壓鑄（zhù）模具是壓（yā）鑄（zhù）生產中重要的工藝設備（bèi）。金屬液在壓鑄模具中冷（lěng）卻凝固，最終形成壓鑄件。壓鑄件的（de）形狀、尺寸、質（zhì）量，以及壓鑄生（shēng）產的順暢性都與壓鑄（zhù）模具密切（qiē）相關，因此正（zhèng）確合理地設計壓鑄模具至關重要。

      一、壓鑄模具的基本結構

      常用的壓鑄模具由兩個半模組成，分別稱為定模和動（dòng）模。也有更複雜的壓鑄模具，不止兩個半模。壓鑄模具的組（zǔ）成如圖1所（suǒ）示。

      壓（yā）鑄模具組成部分的作用如下：

      (1)直澆道連通壓室或至橫澆道，包括澆口套和分流錐等。

      (2)澆注係統（tǒng） 合金液進入型腔的通道，包括內澆道、橫（héng）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)抽芯機構完成活動型芯的抽出及（jí）插入動作，包括滑（huá）道、滑塊、油缸及斜杠等。

      (5)排溢係統排氣體及（jí）存儲冷金屬殘渣等。

      (6)溫（wēn）度控製係統控製壓（yā）鑄模具（jù）的（de）溫度，包（bāo）括冷卻水管和加熱油管等。

      (7)頂出機構將壓鑄件從型腔中頂出，包括頂杆等。

      (8)動模框連接及（jí）固定動模部（bù）件（jiàn），包括套板、支撐板（bǎn）等。

      二（èr）、壓鑄模具的設（shè）計

      設計壓鑄模具要注意（yì）以下幾個要點（diǎn）：

      (1)要（yào）盡可能地采用先進簡單的結構，保（bǎo）證（zhèng）動作穩定可靠、方便日常維護、維修（xiū）。

      (2)要（yào）考慮澆注係統的可修改性，在調試過程中可以進（jìn）行必（bì）要（yào）的修改。

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

      (4)選用合適的模具材料和可靠的熱處理工藝，確（què）保壓鑄模具的使用壽命。

      (5)應具有足夠的剛度及強（qiáng）度，能夠承受鎖模壓力和漲型力，壓鑄生產過程中（zhōng）不產（chǎn）生變形。

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

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

      壓鑄機選（xuǎn）好後，根據壓鑄機的動靜行板及壓射偏心位置等尺寸，設計（jì）模具的大小、中心位置、複位拉杆孔（kǒng）位等與壓鑄機相連（lián）接部分的（de）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，例如汽車發動機的（de）缸體、缸蓋（gài）、油底殼以及各類連接（jiē）支（zhī）架等。隨著壓（yā）鑄技術的日益成熟，各汽車廠商對壓鑄件的內部質量要求越來越高，尤其以德（dé）國大眾的要求最為（wéi）嚴格，每一（yī）種車型的發動機（jī）壓鑄件產品都有一套相應的技術要求（qiú），產品孔隙度的要求是每一（yī）種零（líng）部件所必（bì）須的要求。

      一些零部件結構非常複雜，需要（yào）在（zài）模具上做（zuò）一些相應的結構才能實現批量壓鑄（zhù）生產，如（rú）零部件上有多種角度的（de）螺紋孔，要保（bǎo）證（zhèng）加工後的產品質量，必須在模具的相應位置製作型（xíng）芯，如圖2所示。

      圖2中，A為定（dìng）位孔，B是3個M8的（de）螺紋（wén）孔，與定位孔角度呈（chéng）10。，其中右側的兩個螺紋孔（kǒng）是通孔；c是兩個螺栓過孔，與定位孔角度呈5。；D是與定位孔呈34。的（de）螺（luó）紋孔，長38mm。抽芯機構按驅動方式可分為機械式和液壓式種。機械（xiè）式抽芯主（zhǔ）要通過開合模過程中斜銷、彎銷、齒輪和齒條等實（shí）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（xīn）及複位動作（zuò）。液（yè）壓抽芯機構可以根據抽芯力的大小及（jí）抽芯（xīn）距離的長短選（xuǎn）擇（zé）液壓缸（gāng）的（de）尺寸。圖2產品在模具設計時首先考慮 、C、D三個孔要鑄出來，可以分（fèn）別用液壓抽芯機構采（cǎi）取（qǔ）有角度的滑道的方式（shì）在生產中來實現孔的成形。圖3~D：fL的（de）滑道機構示意，用這種辦法可以將（jiāng）液壓（yā）缸設計在模具（jù）外麵，這（zhè）樣設計的好處是模具可變薄（báo），連續生產過程中（zhōng）便（biàn）於維護。

      在連續生（shēng）產過程中，模具的抽芯孔會因為多（duō）次（cì）的抽插滑動造成抽芯孔變形，在模具壽命中後期，會經常出現抽芯研死的現象，為（wéi）了（le）解決這一問題，可以在抽芯孔的部位增加一（yī）個鑲套，如果出現抽（chōu）芯孔變形的情況，就可以更換鑲套來（lái）解決（見圖4）。這種辦法也可以應用在模具的頂杆處，隻（zhī）要能加鑲套的，就可以做成這個結構。

