行業動態

一、壓鑄模具基礎

1.壓鑄概念

壓鑄：指的是高溫融熔金屬液在高速高壓狀態下以一定的條件快速充填型腔，并在一定壓力作用下快速冷卻的成型過程。

壓鑄系統可以用下圖表示：

壓鑄模是壓鑄生產中重要的工藝裝備，它對生產能否順利進行、鑄件質量的優劣起著極為重要作用，它與壓鑄生產工藝、生產操作存在著又互相影響互為制約，關系密切。

壓鑄模決定著鑄件形狀和尺寸公差級；其澆注系統決定了熔融金屬的填充狀況；生產過程中，控制和調節壓鑄過程熱平衡；模具的強度限制了壓射比壓的最大限度，影響著壓鑄生產的生產效率。

2.壓鑄模的結構

壓鑄模主要是由定模和動模兩個部分組成，為了保證模具的運動和工件的順利退出，帶有一套復雜的系統及結構，常見的結構有：定模，動模，抽芯機構，斜銷，導滑槽，滑塊，限位塊，彈簧、螺桿、螺母，楔緊塊，液壓抽芯機構，動模套板，型芯，定模座板，導柱和導套，推板、固定板，分流錐，墊塊等。

以下是一幅較常見的壓鑄模結構爆炸圖。

1）定模

定模是壓鑄模的主要組成部分,定模和壓鑄機的壓射部分相連，并固定在壓機壓射部分和澆注系統相通，是壓鑄件型腔的重要組成部分。主要由定模鑲塊、定模套板、導柱、鍥緊塊、斜導柱、澆口套、定模抽芯機構等部分組成。

2）動模

動模是壓鑄模的另一個重要組成部分, 動模是和定模形成壓鑄模成型部分的另一個整體，它一般固定在壓鑄機中板上，隨中板作并合運動，與定模部分分開合攏。一般抽芯機構和頂出機構大多在這個部分。

3）抽芯機構

抽動與開模方向運動不一致成型零件的活動型芯機構。抽芯機構主要包括：斜導柱、側面型芯、滑塊、導 滑槽、限位塊、螺桿、彈簧、螺母、螺釘等部分組成。如下圖所示。

4）斜銷

作用: 在開模過程中,強制滑塊運動,抽出芯型。

有內抽芯和外抽芯兩種，其斷面形狀多采用扁圓形，防止抽芯時拉傷滑塊，據模具結構不同有延時抽芯。

主要參數: 斜角α的大小和抽芯力大小、抽芯行程長短、承受彎曲 力大小有關。斜角α的數值一般?。?0°、15°、18°、20°、25°。斜銷直徑取決型芯包緊力的大小。

