压铸模具设计要点及注意事项

压铸模具要求高可靠性和长使用寿命。它是压铸机和压铸工艺有机结合的一种有效的铸造生产系统。优化压铸模具设计，提高工艺水平，为压铸生产提供可靠保障，是大型压铸模具设计追求的方向。

压铸模具结构

通常压铸模具的基本结构包括:熔杯、成型镶块、模架、导向、抽芯机构、推出机构和热平衡系统。

压铸模具的设计开发过程

模具设计开发流程，设计师在模具设计阶段需要做的工作以及模具设计的整体思路，包括一些与标准认证相关的设计开发流程，对设计阶段可能出现的缺陷有一定的预防作用。

压铸模具设计要点

首先利用快速原型技术和三维软件建立合理的铸件外形，初步确定分型面、浇注系统位置和模具热平衡系统。

根据要求将二维铸件图转换成三维实体数据，根据铸件的复杂程度和壁厚确定合理的收缩率(一般为0.05% ~ 0.06%)，确定分型面的位置和形状，根据压铸机的数据选择压射凸模的位置和直径以及每模压铸件数，使压铸件合理排列，然后对浇注系统和溢流系统进行三维建模。

其次，模拟流场和温度场，进一步优化模具浇注系统和模具热平衡系统。

对铸件、浇注系统、溢流系统的数据进行处理后，输入压铸工艺参数、合金物性参数等边界条件数据。模拟软件可以模拟合金的充型过程和液态合金在模具型腔中的走向，还可以进行凝固模拟和温度场模拟，进一步优化浇注系统，确定模具冷却点的位置。模拟结果以图片和图像的形式表达了整个充型过程中液态合金的走向和温度场的分布，通过分析可以找到可能产生缺陷的部位。在后续设计中，通过改变内浇口的位置和方向，增加集渣包来改善充型效果，从而防止和消除铸造缺陷。

再次，根据三维模型设计了模具的总体结构。

在模拟过程进行的同时，我们可以设计模具的总体布局，包括以下几个方面:

(1)根据压铸机的数据设计模具的总布置。

确定注射位置和凸模直径是总图设计的首要任务。注射位置的确定要保证压铸件位于压铸机板的中心，压铸机的四个拉杆不能与抽芯机构发生干涉，注射位置关系到压铸件能否顺利从型腔顶出。凸模的直径直接影响注射比，从而影响压铸模具所需的锁模力。因此，确定这两个参数是我们设计的第一步。

(2)设计和形成嵌件和型芯。

本文主要考虑成形镶块的强度和刚度、密封面的尺寸、镶块间的拼接、推杆和冷却点的布置等。这些元素的合理搭配是保证模具使用寿命的基本要求。对于大型模具来说，尤其需要考虑易损件与密封面的结合，这是防止模具早期损坏和压铸时铝流失的关键，也是大型模具排气和模具加工技术的需要。图4所示的模具成型部分采用10模块的拼接结构。

(3)设计模架和抽芯机构。

中小型压铸模具可以直接选择标准模架，大型模具必须计算模架的刚度和强度，防止压铸时模架的弹性变形影响压铸件的尺寸精度。抽芯机构设计的关键是把握运动构件之间的配合间隙和构件之间的定位。考虑到模架工作过程中热膨胀对滑动间隙的影响，大模具的配合间隙应在0.2 ~ 0.3~0.5mm之间，成型件的对接间隙应在0.3 ~ 0.5mm之间，根据模具的尺寸和加热情况选择。方键用于成型滑块和滑块座之间的定位。抽芯机构的润滑也是设计的重点，直接影响压铸模连续工作的可靠性。良好的润滑系统是提高压铸劳动生产率的重要环节。

(4)加热和冷却通道的布置和热平衡元件的选择。

因为高温液体在高压下高速进入模具型腔，给模具镶件带来大量热量。如何带走这些热量是设计模具时必须考虑的问题，尤其是大型压铸模具。热平衡系统直接影响压铸件的尺寸和内部质量。快速安装和精确流量控制是现代模具热平衡系统的发展趋势。随着现代加工工业的发展，热平衡部件的选择趋向于直接选择的设计模式，即由部件制造公司直接提供部件的二维和三维数据，设计人员可以根据需要进行选择，既能保证部件的质量，又能缩短设计周期。

(5)设计推出机构。

推出机构可分为机械推出和液压推出两种形式。机械推出利用设备本身的推出机构实现推出动作，液压推出利用模具本身配备的液压缸实现推出动作。设计顶出机构的关键是使顶出合力的中心尽可能与顶出合力的中心同心，这就要求顶出机构具有良好的顶出导向性、刚性和可靠的工作稳定性。对于大型模具来说，顶出机构的重量比较大，顶出机构的部件与模架之间的推杆由于模具的自重容易发生偏移，导致顶出被卡住。同时模具的膨胀对顶出机构有很大的影响，所以顶出组件与模架之间的定位以及顶出导柱的固定位置极其重要。这些模具的顶出导柱一般固定在顶出板上。用大直径圆销或方键定位模板、垫铁和模架，可以最大限度地消除热膨胀对推出机构的影响。如有必要，可用滚动轴承和导向板支撑推出元件，设计推出机构时应注意元件间的润滑。北美的模具设计师通常会在动模架背面加一块专门润滑推杆的润滑脂板，以加强推出部件的润滑。如图5所示，动模架底部加有润滑油板，油道与推杆通孔相通。工作时加入润滑油，可以润滑推出机构，防止卡住。

(6)导向定位机构的设计。

在整个模具结构中，导向定位机构是影响模具运行稳定性的最大因素，也直接影响压铸件的尺寸精度。

模具的导向机构主要包括:合模导向、抽芯导向和推料导向。一般情况下，导向元件应采用特殊材料制成的摩擦副，以起到减少磨损和抗磨损的作用，良好的润滑也是必不可少的，每个摩擦副之间应设置必要的润滑油路。特别需要指出的是，超大滑块的导向结构一般采用铜导套和硬导柱的导向形式，加上良好的定位形式，保证了滑块运行平稳、准确。

模具定位机构主要包括:静、动模之间的定位、推出复位之间的定位、成型滑块与滑块座之间的定位、模架推出部与模架之间的定位等。静动模之间的定位是一种活动定位，要求精度较高。小模具可以通过成型镶件之间的凸面和凹面直接定位。大型压铸模具必须采用特殊的定位机构，以消除热膨胀对模具定位精度的影响。其他定位结构是组件之间的定位，是固定定位。一般用圆销和方键定位。成形插入件之间的凸面和凹面的定位确保了静态和动态模具之间的精确定位，并防止了模具的错误侧。