一副壓鑄模的開發成功，是一係列（liè）細致的分析與計算設計（jì）的結果。在（zài）設計（jì）中需要考慮零件的技術（shù）要求、設備條件、結構工藝性、模（mó）具結構等，有時還需要模擬分析。現在以一個電子殼體零件的壓鑄解決方案為例進行分析。

      １　零件的技術要求（qiú）和設備條件

      圖１是一個電子零件的殼體結構件，材料為Ａ３８０鋁合金［１］，外形尺寸為２４０ｍｍ×１６６ｍｍ×１３０ｍｍ，要求組織致密，表麵完整，並（bìng）滿足氣密性要求。壓鑄設備為ＷＯＴＡＮ７００，其額定鎖模（mó）力為７０００ｋＮ；其最大料缸直徑（jìng）為８０ｍｍ，拉杠間距為７５０ｍｍ，最大（dà）模厚為９００ｍｍ；設備有一個液壓抽芯裝置。

      ２　結構（gòu）工藝分（fèn）析

      該零件形狀複雜，台階多，５個麵有腔體結構，一個麵有散熱筋，壁厚不均勻，最大壁厚為１２ｍｍ，最（zuì）小壁厚為２．５ｍｍ，平均壁厚為３．２ｍｍ。零件的壓鑄填充過程遵循（xún）主幹型腔填充原則，即應遵循主幹型腔的填充———優質（zhì）填充區滿足７０％的要求；非主幹型腔的填充———金屬液互相衝擊區（qū）約為３０％［２］。

圖（tú）１ａ為原殼體（tǐ）零件，從任（rèn）何一個方向選擇澆（jiāo）注係統，優質（zhì）填充區域不超過５０％，其中有一個麵將全部是金屬（shǔ）液衝擊區。這種（zhǒng）結構不具備壓鑄工藝性，需要進行結構更改。經過結構分析，將圖（tú）１殼體箭頭１所指位（wèi）置的蓋揭開（kāi），變成圖１ｂ箭頭４所指（zhǐ）的無蓋位置，基本達到了主幹型填充原則要求。

      ３　鎖模力的計算

      在壓鑄過程中，鋁合金液在分型麵投影麵積上的（de）反壓力Ｐ反要小於壓鑄機的額定鎖模力，即（jí）：Ｐ反≤Ｐ鎖·ｋ （１）Ｐ反＝ΣＦ·ｐ×０．１ （２）式中，ΣＦ 為（wéi）鑄件在分型麵上的總（zǒng）投影麵積，ｃｍ２；ｐ 為壓射比壓，ＭＰａ；Ｐ鎖為壓鑄機額定鎖模力，ｋＮ；ｋ 為許用安全係數，對於鋁（lǚ）合金，ｋ＝０．８。計算得到零件的總投影麵積為６９０ｃｍ２，氣密件一般選用比壓為（wéi）７０ＭＰａ，代入式（２）得Ｐ反＝４　８３０ｋＮ；而ＷＯＴＡＮ７００壓鑄機的額定鎖模力Ｐ鎖＝７　０００ｋＮ，代入式（shì）（１）得Ｐ反≤Ｐ鎖·ｋ≤５　６００ｋＮ，滿足模具要（yào）求。

      ４　澆注（zhù）位置的選擇

      澆注位置的（de）選擇應符合金屬液填充流線原則，即內（nèi）澆道與壓（yā）鑄件主幹型腔所屬範圍內的任（rèn）意部位可通達的金（jīn）屬流線的應是最（zuì）短（duǎn）的；內澆道（dào）壓出的金屬液的流動方向（xiàng）應基本一致，並（bìng）沿著主幹型腔型麵的方向擴展填充［３］。按照金屬液填充（chōng）流線原則，澆注係統設計見圖２，以保證金屬流線最短，同時為了保證金屬液沿（yán）主幹（gàn）型（xíng）腔型麵的方向順利填充，在圖２中箭頭（tóu）所指位置增加了３處導流筋。

      ５　澆注係統計算

      ５．１　內澆口截麵積的計算

      根據Ｗ．Ｄａｖｏｋ經驗公式：Ａｇ ＝０．４８５　Ｖ （３）在壁（bì）厚為２．４～３．２ｍｍ時有一（yī）定的適應性。根據Ｇ．Ｌｉｅｂｙ經驗公式：Ａｇ ＝５　０００　Ｖ／（Ｖ ＋１０　０００） （４）在壁厚為（wéi）３～５ｍｍ時有一（yī）定（dìng）的適應性。式中，Ａｇ為內（nèi）澆口截麵積，ｍｍ２；Ｖ 為零（líng）件體積，ｃｍ３。使用Ｐｒｏ／Ｅ三維分析可（kě）得到零（líng）件體積Ｖ ＝７９０ｃｍ３，用式（３）計算得Ａｇ＝３８３ｍｍ２，用式（shì）（４）計算得Ａｇ＝３６６ｍｍ２，設計時，取兩者中間值Ａｇ＝３７０ｍｍ２。根據零件（jiàn）的平（píng）均壁厚為３．２ｍｍ，取（qǔ）內（nèi）澆口的厚度為ｂ＝２ｍｍ，內澆口長度Ｌ＝Ａｇ／ｂ＝１８５ｍｍ。

