4.1 压铸模具简介

压力铸造简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。

压铸区别于其他铸造方法的主要特点是高压和高速。① 金属液是在压力下填充型腔的，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为15~100MPa。② 金属液以高速充填型腔，通常在10~50米/秒，有的还可超过80米/秒，（通过内浇口导入型腔的线速度—内浇口速度），因此金属液的充型时间极短，约0.01~0.2秒（根据铸件的大小而不同）内即可填满型腔。

压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素，缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件，甚至优质铸件。

压铸模是压铸生产三大要素之一，结构正确合理的模具是压铸生产能否顺利进行的先决条件，并在保证铸件质量方面（下机合格率）起着重要的作用。

由于压铸工艺的特点，正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素，而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提，模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种因素预计的综合反映。如若模具设计合理，则在实际生产中遇到的问题少，铸件下机合格率高。反之，模具设计不合理，例如一铸件在设计时动定模的包裹力基本相同，而浇注系统大多在定模，且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产，便无法正常生产，铸件一直粘在定模上。尽管定模型腔的光洁度打得很光，因型腔较深，仍出现粘在定模上的现象。所以在模具设计时，必须全面分析铸件的结构，熟悉压铸机的操作过程，要了解压铸机及工艺参数得以调整的可能性，掌握在不同情况下的充填特性，并考虑模具加工的方法、钻眼和固定的形式后，才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。

金属液的充型时间极短，金属液的比压和流速很高，这对压铸模来说工作条件极其恶劣，再加上激冷激热的交变应力的冲击作用，都对模具的使用寿命有很大影响。

模具的使用寿命通常是指通过精心的设计和制造，在正常使用的条件下，结合良好的维护保养下出现的自然损坏，在不能再修复而报废前，所压铸的模数（包括压铸生产中的废品数）。

4.2 压铸工艺基础

4.2.1 概述

压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种无切削的特种铸造方法。它是将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的过程。高压高速是压力铸造的主要特征。常用的压力为数十兆帕，填充速度（内浇口速度）约为16~80米/秒，金属液填充模具型腔的时间极短，约为0.01~0.2秒。

由于用这种方法生产产品具有生产效率高，工序简单，铸件公差等级较高，表面粗糙度好，机械强度大，可以省去大量的机械加工工序和设备，节约原材料等优点，所以现已成为我国铸造业中的一个重要组成部分。

在压力铸造的整个过程中，压力起到了主导作用。熔融金属不仅在压力作用下充满压室进入浇注系统，而填充又在压力作用下凝固成型。在压射过程中的各个阶段，随着冲头位置的移动，压力也出现不同的变化，这个变化规律都会对铸件质量产生重大影响。

压铸工艺是将压铸机、压铸模和合金三大要素有机地组合而加以综合运用的过程。而压铸时金属按填充型腔的过程，是将压力、速度、温度以及时间等工艺因素得到统一的过程。同时，这些工艺因素又相互影响，相互制约，并且相辅相成。只有正确选择和调整这些因素，使之协调一致，才能获得预期的结果。因此，在压铸过程中不仅要重视铸件结构的工艺性，压铸模的先进性，压铸机性能和结构优良性，压铸合金选用的适应性和熔炼工艺的规范性；更应重视压力、温度和时间等工艺参数对铸件质量的重要作用。在压铸过程中应重视对这些参数进行有效的控制。