      由於一些（xiē）零（líng）部件圖樣的要求（qiú），鑄件上（shàng）一些區域需要放置規（guī）定大小的異形頂杆。圓圈內的4個頂杆成形部分(見圖5)是階梯（tī）形式的，直徑為（wéi）8mm、。由於鑄件動模型腔比較深，所以產生（shēng）的（de）抱緊力就很大，頂杆頂出鑄件時所（suǒ）需要的力（lì）就大，頂杆在壓鑄生產過程中容易（yì）折斷。由於鑄件成形部分頂（dǐng）杆的直徑由（yóu）產品圖（tú）樣確定，可以根據產品的特點，設計階梯粗（cū）細的頂杆，以保（bǎo）證（zhèng）頂杆的壽命。

      由於有了c、D兩個角度的油缸在（zài）模（mó）具上，B所示的3個M8的螺紋孔就沒有位置再采（cǎi）用油缸的方式來做預鑄孔了，兩個M8螺紋通孔深l8mm，想保證內部質量必須做出預鑄孔，我們采取做對接異形型芯的方式來解決這個問題，對接形式如（rú）圖6所示

      型芯不是正常對接的，錯開了一定（dìng）的（de）距離，在兩型芯對接的部分是正常的出模（mó）斜（xié）度(一（yī）般設計（jì）在1～1．5之間，兩個型芯外側的（de）出模斜度（dù）就是正常的出模斜度外加與定位孔所呈的角度)。

      由於某些複雜的產品厚大區域通過壓鑄工藝參（cān）數無法保證內部質量，所以在（zài）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（yā）射完成的最短時（shí）間內，將抽芯插入，使得這一區域（yù）壓實，減少氣孔。擠壓機構抽芯的成形部分是沒有出模斜度的，所以隻（zhī）適合短（duǎn）程的結構（gòu）。

      三、壓鑄工藝係統設（shè）計

      模具大框設計好後，就進入了澆注（zhù）係（xì）統的設計，早先都是看二維或三維圖樣（yàng）根據實踐經驗來做這一部分的（de）。在生產過（guò）程（chéng）中根據產（chǎn）品的（de）內部質量來調整內澆道（dào）的位置和方向。近十幾年來，隨著鑄造充型凝固過程數值模擬技術的不斷（duàn）發展以（yǐ）及（jí）鑄造行業的市場需求，鑄造過程模擬商品化軟件不斷出現，很多主機廠也要求在設計模具前（qián）看到壓鑄模擬過程，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（zhī）初將設計好（hǎo）的（de）三維導入（rù）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得出接近實際生產效果的模擬（nǐ）動畫，如圖7～圖10所示（shì）。

      壓鑄工藝要（yào）求（qiú）模擬達到的效果如下（xià）：

      (1)合金液應同時到達內澆（jiāo）道（dào）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或紊流現（xiàn）象。

      (4)填充（chōng）完成前，合金液不能將集渣包過道封死。

      (5)從填充過程中所產生的（de）冷金屬不（bú）能存在鑄件內，應全部被驅趕到集渣包裏。

      根據填充（chōng）模擬和（hé）粒子追蹤模擬，以（yǐ）及（jí）壓鑄工藝的（de）要（yào）求，模具（jù）澆道和集渣包的位置和大小都要做到相應優化；根據凝固模擬和鑄件的壁厚，模具內冷卻水（shuǐ）和加熱油管（guǎn），以及點冷卻的位置能夠確定；根據模具衝蝕模擬可以確定（dìng）模具（jù）的哪些地方需要（yào）重點噴（pēn）塗。通過模擬分析，在設計時解決了澆口（kǒu）和集渣包手動優（yōu）化的過程，這樣就節省（shěng）了模具製造時憑經驗（yàn）所產生偏差造成（chéng）的模具修改過（guò）程。

      為了使（shǐ）鑄（zhù）件的質量得到進一步提高，一些（xiē）公司利用抽真空技術使廢品率下降（jiàng），創造更高（gāo）的價值。日本的抽真空（kōng）技（jì）術非常成（chéng）熟，我國也借鑒了（le）一些他們的（de）經驗。抽真空（kōng）技術要求模具排氣道的麵積與衝頭麵積之比（bǐ）為1：100。在快壓（yā）射開始前的（de）0．4s啟動真空泵，抽真空在（zài）設計模具（jù）時可（kě）以根據產品的複雜程度和模具的大小，來確定使用真空（kōng）排氣波板或真空閥的數量。圖11是模具上抽真（zhēn）空的結構。

      在抽（chōu）真空技術應（yīng）用較好的情（qíng）況（kuàng）下，鑄件的廢品率至（zhì）少要降到原有廢品率的20％以（yǐ）下。但由於抽真空設備價格很高，一些壓鑄廠隻是將其用在廢品率較（jiào）高的產品模具上。