1.2压铸模的设计

1.2.1压铸模的设计原则

① 模具设计时，应充分了解压铸件的主要用途及其与其他结构件的装配关系，以便分清主次，突出模具结构的重点，获得符合技术要求和使用要求的压铸件。

② 结合实际，了解现场实际的模具加工能力，如现有的设备和可协作单位的装备情况，以及操作人员的技术水平，设计出符合现场实际的模具结构形式。

对于较复杂的成型零件，应重点考虑符合实际的加工方法，是采用普通的加工方法，还是采用特殊的加工方法。当因加工设备所限，必须采用传统的加工方法时，应考虑怎样分拆、镶拼才更易于加工、抛光，更能避免热处理的变形，以保证组装的尺寸精度。

③ 模具应适应压铸生产的各项工艺要求，选择符合压铸工艺要求的浇注系统，特别是内浇口位置和导向，应使金属液流动平稳、顺畅，并有序地排出型腔内的气体，以达到良好的填充效果和避免产生压铸缺陷。

④ 充分体现压铸成型的优越性能，尽量压铸成型出符合压铸工艺的结构，如孔、槽、侧凹、侧凸等部位，避免不必要的后加工。

⑤ 在保证压铸件质量稳定的前提下，压铸模应做到结构先进合理，运行准确可靠；操作方便，安全快捷。

⑥ 设计的压铸模应在安全生产的前提下，具有较高的压铸效率，实现充模快、开模快、脱模机构灵活可靠以及自动化程度高等特点。

⑦ 模具结构件应满足机械加工工艺和热处理工艺的要求。选材适当，尤其是各成型零件和其他与金属液直接接触的零件，应选用优质耐热钢，并进行淬硬处理，使其具有足够的抵抗热变形的能力，具有足够的疲劳强度和硬度等综合力学性能以及耐蚀性能。

⑧ 压铸模的设计和制造应符合压铸件所规定的形状和尺寸的各项技术要求，特别是保证高精度、高质量部位的技术要求。

⑨ 相对移动部位的配合精度，应考虑模具温度变化带来的影响。应选用适宜的移动公差，在模具温度较高的压铸环境下，仍能移动顺畅、灵活可靠地实现各项移动功能。

⑩ 根据压铸件的结构特点、使用性能及模具加工的工艺性，合理选择模具的分型面、型腔数量和布局形式、压铸件的推出形式和侧向脱模形式。

⑪ 模具设计应在保证可行性的基础上，综合考虑经济性。

a.模具总体结构力求简单、实用，综合造价低廉。

b.应选取经济、实用的尺寸配合精度；

c.注意减少浇注余料的消耗量。

⑫ 设法提高模具的使用寿命。

a.模具结构件应耐磨耐用，特别是受力较大的部位或相对移动部位的结构件，应具有足够的强度和刚性，并进行必要的强度计算。

b.重要的、承载力较大的模体组合件应进行调质等热处理操作，并提出必要的技术要求。

c.易损部位的结构件应易于局部更换，以提高整体的使用寿命。

⑬ 设置必要的模温调节装置，达到压铸生产的模具热平衡生产的效率。

⑭ 掌握压铸机的技术特性，充分发挥压铸机的技术功能和生产能力。模具安装应方便、可靠。

⑮ 设计时应留有充分的修模余地。

a.某些结构形式可能有几种设计方案，当对拟采用的形式把握不大时，应在设计时，给改用其他的结构形式留出修正的空间，以免模具整体报废或出现工作量很大的修改。

b.重要部位的成型零件的尺寸，应考虑到试模以后的尺寸修正余量补理论上难以避免的影响。

⑯ 模具设计应尽量采用标准化通用件，以缩短模具的制造周期。

⑰广泛听取各方面的意见，与模具制造和压铸生产的工艺人员商讨，吸取有益的建议，对模具结构加以充实和完善。

1.2.2压铸模的设计程序

（1）研究、消化产品图

① 收集设计资料。设计前，要收集有关压铸件设计、压铸成型工艺、模具制造、压铸设备、机械加工及特种加工工艺等方面的资料，并进行整理、汇总和消化吸收，以便在以后的设计中借鉴和使用。

② 分析铸件蓝图、研究产品对象。产品零件图、技术条件及有关标准、实物模型等是绘制毛坯图及进行模具设计最重要的依据，首先对压铸件的蓝图进行充分的研讨和消化吸收，并了解产品零件的用途、主要功能以及相互配合关系、后续加工处理工序的内容、用户的年订货量及月需要量等。