4.2.2 压力

压力的存在是压铸工艺区别其他铸造方法的主要特点。

1.压射力

压射力是压铸机压射机构中推动压射活塞运动的力。它是反映压铸机功能的一个主要参数。

压射力的大小，由压射缸的截面积和工作液的压力所决定。压射力的计算公式如下：

P 压射力=P 压射油缸×π×D2/4

式中：

P 压射力为压射力（N）

P 压射油缸为压射油缸内工作液的压力（Pa）

D为压射缸的直径（m）

π=3.1416

2.比压

压室内熔融金属在单位面积上所受的压力称为比压。比压也是压射力与压室截面积的比值关系换算的结果。其计算公式如下：

P 比压=P 压射力/F 压室截面积

式中：

P 比压为比压（Pa）

P 压射力为压射力（N）

F 压室截面积为压室截面积（m2）

即F 压室截面积=πD2/4

式中

D（m）为压室直径

π=3.1416

3.压力的作用

（1）比压对铸件机械性能的影响

比压增大，结晶细，细晶层增厚，由于填充特性改善，表面质量提高，气孔影响减轻，从而抗拉强度提高，但延伸率有所降低。

（2）对填充条件的影响

合金熔液在高比压作用下填充型腔，合金温度升高，流动性改善，有利于铸件质量的提高。

4.比压的选择

（1）根据铸件的强度要求考虑

将铸件分为有强度要求的和一般要求的两类，对于有强度要求的，应该具有良好的致密度。这是应该采用高的增压比压。

（2）根据铸件壁厚考虑

在一般情况下，压铸薄壁铸件时，型腔中的流动阻力较大，内浇口也采用较薄的厚度，因此具有大的阻力，故要有较大的填充比压，才能保证达到需要的内浇口速度。

对于厚壁铸件，一方面选定的内浇口速度较低，并且金属的凝固时间较长，可以采用较小的填充比压；另一方面，为了使铸件具有一定的致密度，还需要有足够的增压比压才能满足要求。

对于形状复杂的铸件，填充比压应选用高一些。此外，如合金的类别，内浇口速度的大小，压铸机合模能力的功率及模具的强度等，都应作适当考虑。

填充比压的大小，主要根据选定的内浇口速度计算得到。

至于增压比压的大小，根据合金类别，可参考选用。当型腔中排气条件良好，内浇口厚度与铸件壁厚的比值适当的情况下，可选用低的增压比压。而排气条件愈差，内浇口厚度与铸件壁厚比值愈小时，则增压比压应愈高。

5.胀型力和锁模力

压铸过程中，填充结束并转为增压阶段时，作用于正在凝固的金属上的比压（增压比压），通过金属（铸件浇注系统、排溢系统）传递型腔壁面，此压力称为胀型力（又称反压力）。

当胀型力作用在分型面上时，便为分型面胀型力，而作用在型腔各个侧壁方向时，则称为侧面胀型力。

通常情况下必须使锁模力大于计算得到的胀型力。否则，在金属液压射时，模具分型面会胀开，从而产生金属飞溅，并使型腔中的压力无法建立，造成铸件尺寸公差难以保证，甚至难以成型。

因此，锁模力（即合模力）是选用压铸机时首先要确定的重要参数。

4.2.3 压射速度

压射过程中，压射速度受压力的直接影响，又与压力共同对铸件内部质量、表面质量和轮廓清晰程度起着重要的作用。

生产中，速度的表示通常为冲头速度（压射速度）和内浇口速度两种。

1.压射速度

压室内的压射冲头推动金属移动时的速度称为压射速度（又称为冲头速度）。而压射速度分为两级，Ⅰ级压射速度亦称为慢压射速度，这级速度是指冲头起始动作直至冲头将室内的金属送入内浇口之前的运动速度，在这一阶段中要求将压室中的金属液充满压室，在既不过多地降低合金液温度又有利于排除压室中的气体的原则下，该阶段速度应尽量低，一般为0.3米/秒。Ⅱ级压射速度又称快压射速度。这个速度由压铸机的特性所决定。压铸机所给定的最高压射速度一般在4~5米/秒范围内，旧式的压铸机压射速度较低，而近代的压铸机则较高，甚至达到9米/秒。

（1）快压射速度的作用和影响

提高压射速度，动能转化为热能，提高了合金熔液的流动性，有利于消除流痕、冷隔等缺陷，提高了机械性能和表面质量；但速度过快时，合金熔液雾状与气体混合，产生严重涡流包气，机械性能下降。

