鋁合金壓鑄件質量與模具設計的關系

1 影響壓鑄件質量的因素

影響壓鑄件質量的因素很多。如壓鑄機類型及質量。壓鑄件幾何結構及技術要求的合理性。模具的結構及操作人員的技術水平等。

1．1 壓鑄件的設計

設計者應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，然后根據使用要求及工作環境選擇適當的材質．了解其材質壓鑄性能等。在設計時，要特別注意在滿足使用要求的前提下盡量使壓鑄件結構簡單。壁厚適當均勻且留有必要的出模斜度，否則會導致壓鑄件上出現凹坑、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合理，否則會對模具設計、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品。

1.2 模具結構、加工精度及模具材料的選擇

壓鑄件是由模具壓鑄的，無疑模具的設計、加工、模具材料的選擇等與產品質量有密切關系。模具結構不合理，無論從工藝上采取何種措施。也很難使產品合格。

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等都會影響產品的質量及模具壽命。

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。設計模具時選用材料收縮率應特別注意。必要時可以先作試驗模具。在試驗模具上取得需要的數據之后．再著手設計和制造用于大量生產的模具。要用不同的收縮率來計算壓鑄件各部位的工作尺寸，基本計算公式為：

1.4 壓鑄工藝的制定和執行

壓鑄工藝的制定和執行與模具、壓鑄設備的質量、操作人員的技術水平有關。在國內現有壓鑄設備條件下，對壓鑄工藝參數還難于實現穩定、可靠、精確的控制。實現基本控制壓鑄工藝是將壓鑄設備、壓鑄材料和模具等要素組合并加以運用的過程。對工藝及主要參數不嚴執行，會使壓鑄件發生縮松、變形、欠鑄、尺寸不合格等。

2 壓鑄件質量與模具的關系

模具是壓鑄件的主要工具，因此在設計模具時應盡量注意使模具總體結構及模具零件結構合理，便于制造，便于使用，安全可靠。要使模具在壓鑄中不變形。金屬液在模內流動穩定，能均勻地使鑄件冷卻，能全自動壓鑄而無故障。此外，要根據生產批量，材質情況等合理地選用適宜的模具材料。下面從保證壓鑄件質量方面談點看法。

2.1 模具結構要合理．模具零件的結構也要合理

從強度的觀點來看。把模具零件設計成整體的好，堅固耐用，在使用中不易損壞，不易變形。但是如果壓鑄件形狀復雜，模具零件也復雜，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，進而可獲得高質量的壓鑄件。

2.2 型腔數的決定

決定型腔數，要考慮設備能力，模具加工的難易。生產批量大小，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，幾何形狀復雜時最好一模一腔。小型鑄件根據情況而定。

2.3 澆注系統的設計

澆注系統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。壓鑄型熱平穩等因素有調節作用。所以設計澆注系統必須分析鑄件的結構特點，技術要求，合金種類及其特性，還要考慮壓鑄機的類型及特點等。這樣才能設計合理的澆注系統。

目前澆道系統沒有統一的計算方法，多采用經驗而進行設計。試模調整。經驗為：

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

2.4 排氣系統設計

模具應設有足夠溢流范圍的溢流槽和排氣通道，這對保證產品質量很重要。人們常常忽視溢流通道由進來的金屬液過早堵死的現象，采用圖l所示的結構，能使金屬液先流進溢流槽的較深的部位。保證排氣孔的最長時間內一直是通的。此外。溢流槽應設有頂料桿．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量的一個重要因素。模溫不當不但影響壓鑄件的內外質量(如鑄件產生氣孔、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，使壓鑄模出現龜裂，使鑄件表面形成難以清除的網狀毛刺，影響壓鑄件的外觀質量。以鋁合金為例，合金溫度在670~710℃澆入鑄型。在長期生產實踐中總結得出模具最佳溫度應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有利于獲得優質高產鑄件。

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

2．6成型零件尺寸的決定

計算壓鑄零件尺寸時選用壓鑄材料的收縮率要符合實際，不然會導致生產的產品不合格。必要時通過試驗模具實測之后再計算壓鑄件的尺寸。對于高精度的產品，甚至要把模具壓鑄零件材料的熱膨脹以及產品壓鑄后保存，使用環境對產品尺寸精度的影響考慮在內。

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、產品脫模等。通常分型面會在產品上留下一條痕跡線，影響產品的表面質量及尺寸精度。因此，設計分型面位置時，除考慮到產品脫模、模具加工、排氣等問題外。可把分型面位置放在產品表面質量要求不高或尺寸精度不高的地方。

2．8模具不能變形

往往由于模具結構不合理或模具材料選用不當，造成模具在使用中裂口、變形，進而導致產品不合格，為此，在設計模具時必須采取適當的措施來保證產品的質量。通常壓鑄時．模具內壓力為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．型芯與安裝孔側面粗糙度要合適，粗糙度不能太低，穿通孔型芯應兩邊固定，以防止產品一邊壁厚。一邊壁薄。對產品上盲孔的型芯也應從進料口部位、數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、墊板進行強度校核。對于型腔壁厚進行強度、剛度校核，對于墊板進行剛度校核。除在模具結構上采取某些保證措施之外，還得選用變形小，強度好的模具材料。另外，模具導柱與導套之間存在間隙或導柱、導套在使用過程中離體保存磨損都會影響到產品的質量。特別是尺寸精度高的產品，為了保證產品精度，可在分型面上設置動、定模錐面配合部分或者在型腔周圍適當的地方設置2~4個定位桿起定位及增強作用，以防止動、定模錯位。這對大型、大批量生產用模更為重要。