壓鑄模具是（shì）壓鑄生產中重要的工藝設備。金屬液在壓鑄模（mó）具中冷卻凝固，最終（zhōng）形成壓（yā）鑄件（jiàn）。壓鑄件的形狀、尺寸、質量，以（yǐ）及壓鑄生產的順暢性都與壓（yā）鑄模具密切相關，因此正確合理地設計壓鑄模具至關重要。

      一、壓鑄模具的基（jī）本結構

      常用的壓鑄模具由兩個半模組成，分別稱為定模和（hé）動模（mó）。也有更複雜的壓鑄模（mó）具，不止兩個半模。壓鑄模具的組成如圖1所示。

      壓鑄模具組成部分的作用如下：

      (1)直（zhí）澆道連通壓室或至橫澆（jiāo）道（dào），包（bāo）括澆口套和分流錐等。

      (2)澆注係統 合金（jīn）液進入型腔的（de）通道，包括內澆道、橫澆道及直澆道等。

      (3)型腔在鑲塊上形成壓鑄件的幾何形狀。

      (4)抽芯機構完成活動（dòng）型芯的抽出（chū）及插入動作（zuò），包（bāo）括滑道、滑塊、油缸及斜（xié）杠等。

      (5)排溢係統排氣體及存儲冷金屬殘渣等。

      (6)溫度控製係統（tǒng）控製壓（yā）鑄模具的溫度（dù），包括冷卻（què）水管和加熱油管（guǎn）等。

      (7)頂出機構將（jiāng）壓（yā）鑄件從型腔中頂出，包（bāo）括頂杆等（děng）。

      (8)動模框連接及固定動模部件，包括套（tào）板、支撐板等。

      二、壓鑄模（mó）具的設計

      設計壓鑄（zhù）模具要（yào）注意以下（xià）幾（jǐ）個要點：

      (1)要盡可能地采用先進簡單的結構，保證動作穩定可靠、方便日（rì）常維護、維修。

      (2)要考慮澆注係統的可修改性，在調試過程（chéng）中（zhōng）可以（yǐ）進行必要的修改。

      (3)合理選用（yòng）各種（zhǒng）公差、縮尺（chǐ）及加工餘量，保證可靠的模件配合及要求（qiú）的壓鑄件精度。

      (4)選用合適的模具材料和可靠的熱（rè）處理工藝，確保（bǎo）壓鑄模具的使用（yòng）壽命。

      (5)應具有足（zú）夠的剛度及強度，能夠（gòu）承受鎖模壓力和漲型力，壓（yā）鑄生（shēng）產過（guò）程（chéng）中不產（chǎn）生變（biàn）形（xíng）。

      (6)盡可能使用標準化的壓鑄模具零件，改善經濟性及互（hù）換性。

      在設計模具時，還要根據鑄件的投影麵積計算出（chū）壓鑄生產（chǎn）中的總投影麵積、壓射比壓，以（yǐ）選擇合適噸位的壓鑄機，公式如（rú）下：

      壓鑄機選好（hǎo）後，根據壓鑄機的動靜行板及壓射偏心位置等尺寸，設計模（mó）具的大（dà）小、中心位置（zhì）、複位拉杆孔位等與壓鑄機相連（lián）接部分的尺寸。

      隨著我國汽車製造業的發展，越來越多的汽車零部件采用了鋁合金材質（zhì），例如（rú）汽車發動機（jī）的缸（gāng）體、缸蓋、油底殼以及各類連接支架等。隨著（zhe）壓鑄技術的日益成熟，各汽（qì）車廠商對壓鑄件的內部質量要（yào）求越來越高，尤其以德國大眾的要求最為嚴格，每一（yī）種車型（xíng）的發動機壓鑄件產品都有一套相應的技術要求（qiú），產品孔隙度的（de）要求（qiú）是每一種零部件所必須的要求。

      一些零部件結構非常複雜（zá），需要（yào）在（zài）模具（jù）上做一些相應的結構才能實（shí）現批量壓鑄生產，如零部件上有多種角度的螺紋孔，要保證加工後的產品質量，必須在模具的相應位（wèi）置製作型芯，如圖2所示。

      圖2中，A為定位孔，B是3個M8的螺紋孔（kǒng），與定位孔角（jiǎo）度呈10。，其中右側的兩個螺紋孔是（shì）通孔；c是兩個（gè）螺栓過孔，與定位孔角度呈5。；D是與定位孔呈34。的螺紋孔，長38mm。抽芯機構按驅動方式可分為（wéi）機械式和液壓式種。機械式抽芯主要（yào）通過開合模過程中斜銷、彎銷、齒（chǐ）輪和齒條等實現抽芯與複位。液壓抽芯機構的工作原理比較簡單，直接利用液壓缸進行抽芯及複位動作。液壓抽芯（xīn）機構可以根據抽芯（xīn）力的大小及抽（chōu）芯距離的長短（duǎn）選擇液壓缸的尺寸。圖2產品在（zài）模（mó）具設計時首先考慮 、C、D三個孔要鑄出來，可以分別用液（yè）壓抽（chōu）芯機構采取有（yǒu）角度的滑道的方式在生產中來實現孔的成形。圖（tú）3~D：fL的滑（huá）道機構示意，用這種辦法可以將液壓缸設計在模具外麵，這樣設計的好（hǎo）處是模具可變薄，連續生產過程中便於維護。