（2）快压射速度的选择考虑因素

① 压铸合金的特性：熔化潜热、合金的比热、导热性和凝固温度范围。

② 模具温度高时，压射速度可适当减低，在考虑到模具热传导状况，模具设计结构和制造质量，以及提高模具寿命，亦可适当限制压射速度。

③ 铸件质量要求：表面质量要求高和薄壁复杂件，采用较高的压射速度。

2.内浇口速度

熔融金属在冲头移动作用下，经过横浇道到达内浇口，然后填充型腔，当机器的压射系统性能优良时，熔融金属通过内浇口的速度可以认为不变（或变化很小），这个不变的速度，即熔融金属通过内浇口导入型腔的线速度，便称为内浇口速度，通常采用的内浇口速度范围为15~70米/秒。

熔融金属在通过内浇口后，进入型腔各部分流动（填充）时，由于型腔的形状和厚度（铸件的壁厚），模具热状态（温度场分布）等各种因素的影响，流动的速度随时在发生变化，这种变化的速度称为填充速度。

内浇口速度的高低与铸件机械性能的影响极大，内浇口速度太低，铸件强度下降；速度提高，强度上升；速度过高强度又下降。

3.速度的选择

在压铸生产中，速度与压力共同对铸件内在质量，表面要求和轮廓清晰度起着重要作用。

综上所述，如果对压铸件的机械性能，如抗拉强度和致密性提出了高的要求，则不应选用过大的内浇口速度，这样能降低由于紊流所造成的涡流，这个涡流含有空气和由涂料挥发的气体。随着卷入涡流内的空气和蒸汽的增多，压铸件组织内部呈多孔性，机械性能明显变坏。

如果压铸件结构是复杂的薄壁零件，并对其表面质量提出了较高的要求，应选用较高的压射速度和内浇口速度，完全是必要的。

根据铸件的不同情况，可按表4-1的推荐值选用，核算出压射速度，进行试压修正。

内浇口速度与压射速度、压室直径和内浇口截面积有关，可通过以下三方面调整。

（1）调整压射冲头速度。

（2）更换压射室直径。

（3）改变内浇口截面积。

4.2.4 压射行程

根据压铸填充过程各个阶段的冲头位移—压力曲线图可知，压射冲头移动总共分为五个阶段。其中第Ⅰ阶段（慢速封口阶段）加上第Ⅱ阶段（金属液堆积阶段）的压射冲头的位移量通常称为慢压射行程。第Ⅲ阶段（填充阶段）的压射冲头的位移量通常称为快压射行程。第Ⅳ阶段（增压压实阶段）的压射冲头位移量通常称为增压压实行程。

特别要提及的是，铸件气孔中的气体来源于合金液、模具型腔、压射室及涂料。但在正常规范的生产中铸件气孔中的气体主要来源于模具型腔和压射室，模具型腔主要靠合理的浇注系统和溢流排气系统来最大程度地减少气体进入铸件并使之排出模外，而压射室中的气体是靠调整压射行程来控制压射冲头快速填充位移的起点，也就是慢压射行程的终点，使合金液以慢速充满压室前端堆积于内浇口前沿，从而最大程度地减少气体被合金液卷入而带入模具型腔，达到最大程度地减少铸件中的气孔，提高铸件的内部质量。而在正常生产中铸件气孔中的气体主要来源于压射室。所以，在压铸过程中对压射行程的控制是非常必要的。

4.2.5 时间

压铸工艺上的“时间”是填充时间，增压建压时间，持压时间及留模时间。这些“时间”都是压力、速度、温度这三个因素，再加上熔融金属的物理特性，铸件结构（特别是壁厚），模具结构（尤其是浇注系统和溢流系统）等各方面的综合结果。时间是一个多元复合的因素，但它与上述各因素有着密切的关系。因此，“时间”在压铸工艺上是至关重要的。

1.填充时间

熔融金属在压力作用下开始进入型腔直到充满的过程所需的时间称为填充时间。

填充时间是压力、速度、温度、模具的浇注与溢流系统的特点，合金的性质，以及铸件结构（壁厚）等多种因素结合以后所产生的结果。因而，也是填充过程中各种因素相互协调程度的综合反映。

