带嵌件的压铸模设计

福建兵工装备有限公司 (永安 366032） 张健清

压力铸造是目前有色金属铸件的重要成形工艺方法。压铸不仅具有生产流程短，工序简单而集中，以及铸件强度和硬度较高的特点，且具有节省能源、原材料等优点，是一种高效的铸造方法。压铸模具是压力铸造生产的关键，其质量决定着压铸件的质量和精度，而模具设计直接影响着压铸模的质量和寿命。因此，模具设计是模具技术进步的关键，也是模具发展的重要影响因素。

1. 零件结构与工艺分析

（1）零件结构分析 如图1所示，该零件为一种带长杆类嵌件的压铸件。图2为其结构，最小壁厚为2.5mm，最大壁厚为2.95mm。压铸件表面不允许有裂纹、夹渣、气孔等缺陷。为了保证嵌件与压铸件本体结合牢固，防止径向或轴向移动，嵌件开有一段长40mm的槽，槽表面滚花。

图1 带嵌件的压铸件三维实体

图2 带嵌件的压铸件零件结构

（2）压铸件材料分析 压铸件材料选用ADC12，抗拉强度≥330MPa，屈服强度≥180MPa，伸长率≤1.5%，硬度≤150HBW。ADC12是Al-Si-Cu系合金，是可热处理强化的铸造铝合金，有很好的铸造性、耐蚀性和可加工性，且压铸件强度高，热胀系数小。但是压铸成形后存在内部组织致密性差、强度低等缺陷。

（3）压铸成形工艺条件 铸件收缩率为0.6%，铸造压力为（140±20）MPa，铝液温度为650～720℃，保压及留模时间为（8±1）s，模温为150～250℃，嵌件预热到150～250℃，压室直径为40mm，每模周期30s。

2. 模具结构设计

（1）分型面的选择 按图2Ⅰ-Ⅰ分型面设计，型腔全部设计在定模内，型芯全部处在动模内。选此分型面放嵌件方便，稳定可靠，铸件易脱模，有利于浇注系统和排气系统的布置。

图3 带嵌件和浇注系统的压铸件

（2）浇注系统及排溢系统设计 图3为带嵌件和浇注系统的压铸件。此模具为一模两腔结构，采用侧浇口进浇，整个浇注系统由直浇道、横浇道与内浇道三部分组成，横浇道与内浇道均开设在定模上。横浇道为反切线式，深度为5mm，两侧起模斜度30°，底部圆角半径3mm；内浇道采用半环形，厚度为2.2mm，宽度1.8mm，底部圆角半径1.5mm，内浇道横截面积为228.72mm2。该模具无需设排气槽，型腔中的气体、夹杂物可分别从分型面及型芯与嵌件配合间隙排出。

（3）成形零件结构 直接与铸件相接触的零件统称为成形零件，如图4所示为该模具的成形零件，由型芯和型芯套组成，其材料分别选用具有高硬度、热硬性的W18Cr4V和耐冷热疲劳性良好的3Cr2W8V。此模具采用镶拼式结构，有利于更换易损件，降低模具制造成本；型芯采用台阶式结构固定，制造和装配较简便。

图4 成形零件

（4）推出机构 该铸件属于面积大、壁薄但轮廓简单的盘形深腔类铸件，此类铸件宜采用卸料板推出机构。卸料板推出机构运动较平稳可靠，铸件承受推出作用力的面积大，推力分布均匀，推出平衡，铸件变形小。卸料板推出机构主要由退料板、型芯套和退料压板等零件组成。推出力通过退料压板、退料板借助退料板导套在导柱上移动，将铸件从型芯中推出。推出铸件时复位杆连同推出元件向前运动，合模时，定模分型面触及复位杆端面，动模其余部分继续合模动作，推出机构复位。

（5）模具结构及工作过程 此模具属两板模，其最大外形尺寸为358mm×225mm×500mm（长×宽×高），选用DM180型压铸机。

模具工作过程：如图5所示，把预热过的嵌件插入动模板内的型芯中，动模定模合模，将铝液浇入模具浇口套中，通过压铸机的压射头将铝液压入密封型腔中，经保压、冷却后，动模和定模分开，压铸机顶出液压缸开始工作，顶出机构将退料板连同定位杆上的尾管和铸件顶出，当运动到顶出行程90mm后取出铸件，随后动模、定模合模，压铸机顶出液压缸带动模具顶出机构复位，一个压铸周期完成。

图5 带嵌件的压铸模

3. 模具装配技术要求

（1）浇道表面光滑。

（2）合模时分型面上的局部间隙≤0.07mm。

（3）复位杆复位后，应与型腔表面齐平，不允许低于型腔表面，但可以凸出表面，凸出高度≤0.10 mm。

（4）复位杆复位后应与分型面齐平，允许低于分型面，但必须不超过0.05 mm。

（5）所有活动机构应滑动灵活，运动平稳，动作可靠，位置准确，不得出现歪斜和卡滞现象。

（6）固定的零件不得窜动。

（7）所有型腔在分型面的转角处均应保持锐角，不得有圆角和倒角。

（8）浇道转接处应光滑连接，镶拼处应密合，未注脱模斜度≥5°，表面粗糙度Ra＝0.8μm。

（9）分型面上除导套孔、斜导柱孔外，所有模具制造过程中的工艺孔、螺钉孔都应堵塞，并与分型面齐平。

4. 结语

该模具为典型的带长杆嵌件的圆环类压铸模，采用手动放置嵌件，其结构设计合理。压铸件尺寸精度好，表面平整、光洁，无影响外观和产品性能的裂纹、夹渣、气孔等缺陷，压铸后压铸件抗压强度均＞400MPa，满足技术要求。浇道采用反切线式浇口，金属液首先充填深腔处，将气体挤向分型面排出，不正面冲击型芯，又不过早封闭分型面，充填排气条件良好，可提高模具使用寿命，改善压铸件质量。