一副壓鑄（zhù）模的開發（fā）成功，是一係列細致（zhì）的分析與計算設計的結果。在設計中需要考慮零件的技術要求、設備（bèi）條件、結構工藝性、模（mó）具（jù）結構等，有時還需要模（mó）擬分（fèn）析。現在以一個電子殼體零件的壓鑄解決方案為例進行分析。

      １　零件的技術要求和設備條件

      圖１是一（yī）個電子（zǐ）零（líng）件的殼體結構件，材料（liào）為（wéi）Ａ３８０鋁合金［１］，外形尺寸為２４０ｍｍ×１６６ｍｍ×１３０ｍｍ，要求組織致密，表麵完整，並滿（mǎn）足氣密性要求。壓（yā）鑄設備為ＷＯＴＡＮ７００，其額定鎖模力為７０００ｋＮ；其最大料缸直徑（jìng）為８０ｍｍ，拉杠間距為７５０ｍｍ，最大模厚為９００ｍｍ；設備有一個液壓抽芯裝置。

      ２　結構工藝分析（xī）

      該零件形狀複雜，台階多，５個麵有腔體結構，一個（gè）麵有散熱筋，壁厚不均（jun1）勻，最大壁厚為１２ｍｍ，最小壁厚為２．５ｍｍ，平均壁厚為３．２ｍｍ。零（líng）件的壓鑄填充過程遵循主（zhǔ）幹型（xíng）腔（qiāng）填充原則，即應遵循主幹（gàn）型腔的填充———優質填充區滿足７０％的要求；非主幹型腔的填充（chōng）———金屬液互相衝擊區約為３０％［２］。

圖１ａ為原殼體零件（jiàn），從任（rèn）何一個方向選（xuǎn）擇澆注係（xì）統，優質填充區域不超過５０％，其中有一個麵（miàn）將全部是金屬液衝（chōng）擊區。這種結構不具備壓（yā）鑄工藝性，需要進行結構更改。經過結構分析，將圖１殼體箭頭１所指位置的蓋揭開，變成圖１ｂ箭頭４所（suǒ）指的無蓋位置，基本達（dá）到了主幹型填充原則要求。

      ３　鎖（suǒ）模力的計（jì）算

      在壓鑄過程中，鋁（lǚ）合金液在分型麵投影麵積上的反壓力Ｐ反要小於壓鑄（zhù）機的額定鎖模力，即：Ｐ反≤Ｐ鎖·ｋ （１）Ｐ反＝ΣＦ·ｐ×０．１ （２）式中，ΣＦ 為鑄件（jiàn）在分型（xíng）麵上的總投影麵積（jī），ｃｍ２；ｐ 為壓射比壓，ＭＰａ；Ｐ鎖為（wéi）壓鑄機額定鎖模力，ｋＮ；ｋ 為（wéi）許用安全（quán）係數，對於鋁合金，ｋ＝０．８。計算得到零（líng）件的總投影麵積為６９０ｃｍ２，氣（qì）密件一般選（xuǎn）用比壓為７０ＭＰａ，代入（rù）式（２）得Ｐ反＝４　８３０ｋＮ；而ＷＯＴＡＮ７００壓鑄機的額定（dìng）鎖模力Ｐ鎖＝７　０００ｋＮ，代入（rù）式（１）得Ｐ反≤Ｐ鎖·ｋ≤５　６００ｋＮ，滿足模具要求。

      ４　澆注位置（zhì）的選擇

      澆注（zhù）位置的選擇應符合金屬液填充流線原則，即內澆道與壓鑄件主幹型腔所屬範圍（wéi）內的任意部位可（kě）通達的金（jīn）屬流線的應是最短的；內澆道壓出的金屬液的流動方向應（yīng）基本一致，並沿著主幹型（xíng）腔型麵的方（fāng）向擴（kuò）展填充［３］。按照金屬液填充流（liú）線原則，澆注係統設計見（jiàn）圖２，以保（bǎo）證金屬流線（xiàn）最（zuì）短，同（tóng）時為了保證金屬液沿主幹型腔型麵的方（fāng）向順利填充，在（zài）圖２中箭頭所指位置增加（jiā）了３處導流筋（jīn）。

      ５　澆注係統計算

      ５．１　內澆口截（jié）麵積的計算

      根（gēn）據Ｗ．Ｄａｖｏｋ經驗（yàn）公式：Ａｇ ＝０．４８５　Ｖ （３）在壁厚為２．４～３．２ｍｍ時有一定的適應性（xìng）。根據Ｇ．Ｌｉｅｂｙ經驗公式：Ａｇ ＝５　０００　Ｖ／（Ｖ ＋１０　０００） （４）在壁厚為３～５ｍｍ時有一定的適應（yīng）性（xìng）。式（shì）中，Ａｇ為內澆口截（jié）麵積，ｍｍ２；Ｖ 為零件體積，ｃｍ３。使用Ｐｒｏ／Ｅ三維分（fèn）析可得到零件體積Ｖ ＝７９０ｃｍ３，用式（３）計算得Ａｇ＝３８３ｍｍ２，用式（４）計算得Ａｇ＝３６６ｍｍ２，設計時，取兩者中（zhōng）間（jiān）值Ａｇ＝３７０ｍｍ２。根據零件的（de）平均壁厚（hòu）為（wéi）３．２ｍｍ，取內澆口的厚度為ｂ＝２ｍｍ，內（nèi）澆口長度Ｌ＝Ａｇ／ｂ＝１８５ｍｍ。