在选择时间时应考虑下列情况：

● 合金浇注温度高时，填充时间可选长些；

● 模具温度高时，填充时间可选长些；

● 铸件厚壁部分离内浇口远时，填充时间可选长些；

● 熔化潜热和比热高的合金，填充时间可选长些。

2.增压建压时间

增压建压时间是指熔融金属在充型过程中的增压阶段，从充满型腔的瞬时开始，直至增压压力达到预定值所需建立起来的时间。也就是压射比压上升到增压比压建立起来所需的时间。

3.持压时间

熔融金属充满型腔后，使熔融金属在增压比压作用下凝固的这段时间，称为持压时间。

持压作用是使压射冲头将压力通过还未凝固的余料、浇口部分的金属传递到型腔，使正在凝固的金属在高压下结晶，从而获得致密的铸件。

持压时间的选择，按下列因素考虑：

● 压铸合金的特性：压铸合金结晶范围大，持压时间应选得长些；

● 铸件壁厚：铸件平均壁厚厚度大，持压时间可选得长些；

● 浇注系统：内浇口厚，持压时间可选得长些。

4.留模时间

留模时间是压铸过程中，从持压终了至开模顶出铸件的这段时间。足够的留模时间，是使铸件在模具内得到充分凝固和适度的冷却使之具有一定的强度，在开模和顶出时，铸件不致产生变形或拉裂。

留模时间的选择，通常以顶出铸件不变形、不开裂的最短时间为宜。然而，过长的留模时间不仅降低了生产效率，而且会带来不良的后果。例如：不易脱模，因合金的热脆性而引起裂纹，改变了预定的收缩量。

压铸生产中的工艺参数压力、速度、温度、时间选择可按下列原则：

● 铸件壁越厚，结构越复杂，压射力越大；

● 铸件壁越薄，结构越复杂，压铸速度越快；

● 铸件壁越厚，持压留模时间需越长；

● 铸件壁越薄，结构越复杂，模温浇温需越高。

4.3 压铸模具结构设计知识

压铸模是进行压铸生产的主要工艺装备。在经济批量生产中，铸件质量合格率的高低、作业循环的快慢、模具制造的难易及其使用寿命，在很大程度上受压铸模设计的正确、合理、先进和适用的程度的制约。所以，设计人员应对模具设计和压铸技术有充分的了解，并细致的分析产品的具体特点，才能在压铸模设计上顺利的达到预期的效果。

4.3.1 压铸模具结构的组成

压铸模具的结构是由压铸机的形式和制件的复杂程度等因素决定的。凡是压铸模具，均可分为动模和定模两大部分。压力铸造时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离，取出制件。根据模具上各个部件所起的作用，可分为以下几个部分。

（1）成型零部件

型腔是直接成型压铸制件的部分，它通常由凸模（成型压铸零件内部形状）、凹模（成型金属件外部形状）、型芯或成型杆、镶块等构成。模具的型腔由动模和定模有关部分联合构成。

（2）浇注系统

将金属液由压铸机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由直流道、横料道流道、内浇口所组成。

（3）导向部分

为确保动模与定模合模时准确对中而设导向零件。通常有导柱、导向孔或在动定模上分别设置互相吻合的内外锥面，有的模具上还设有导向零件，使顶出板保持水平运动。

（4）分型抽芯机构

带有外侧凹或侧孔的压铸零件，在被顶出以前，必须先进行侧向分型，拔出侧向凸模或抽出侧抽芯，然后方能顺利脱出。

（5）顶出装置

在开模过程中，将压铸零件从模具中顶出的装置。

（6）冷却系统

为了满足压铸工艺对模具温度的要求，模具设有冷却系统。冷却系统一般在模具内开设冷却水道或在周围安装冷却元件。

（7）排气系统

为了在压铸过程中将型腔内原有的空气排出，常在分型面处开设排气槽。但是小型零件排气量不大，可直接利用分型面排气，许多模具的顶杆或型芯与模具的配合间隙均可起排气作用，故不必另外开设排气槽。

4.3.2 浇注系统的结构和设计

浇注系统的主要作用是把金属液从热室压铸机的喷嘴或冷室压铸机的压室导入型腔内。浇注系统和溢排气系统与金属进入型腔的部位、方向、流动状态、型腔内气体的排出等密切相关，并能调节充填速度、充填时间、型腔温度等充型条件，其设计是压铸模设计的重要环节。