③ 了解现场的实际情况。对现有的或确定购买的压铸机及其辅助装置的特性参数设计、安装配合等有关部分做细致的了解；对模具加工制造主要设备能力、水平、模具零部件标准化推广应用程度，坯料储备情况等加以了解；对进行压铸生产作业的现场设备、工艺流程，包括从熔炼、压铸到清理、光饰等各工序的操作方式、质量控制手段等要有基本的了解。这样才能在结合现场实际的基础上设计出立足生产、经济实用的压铸模。

（2）对压铸件进行工艺分析

首先从压铸工艺性的角度来分析产品零件的合金材料、形状结构、尺寸精度及其他特点。一般零件图的工艺分析，应注意以下几点：

① 合金种类能否满足要求的技术性能。

② 尺寸精度及形位精度。

③ 壁厚、壁的连接、肋和圆角。

④ 分型、出模方向与出模斜度。

⑤ 抽芯与型芯交叉、侧凹等。

⑥ 推出方向、推杆位置。

⑦ 镶嵌件的装夹定位。

⑧ 基准面和需要机械加工的部位。

⑨ 孔、螺纹和齿的压铸。

⑩ 图案、文字和符号。

⑪ 其他特殊质量要求。

（3）拟定模具总体设计的初步方案

总体的设计原则是让模具结构最大限度地满足压铸成型工艺要求和高效低耗的经济效益。压铸模设计主要内容如下。

① 确定模具分型面。分型面的选择在很大程度上影响模具结构的复杂程度，是模具设计成功与否的关键，很多情况下分型面也是模具设计和制造的基准面，选择时应注意以下几点。

a.使该基准面既有利于模具加工，同时又兼顾压铸的成型性。

b.确定型腔数量，合理的布局形式，并测算投影面积；确定压铸件的成型位置，分析定模和动模中所包含的成型部分的分配状况，成型零件的结构组合和固定形式。

c.分析动模和定模零件所受包紧力的大小。应使动模上成型零件的包紧力大于在定模上的包紧力，以使开模时压铸件留在动模一侧。

② 拟定浇注系统设计总体布置方案。初步确定浇注系统的总体布局，应考虑以下几点。

a.考虑压铸件的结构特点、几何形状、型腔的排气条件等因素。

b.考虑所选用压铸机的形式。

c.考虑直浇道、横浇道、内浇口的位置、形式、尺寸、导流方向、排溢系统的设置等。其中内浇口的位置和形式是决定金属液的填充效果和压铸件质量的重要因素。

③ 脱模方式的选择。在一般情况下，压铸成型后，在分型时，压铸件留在动模一侧。为使压铸件在不损坏、不变形的状态下顺利脱模，应根据压铸件的结构特点，选择正确合理的脱模方式，并确定推出部位和复位杆的位置、尺寸。

对于复杂的压铸件，在一次推出动作后，不能完全脱模时，应采用二次或多次脱模机构，并确定分型次数和多次脱模的结构形式及动作顺序。这些结构形式都应在模具结构草图中反映出来。

④ 压铸件侧凹凸部位的处置。要形成压铸件的侧凹凸，一般采用侧抽芯机构。对于批量不大的产品，可采用手动抽芯机构和活动型芯的模外抽芯等简单的侧抽芯形式，可在开模后再用人工脱芯。当必须借用开模力或外力驱动的侧抽芯机构时，应首先计算抽芯力，再选择适宜的侧抽芯机构。

⑤ 确定主要零件的结构和尺寸。根据压铸合金的性能和压铸件的结构特点确定压射比压，并结合压铸件的投影面积和型腔深度，确定以下内容。

a.确定型腔侧壁厚度、支承板厚度，确定型腔板、动模板、动模座板、定模座板的厚度及尺寸。

b.确定模具导向形式位置、尺寸。

c.确定压铸模的定位方式、安装位置、固定形式。

d.确定各结构件的连接和固定形式。

e.布置冷却或加热管道的位置、尺寸。

⑥ 选择压铸机的规格和型号。因模具与压铸机要配套使用，一般要根据压铸件的正投影面积和体积等参数选定压铸机，同时兼顾现场拥有的设备生产负荷的均衡性。

在选用压铸机时，应核算以下几个主要参数：

a.根据所选定的压射比压和由正投影面积测算出的锁模力，并结合压铸件的体积和压铸机的压室直径，初步选定压铸机的规格和型号。

b.模具的闭合高度应在压射机可调节的闭合高度范围内。为满足这项要求，可通过调节垫块的高度来解决。

c.模具的脱模推出力和推出距离应在压铸机允许的范围内。

d.动模座板行程应满足在开模时顺利取出压铸件。

e.模体外形尺寸应能从压铸机拉杆内尺寸的空间装入。

f.模具的定位尺寸应符合压铸机压室法兰偏心距离、直径和高度的要求。

⑦ 绘制模具装配草图。综合考虑以上内容，确定模具整体设计方案。绘制模具装配草图时，应注意：

a.图纸严格按比例画出，尽量采用1∶1比例绘制，以增强直观效果，容易发现问题。绘制模具装配图应遵循先内后外、先上后下的顺序，先从压铸件的成型部位开始，并围绕分型面、浇注系统等依次展开。