      在連續生產過程中，模具的抽芯孔會因為多次的抽（chōu）插滑動造成抽芯孔變形，在模（mó）具壽命中後期（qī），會經常出現（xiàn）抽芯研死的現（xiàn）象，為（wéi）了解決這一問題，可以在抽芯孔的部位增加一個鑲套，如果出現抽芯孔變形的情況，就可以更換鑲套來解決（見圖4）。這種辦法也可以應用在（zài）模具的頂杆處，隻要能加鑲套的，就可以做成這個結構。

      由於一些零部件圖樣的要求，鑄件上一些區（qū）域需要放置規定大小的異形頂杆。圓圈內的4個頂杆成形部分(見圖（tú）5)是階梯形式的，直徑為8mm、。由於鑄件動模型腔比較深，所（suǒ）以產生的抱緊力就很大，頂（dǐng）杆頂出鑄件時所需要的力就大，頂杆在壓鑄（zhù）生產過程中容易折斷。由於鑄件成形部分頂杆的直徑由產品圖樣確定，可以根據產品的特（tè）點，設計階梯粗細的頂杆，以保（bǎo）證頂杆的壽命。

      由於有了（le）c、D兩個角度的油缸在模具上（shàng），B所示的3個M8的螺紋孔就沒有位置再（zài）采用油缸的方式（shì）來（lái）做預鑄孔了，兩個M8螺紋通孔（kǒng）深l8mm，想保證內部質（zhì）量必須做出預（yù）鑄孔，我們采取（qǔ）做對接（jiē）異形型芯的方式來解決這個問題，對接形式如圖6所示

      型芯不是正常對接的，錯開（kāi）了一定的距離，在兩型（xíng）芯對接的部分是正常的出模斜度(一般設（shè）計在1～1．5之間，兩個型芯外側的出模斜度就是正常的出模斜度外加與定（dìng）位孔所呈的角度)。

      由於某些複雜的產品（pǐn）厚大區域（yù）通過壓鑄工藝參數無法保證內部質（zhì）量，所以在設計模具時要考慮增加局部擠壓機構，這種機構的原理是在壓射完成的最短時間內，將抽（chōu）芯（xīn）插入，使得這一區域（yù）壓實，減少氣孔。擠壓（yā）機構抽芯的成形部分是（shì）沒有出模斜度的，所以隻適合短程的結構。

      三（sān）、壓鑄工藝係統設計

      模具大框（kuàng）設計好後，就進（jìn）入了澆注係統的（de）設計，早（zǎo）先都是看二維或三（sān）維圖樣根據實踐（jiàn）經驗來做這一部分的。在生產（chǎn）過程中根據產品的內部質（zhì）量來（lái）調整內澆道的位置（zhì）和方向。近十幾年來，隨（suí）著鑄造充型凝固過程數值模擬技術的不斷發展以及鑄造行業的市場需求，鑄造過程（chéng）模擬商品化軟件不斷出現，很多主機廠也要求在設計模（mó）具前看到壓（yā）鑄模擬過（guò）程，因此很多模具廠家都使用了MAGMAsoft或ANYCASTING兩種模擬軟件，在設計之初將設計好（hǎo）的三維導入到這個程序裏麵，設定壓鑄工藝（yì）參數後，模擬軟件經過一定的運算（suàn）得出（chū）接近實際（jì）生產效果的模擬動畫（huà），如圖7～圖10所示。

      壓鑄工藝要求模擬達到的（de）效果如（rú）下：

      (1)合金液應（yīng）同時到達內澆（jiāo）道處。

      (2)在填充過程中合金液應平穩填充。

      (3)填充過程中不能出現卷氣（qì）或紊流現象。

      (4)填充完（wán）成前，合金液不能將集渣包過道封死。

      (5)從填充過（guò）程中所產生的（de）冷金屬（shǔ）不能存（cún）在鑄件內，應全部（bù）被驅趕到（dào）集渣包裏。

      根（gēn）據填充模擬和（hé）粒子追蹤模擬，以及壓鑄工藝的要求，模具澆道和集渣包的位置和大小都要做到相應優化；根據凝固（gù）模擬（nǐ）和鑄件的壁厚，模具內冷（lěng）卻水和加熱油（yóu）管（guǎn），以及點冷卻的位（wèi）置能夠確定；根據（jù）模具衝（chōng）蝕模擬可以確定模具的（de）哪些地（dì）方需要重點噴塗（tú）。通過模擬分析（xī），在設計時解決了澆口和（hé）集渣包手動優化的過程，這（zhè）樣就節省了模具製造時憑經驗所產生偏（piān）差造成的模具修改過程。

      為了使鑄（zhù）件的質量得到進一步提高，一些公司利（lì）用抽真空技術使廢品率下降（jiàng），創造更高的價值。日（rì）本的抽真空技術非常成熟，我國也借鑒了一些他（tā）們的（de）經驗。抽真空技術要求模具排氣道的麵積與衝頭麵積（jī）之比為1：100。在快壓射開始前的0．4s啟動真空泵（bèng），抽真空在設計模具時可以根據產品（pǐn）的複雜程度和模具的（de）大小，來確定使用真空排氣波板或真空（kōng）閥的數量。圖11是模具上抽（chōu）真空的結構。

      在抽真（zhēn）空技術應用較好的情（qíng）況（kuàng）下，鑄件的（de）廢品率至少（shǎo）要降（jiàng）到原有廢品率的20％以下。但由於（yú）抽真空設備價格（gé）很高，一些壓（yā）鑄廠隻是將其用在廢品率（lǜ）較高的產品（pǐn）模具上。