壓鑄（zhù）模具是壓鑄生產中重要的工藝設備。金屬液在壓鑄模具中冷卻凝固，最（zuì）終形成壓鑄件。壓鑄件的形狀、尺寸、質量，以及壓鑄生產的順暢性都與壓鑄模（mó）具密切相關，因此正確合理地設計壓鑄模具至關重要。

      一（yī）、壓鑄模具的基本結構

      常用（yòng）的壓（yā）鑄模具由兩個半模組成，分別（bié）稱為定模和動模。也有更複雜的壓鑄（zhù）模具，不止兩個半（bàn）模。壓鑄模具的組成如圖1所示。

      壓鑄模具組成部分的作用如下：

      (1)直澆道（dào）連通壓室或至橫澆道，包（bāo）括澆口套和分流錐（zhuī）等。

      (2)澆注係（xì）統 合金液進（jìn）入型腔的通道，包括內澆道、橫澆道及直澆（jiāo）道等。

      (3)型（xíng）腔在鑲塊上形成壓鑄件的幾（jǐ）何形狀。

      (4)抽芯機構完成活動型（xíng）芯的抽出及插入動作，包括滑道、滑塊、油（yóu）缸及斜杠等。

      (5)排溢係（xì）統排氣體及存（cún）儲冷金屬殘渣等。

      (6)溫度控製係（xì）統控製壓鑄模具的溫度，包括冷卻（què）水管和加熱油管等。

      (7)頂出機構將壓鑄件從型腔中頂出，包（bāo）括頂杆等。

      (8)動模（mó）框連接及固定動模部件，包括套板、支撐板等。

      二、壓鑄模具的設計

      設計（jì）壓鑄模具要注意以下幾個要點：

      (1)要盡（jìn）可能地采用先進簡單的（de）結構（gòu），保證（zhèng）動（dòng）作穩（wěn）定可靠、方便（biàn）日常（cháng）維護（hù）、維修。

      (2)要考（kǎo）慮澆注係統的可修改性，在調試過程中可以進行必要（yào）的修改。

      (3)合理選用各種公差、縮尺及（jí）加工餘量（liàng），保證（zhèng）可靠的模件配合及要求的壓鑄（zhù）件精度。

      (4)選用合適的模具材料和可靠的熱處理工藝，確（què）保壓鑄模具的使用壽命。

      (5)應具有足夠的剛度及（jí）強度，能夠（gòu）承受鎖模壓力和漲型力，壓鑄生產過程中（zhōng）不產（chǎn）生變形。

      (6)盡可能使用標準化的壓鑄模具零件，改善（shàn）經濟性及互（hù）換（huàn）性。

      在設計模具時，還要根據（jù）鑄件的投影麵積計算出壓鑄生產中的總投影麵積、壓射比壓，以（yǐ）選擇合適噸位（wèi）的壓鑄機，公式如下（xià）：

      壓鑄機選好後，根據壓鑄機的動靜行（háng）板及（jí）壓射偏心位置等尺寸，設計模具的大小、中心位置、複位拉杆（gǎn）孔位等與壓鑄（zhù）機相連接（jiē）部分的尺寸。

      隨著（zhe）我國汽（qì）車製造業的發展，越來越多的汽車零部件采用了鋁合金材質，例如汽車發動機的缸體、缸蓋、油底殼（ké）以及各類連接（jiē）支架等。隨著壓鑄技術（shù）的日益成熟，各（gè）汽（qì）車廠（chǎng）商對壓鑄件的內部質量要（yào）求越來越高，尤其以德（dé）國大眾的要求最為嚴格，每一種車型的發動機壓鑄件產（chǎn）品都有一套相應（yīng）的技術要求，產品孔隙度的要求是每一種零（líng）部件所必須的要求。

      一些零（líng）部件結構非常複雜，需要在模具上（shàng）做一些相（xiàng）應（yīng）的結構才能實現批量（liàng）壓鑄生產，如零部件上有多（duō）種角度的螺紋孔，要保證加工後的產品質量，必須在（zài）模具的相應位置製作型芯，如圖（tú）2所示。

      圖（tú）2中，A為定位孔，B是3個（gè）M8的螺紋孔，與定位孔角度呈10。，其中（zhōng）右側的兩個螺紋孔是通孔；c是兩（liǎng）個螺栓過（guò）孔，與（yǔ）定（dìng）位孔角（jiǎo）度呈5。；D是與定位孔呈34。的螺（luó）紋孔（kǒng），長38mm。抽芯（xīn）機構按（àn）驅動方式可分為機械式和液壓式種。機（jī）械式（shì）抽芯主要通過開合模過程中斜銷、彎銷、齒輪和齒（chǐ）條等（děng）實（shí）現抽芯（xīn）與複位。液壓抽芯（xīn）機構的工作原理比（bǐ）較（jiào）簡單，直接利用液壓缸進行（háng）抽芯及複位動作。液壓抽芯（xīn）機構可以根（gēn）據抽芯（xīn）力的大（dà）小及抽芯距（jù）離（lí）的長短選擇（zé）液（yè）壓缸的尺寸。圖2產品在模具設計時首先考（kǎo）慮 、C、D三個孔要鑄出來，可以分別用液壓抽芯（xīn）機構采取有角度的滑道的方式在（zài）生產中來實現孔（kǒng）的成形。圖3~D：fL的滑（huá）道（dào）機構示意，用這種（zhǒng）辦法可以將液（yè）壓缸設計在模具外麵，這樣設計的好處是模具可變薄（báo），連續（xù）生產過程中（zhōng）便於維護。