斜銷長度 = 固定部分 + 工作段尺寸 + (5~10) cm

材料: T8A、T10A； 熱處理： HRC（50~55）

5）導滑槽

作用：限定滑塊運動軌跡的組件

材料: T8A、T10A、40cr 

熱處理： HRC 42~47

6）滑塊

作用: 連結型芯和斜銷配合作抽芯運動的組件,和斜銷配合，共同完 成抽芯動作。

參數: 滑塊的高度B ，寬度C按型芯尺寸決定。

滑塊的長度A與B, C有關，為使滑塊工作時穩定要求。

A≥0.7C A≥B

材料: T8A、T10A、H13

熱處理：HRC 42~47

7）限位塊

作用: 滑塊抽出后要求穩固保持在一定位置上，以便于再次合模時斜銷準確插入滑塊斜孔，使滑塊準確復位。

抽 撥總距離 = 抽芯距離 + 安全值

8）彈簧、螺桿、螺母

滑塊運動后依靠彈簧張力使滑塊緊貼在限位塊的側面。

主要參數: 彈簧張力>滑塊的身重 , 確?；瑝K定位準確。

9）液壓抽芯機構

主要由液壓缸行程控制開關、側面型芯、液壓 抽芯器等部分組成。

10）動模套板

作用：起固定支撐定模鑲塊作用，定模套板受拉伸、彎曲、壓縮三種應力。因此，此板尺寸和模具質量,剛性關系密切，應充分重視。

材料：45#，Ａ３。

11）型芯

作用：用來形成鋳件在開模方向或不在開模方向孔或凹位，形狀和尺寸按產品要求。

材料：H13，3Cr2w8v

熱處理: HRC43~47

12）定模座板

作用：一端面緊固在壓鑄機頭板上，使模具壓緊定位，另一端面和模體結合承受機器壓力，兩個端面要求有足夠受壓面積壓鑄機射咀和壓室安裝孔要求配和精確。

材料：45# ，Ａ３

13）定模鑲塊、動模鑲塊、型芯

此為成形壓鑄件尺寸零件，其型腔尺寸確定：由鑄件尺寸 + 相應鑄件收縮,各種合金收縮率分別為AＬ：0.3~~0.7、Zn：0.3~0.6、 Mg：0.4~0.8、Cu：0.5~1.0（%)

鑲塊的壁厚尺寸確定：據鑄件形狀和尺寸大小來確定。

材料：H13、4Ｃr5ＭoV1Ｓｉ、3Cr２Ｗ8Ｖ、8407、ＳＫＤ61

熱處理: HRC43~47

14）澆口套,冷卻水套

作用：澆口套構成直澆道，保證壓射沖頭動作順暢，確保金屬液壓力傳遞和填充平穩，澆口套的直徑據鑄件所 需比壓和鑄件的重量選定。要求內側面表面光度高。對于冷室壓鑄機模具的制作精度求更高，影響錘頭壽命。

澆口套材料：H13、、3Cr２Ｗ8Ｖ

冷卻水套材料 ：45 #

熱處理 ： HRC43~47

15）導柱和導套

作用：起導向作用,保證動、定模在安裝和合模時的正確位置,導柱和導套應有足夠的剛性和耐磨性,要求配合間隙合理，模具較大時應開設儲油槽，防止冷焊。

導柱直徑：Ｄ＝Ｋ√F .(F:模具分型表面積 K：系數0.07～0.09)

