本文探討了鋁合金壓鑄件模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量相關(guān)內(nèi)容。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.對壓鑄件產(chǎn)品的安全性和造型美觀的要求不斷提高。根據(jù)使用的不同，對零件的質(zhì)量的評價(jià)有所不同。具體來說，若零件在力學(xué)性能、幾何形狀、尺寸精度、縮孔、氣孔、粗糙度等方面滿足使用要求，就是合格品;此零件比圖紙要求質(zhì)量稍差些，但還能勉強(qiáng)使用，該零件就是次品。如果完全不符合使用要求，該零件就是廢品。如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件，對節(jié)約材料、能源和縮短制造工時，提高經(jīng)濟(jì)效益都有很大的意義。

　　1 影響壓鑄件質(zhì)量的因素

　　影響壓鑄件質(zhì)量的因素很多。如壓鑄機(jī)類型及質(zhì)量。壓鑄件幾何結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求的合理性。模具的結(jié)構(gòu)及操作人員的技術(shù)水平等。

　　1.1 壓鑄件的設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)者應(yīng)首先充分了解用戶的使用要求及工作條件，壓鑄件的受力情況，然后根據(jù)使用要求及工作環(huán)境選擇適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì).了解其材質(zhì)壓鑄性能等。在設(shè)計(jì)時，要特別注意在滿足使用要求的前提下盡量使壓鑄件結(jié)構(gòu)簡單。壁厚適當(dāng)均勻且留有必要的出模斜度，否則會導(dǎo)致壓鑄件上出現(xiàn)凹坑、氣孔、縮松欠鑄拉痕、裂紋、變形等缺陷。

　　壓鑄件尺寸精度的要求應(yīng)合理，否則會對模具設(shè)計(jì)、模具加工、工藝條件的制定和管理造成不必要的麻煩。又會造成大量的不合格產(chǎn)品。

　　1.2 模具結(jié)構(gòu)、加工精度及模具材料的選擇

　　壓鑄件是由模具壓鑄的，無疑模具的設(shè)計(jì)、加工、模具材料的選擇等與產(chǎn)品質(zhì)量有密切關(guān)系。模具結(jié)構(gòu)不合理，無論從工藝上采取何種措施。也很難使產(chǎn)品合格。

　　此外，模具材料、模具的加工精度、表面粗糙度、加工痕跡、熱處理的微小裂口、氮化層厚度以及模具裝配不當(dāng)?shù)榷紩绊懏a(chǎn)品的質(zhì)量及模具壽命。

　　1.3 鑄件材料的收縮率

　　鑄件材料的收縮率一般以平均百分率或以有一定變化范圍的百分率形式給出時。通常選用材料的平均收縮率。對于高精度的壓鑄件。設(shè)計(jì)模具時選用材料收縮率應(yīng)特別注意。必要時可以先作試驗(yàn)?zāi)＞摺Ｔ谠囼?yàn)?zāi)＞呱先〉眯枰臄?shù)據(jù)之后.再著手設(shè)計(jì)和制造用于大量生產(chǎn)的模具。要用不同的收縮率來計(jì)算壓鑄件各部位的工作尺寸，基本計(jì)算公式為：

　　1.4 壓鑄工藝的制定和執(zhí)行

　　壓鑄工藝的制定和執(zhí)行與模具、壓鑄設(shè)備的質(zhì)量、操作人員的技術(shù)水平有關(guān)。在國內(nèi)現(xiàn)有壓鑄設(shè)備條件下，對壓鑄工藝參數(shù)還難于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠、精確的控制。實(shí)現(xiàn)基本控制壓鑄工藝是將壓鑄設(shè)備、壓鑄材料和模具等要素組合并加以運(yùn)用的過程。對工藝及主要參數(shù)不嚴(yán)執(zhí)行，會使壓鑄件發(fā)生縮松、變形、欠鑄、尺寸不合格等。