      在連續生產過程中，模具（jù）的抽芯孔會因（yīn）為多次（cì）的抽插滑動造成抽芯孔（kǒng）變（biàn）形（xíng），在模具壽命中後期，會經常出現抽芯研死的現象，為了解決這一問題，可以在抽芯孔的部位增加一個鑲套，如果出現抽芯孔變形的情況，就可以更換鑲套來解決（見圖4）。這種辦法也可以應用在模具的頂杆處，隻要（yào）能加鑲套的，就可以做成這個結（jié）構。

      由於一些零部件（jiàn）圖樣的要求，鑄件上一些區域需要放置規（guī）定大（dà）小的（de）異形頂（dǐng）杆。圓（yuán）圈內的4個頂杆成形部分(見圖5)是（shì）階梯形式的，直（zhí）徑為（wéi）8mm、。由於鑄件動模型腔比較深，所以產生的抱緊力就（jiù）很大，頂（dǐng）杆頂出鑄件時所需要的力就（jiù）大，頂（dǐng）杆在壓鑄（zhù）生產過程中容易折斷。由於（yú）鑄件成形部分頂杆的直徑（jìng）由產品圖樣確定，可以根據產品的特點，設計階梯粗細的頂（dǐng）杆（gǎn），以保證頂杆（gǎn）的壽命。

      由於有（yǒu）了c、D兩個角度的油缸在模具上，B所示（shì）的3個M8的螺紋孔就沒有位置再采用油缸的方（fāng）式來做預鑄孔了，兩個M8螺紋通孔深l8mm，想保證內部質量必須做出預鑄孔，我們采取做對接異形型芯的方式來解決這個問題，對接形式如圖（tú）6所示

      型芯不是正常對（duì）接的，錯開了一定的距離，在兩型芯對接的部分是正常的出模斜度(一般設計在1～1．5之間，兩個型芯（xīn）外側的出模（mó）斜度就是正常的出模斜（xié）度外加與（yǔ）定位（wèi）孔所呈的角度)。

      由於某些複雜的產品厚大區（qū）域通過壓鑄工藝參（cān）數無法保證內部質量，所以在設計模具時要考慮增加局部（bù）擠壓機構，這種機構的原理是在壓射完成的最短時間內，將抽芯插入，使得這一區域壓實（shí），減少氣孔。擠壓機構抽芯的成形（xíng）部分是沒有出模斜（xié）度的，所以隻適合短（duǎn）程的（de）結構。

      三、壓鑄工藝係統設計

      模具大框設計好後，就進入了澆注係統的設計，早先都是看二維或三維圖樣根據實踐經驗來做這一部分的（de）。在生產（chǎn）過程中根據產品的內部質（zhì）量來調（diào）整內澆道的位置和方（fāng）向。近十幾年來，隨著鑄（zhù）造充型凝固過程數值（zhí）模（mó）擬技術的不斷發展以及鑄造行業的市場需求，鑄造過程模擬商（shāng）品化軟件不斷出現，很多主機廠也要求在設計（jì）模具（jù）前看到壓鑄（zhù）模擬過程，因此很多模具廠家都使用了MAGMAsoft或ANYCASTING兩種模擬軟件，在設計之初（chū）將設計好的三維導入（rù）到這個程序裏（lǐ）麵，設定壓鑄工藝參數後，模擬（nǐ）軟件經過一定的運算得出接近實際生產效果的模擬動畫，如圖7～圖10所示。

      壓鑄工藝要求模擬達到的效果（guǒ）如下：

      (1)合金液應同時到達內澆道處。

      (2)在填充過程中合金液應平（píng）穩填（tián）充。

      (3)填充過程中不能出現卷氣或紊流現象。

      (4)填充完成前，合（hé）金液不能將集渣包過道封死。

      (5)從填充過程中所產生的冷金屬不能存在鑄件內，應全（quán）部被驅趕到集渣包裏。

      根據填充模擬和粒子追蹤模擬，以及壓鑄工藝的要求，模具澆道和集渣包的位置和大小都要做到相應優化；根據凝固（gù）模擬和鑄件的（de）壁厚，模具內冷（lěng）卻水和加熱（rè）油管（guǎn），以（yǐ）及點冷卻的位置能夠確定；根據模具衝蝕模擬可以確定模具的哪些地方需要重點噴塗。通過模擬分析，在設（shè）計時解決了（le）澆口和集渣包手動優化的過程，這樣就節省了模具製造時憑經驗所產生偏差造成的模具修改過程。

      為了使鑄件的質量得到進（jìn）一（yī）步提高，一（yī）些公司利用抽真空技術使廢（fèi）品率下降（jiàng），創造更高的（de）價值。日本的抽（chōu）真空技術非常成熟，我國也借鑒了一些他們的經驗。抽真空技術要求模具排氣道的麵積與衝頭麵積之比為1：100。在（zài）快壓射開始前（qián）的0．4s啟動真（zhēn）空泵，抽（chōu）真空在設計模具時可以根據產（chǎn）品的複雜程度和（hé）模具的大小，來（lái）確定使用真空排氣波板或（huò）真空閥的數量（liàng）。圖（tú）11是模具上抽真空的結構。

      在抽真空技術應用較好的情況下，鑄件的廢品率至少要降到原有廢品率的20％以下。但由於（yú）抽真空設備價格很高，一些壓鑄廠隻是將其用在廢品率較高的（de）產品模具上。