一副壓鑄模的開發成功，是一係列細致的分析與計算設計的結果。在設計中（zhōng）需要考慮零（líng）件的技術要求、設備條件、結構工藝性、模具（jù）結構（gòu）等，有時還需要模擬（nǐ）分析。現在以一個電子殼（ké）體零（líng）件的壓鑄解決方案為例進行分析。

      １　零件的技術要求和設備條件

      圖（tú）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（miàn）完整，並滿足氣密性要求。壓鑄設備為ＷＯＴＡＮ７００，其額定鎖模力為７０００ｋＮ；其最大料缸直徑為８０ｍｍ，拉杠間距為７５０ｍｍ，最大模厚為９００ｍｍ；設備有一個液壓抽芯裝置。

      ２　結構工（gōng）藝分析

      該零（líng）件形（xíng）狀複雜，台階多，５個麵有腔體結構，一個麵有（yǒu）散熱筋，壁厚不均勻，最大（dà）壁厚為１２ｍｍ，最小壁厚為２．５ｍｍ，平均壁厚為３．２ｍｍ。零件的壓鑄填充（chōng）過程遵循主幹型（xíng）腔填充原（yuán）則，即應遵循主幹型（xíng）腔的填充———優質填充區（qū）滿（mǎn）足７０％的要求；非主幹型腔的填充（chōng）———金屬液互（hù）相衝擊區約為（wéi）３０％［２］。

圖（tú）１ａ為原殼（ké）體零件，從任何一個方向選擇澆注係統，優質填充區域不超過５０％，其中有一（yī）個麵將全部是金屬液衝擊區。這種結構不具（jù）備壓鑄工（gōng）藝性，需要進行結構更改（gǎi）。經過結構（gòu）分析，將圖１殼體箭頭１所指位置的蓋（gài）揭開，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（zhù）過程中，鋁合（hé）金液在分型麵投影（yǐng）麵積上的反（fǎn）壓（yā）力（lì）Ｐ反要小於壓鑄機的額定鎖模力，即：Ｐ反（fǎn）≤Ｐ鎖·ｋ （１）Ｐ反＝ΣＦ·ｐ×０．１ （２）式中，ΣＦ 為鑄件在分型麵上的總投影麵積，ｃｍ２；ｐ 為壓射比壓，ＭＰａ；Ｐ鎖為壓鑄機額（é）定鎖模力，ｋＮ；ｋ 為許用安全（quán）係數，對於鋁合金，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７０ＭＰａ，代入（rù）式（２）得Ｐ反＝４　８３０ｋＮ；而ＷＯＴＡＮ７００壓鑄機的額（é）定鎖模力Ｐ鎖＝７　０００ｋＮ，代入式（１）得（dé）Ｐ反（fǎn）≤Ｐ鎖·ｋ≤５　６００ｋＮ，滿足模具要求。

      ４　澆注位置的選擇

      澆注位置的選擇應符合金屬液填（tián）充流線原則，即內澆道與壓鑄件主幹型腔所屬範圍（wéi）內的任意部位可通達的金屬流線的應是最短的；內澆道壓出的金屬液的流動方向應基本一致，並沿著主幹型腔型麵的方向擴展填充［３］。按（àn）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（duǎn），同（tóng）時為了保證金屬液（yè）沿主幹型（xíng）腔型麵的方向順利填充，在圖２中箭頭所指位置增加了３處導流筋。

      ５　澆注係統計算

      ５．１　內澆口截麵（miàn）積的計算

      根（gēn）據（jù）Ｗ．Ｄａｖｏｋ經驗公式：Ａｇ ＝０．４８５　Ｖ （３）在壁（bì）厚為２．４～３．２ｍｍ時（shí）有一定的適應性。根據Ｇ．Ｌｉｅｂｙ經驗公式：Ａｇ ＝５　０００　Ｖ／（Ｖ ＋１０　０００） （４）在壁厚為３～５ｍｍ時有一（yī）定的適應性。式中，Ａｇ為內澆口截麵積，ｍｍ２；Ｖ 為零件體（tǐ）積，ｃｍ３。使用Ｐｒｏ／Ｅ三維分析可得到零件體積Ｖ ＝７９０ｃｍ３，用式（３）計算（suàn）得Ａｇ＝３８３ｍｍ２，用式（４）計算得Ａｇ＝３６６ｍｍ２，設計時，取兩者中（zhōng）間值Ａｇ＝３７０ｍｍ２。根據零件的平均壁厚為３．２ｍｍ，取內澆口的厚（hòu）度為ｂ＝２ｍｍ，內（nèi）澆口長度Ｌ＝Ａｇ／ｂ＝１８５ｍｍ。