導柱高度：為確保合模時安全,導柱高度應大于最高型芯高度。

材料：T8A

熱處理：HRC50～55

16）推桿

作用：和其它頂出組件配合頂出鑄 件.推桿布置應使鑄件各部位受頂壓力均衡，據鑄件形狀和要求不同，頂桿有不同種類?？刂祈斸樀臄盗?。

材料：H13、 ＳＫＤ61

17）推板、固定板

推板：推板承受壓鑄機頂出桿作用力,沿導柱運動。應具有一定的強度。

固定板：固定頂桿復位桿等零件沿導柱運動，頂桿臺沉孔等高

材料：45＃

18）支腳

端面緊固在壓鑄機墻板上,另一端和模體結合承受機器鎖模力,并承受頂出鑄件時的頂出反力。緊固形式必須可靠，其高度尺寸要滿足完成頂出鑄件動作。調節模具的厚度。

材料：45＃

19）分流錐

調整直澆道的截面積，改變金屬液流向，減少金屬液消耗量。內部設有冷卻系統。

材料：H13、ＳＫＤ61

熱處理: HRC43~47

20）墊塊

對模具起支承作用，提高后模剛性，減少生產時由機器沖擊波而引的模具瞬間變形制作材料為普通鑄鐵或45#鋼。位置和尺寸的控制是關鍵 。

3.壓鑄模澆排系統

1）澆注系統

引導金屬液以一定的方式充填型腔，對金屬液流動方向、壓力傳遞、充填速度、排氣條件、模具的熱平衡都能起到控制和調節作用。

包括三個方面：

I.直澆道：

要求：有利壓射力傳遞和金屬液充填平穩；

對于冷室壓鑄模一般由壓室和澆口套組成；

直澆道尺寸的確定是跟據鑄件結構和重量等要求來選擇確立。

在直澆道的中心設有較長的分流錐，以調整直澆道的截面積，改變金屬液流向，減少金屬液消耗量。為了滿足高效率生產的需要，要求在澆口套和分流錐部位設置冷卻系統。

II. 橫澆道

指直澆道的未端到內澆口前端之部分，對金屬液起穩流和導向作用。設計要求減少金屬液的流動阻力，保證金屬液等截面積流動，不宜突然收縮或擴張，防止渦氣。

橫澆道長度：?。ㄖ睗驳溃?/2 +（35~50）

橫澆道長度尺寸不可以過短小，否則使金屬液起穩流和導向作用不明顯。

III.內澆口

內澆口應使金屬液以最佳的流動狀態充填型腔應先充填型腔深腔部位，最后流向分型面，避免先封閉分型面，避免金屬液對型芯等薄弱部位沖擊，易導致型

芯變形。

內澆口調整著從橫澆道輸送過來金屬液速度，其位置和方向最為重要，決定金屬液充填型腔順序。對于需電鍍件，充填時間應≤20ms，需噴漆的件，充填時間＜40ms。

內澆口的種類：

側澆口

中心澆口

環形澆口

縫隙澆口

內澆口的選擇：

（1） 內澆口布置應考慮鑄件的外觀取在金屬液填充流程最短鑄件壁厚最厚的部位。

（2） 內澆口布置應考慮取在金屬液流進型腔不起旋渦排氣順暢部位。

（3） 內澆口布置應考慮盡可能取在金屬液流不正面沖擊型芯的部位。

（4） 內澆口布置應考慮取在鑄件不易變形的部位。

（5） 內澆口布置應考慮設置在鑄件成形后易去除澆口或沖切澆口部位。

（6） 對于不充許有氣孔存在鑄件，內澆口應設置在金屬液最終都能保持壓力部位。

（7）充填金屬液先充填型腔深處再次流向分型面,以達到排氣效果。

（8）除特殊件外，內澆口的開設以單澆口為主。

2）溢排系統：

據熔融金屬在模具內填充情況，而開設排氣通道。用于容納液態金屬在充填過程中排出氣體、雜物冷污合金等。

具排氣、儲氣、存渣、調溫、增力、移缺、控流等作用。

良好的排氣條件取決于排氣槽的合理布局及位置、數量、尺寸、容積、結構形式等方面。

溢流槽的形狀和位置

在設置溢流槽形狀和位置時應考慮以下幾點：

（1）在橫澆道的未端和型腔深處。

（2）在金屬液最后充填部位。

（3）在金屬液的匯合處及容易產生渦流卷氣和氧化夾渣的區域。

（4）需要防止渦流和紊流改善液態金屬流動狀態的部位。

（5）在內澆口的兩側或其它金屬不易直接充填死角部位。

（6）在大平面上易產生鑄件缺陷部位。

（7）在型腔溫度較低部位藉以提高型腔溫度。

（8）鑄件壁厚較厚易產生縮孔部位。

（9）鑄件壁厚變化過大難以填充部位。

（10）其它排氣條件不良區域。

溢流槽的結構形式：

（1）布置在模具分型面上的溢流槽；

（2）布置在模具型腔內部的溢流槽。

其形式有：桿形溢流槽、管形溢流槽、環形溢流槽、雙級溢流槽、波紋狀溢流槽。

為了使溢流槽發揮作用，獲取較好效果不致消耗過多金屬，增加投影面積，及影響填充流態或引起其它反作用，故在設置溢流槽位置時應慎重考慮。其容積占整個鑄件的20~30%，特殊情況時占50%。如果金屬鑄件局部有縮孔缺陷，則其容積范圍可為缺陷部位的2.5~3.5倍,如果為了平衡模具溫度則其容積可以加大。

排氣槽

在壓鑄時模具型腔內的部分氣體約30% 在型腔內不能順利排出而卷入金屬液體中在填充過程中，會產生反壓力，迫使流速下降，造成鑄件冷隔欠鑄氣孔疏松等缺陷。為了消除由此而產生的鑄件缺陷，要開設排氣槽，排氣槽一般和溢流槽配合，設在積渣槽后端。有些情況下也單獨開設排氣槽。

