壓鑄模具設(shè)計要點
壓鑄模要求高可靠性和長壽命，與壓鑄機、壓鑄工藝有機結(jié)合為一個有效的鑄件生產(chǎn)系統(tǒng)，優(yōu)化壓鑄模具設(shè)計、提高工藝水平，為壓鑄生產(chǎn)提供可靠保證，是大型壓鑄模設(shè)計所追求的方向。
壓鑄模具結(jié)構(gòu)
通常壓鑄模具的基本結(jié)構(gòu)包含：融杯、成形鑲塊、模架、導(dǎo)向件、抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)以及熱平衡系統(tǒng)等。
壓鑄模具設(shè)計開發(fā)流程
模具設(shè)計和開發(fā)流程如圖1所示，從該圖中可以清晰地看出模具設(shè)計階段需要設(shè)計人員所做的工作及模具設(shè)計的整體思路，其中包含一些與標準認證相關(guān)的設(shè)計和開發(fā)流程，對設(shè)計階段可能產(chǎn)生的缺陷具有一定的預(yù)防作用。
壓鑄模具設(shè)計要點
第一，運用快速原型技術(shù)和三維軟件建立合理的鑄件造型，初步確定分型面、澆注系統(tǒng)位置和模具熱平衡系統(tǒng)。
按照要求把二維鑄件圖轉(zhuǎn)化為三維實體數(shù)據(jù)，根據(jù)鑄件的復(fù)雜程度和壁厚情況確定合理的收縮率（一般取0.05%～0.06%），確定好分型面的位置和形狀，并根據(jù)壓鑄機的數(shù)據(jù)選定壓射沖頭的位置和直徑以及每模壓鑄的件數(shù)，對壓鑄件進行合理布局，然后對澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)進行三維造型。
第二，進行流場、溫度場模擬，進一步優(yōu)化模具澆注系統(tǒng)和模具熱平衡系統(tǒng)。
把鑄件、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行處理以后，輸入壓鑄工藝參數(shù)、合金的物理參數(shù)等邊界條件數(shù)據(jù)，用模擬軟件可以模擬合金的充型過程及液態(tài)合金在模具型腔內(nèi)部的走向，還可進行凝固模擬及溫度場模擬，進一步優(yōu)化澆注系統(tǒng)并確定模具冷卻點的位置。模擬的結(jié)果以圖片和影像的形式表達整個充型過程中液態(tài)合金的走向、溫度場的分布等信息，通過分析可以找出可能產(chǎn)生缺陷的部位。在后續(xù)的設(shè)計中通過更改內(nèi)澆口的位置、走向及增設(shè)集渣包等措施來改善充填效果，預(yù)防并消除鑄造缺陷的產(chǎn)生。
第三，根據(jù)3D模型進行模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。
模擬過程進行的同時我們可以進行模具總布置設(shè)計，具體包括以下幾個方面：
（1）根據(jù)壓鑄機數(shù)據(jù)進行模具的總布置設(shè)計。
在總布置設(shè)計中確定壓射位置及沖頭直徑是首要任務(wù)。壓射位置的確定要保證壓鑄件位于壓鑄機型板的中心位置，而且壓鑄機的四根拉桿不能與抽芯機構(gòu)互相干涉，壓射位置關(guān)系到壓鑄件能否順利地從型腔中頂出；沖頭直徑則直接影響壓射比的大小，并由此影響到壓鑄模具所需的鎖模力的大小。因此確定好這兩個參數(shù)是我們設(shè)計開始的第一步。
（2）設(shè)計成形鑲塊、型芯。
主要考慮成形鑲塊的強度、剛度，封料面的尺寸、鑲塊之間的拼接、推桿和冷卻點的布置等，這些元素的合理搭配是保證模具壽命的基本要求。對于大型模具來說尤其要考慮易損部位的鑲拼和封料面的配合方式，這是防止模具早期損壞和壓鑄過程中跑鋁的關(guān)鍵，也是大模具排氣及模具加工工藝性的需要。圖4所示模具成形部分采用10塊模塊鑲拼結(jié)構(gòu)。
（3）設(shè)計模架與抽芯機構(gòu)。