金属液在压力作用下充填型腔的通道称为浇注系统。浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇口所组成。

1.浇注系统的分类

按金属液导入方向分类：切向浇口、径向浇口。

按浇口位置分类：中心浇口、顶浇口、侧浇口。

按浇口形状分类：环形浇口、缝隙浇口、点浇口。

按横浇道过渡区形式分类：扇形浇道系统、锥形切线浇道系统。

2.浇注系统的设计

● 浇注系统设计的主要内容

（1）对压铸件的结构特点、尺寸精度、表面和内部质量要求、承受负荷情况、耐压要求、加工基准面等进行分析。

（2）根据压铸件的外形尺寸、复杂程度、合金种类、铸件重量和在分型面上的投影面积等，确定所采用的压铸机型号，选用适当的压室和冲头，采用立式压铸机或热室压铸机时还要选用适当的喷嘴，使喷嘴截面积与浇注系统相适应。

（3）确定金属液进入型腔的方向、位置和流动状态。

（4）确定浇注系统的总体结构和各组成部分的尺寸。

● 内浇口的设计

内浇口的设计主要是确定内浇口的位置、形状和尺寸。由于铸件的形状复杂多样，涉及的因素很多，所以难以完全满足应遵循的原则，内浇口的截面积目前尚无切实可行的精确计算方法，因此进行内浇口设计时，经验是很重要的因素。

内浇口的设计原则：

（1）金属液从铸件厚壁处向薄壁处填充；

（2）内浇口的设置要使进入型腔的金属液先流向远离浇口的部位；

（3）金属液进入型腔后不宜立即封闭分型面、溢流槽和排气槽；

（4）从内浇口进入型腔的金属液，不宜正面冲击型芯；

（5）浇口的设置应便于切除；

（6）金属液进入型腔后的流向要沿着铸件上的支撑筋和散热片；

（7）避免在浇口部位及产生热节；

（8）选择内浇口位置时，应使金属液流程尽可能短。对于形状复杂的大型铸件最好设置中心浇口；

（9）采用多股内浇道时，要注意防止金属液进入型腔后从几路汇合，相互冲击，产生涡流、裹气和氧化夹渣等缺陷；

（10）薄壁压铸件内浇口的厚度要小一些，以保持必要的充填速度；

（11）根据铸件的技术要求，凡精度、表面粗糙度要求较高且不再加工的部位，不宜设置内浇口；

（12）管形铸件最好围绕型芯设置环形浇口。

● 点浇口的设计

对于结构对称、壁厚均匀的罩壳类零件，可采用点浇口。

● 直浇道的设计

直浇道主要由压铸机上的喷嘴和模具上的浇口套所组成。

直浇道的设计要点：

（1）根据浇注系统内浇口截面积，选择喷嘴导入口直径。喷嘴导入口小端截面积一般为内浇口截面积的1.2~1.4倍；

（2）位于浇口套部分直浇道的直径，应比喷嘴部分直浇道的直径每边放大0.5~1毫米；

（3）喷嘴部分的出模斜度取1°30′~3°；

（4）分流锥处环形通道的截面积一般为喷嘴导入口的1.2倍左右；

（5）直浇道与横浇道连接处要求圆滑过渡，其圆角半径一般取R5~20毫米，以使金属液流动顺畅。

● 横浇道的设计

横浇道是指从直浇道末端到内浇口之间的通道，有时候浇道可划分为主横浇道和过渡横浇道。

横浇道的设计要点：

（1）横浇道的截面积应从直浇道到内浇口止，逐渐缩小，如在横浇道中出现截面积扩大的情况，金属液流过这里时则会出现负压，由此必然会吸收分型面上的空气，增加金属液流动过程中的涡流；