b.注意投影和剖视等在图纸中的合理布局，正确表示所有相互配合部位零件的形状、大小以及装配关系。标注模具的立体尺寸，即将长×宽×高尺寸在装配图上标出，同时验证是否与所选用的压铸机匹配。

c.适当留出修改空间，以便后期对不合理的结构形式进行修改。

d.尽量选用通用件和标准件，如标准模架、推出元件、导向件及浇口套等，并标出它们的型号和规格。

e.初步测算模具造价。

（4）方案的讨论与论证

拟定了初步方案后，现场调研，广泛征询压铸生产和模具制造工艺人员以及有实践经验的现场工作人员的意见，并对设计方案加以补充和修正，使所设计的压铸模结构更加合理、实用和经济。

（5）绘制主要零件工程图

首先绘制主要零件图，对装配草图中有些考虑不周的地方加以修正和补充。主要零件包括各成型零件及主要模板，如动模板、定模板等。在绘制零件图时，应注意如下几点。

a.图面尽量按1∶1的比例画出，以便于发现问题。

b.合理选择各视图的视角，注意投影、剖视等的正确表达，避免繁琐、重复。

c.标注尺寸，制造公差、形位精度、表面粗糙度以及热处理等技术要求。

（6）绘制模具装配图

主要零件的绘制过程也是对装配草图的自我检验和审定的过程，对发现和遗漏的问题，在装配草图的基础上加以修正和补充，注意以下几点。

a.对零件正式编号，并列出完整的零件明细表、技术要求和标题栏。

b.在装配图上，应标注模体的外形立体尺寸以及模具的定位安装尺寸，必要时应强调说明模具的安装方向。

c.所选用压铸机的型号、压室的内径及喷嘴直径。

d.压铸件合金种类、压射比压、推出机构的推出行程、冷却系统的进出口等。

e.模具制造的技术要求。

（7）绘制其余全部自制零件的工程图

将绘制完的主要零件工程图按制图规范补充完整，并填写零件序号，然后将未绘制的自制零件图全部补齐，并校对所有图纸。

（8）编写设计说明书

主要包括以下内容。

a.对压铸件结构特点进行分析。

b.浇注系统的设计。包括压铸件成型位置，分型面的选择，内浇口的位置、形式和导流方向以及预测可能出现的压铸缺陷及处理方法。

c.压铸件的成型条件和工艺参数。

d.成型零部件的设计与计算。包括型腔和型芯的结构形式、尺寸计算；型腔侧壁厚度和支撑板厚度的计算和强度校核。

e.脱模机构的设计。包括脱模力的计算；推出机构、复位机构、侧抽芯机构的形式、结构、尺寸配合以及主要强度、刚度或者稳定性的校核。

f.模具温度调节系统的设计与计算。包括模具热平衡计算；模温调节系统的结构、位置和尺寸计算。

设计说明书要求文字简洁通顺，计算准确。计算部分只要求列出公式，代入数据，求出结果即可，运算过程可以省略。必要时要画出与设计计算有关的结构简图。

（9）审核

包括图纸的标准化审查与主管部门审核会签。

（10）试模、现场跟踪

模具投产后，模具设计者应跟踪模具加工制造和试模全过程，及时增补或更改设计的疏漏或不足之处，对现场出现的问题加以解决或予以变通。

（11）全面总结、积累经验

当压铸模制作和试模完成，并经过一定批量的连续生产后，应对压铸模设计、制作、试模过程进行全面的回顾，认真总结经验，以利于提高。

a.从设计到试模成功这一全过程都出现哪些问题，采用什么措施加以修正和解决的。

b.对那些取得优良效果的结构形式应予以肯定，进一步总结升华，有利于今后的应用。

c.压铸模还存在哪些局部问题，比如压铸件质量、压铸效率等，还应该有哪些改进。

d.从设计构思到现场实践都走了哪些弯路？其根本原因是什么？

e.从现场跟踪发现哪些结构件在加工工艺上还存在问题，今后应从积累实践经验入手，设计出最容易加工和装配的模具结构件。