排氣槽具體可分為分型面上排氣和型腔深處的排氣，排氣槽在分型面上大多做成曲折形，并盡可能在模具的上下方，以防金屬液濺出而影響安全。在型腔深處的可以用型芯和頂針間隙排氣。

三 加熱和冷卻系統：

壓鑄模具在壓鑄生產前應進行充分地預熱，并在壓鑄過程中保持在一定溫度范圍內。

壓鑄生產中模具的溫度由加熱與冷卻系統進行控制和調節，以保持模具的熱平衡。

1、 模具加熱的方法。

（1）用燃氣加熱。

（2）用模具溫度控制裝置加熱。

（3）用電熱棒加熱。

2、模具的預熱溫度

鋅合金模具 140℃~180℃

鋁合金模具 150℃~200℃

鎂合金模具 170℃~210℃

銅合金模具 250℃~300℃

3、模具溫度過高對壓鑄生產的影響

（1）鑄件容易附在型腔上，增加頂出困難，且損傷型腔表面。

（2）增加壓鑄的循環時間。

（3）鑄件易產生氣孔與收縮不良的缺陷

（4）離型劑容易揮發和變質。

4、模具溫度過低對壓鑄生產的影響

（1）模具容易因受熱沖擊產生龜裂

（2）影響合金液的流動性。

（3）鑄件容易產生欠鑄、冷隔、流痕等缺陷。

（4）降低壓鑄產品的精度。

（5）鑄件容易發生抱住模芯的現象。

5、模具冷卻的方法

（1）水冷水冷是在模具內設置冷卻水通道，使冷卻水通入模具帶走熱量。

（2）風冷風冷是將壓縮空氣直接吹向模具欲冷卻的部位帶走熱量。

（3）在模上形成熱節的部位用傳熱系數高的合金（鈹青銅、鎢基合金等）間接冷卻。

（4）用加熱管冷卻。

（5）用模具溫度控制裝置冷卻。

四、模具驗證（試模）

1、目的

（1）發現模具設計及制造中的問題。

（2）初步提供模具的成型條件。

（3）準確測定收縮率，以便修正模具尺寸。

2、試模前的檢查

（1）澆口套與設備是否相吻合。

（2）模具的閉合高度、安裝尺寸、開模距離是否符合設備條件。

（3）是否打印模具的生產日期。產品圖號或模具代號。

（4）頂出系統是否與設備相吻合。

（5）各活動零件、組件是否運動靈活，動作正確可靠。

（6）緊固螺釘是否緊固。

（7）有冷卻系統的，檢查水路是否通暢，走向是否正確，有無泄漏現象。

（8）檢查試啤的材料是否符合零件圖紙要求。

4.壓鑄模維修和保養

壓鑄模在壓鑄生產中精度高、造價大、用料多、制造周期長，是重要的工藝裝備， 模具使用和保養的好壞對鑄件質量和模具的使用壽命影響極大，模具保養和維護的目的是提高壓鑄生產效率、降低生產成本,增加模具的使用壽命。

模具的正確使用和維護保養，應重視以下方面：

（1） 建立模具使用技術卡（模具檔案）記錄模具日常生產情況、工作條件、修復次數、 破壞形式、使用壽命、累計生產鑄件數量及合格率等。

（2）模具試模檢驗合格后，出具合格證明并填寫模具使用技術卡以及合格樣件，隨同模具入庫保管，模具入庫前應擦洗干凈，所有零件應涂防銹劑。

（3） 舊模具入庫：模具使用后應進行全面清理，零件表面涂防銹劑，并填寫模具整體記錄卡，記錄整體部分尺寸，并附上模具未修改前鑄件樣品，以備考查。模具每次周期性生產都應保留上一次生產樣品，以便對兩次生產的產品進行比較分析。

（4）模具使用：

a 、 舊模具從機器上拆下之前必須加油潤滑，揩擦清潔，確?；顒有托緞幼黜槙?。

b、 換裝新模具：模具生產前必須進行預熱達到所 需溫度后方可使用。