模具结构对铸件质量影响及优化设计探讨
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作者: 王澄斌
（长江大学机械工程学院，湖北 荆州 434025）
摘 要：介绍了压铸制造的特点，并从压铸机、压铸模结构及压铸工艺参数方面讨论了对压铸件的质量的影响，同时提出了所采取的相应措施。
关键词：压铸模；铸件质量；控制
中图分类号：TB 文献标识码：A文章编号：1672-3198（2011）01-0303-01
压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少切削的特种铸造方法，熔融金属在高压高速下充填铸型并在高压下结晶凝固形成铸件。但由于压铸生产过程复杂、变化点多、连续性强，产品批量大等原因，铸件很容易出现缺陷，导致废品率很高，产品质量下降，严重影响了企业的经济效益。
1 压铸模结构对铸件质量的影响作用
压铸模是压铸生产中的重要工艺装备，它对生产能否顺利进行，铸件质量的优劣起着极为重要的作用，它与压铸工艺、生产操作存在密切而又互相制约、互相影响的特殊关系。其重要作用是：
（1）决定着铸件的形状和尺寸公差等级。
（2）其浇注系统（特别是浇口位置）决定了熔融金属的填充状况。
（3）溢流排气系统影响着熔融金属的溢渣排气条件。
（4）控制和调节压铸过程的热平衡。
（5）决定了铸件表面质量及变形程度。
（6）模具的强度限制了压射比压的最大限度。
（7）影响着操作生产的效率。
2 模具设计的改进
通常模具在设计时都会注重铸件的形状和尺寸精度，但往往忽视模具的强度，浇注系统和溢流排气可以在模具试模后改进，以获得良好的表面质量和内在质量。对于抽芯滑块较大，铸件成型两侧都在滑块上，压铸模模框结构往往达不到压铸生产中承受铸造压力的强度，使滑块后移，铸件尺寸超差直至报废。以前常用的模具结构是模框（动、定）与座板分体式的，这种结构对于无滑块机构的模具是适用的，只需模具框及座板进行调质处理，就能获得所需的强度。但对于抽芯滑块，尤其滑块较大时，铸件侧面成型都在滑块上结构的模具强度就差得多，必须进行改进，比如，无锡宏源公司高速弹力丝机关键产品，900-8225B筒管架座压铸模，老模具模框的结构是分体式的，而且滑块楔紧斜面，高度仅为滑块高度的四分之一，定模模框楔紧块固定部分的深度仅50mm，锁紧斜面后端悬空，受力点都在50mm厚的定模框上，强度低，受力不平衡，滑块易拉毛、咬死。另外导流块未镶在模框内，易往外退，压射时铝液易喷出，使铸件打不足。在长期高压作用下，定模框楔紧块固定端由弹性变形逐渐转化为塑性变形，使滑块后退，铸件两端尺寸增大、超差，不符合图纸要求。由于模框结构单薄，经多次加固修理，维持生产，同时向技术人员提出改进建议：
（1）动定模模框做整体式结构，以增加模框的强度。
（2）加大模框周边尺寸，使导流块做在模框内，不至于位移。
（3）滑块锁紧斜面高度需大于滑块成型高度二分之一，使滑块锁紧力点平衡。
（4）滑块导向槽采用GCr15淬火，镶于动模框内。
（5）滑座采用T10钢调质处理。
改进后的动模框，强度大为增加，刚性好不易变形。滑块与滑槽材料不同，且硬度也不同，亲和力变小，不易拉毛、咬死。定模框采用整体式后，锁紧机构与模框一体且高出分型面40mm，锁紧斜楔面高度为滑块成型高度的二分之一，使滑块锁紧力点平衡，锁紧牢固。生产至今近8万模，未出现滑块后退现象，铸件尺寸保持在图纸要求范围之内。类似这样的问题在其它产品上也有发生，我将和技术人员一起逐个改进，并且在以后新模具开发设计过程中都注重这个问题所会产生的严重后果。我们知道铸件的质量有外表和内在两方面，但前提是符合尺寸要求。
3 模具使用与维护保养
模具的使用与维护保养对铸件质量及模具使用寿命影响极大，建立模具档案卡，日常记录模具生产情况，工作条件，损坏形式，累计生产铸件数量等，模具使用后进行全面拆卸清理整修。
零件表面涂覆防锈剂，记录整修部位尺寸，并附上模具未修前的末件样品，以备查考。模具正常生产前应进行预热，达到所需温度（150℃～250℃），经3～6次空载循环操作，方可正常使用。模具在生产一定数量的铸件后应进行去应力回火处理，使热效劳裂纹在尚未出现的孕育期内进行消除应力，对型腔进行打光处理，这是提高模具使用寿命的有效措施，也是提高铸件质量的好方法。因为多数铸件表面缺陷往往是由于型腔龟裂纹造成的，铸件表面粗糙的网纹给铸件表面处理带来很大困难，严重时只能报废。去应力的回火温度取比模具材料原有的回火温度低30℃～50℃，回火间隔与铸件材料（以铝合金为例），模具材料与铸件重量有关，对重量为100g的铸件，模具在使用25000次以后就应进行去应力回火，重量为100g～500g为1万次；大于500g为5000次；适时做好模具维护保养工作，对提高铸件质量相当重要。
4 结语
模具是工具，安全、可靠、高效是非常重要的。我们应从压铸生产的方面考虑，提高设计、制造水平，关注模具细节，提高模具使用、维护的方便性，提高压铸生产效率，这才是我们未来的研发方向和努力方向。只有这样，我们的压铸模具的水平才能提高，才能提升中国大型精密压铸模具水平，才能提升中国制造的整体水平。
参考文献
［1］余晓容.注塑模优化设计理论的研究与应用［D］.郑州大学，2004.
［2］浦学西.模具结构对铸件质量的影响与改进方法［J］.模具工业，2011.
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