（2）圆弧形状的横浇道可以减少金属液的流动阻力，但截面积应逐渐减小，防止涡流裹气。圆弧形横浇道出口处的截面积应比进口处减小10%~30%；

（3）横浇道应具有一定的厚度和长度，若横浇道过薄，则热量损失大；若过厚时冷却速度缓慢，影响生产率，增大金属消耗。保持一定长度的目的，主要对金属液起到稳流和导向的作用；

（4）横浇道截面积在任何情况下都不应小于内浇口截面积。多腔压铸模主横浇道截面积应大于各分支横浇道截面积之和；

（5）根据工艺上的需要可布置盲浇道，以达到改善模具热平衡条件，容纳冷污金属液、涂料残渣和气体的目的。

（6）模具上横浇道部分，应顺着金属液的流动方向研磨，其表面粗糙度不大于Ra0.2微米；

（7）对于卧室冷室压铸机，在一般情况下，横浇道入口处应位于直浇道的上方，防止压室中的金属液过早流入横浇道。

4.3.3 抽芯机构的结构和设计

抽芯机构一般由下列几部分组成：

（1）成型元件——形成压铸件的侧孔，凹凸表面或曲面。如型芯、型块等；

（2）运动元件——连接并带动型芯或型块并在模套导滑槽内运动。如滑块、斜滑块等；

（3）缩紧元件——合模后压紧运动元件，防止压铸时受到反压力而产生位移。如锁紧块等；

（4）传动元件——带动运动元件做抽芯和插芯动作。如斜销、液压抽芯器等；

（5）限位元件——使运动元件在开模后，在停留所要求的位置上，保证合模时传动元件工作顺利。如限位块、限位钉等。

设计抽芯机构应考虑如下几点。

（1）选择合理的抽芯部位，考虑下面几种情况：

● 型芯尽量设置在与分型面相垂直的动（定）模内，利用开模或推出动作抽出型芯，尽可能避免采用庞大的抽芯机构；

● 机械抽芯机构借助于开模动力完成抽芯动作，为简化模具结构要求尽可能少用定模抽芯；

● 在活动型芯上一般不易喷刷涂料，在较细长的活动型芯位置上，尽量避免受到金属液的直接冲击，以免型芯产生弯曲变形，影响抽出。

（2）活动型芯应有合理的结构形式。

（3）抽芯时应防止铸件产生变形和位移。

（4）活动型芯插入型腔后应有定位面，以保持准确的型芯位置。

（5）计算抽芯力是设计抽芯机构构件强度和传动可靠性的依据，由于影响抽芯力大小的因素较多，确定抽芯力时需做充分的估计。

（6）设计抽芯机构时，考虑压铸机的性能和技术规范：

● 利用开模力和开模行程做机械抽芯时，应考虑压铸机的开模力和开模行程的大小能否抽出活动型芯；

● 利用液压抽芯器抽芯时，应考虑压铸机的技术规范控制操作程序。

（7）利用开、合模运动做抽芯机构的传动时，应注意在合模时活动型芯的复位与推出元件的干扰。一般要求在活动型芯投影面积范围内不设置推出元件，液压和手动抽芯应严格控制操作程序或设安全装置。

（8）型芯抽出到最终位置时，滑块留在导滑槽内的长度不得小于滑块长度三分之二，以免合模抽芯时，滑块发生倾斜造成事故。

（9）活动型芯同镶块配合的密封部分的长度不能过短、配合间隙要恰当，以防金属液窜入滑块的导槽中，影响滑块的正常运动。

（10）在滑块平面上，一般不宜设置浇注系统，若在其上必须设置浇注系统时，应加大滑块平面，不使浇注系统布置在滑块与模体的导滑配合部分，并使配合部分有足够的热膨胀间隙。