      ５．２　料（liào）缸的選擇

      ５．２．１　料缸截麵驗證

      按（àn）連續性原（yuán）理，流體流（liú）過某一限定部位，在一段（duàn）時間（jiān）內流體連續地充（chōng）滿這（zhè）個（gè）部位（wèi），因此在（zài）這（zhè）個時間內流入、流出的流量Ｑ 是相等的（de）。

      Ｑ ＝Ｖｇ·Ａｇ ＝Ｖｐ·Ａｐ

      Ｖｇ ＝Ｖｐ·Ａｐ／Ａｇ （５）

      式中，Ｖｇ為充填速度（dù）；Ｖｐ為射料杆壓射速度；Ａｐ為（wéi）料缸截麵積。

      射料杆壓射速（sù）度Ｖｐ一般以１．５～２．５ｍ／ｓ比較合適，設計時選擇Ｖｐ＝２．４ｍ／ｓ，料缸直徑為（wéi）８０ｍｍ 時，Ａｐ＝５　０２４ｍｍ２，代（dài）入式（５）得Ｖｇ＝３２．５ｍ／ｓ，符（fú）合一般經驗填充（chōng）速度為３０～５０ｍ／ｓ的要求。

      ５．２．２　充滿度（dù）驗證

      料缸直徑為８０ｍｍ時，料缸能容納金屬液的最大總（zǒng）質量為５．８ｋｇ，而帶澆注係統的零件總質量為３．５ｋｇ，充滿度為３．５／５．８＝５１．７％，符合充滿度３０％～７５％的要求。所以選（xuǎn）擇型號為ＷＯＴＡＮ７００壓（yā）鑄機、直徑為（wéi）８０ｍｍ的料缸符合（hé）設計需求。

      ６　模具總裝簡圖的設計 

      由於該零（líng）件複雜，外形偏大，需要４ 個滑塊抽（chōu）芯———兩個液壓油缸抽芯和兩個斜拉杆抽芯。圖３是模（mó）具總裝簡圖。

      圖４為充填型腔（qiāng）不同步的情況，其中模具（jù）外形尺寸為８３０ｍｍ×７５０ｍｍ×７００ｍｍ，偏心距為（wéi）２００ｍｍ。而７０００ｋＮ壓鑄機拉杠間距為７５０ｍｍ，最大模厚為９００ｍｍ，模具不能直接裝入壓鑄機。通過計（jì）算，將模架切去下麵（miàn）兩個角，並將模具動模和定模分開來安裝，可以將模具裝入壓鑄機。

      壓（yā）鑄機隻有一個液壓抽（chōu）芯裝置，通過三（sān）通結構，可用（yòng）一個液（yè）壓抽芯裝置（zhì）帶動兩個液壓缸（gāng），直徑分別是１５０ｍｍ 和１２５ｍｍ。合模時推杆（gǎn）與滑塊會有幹涉，設計先回程機構可以有效解決這個問（wèn）題。

      ７　模擬試驗

      考慮到（dào）該殼（ké）體（tǐ）零（líng）件結構（gòu）工藝的複雜性，為慎重起見，進行了壓鑄（zhù）仿真（zhēn）模擬試驗，將壓射杆射速設定（dìng）為２．４ｍ／ｓ，澆注溫度設定為６５０℃，快壓射（shè）的切入點選擇為４支橫澆道全部充滿時（shí），零件收縮率（lǜ）為０．６％，劃分網格數為３　５００萬，模擬時（shí）間（jiān）為５．５ｈ。試（shì）驗結果：①４支澆道不能同步（bù）填充，中間兩支先（xiān）進入型腔，見（jiàn）圖４；②部分區域填充不完整，見圖５。

      ８　工藝修

      根據仿真模擬分析的結果，對殼體零件進（jìn）行了工藝修改：①將４支澆道改為兩支，以保證澆（jiāo）道同步填充，見圖６；②更改零件局部位置（zhì）壁厚，減少填充阻力，保證（zhèng）金屬液填充流線原則。圖１ａ、圖（tú）１ｂ分別是（shì）修改前和修改後的殼體（tǐ），將箭頭２、３所（suǒ）指的壁厚２．５ｍｍ分別改為（wéi）箭（jiàn）頭５、６所指的３．５ｍｍ及４．５ｍｍ。其中箭頭所指的修改壁厚不影響使用結構，箭頭所指的修改壁厚則可以通（tōng）過銑削加工（gōng）去除。