      ５．２　料缸的選擇

      ５．２．１　料缸截麵驗證

      按連（lián）續性原理，流體流過某（mǒu）一限定部（bù）位，在一段時間內流體連（lián）續地充滿這個部位，因此在這個時（shí）間內流入、流出的流量Ｑ 是相等的。

      Ｑ ＝Ｖｇ·Ａｇ ＝Ｖｐ·Ａｐ

      Ｖｇ ＝Ｖｐ·Ａｐ／Ａｇ （５）

      式（shì）中（zhōng），Ｖｇ為（wéi）充填速度；Ｖｐ為射（shè）料杆壓射速度；Ａｐ為料缸截麵積。

      射料杆壓射速度Ｖｐ一般以１．５～２．５ｍ／ｓ比較合適，設計時選擇（zé）Ｖｐ＝２．４ｍ／ｓ，料缸直徑為８０ｍｍ 時（shí），Ａｐ＝５　０２４ｍｍ２，代入式（５）得Ｖｇ＝３２．５ｍ／ｓ，符合一般（bān）經驗填充（chōng）速度為３０～５０ｍ／ｓ的要求（qiú）。

      ５．２．２　充滿度驗證

      料缸直徑為８０ｍｍ時，料缸能容納金屬液的最（zuì）大總質量為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（fú）合充滿度３０％～７５％的（de）要求。所以選擇型號為ＷＯＴＡＮ７００壓鑄機、直徑（jìng）為（wéi）８０ｍｍ的料缸符合設計需求。

      ６　模（mó）具總裝簡圖的設計 

      由於該零件複（fù）雜，外形偏大，需要４ 個滑（huá）塊抽芯———兩個液壓油缸抽芯和兩個斜拉杆抽芯。圖３是模具（jù）總裝（zhuāng）簡圖。

      圖４為充填型腔（qiāng）不同步的情況，其中模具外形尺寸為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（néng）直接裝入壓鑄機。通過計算，將模架切去下（xià）麵兩個角，並將模具動模和定模分（fèn）開（kāi）來安裝（zhuāng），可以（yǐ）將模具（jù）裝入壓鑄機。

      壓鑄機隻有一個液壓抽芯裝（zhuāng）置，通（tōng）過三（sān）通結構，可（kě）用一個液（yè）壓抽芯裝置帶動兩個液壓（yā）缸，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（gè）問題。

      ７　模擬（nǐ）試驗

      考慮（lǜ）到該殼體零件結構工藝的複雜（zá）性（xìng），為慎重起見，進行了壓鑄仿真模擬試驗，將（jiāng）壓射杆射速設（shè）定為２．４ｍ／ｓ，澆注溫度設（shè）定為６５０℃，快壓射的切入點選擇為４支橫澆道全部充滿時，零件收縮率為０．６％，劃分網格數為３　５００萬，模擬時間為５．５ｈ。試驗結果：①４支澆道不（bú）能同步填充，中間兩支先進（jìn）入型腔，見圖４；②部分區域填充（chōng）不完整（zhěng），見圖５。

      ８　工藝（yì）修

      根（gēn）據仿（fǎng）真模擬分析的結（jié）果，對殼體零件進行了工藝（yì）修改：①將４支澆道改為兩支，以保證澆道（dào）同步填（tián）充，見圖６；②更改零件局部位置壁厚，減少填充阻力（lì），保證金屬液填充流線原則。圖１ａ、圖（tú）１ｂ分別是修改前和修改後（hòu）的殼體，將箭頭２、３所指的壁厚２．５ｍｍ分別改為箭頭５、６所指的３．５ｍｍ及４．５ｍｍ。其中（zhōng）箭頭所指的修（xiū）改壁厚不影響使用結構，箭頭所指的修改壁厚則可以（yǐ）通過銑削加工去除。