　　2 壓鑄件質(zhì)量與模具的關(guān)系

　　模具是壓鑄件的主要工具，因此在設(shè)計(jì)模具時應(yīng)盡量注意使模具總體結(jié)構(gòu)及模具零件結(jié)構(gòu)合理，便于制造，便于使用，安全可靠。要使模具在壓鑄中不變形。金屬液在模內(nèi)流動穩(wěn)定，能均勻地使鑄件冷卻，能全自動壓鑄而無故障。此外，要根據(jù)生產(chǎn)批量，材質(zhì)情況等合理地選用適宜的模具材料。下面從保證壓鑄件質(zhì)量方面談點(diǎn)看法。

　　2.1 模具結(jié)構(gòu)要合理.模具零件的結(jié)構(gòu)也要合理

　　從強(qiáng)度的觀點(diǎn)來看。把模具零件設(shè)計(jì)成整體的好，堅(jiān)固耐用，在使用中不易損壞，不易變形。但是如果壓鑄件形狀復(fù)雜，模具零件也復(fù)雜，會使模具加工困難，加工的精度不高。若把模具零件做成組合式，則加工大為簡化，易獲得高的加工精度，進(jìn)而可獲得高質(zhì)量的壓鑄件。

　　2.2 型腔數(shù)的決定

　　決定型腔數(shù)，要考慮設(shè)備能力，模具加工的難易。生產(chǎn)批量大小，鑄件的精度要求等。特別是多型腔模具，由于模具加工難度大，尺寸精度誤差大，流道配置不易取得均衡，各型腔鑄件性能就不一致。壓鑄件要求精度高，幾何形狀復(fù)雜時最好一模一腔。小型鑄件根據(jù)情況而定。

　　2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　澆注系統(tǒng)不僅是液體金屬充填壓鑄型的通道.還對熔化液流動速度和壓力的傳遞以及排氣條件。壓鑄型熱平穩(wěn)等因素有調(diào)節(jié)作用。所以設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)必須分析鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，技術(shù)要求，合金種類及其特性，還要考慮壓鑄機(jī)的類型及特點(diǎn)等。這樣才能設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)。

　　目前澆道系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的計(jì)算方法，多采用經(jīng)驗(yàn)而進(jìn)行設(shè)計(jì)。試模調(diào)整。經(jīng)驗(yàn)為：

　　澆道尺寸，基于內(nèi)澆口截面積而定，即內(nèi)澆口截面積：澆道截面積=l：3～1：4。內(nèi)澆口厚度：澆道厚度=1：5～1：8

　　2.4 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　模具應(yīng)設(shè)有足夠溢流范圍的溢流槽和排氣通道，這對保證產(chǎn)品質(zhì)量很重要。人們常常忽視溢流通道由進(jìn)來的金屬液過早堵死的現(xiàn)象，采用圖l所示的結(jié)構(gòu)，能使金屬液先流進(jìn)溢流槽的較深的部位。保證排氣孔的最長時間內(nèi)一直是通的。此外。溢流槽應(yīng)設(shè)有頂料桿.以排除溢流槽中的金屬。

　　2.5 模具溫度

　　壓鑄模的溫度是影響鑄件質(zhì)量的一個重要因素。模溫不當(dāng)不但影響壓鑄件的內(nèi)外質(zhì)量(如鑄件產(chǎn)生氣孔、縮孔、疏松、粘膜、晶粒粗大等缺陷)。還影響鑄件尺寸精度甚至鑄件變形，使壓鑄模出現(xiàn)龜裂，使鑄件表面形成難以清除的網(wǎng)狀毛刺，影響壓鑄件的外觀質(zhì)量。以鋁合金為例，合金溫度在670~710℃澆入鑄型。在長期生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)得出模具最佳溫度應(yīng)控制在澆人鑄型溫度的40%。鋁合金壓鑄模溫度為230～280℃。模具溫度在這一范圍內(nèi)有利于獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)鑄件。