（11）由于型芯和滑块所处的工作条件不同，所选用的材料和热处理工艺也不一样，型芯与滑块一般采用镶接的形式，镶接处要求牢固可靠。

（12）抽芯机构需设置限位装置，开模抽芯后使滑块停留在一定的位置上，不致因滑块自重或抽芯时的惯性而移位。

（13）活动型芯的成型投影面积较大时，滑块受到的反压力也较大，应注意滑块楔紧装置的可靠性及楔紧零件的刚性。

4.3.4 顶出机构的结构和设计

压铸模中使铸件从模具的成型零件中脱出的机构，称为推出机构。推出机构一般设置于动模上。

推出机构一般由推出元件（如推杆、推管、卸料板、成型推板、鞋滑块等）、复位元件、限位元件、导向元件、结构元件组成。

推出机构的基本传动形式：机动推出、液压推出器推出和手动推出三种。

推出机构的结构形式，按动作分为直线推出、旋转推出、摆动推出；按机构形式分为推杆推出、推管与推叉推出、卸料板推出、斜滑块推出及其他推出机构。

4.3.5 冷却系统的设计

模具在压铸生产前应进行充分的预热，并在压铸过程中保持在一定温度范围内。压铸生产中模具的温度由加热与冷却系统进行控制和调节，其作用如下。

（1）使模具达到较好的热平衡和改善铸件顺序凝固条件，使铸件凝固速度均匀并有利于压力传递，提高铸件的内部质量。

（2）保持压铸合金充填时的流动性，具有良好的成型性和提高铸件表面质量。

（3）稳定铸件尺寸精度，改善铸件机械性能。

（4）提高压铸生产率。

（5）降低模具热交变应力，提高模具使用寿命。

压铸过程中，金属液在压铸模中凝固并冷却到顶出温度，释放的热量被模具吸收，同时模具通过辐射、导热和对流，将热量传出。在模具分型面上喷涂的分型剂挥发时也带走部分热量。正常生产过程中传入模具的热量和从模具中传出的热量应达到平衡。在高效生产及大型厚壁铸件压铸时，往往要用强制冷却来保持模具的热平衡。合理的设计冷却系统对提高压铸生产率、改善铸件质量及延长模具使用寿命是十分重要的。模具冷却方法如下。

（1）水冷 水冷是在模具内设置冷却水通道，使冷却水通入模具带走热量。水冷的效率高，易控制，是最常用的压铸模冷却方法。

（2）风冷 对于压铸模中难以用水冷却的部位，可采用风冷的方式。

（3）在模具行程热节的部位用传热系数高的合金间接冷却。

（4）用热管冷却 热管是装有介质的密封金属管，管内壁敷右毛细层。

（5）用模具温度控制装置对模具进行冷却。

冷却水道设计注意事项：

（1）同一模具尽量采用较少的冷却水道和水嘴的规格，以免增加设计和制造的复杂性；

（2）冷却水道的直径一般为6~14毫米，采用数条直径小的水道冷却效果要比采用一条大直径的冷却水道好；

（3）采用隔板式水道时，应在隔板螺栓上作出隔板位置标记，以便在安装时保持其正确位置；

（4）水道与模具其他结构之间的距离应大于最小距离。

4.3.6 排气系统的设计

为了提高铸件的质量，在金属液充填型腔的过程中，应尽量排出型腔内的气体、混有气体和被涂料残余物污染的金属液，设置溢流槽和排气槽是重要的措施之一。

1.溢流槽的设计

● 溢流槽的作用

（1）排出型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的冷污金属液，与排气槽配合，迅速引出型腔内的气体，增强排气效果。

