浅谈铝合金压铸生产中模具的设计制造

浅谈铝合金压铸生产中模具的设计制造

摘要：铝合金压铸模具是进行压铸生产的重要工艺装备，同时，也是铝合金压铸生产中三大必备因素之一。文章首先分析了铝合金压铸模具设计制造技术，其次，就铝合金压铸模具设计制造中需要注意的几个技术问题进行了深入的探讨，具有一定的参考价值。

关键词：铝合金；压铸模具；制造技术

铝合金压铸模具是进行压铸生产的重要工艺装备，同时，也是铝合金压铸生产中三大必备因素之一。生产过程能否顺利进行，铸件质量是否有保证，在很大程度上取决于模具结构的合理性和技术上的先进性。铝合金压铸模设计制造的优劣，直接影响压铸件的形状、尺寸、强度、表面质量等方面。而压铸件的质量和稳定性，反映出整个压铸生产过程和压铸模制造过程的技术水平和经济效益。

1 铝合金压铸模具设计

在铝合金压铸模具设计过程中必须全面分析压铸件结构，熟悉压铸机操作过程，了解压铸机及工艺参数得以调整的可能性及范围，掌握在不同压铸条件下的金属液填充特性和流动特性，并考虑到经济因素，才能设计出切合实际并满足生产要求的压铸模。

铝合金压铸模设计前，设计人员应对所提供的设计依据，包括压铸产品图和生产纲领进行工艺分析，并进行如下必要准备：

① 根据产品图，对所选用的压铸合金、压铸件的形状、结构、精度和技术要求进行工艺性分析，确定机械加工部位、加工余量和机械加工时所要采取的工艺措施以及定位基准等。

② 根据产品图和生产纲领，确定压射比压，计算锁模力：估算压铸件所需的开模力和推出力，以及压铸机的开模距离；选定压铸机的型号和规格。

③ 根据产品和压铸机的型号和规格，对模具结构进行初步分析，选择分型面和确定型腔数量；选择内浇口进口位置，确定浇注系统和溢流槽、排气槽朗总体布置方案；对带嵌件的压铸件，要考虑嵌件的装夹和固定方式；确定功模和定模镶块，动模和定模套板外形尺寸，以及导核、导套的位置和尺寸；确定冷却和加热管道的位置和尺寸，控制压铸过程的热平衡等。

④ 绘制压铸件毛坯图。包括分型面位置、浇注系统、溢流槽和排气槽，推出元件的位置和尺寸以及机械加工余量、加工基准等数值。

完成上述工作后，设计自瞄给出压铸模设计周期、压铸件的成品串、模具正常的使用寿命和模具价格经济性等综合指标方案，一旦设计任务落实，设计根据上述工艺分析和前期准备工作，将初步的总体方案和主要系统设计方案，与模具设计朗校核人员、模具制造的工艺具体操作人员一起商讨，经确认后，再技模具设计的规范和上述步骤，精心设计压铸模。设计工作包括总体方案设计、详细的工艺计算和结构设计计算、绘制压铸棋总装图和模具零件图等。

2 铝合金压铸模具制造技术

目前，铝合金压铸模具制造技术的发展趋势是全面推广快速原型制造技术。快速原型制造技术又称快速成形技术。作为一种先进制造技术，自20世纪80年代问世以来得到了迅速发展，并在工程领域得到广泛应用。该技术打破了传统的制造模式，利用离散／堆积的原理，无需任何工、模具，由CAD模型直接驱动，快速完成任意复杂形状的原型和零件，从而大大缩短了新产品开发的周期，极大增强了企业的市场竞争力。快速原型制造技术主要是用于快速直接模具制造和原型间接模具制造。传统制造方法如硅胶模、金属冷喷涂、精密铸造、电铸和离心铸造等方法都被用来和快速原型制造技术相结合生产模具。快速原型制造件还可以直接或间接制得电火花加工(EDM)电极。快速原型制造技术与这些传统制造方法的有效结合，使得复杂零部件的生产周期大大缩短，生产成本下降。

RPM技术的特征如下：

① 高度柔性 快速原型技术的最突出特点就是柔性好，它取消可专用工具，在计算机管理和控制下可以制造出任意复杂形状的零件，它可重编程、重组、连续改变的生产装备用信息方式集成到一个制造系统中。

② 技术的高度集成快速原型技术是计算机技术、数控技术。激光技术与材料技术的综合集成。找成形概念上，它以离散／堆积为指导，在控制上以计算机和数控为基础，以最大的荣幸为目标。因此只有在计算机技术、数控技术高度发展的今天，快速原型技术才有可能进入实用阶段。

③ 设计制作一体化快速原型技术的另一个显著特点就是CAD/CAM一体化。在传统的CAD/CAM技术中，由于成形思想的局限性，致使设计制造一体化很难实现。而对于快速原型技术来说，由于采用离散/堆积分层制作工艺，能够很好地将CAD/CAM结合起来。

④ 快速性快速原型技术的一个重要特点就是其快速性。这一特点适合于新产品的开发与管理。

3 铝合金压铸模具设计制造应注意的几个技术问题

① 在压铸模具的铸件当中尤其是在磨光的时候会有黑斑。这个问题的产生原因可能有很多种，但是最大的原因是因为於脱模剂，这可能是我们喷了太多的脱模剂，也有可能是脱模剂的有机物含量过高，这些有机物在非常热的温度下，有些会被还成碳元素，有些编成有机大分子聚合物。这些碳分子和有机物的混合，在压铸完成时被包含在表层，形成我们看到的黑斑，对于这种原因产生的黑斑我们可以减少喷涂剂的浓度，改用另外一种喷涂剂，或者，加长喷涂之后的吹风时间。以减少碳元素的行成和防大分子聚合物的堆积。这种产生黑斑的原因应该就是氧化矽，或氧化铝我们只要防止这两种元素生成应该就能避免压铸模具黑斑的产生。

② 压铸模具孔内加工余量一般都不允许超过0.25mm，这是因为人们在压铸铝合金的时候会放很多矽铝合金在模具内凝结时，这些矽，会浮到表面上，形成了一层薄薄的矽膜。这层矽膜，硬度非常硬，非常耐磨。有些OEM的设计师，就利用这个特性。将压铸件的孔内表面直接计为轴承面。这个矽表面层，一般只有0.2～0.9mm。加工太多，这个轴承面的寿命就会缩短。

③ 控制模温。模具在生产前应预热到一定的温度，否则当高温金属液充型时产生激冷，导致模具内外层温度梯度增大，形成热应力，使模具表面龟裂，甚至开裂。

在生产过程中，模温不断升高，当模温过热时，容易产生粘模，运动部件失灵而导致模具表面损伤。应设置冷却温控系统，保持模具工作温度在一定的范围内。

④ 充型。金属液以高压、高速充型，必然会对模具产生激烈的冲击和冲刷，因而产生机械应力和热应力。在冲击过程中，金属液、杂质、气体还会与模具表面产生复杂的化学作用，并加速腐蚀和裂纹的产生。当金属液裹有气体时，会在型腔中低压区先膨胀，当气体压力升高时，产生内向爆破，扯拉出型腔表面的金属质点而造成损伤，因气蚀而产生裂纹。

参考文献：

[1]王长春，压铸模具的快速制造技术[J].机床与液压，2007,(6):147-149