      ５．２　料缸（gāng）的選擇

      ５．２．１　料缸截（jié）麵驗證

      按連（lián）續性原理，流（liú）體流過某（mǒu）一限定部位，在一段時間內流體連續地充滿這個部位，因此在這個時間內流入、流出的流量Ｑ 是相等的。

      Ｑ ＝Ｖｇ·Ａｇ ＝Ｖｐ·Ａｐ

      Ｖｇ ＝Ｖｐ·Ａｐ／Ａｇ （５）

      式中，Ｖｇ為充填速度；Ｖｐ為射料杆（gǎn）壓射速度（dù）；Ａｐ為料缸截麵積。

      射料杆壓射速度Ｖｐ一般以１．５～２．５ｍ／ｓ比較合適，設計時選擇Ｖｐ＝２．４ｍ／ｓ，料（liào）缸直徑（jìng）為８０ｍｍ 時，Ａｐ＝５　０２４ｍｍ２，代入式（shì）（５）得Ｖｇ＝３２．５ｍ／ｓ，符（fú）合一般經驗填充速度為（wéi）３０～５０ｍ／ｓ的要求。

      ５．２．２　充滿度驗證

      料缸直徑為（wéi）８０ｍｍ時，料缸能容納金屬液的最大總質量為５．８ｋｇ，而帶澆注係統的零件總質量為３．５ｋｇ，充（chōng）滿度為３．５／５．８＝５１．７％，符合充滿度３０％～７５％的要求。所以選擇型號為ＷＯＴＡＮ７００壓鑄機、直徑為８０ｍｍ的料缸符合設計需求。

      ６　模具總裝簡圖的設計 

      由於該零件複雜，外形偏大，需要４ 個（gè）滑塊抽芯———兩個液壓油缸抽芯和兩個斜拉（lā）杆抽芯。圖３是模（mó）具（jù）總裝簡圖。

      圖４為充（chōng）填型（xíng）腔不（bú）同步的情況，其中模具（jù）外形尺寸為８３０ｍｍ×７５０ｍｍ×７００ｍｍ，偏心距為２００ｍｍ。而７０００ｋＮ壓鑄機拉杠間距（jù）為（wéi）７５０ｍｍ，最大（dà）模厚為９００ｍｍ，模（mó）具（jù）不能直接裝入壓（yā）鑄機。通過計算，將模架切去下麵兩個角，並將模具動模和（hé）定模分開來（lái）安裝，可以將模具裝入（rù）壓（yā）鑄機。

      壓鑄機隻有一個液壓抽芯裝置，通過三通結構，可用一個液壓（yā）抽芯裝置（zhì）帶動兩個液壓缸（gāng），直徑分別是１５０ｍｍ 和１２５ｍｍ。合模時推杆與滑（huá）塊會（huì）有幹涉，設計先回程機構可以有效解決這個問題。

      ７　模擬試驗

      考慮到該殼體零件結構工藝的複雜（zá）性，為慎重起見，進行了壓鑄仿真模擬（nǐ）試驗，將壓射杆射速設定為２．４ｍ／ｓ，澆（jiāo）注溫度設定為６５０℃，快壓射的切入點選擇為４支（zhī）橫澆道全部（bù）充（chōng）滿時，零件收縮率為０．６％，劃分網格數為３　５００萬，模（mó）擬（nǐ）時間為５．５ｈ。試驗結果：①４支澆道不能同（tóng）步填（tián）充，中間兩支先進入型腔，見圖４；②部分區域填充不完整，見圖５。

      ８　工藝修

      根據仿真模擬（nǐ）分析的結果，對（duì）殼體零件進行了工藝修改：①將４支澆（jiāo）道改為兩支，以保證澆道同（tóng）步填充，見圖６；②更改零件局部位置壁厚，減少填充阻力，保證金屬液填充流線（xiàn）原則。圖１ａ、圖１ｂ分別是修改前和修改後（hòu）的殼體，將箭（jiàn）頭２、３所指的壁厚２．５ｍｍ分別改為箭頭５、６所指的３．５ｍｍ及４．５ｍｍ。其中箭頭所指的修改壁厚不影響使用結構，箭（jiàn）頭所（suǒ）指（zhǐ）的修改壁厚則可以通過銑削加（jiā）工去除。