壓鑄模具是壓鑄生產中重要（yào）的工藝設備。金屬液在壓鑄模具中冷（lěng）卻凝固，最終形成壓鑄件。壓鑄件的形狀、尺寸、質量，以（yǐ）及壓鑄生產的順（shùn）暢性都（dōu）與（yǔ）壓鑄模具密切相關，因此正（zhèng）確合理地設計壓鑄模具至關重要。

      一、壓鑄模具的基本結（jié）構

      常用的壓鑄模具由兩個（gè）半模組成，分別稱為定模和動模。也有更複雜的壓鑄模具，不止兩個半模。壓鑄模（mó）具（jù）的組成如圖1所示。

      壓鑄模具組成部分的作用如下：

      (1)直澆道連通壓室或至橫澆道，包括澆口套和分流錐等。

      (2)澆（jiāo）注係統 合金（jīn）液進（jìn）入型腔的（de）通道，包括內澆道、橫澆（jiāo）道及直澆道等。

      (3)型腔在鑲塊上形成壓鑄件的幾何形狀（zhuàng）。

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

      (5)排溢（yì）係統排氣體及（jí）存儲冷金屬殘渣等。

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

      (7)頂出機構將壓鑄件從型腔中頂出，包括頂杆等。

      (8)動（dòng）模框連接（jiē）及固定動模（mó）部件，包（bāo）括套（tào）板、支（zhī）撐（chēng）板等。

      二、壓鑄模（mó）具的設計

      設計（jì）壓（yā）鑄模具要注意以下幾個要點：

      (1)要盡可能地采用先進簡單的結構，保證動作（zuò）穩定可靠、方便日（rì）常維護、維（wéi）修。

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

      (3)合理選用各種（zhǒng）公差、縮尺及加工餘量，保證可靠的（de）模件配合及要求的壓鑄件精度。

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

      (5)應具有足夠的剛度及強度，能夠承受鎖模壓力和漲（zhǎng）型力，壓鑄生產（chǎn）過程中不產生（shēng）變形。

      (6)盡可能使用標準化的壓鑄模具零件，改善經濟性（xìng）及互換性。

      在設計（jì）模具時，還要根據鑄（zhù）件的投影麵積計算出壓（yā）鑄（zhù）生產中的總投影麵積、壓射比壓，以選擇合（hé）適噸位的壓鑄機，公式如下：

      壓鑄機選（xuǎn）好後，根據壓鑄機的動靜行板及壓射偏心位置等尺寸，設計模具（jù）的大（dà）小、中心位置、複位拉杆孔位等與壓鑄機（jī）相連接部分的尺寸。

      隨著（zhe）我國汽車製造業的發展，越來越多（duō）的汽車零部件采（cǎi）用了鋁合金材質，例如汽車發（fā）動機的缸體、缸蓋、油底殼以及各類連接支架等。隨著壓（yā）鑄技術的日益成熟，各汽車廠商對壓鑄件的內部質量要求越來越高，尤其以德國大眾的要（yào）求最為嚴格（gé），每一種車型的發動機壓鑄（zhù）件產品都（dōu）有一套相應的技（jì）術要求，產品（pǐn）孔隙度的要求是每（měi）一種（zhǒng）零部件所必須的要求。

      一（yī）些零部件結構非常複雜（zá），需要（yào）在模具上做一些相應（yīng）的結構才能實現批（pī）量壓鑄生產，如零部件上有多種角度的螺紋孔，要保證加工後的產品質量，必須（xū）在模具（jù）的相應位置製作型芯，如圖（tú）2所示（shì）。

      圖2中，A為定位孔，B是3個M8的螺紋孔，與定位孔角度呈10。，其中右側（cè）的兩個螺紋孔（kǒng）是通孔；c是兩個螺栓過孔，與定位（wèi）孔角度呈（chéng）5。；D是（shì）與定位孔呈34。的螺紋孔，長38mm。抽芯機構按驅動方式可分為機械（xiè）式（shì）和液壓式種（zhǒng）。機械式抽芯主要通過開合模過程中斜銷、彎銷、齒輪（lún）和齒（chǐ）條等實現抽芯與複位。液壓抽芯機構的工作原理比較簡單，直接利用液壓缸進行抽芯及複位動作。液壓（yā）抽（chōu）芯機構可以根據抽芯力的大小及抽芯距離（lí）的長短選擇液壓缸的（de）尺寸。圖2產品在模具設計時首先考慮 、C、D三個孔要鑄出來（lái），可以分別用液壓抽芯機構采取有角度的滑道的方（fāng）式在生（shēng）產中來（lái）實現孔的成形。圖3~D：fL的滑道（dào）機構示意，用這種辦法可以將液壓（yā）缸設計在模具外（wài）麵，這樣設計的好處是模具可變薄（báo），連續（xù）生（shēng）產過程中便於維護。