中小型壓鑄模具可以直接選用標準模架，大型模具必須對模架的剛度、強度進行計算，防止壓鑄過程中因模架彈性變形而影響壓鑄件的尺寸精度。抽芯機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是把握活動元件間的配合間隙和元件間的定位。考慮模架工作過程中受熱膨脹對滑動間隙的影響，大型模具的配合間隙要在0.2～0.3mm之間，成形部分的對接間隙在0.3～0.5mm之間，根據(jù)模具的大小及受熱情況選用。成形滑塊與滑塊座之間采用方鍵定位。抽芯機構(gòu)的潤滑也是設(shè)計的重點，這個因素直接影響壓鑄模具的連續(xù)工作的可靠性，優(yōu)良的潤滑系統(tǒng)是提高壓鑄勞動生產(chǎn)率的重要環(huán)節(jié)。
（4）加熱與冷卻通道的布置及熱平衡元件的選用。
由于高溫液體在高壓下高速進入模具型腔，帶給模具鑲塊大量的熱量，如何帶走這些熱量是設(shè)計模具時必須考慮的問題，特別是大型壓鑄模具，熱平衡系統(tǒng)直接影響著壓鑄件的尺寸和內(nèi)部質(zhì)量。快速安裝及準確控制流量是現(xiàn)代模具熱平衡系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，隨著現(xiàn)代加工業(yè)的發(fā)展，熱平衡元件的選用趨向于直接選用的設(shè)計模式，即元件制造公司直接提供元件的二維和三維數(shù)據(jù)，設(shè)計者隨用隨選，既能保證元件的質(zhì)量還能縮短設(shè)計周期。
（5）設(shè)計推出機構(gòu)。
推出機構(gòu)可分為機械推出和液壓推出兩種形式，機械推出是利用設(shè)備自身的推出機構(gòu)實現(xiàn)推出動作，液壓推出是利用模具自身配備的液壓缸實現(xiàn)推出動作。設(shè)計推出機構(gòu)的關(guān)鍵是盡量使推出合力的中心與脫型合力的中心同心，這就要求推出機構(gòu)要具有良好的推出導(dǎo)向性、剛性及可靠的工作穩(wěn)定性。對于大型模具來說推出機構(gòu)的重量都比較大，推出機構(gòu)的元件與型框間容易因為模具自重而使推桿偏斜，使之出現(xiàn)推出卡滯現(xiàn)象，同時模具受熱膨脹對推出機構(gòu)的影響也特別大，因此推出元件與模框間的定位及推板導(dǎo)柱的固定位置是及其重要的，這些模具的推板導(dǎo)柱一般要固定在把模板上，把模板、墊鐵及模框間用直徑較大的圓銷或方鍵定位，這樣可以最大限度地消除熱膨脹對推出機構(gòu)的影響，必要時還可以采用滾動軸承和導(dǎo)板來支撐推出元件，同時在設(shè)計推出機構(gòu)時要注意元件間的潤滑。北美地區(qū)模具設(shè)計者通常在動模框的背面增加一塊專門的潤滑推桿的油脂板，加強對推出元件的潤滑。如圖5所示，動模框底部增加潤滑油板，有油道與推桿過孔相通，工作時加注潤滑油，可以潤滑推出機構(gòu)，防止卡滯。
（6）導(dǎo)向與定位機構(gòu)的設(shè)計。
在整個模具結(jié)構(gòu)中導(dǎo)向與定位機構(gòu)是對模具運行穩(wěn)定性影響最大的因素，也直接影響到壓鑄件的尺寸精度。
模具的導(dǎo)向機構(gòu)主要包括：合模導(dǎo)向、抽芯導(dǎo)向、推出導(dǎo)向，一般導(dǎo)向元件要采用特殊材料的摩擦副，起到減磨和抗磨的作用，同時良好的潤滑也是必不可少的，每個摩擦副間都要設(shè)置必要的潤滑油路。需要特別指出的是特大型滑塊的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)一般采用銅質(zhì)導(dǎo)套和硬質(zhì)導(dǎo)柱的導(dǎo)向形式，配合以良好的定位形式，確保滑塊運行平穩(wěn)，準確到位。
模具定位機構(gòu)主要包括：動靜型間的定位、推出復(fù)位定位、成形滑塊及滑塊座間的定位、型架推出部分與型框間的定位等。動靜型間的定位是一種活動性質(zhì)的定位，配合的準確性要求更高，小型模具可以直接采用成形鑲塊間的凸凹面定位，大型壓鑄模具必須采用特殊的定位機構(gòu)，以消除熱膨脹對模具定位精度的影響，另外幾種定位結(jié)構(gòu)是元件間的定位，是固定定位，一般采用圓銷和方鍵定位。如圖6所示，成形鑲塊間的凸凹面定位，保證動靜型間定位準確，防止模具錯邊。
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