采用反切線式澆口，金屬液首先充填深腔處，將氣體擠向分型面排出，不正面沖擊型芯，又不過早封閉分型面，充填排氣條件良好，可提高模具使用壽命，改善壓鑄件質量。