鋅合金材質(zhì)冷室壓鑄模具設(shè)計(jì)

張景黎　曹著名　賈俊良

【摘 要】根據(jù)鑄件制件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對制件進(jìn)行結(jié)構(gòu)和成型工藝的分析，設(shè)計(jì)了鋅合金冷室壓鑄模具。壓鑄模具一模成型一腔，采用側(cè)澆口和頂桿頂出。通過對制件的分析，根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)批量、制件的使用范圍及使用壽命的要求，對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了反復(fù)優(yōu)化，使用UG軟件完成了模具設(shè)計(jì)，文章對模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

【關(guān)鍵詞】鋅合金壓鑄模具;成型結(jié)構(gòu)分析;關(guān)鍵零件設(shè)計(jì)

【中圖分類號】TG233 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）09-0075-02

0 引言

金屬殼體壓鑄件是汽車的配件，要求表面光整，無氣孔、疏松及砂眼。產(chǎn)品壓鑄成型后，除手工去毛刺外，不能夠有任何機(jī)械加工，壓鑄件成型后進(jìn)行時效處理、洗凈后噴漆處理。

1 壓鑄產(chǎn)品圖

壓鑄件二維和三維結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。技術(shù)要求：{1}材料為鋅合金;{2}冷室壓鑄成型;{3}壓鑄件的成型精度等級為IT4級;{4}鑄件表面粗糙度為Ra12.5 μm。

2 結(jié)構(gòu)特征分析及成型工藝性分析

2.1 結(jié)構(gòu)特征分析

從整體結(jié)構(gòu)分析，該鑄件為殼體類壓鑄件，鑄件的壁厚度為5 mm，壁厚不均勻，部分鑄件整體比較厚，中間有54個孔。該壓鑄件為形狀復(fù)雜的精密件。

2.2 工藝性能分析

根據(jù)鑄件的材料性質(zhì)及成型的特性，確定鑄件的精度等級要求為IT4;其中，鑄件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料、溢料與飛邊、凹陷與縮癟、氣孔、翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是鑄件表面粗糙度的決定性因素，通常要比鑄件高出一個等級。鑄件表面粗糙度值為3.2 μm。

3 殼體模具結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)上述分析，設(shè)計(jì)了鋅合金殼體制件的壓鑄模具結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2、圖3所示。

動作原理：鑄件在壓鑄機(jī)的開模力的驅(qū)動下，鑄件模具沿著分型面分開，整體動模部分移動，壓鑄機(jī)中心頂桿帶動動模頂出底板，帶動14根頂針向前移動，頂動殼體鑄件，使鑄件從模具中脫離。模具復(fù)位后，準(zhǔn)備下一次注射。

4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 模具成型件數(shù)的確定

通過計(jì)算和合理的分析，整體型腔數(shù)目為一模一件，便于模具成型，這樣可以簡化模具的造價，布局能夠簡化模具結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。鋅合金殼體制件特點(diǎn)：壁厚、通孔多，共有25個φ6 mm的通孔。

4.2 分型面的確定

根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)分析，鋅合金殼體制件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在結(jié)構(gòu)上確定其細(xì)孔由鑲針成型，因此分型面設(shè)計(jì)在鑄件中部，鑲針都固定在動模部分，保證動模型芯的包緊力大于定模型腔的包緊力，使制件強(qiáng)制留于動模。

4.3 澆注系統(tǒng)的確定

該鑄件是一個殼體零件，鑄件中部是2個凹槽，凹槽內(nèi)有26個細(xì)孔。該鑄件的澆口在設(shè)計(jì)時選用側(cè)澆口，開設(shè)在鑄件的中心。選用進(jìn)料方式為側(cè)面進(jìn)料（如圖3所示），這樣的設(shè)計(jì)能夠保證合金流入鑄件型腔均勻，在澆道對面開了4個冒口和排氣槽，杜絕了鑄件內(nèi)出現(xiàn)氣泡和熔接不良的現(xiàn)象，保證了鑄件的質(zhì)量。

4.4 脫出結(jié)構(gòu)的確定

根據(jù)殼體的結(jié)構(gòu)，在殼體的四周上均勻分布頂桿，其尺寸為14×φ8 mm，在鑄件的對稱孔處均勻分布頂桿，其尺寸為12×φ5 mm，在模具的冒口處及澆道處均勻分布頂桿，其尺寸為6×φ8 mm，使鑄件在脫出時頂出力均勻分布，使薄壁鑄件及澆注系統(tǒng)能夠完全從鑄造模具順利脫出（如圖4所示）。

4.5 成型結(jié)構(gòu)的確定

成型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的合理性直接決定了壓鑄件的精度和表面質(zhì)量。本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用定模鑲塊與動模鑲塊及活動型芯成型。澆注系統(tǒng)、溢流排氣系統(tǒng)也加工在成型零件上。在壓鑄過程中，成型制件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的零件成型過程中受到壓鑄機(jī)給予內(nèi)部型腔的壓、高速充模的摩擦，容易發(fā)生磨損、變形和開裂，導(dǎo)致成型零件的破壞。設(shè)計(jì)壓鑄模成型零件要考慮壓鑄模的使用壽命，其結(jié)構(gòu)形式直接影響成型件的質(zhì)量。

根據(jù)鋅合金殼體制件的使用功能，該鑄件表面設(shè)計(jì)2個凹槽，凹槽內(nèi)由54個φ5 mm組成，對稱分布，所以模具成型結(jié)構(gòu)采用鑲拼的結(jié)構(gòu)形式，其動模設(shè)計(jì)54鑲針和動模整體鑲拼（如圖5、圖6所示）;鑄件表面的凹槽由動模鑲塊成型，上表面由定模鑲塊成型，54細(xì)孔由鑲針成型。

5 結(jié)語

在鋅合金殼體制件壓鑄模具設(shè)計(jì)與制造過程中，應(yīng)在滿足使用條件下對鑄件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，使鑄件設(shè)計(jì)更加合理化。在投入生產(chǎn)制造之前，使用了企業(yè)壓鑄模具的模流分析軟件對內(nèi)部成型系統(tǒng)分析，對預(yù)知的問題提前分析并具體解決，達(dá)到了一次試模成功;完成了設(shè)計(jì)與制造的任務(wù)，達(dá)到了客戶的成品要求。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]模具使用技術(shù)叢書編委會.壓鑄模設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]賴華清.壓鑄工藝及模具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[3]張景黎.NM-園射流盤注塑模具設(shè)計(jì)[J].科技通報，2017（8）.