（2）控制金属液充填流态，防止局部产生涡流。

（3）转移缩孔、缩松、涡流裹气和产生冷隔的部位。

（4）调节模具各部分的温度，改善模具热平衡状态，减少铸件流痕、冷隔和浇不足的现象。

（5）作为铸件脱模时推杆推出的位置，防止铸件变形或在铸件表面留有推杆痕。

（6）当铸件在动、定模型腔内的包紧力接近相等时，为了防止铸件在开模时留在定模内，在动模上部置溢流槽，增大对动模的包紧力，使铸件在开模时随动模带出。

（7）采用大容量的溢流槽，置换先期进入型腔的冷污金属液，以提高铸件的内部质量。

（8）对于真空压铸和定向抽气压铸，溢流槽处常作为引进气体的起始点。

● 溢流槽的设计要点：

（1）设计溢流槽时要注意便于从压铸件上去除，在去除后尽量不损坏逐渐的外观。

（2）在溢流槽上开设排气槽时，应合理设计溢流口，避免过早堵塞排气槽。

（3）注意避免在溢流槽和排气槽之间产生热节。

（4）不应在同一溢流槽上开几个溢流口或一个很宽的溢流口，以免金属液产生倒流，部分金属液从溢流槽流回型腔。

（5）溢流口的截面积应大于连接在溢流槽后的排气槽截面积，否则排气槽的截面积将被削减。

溢流槽的布置应有利于排出型腔中的气体，排出混有气体、氧化物、分型剂残渣的金属液，改善模具的热平衡状态。

2.排气槽的设计

排气槽用于从型腔内排出空气及分型剂挥发产生的气体，其设置的位置与内浇口的位置及金属液的流态有关。为使型腔内的气体在压射时尽可能被压铸的金属液排出，要将排气槽设置在金属液最后填充的部位。排气槽一般与溢流槽配合，布置在溢流槽后端以加强溢流和排气的效果。在有些情况下也可在型腔的必要部位单独布置排气槽。

排气槽的尺寸如表4-2所示。

排气槽的截面积一般为内浇口截面积的20%~50%。

4.4 压铸模具设计的要求事项

1.压铸模设计时的基本要求

（1）所生产的压铸件应符合压铸毛坯图上所规定的形状尺寸及各项技术要求，特别是要设法保证高精度和高质量部位达到要求。

（2）模具应适合压铸生产工艺的要求，并且技术经济性合理。

（3）在保证压铸件质量和安全生产的前提下，应采用合理先进简单的结构，使动作准确可靠，构件刚性良好，易损件拆换方便，并有利于延长模具工作寿命。

（4）模具上各种零件应满足机械加工工艺和热处理工艺的要求，选材适当，配合精度选用合理，参照国家标准GB8844-86达到的各项技术要求。

（5）掌握压铸机的技术特性，充分发挥设备的技术功能和生产能力，模具与压铸机的连接安装既方便又准确可靠。

（6）选用模具零部件时尽可能推广标准化、通用化、系列化。

2.压铸模总体设计的主要内容

（1）按照对模具结构初步分析得出的方案，布置分型面、型腔位置、浇注系统和溢流排气系统。

（2）确定成型部分的分割、镶块的镶拼和固定方式。

（3）确定型芯的分割位置尺寸、固定方式或动作方式。

（4）计算抽芯力，确定抽芯机构及其主要部分的尺寸。

（5）确定动模和定模镶块，动模和定模套板的外形尺寸以及导柱、导套的位置和尺寸。对大吨位压铸机用模具应尽可能采用整体型腔模板或者采用镶块及不通孔动模套板结构。

（6）确定推杆、复位杆的位置，确定推出机构和各部分尺寸。

（7）布置冷却和加热管道的位置和尺寸。

（8）确定镶嵌件的装夹、固定方法。

（9）按现有标准选用有关的零部件、料块、标准模架、模套、模座等。

（10）计算模具总厚度，核对压铸机允许的最小或最大模具厚度。

（11）按模具的外形轮廓尺寸核对压铸机拉杠间距或最大开档时的拉杠间距空间。

（12）按模具定模和动模座板尺寸核对压铸机压室位置和安装槽（或孔）的位置。

（13）根据选用的压射比压计算模具在分型面上的涨型力总和，复核压铸机的锁模力。

3.模具图样的修正与定型

在经过模具制造、压铸试模及一定批量的连续生产之后，应将记载的对模具图的修正与改进完全地系统地反映到模具零件图和总装图的底图上。对结构复杂或要求高质量压铸件的模具设计来说，局部的修正与改进几乎是不可避免的，经历了这样的实践循环之后，模具设计图才具备了成为定型图样的条件。

4.5 本章小结

本章重点介绍了压铸模具设计方面的专业基础知识，主要内容包括：压铸模具简介、压铸工艺基础、压铸模具结构设计基础、压铸模具设计的要求事项。压铸模具设计与塑料模具设计既有重大区别，又有一定的联系，希望读者学习时注意比较。