　　模具一般都不用氣體或電加熱.而采用預(yù)熱冷卻裝置。這些裝置是按照要求用油作介質(zhì)。對模具進(jìn)行預(yù)熱和冷卻的。

　　2.6成型零件尺寸的決定

　　計(jì)算壓鑄零件尺寸時選用壓鑄材料的收縮率要符合實(shí)際，不然會導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品不合格。必要時通過試驗(yàn)?zāi)＞邔?shí)測之后再計(jì)算壓鑄件的尺寸。對于高精度的產(chǎn)品，甚至要把模具壓鑄零件材料的熱膨脹以及產(chǎn)品壓鑄后保存，使用環(huán)境對產(chǎn)品尺寸精度的影響考慮在內(nèi)。

　　2.7分型面位置的決定

　　分型面的位置會影響到模具加工、排氣、產(chǎn)品脫模等。通常分型面會在產(chǎn)品上留下一條痕跡線，影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量及尺寸精度。因此，設(shè)計(jì)分型面位置時，除考慮到產(chǎn)品脫模、模具加工、排氣等問題外。可把分型面位置放在產(chǎn)品表面質(zhì)量要求不高或尺寸精度不高的地方。

　　2.8模具不能變形

　　往往由于模具結(jié)構(gòu)不合理或模具材料選用不當(dāng)，造成模具在使用中裂口、變形，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，為此，在設(shè)計(jì)模具時必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣肀ＷC產(chǎn)品的質(zhì)量。通常壓鑄時.模具內(nèi)壓力為70～100 MPa為使模具不變形錯位，型腔要充分厚，安裝型芯的板及墊板要充分厚，必要時墊板下可以增加支墊。型芯與型腔要安裝可靠.型芯與安裝孔側(cè)面粗糙度要合適，粗糙度不能太低，穿通孔型芯應(yīng)兩邊固定，以防止產(chǎn)品一邊壁厚。一邊壁薄。對產(chǎn)品上盲孔的型芯也應(yīng)從進(jìn)料口部位、數(shù)量及型芯加固上想辦法，使型芯受力均衡。對壓鑄模可對型腔、墊板進(jìn)行強(qiáng)度校核。對于型腔壁厚進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核，對于墊板進(jìn)行剛度校核。除在模具結(jié)構(gòu)上采取某些保證措施之外，還得選用變形小，強(qiáng)度好的模具材料。另外，模具導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間存在間隙或?qū)е?dǎo)套在使用過程中離體保存磨損都會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。特別是尺寸精度高的產(chǎn)品，為了保證產(chǎn)品精度，可在分型面上設(shè)置動、定模錐面配合部分或者在型腔周圍適當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)置2~4個定位桿起定位及增強(qiáng)作用，以防止動、定模錯位。這對大型、大批量生產(chǎn)用模更為重要。

　　推出系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置導(dǎo)柱.用以防止推桿等工作不平穩(wěn)受單側(cè)磨損，保證產(chǎn)品受力均勻，頂出時不使產(chǎn)品變形。

　　3 壓鑄模常見故障原因及排除方法

　　壓鑄模常見故障原因及排除方法參見表1。

　　4 結(jié)束語

　　目前模具設(shè)計(jì)基本上采用類比的方法.依靠經(jīng)驗(yàn)、直觀和試探的方法進(jìn)行。今后應(yīng)在生產(chǎn)中積累經(jīng)驗(yàn)，特別是根據(jù)材料的壓鑄性等特點(diǎn)所得模具設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，輸入計(jì)算機(jī)，再運(yùn)用到模具設(shè)計(jì)中來;將模具分類，使其規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化;用電腦設(shè)計(jì)，進(jìn)行自由曲面設(shè)計(jì)，流動設(shè)計(jì)，溫度確定，強(qiáng)度計(jì)算，東南理工大學(xué)和東南大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的"壓鑄工藝參數(shù)及缺陷判斷的專家系統(tǒng)"。具有一定的綜合優(yōu)化作用;哈爾濱科學(xué)技術(shù)大學(xué)提出的"壓鑄模CAD系統(tǒng)"，華中科技大學(xué)對壓鑄模CAD，CAM系統(tǒng)的研究已有十年。取得了較好的效果。用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行CAE分析。以提高設(shè)計(jì)模具的速度。使模具結(jié)構(gòu)更加合理。