      在連續生產過程中，模具的抽芯孔會因為多次的抽插滑動造成抽芯孔（kǒng）變形，在模具壽命（mìng）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（xīn）孔的部位（wèi）增加一（yī）個（gè）鑲套，如果出現抽（chōu）芯孔變形的情況，就可（kě）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（gǎn）處，隻要能加（jiā）鑲套的，就可以做成這個結構。

      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定大小的異形頂杆。圓圈內（nèi）的4個頂杆成（chéng）形（xíng）部分（fèn）(見圖（tú）5)是階梯形式的（de），直徑（jìng）為8mm、。由於鑄件動模型腔比較深，所以產生（shēng）的抱緊力就很大，頂杆頂出鑄件時所需要的力就大，頂杆在壓鑄生產過程中容易折斷。由於鑄件成形部分頂杆的直徑由產品圖樣確（què）定，可以根據產品的特（tè）點，設計階梯粗細（xì）的頂杆，以保證頂杆的壽（shòu）命。

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

      型（xíng）芯不是正常對（duì）接的，錯（cuò）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，兩個型芯外側的出（chū）模斜度就是正（zhèng）常的出模斜（xié）度外加與定位孔所呈的角度)。

      由（yóu）於某些複雜的產品厚大區域通過壓鑄工藝參數無法保（bǎo）證（zhèng）內部質量，所以在設計模具時要考慮增加（jiā）局部擠壓機構（gòu），這種機構的原理是在壓（yā）射完成的最短時間內，將抽芯插入，使（shǐ）得這一區域壓實（shí），減少氣孔。擠壓機構抽芯（xīn）的成形部分是沒有出模斜度的，所以隻適合短（duǎn）程的（de）結構。

      三、壓鑄工藝（yì）係統設計

      模具大框設計好（hǎo）後，就進入了澆注係統的設計，早先都（dōu）是看二維或三維圖樣根據實（shí）踐經驗來做這一部分的。在（zài）生產過程中根據產品的內部質量來（lái）調整內澆道的位（wèi）置和方向。近十幾年來，隨著鑄造充型凝固過程數值模擬技術的不斷發展（zhǎn）以及鑄造行業的市場需求，鑄造過程模擬商品化軟件（jiàn）不斷出現，很多主機廠也要求在（zài）設計模（mó）具前看到壓鑄模擬過程，因此很多模具（jù）廠家都使用（yòng）了（le）MAGMAsoft或ANYCASTING兩種模擬軟件，在設計之初將設計好（hǎo）的三維（wéi）導入到這個程（chéng）序裏麵，設定壓鑄工藝參數後，模擬軟件經過一定的運算得出接近實際生產（chǎn）效果的（de）模擬動畫，如（rú）圖7～圖10所示（shì）。

      壓鑄（zhù）工藝要求模擬達到的效（xiào）果如下：

      (1)合金液應（yīng）同時到達內澆道處。

      (2)在填充過程中合金液應平穩填充。

      (3)填充過程中不能出現（xiàn）卷氣或紊（wěn）流現象。

      (4)填充完成（chéng）前，合金液不能將集渣包過道封死。

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

      根據填（tián）充模擬和粒子追蹤模擬，以及壓（yā）鑄工藝的要求，模具澆道（dào）和集渣包的位（wèi）置和大小都要做到相應優化；根據凝固模擬和鑄件的壁厚，模具內冷卻（què）水和加熱油管，以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（chóng）點噴塗。通過（guò）模擬分析，在設計時解決了澆口和集渣包手動優化的過程，這樣就節（jiē）省（shěng）了模具（jù）製造（zào）時憑經驗所產生偏差造成的模具修改（gǎi）過程。

      為了使（shǐ）鑄件的質（zhì）量得到進一步提高，一些公司（sī）利用抽真空技術使廢（fèi）品率下降，創造（zào）更高的價（jià）值。日本（běn）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（yǔ）衝頭麵積之比為1：100。在快壓射開始前的0．4s啟動真空泵，抽真空在設計模具時（shí）可以（yǐ）根據產品的複雜程度和模具的（de）大小（xiǎo），來確定使用真空排氣波板或真空閥的（de）數量。圖11是模具上（shàng）抽真空的結構。

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