模具结构对压铸件质量的影响与改进方法

　　引言

　　压铸模是进行压铸生产的主要工艺装备，生产过程能否顺利进行，铸件质量有无保证，很大程度上取决于模具结构是否合理。在压铸生产时，正确的压铸工艺是获得优质铸件的决定因素，压铸模则是正确选择和调整工艺参数的基础。压铸模结构、浇注系统、抽芯机构和冷却系统设计，直接影响铸件质量。

　　零件外形尺寸大，形状复杂，模具设计在630吨压铸机上生产。根据零件设计的模具有7处需抽芯，难度大。经试模，发现存在以下问题：①铸件表面质量差，有冷隔缺陷，充填不足，有缩孔;②3个内抽芯机构定位不稳，顶出机构易折断;③铸件变形量较大，质量不稳定。

　　模具结构改进

　　(1)针对问题①对浇注系统进行改进。由于原设计的浇道为开放式浇道，正对内浇口处的型腔尺寸较小，金属液与型腔瞬间碰撞后呈雾状，粘附于型腔壁上，使随后进入的金属液不能与它熔合而形成冷豆或冷隔缺陷，降低了表面质量。金属液在流动充填过程中，沿着铸件较长的一端充填时堵塞了溢流槽，影响整副模具的排气，而且在末端没有设置溢流槽和排气槽，使得金属液裹住空气，不能有效排气而形成气孔及缩孔，影响铸件质量。

　　改进后的模具结构，原开放式浇道改为导入式狭长浇道。把金属液引入型腔，在一侧设计了由宽到窄的浇道，起到了增压作用，使金属液在充填时，既有压力又有速度。为了使铸件的外表和内在质量更稳定，在动模较长一端型腔的末端，增设了溢流槽和排气槽。这样，溢流槽可积聚型腔内的冷金属和涂料，也加强了死角部位金属液的流动，排气槽又能使型腔内气流顺利排出，以引导金属液的充填。经过改进，对铸件末端的充填有很大帮助，铸件表面质量明显提高，气孔和缩孔现象基本消除。

　　(2)针对问题②对抽芯机构进行改进。原设计模具结构受浇道位置的限制，3个内抽芯只能设计为各自独立的斜推杆顶出机构，如图4、5所示。靠定位钉定位和推杆顶出，出现了定位不可靠现象。金属液冷却后对需抽芯型芯的抱紧力较大，在推出和脱模同时进行时，抽芯有一个横向力，推杆和型芯杆也有一个摩擦力，端面磨损较大，推杆受力后引起变形甚至折断，结构不稳定。同时由于铸件较长一端的2个单独推杆内抽芯定位不可靠，而造成铸件较长一端的形状、型孔位置不稳定。

　　改进后的模具在考虑改进浇注系统的同时，留出一定的位置，将2个单独的斜推杆内抽芯改为一个整体式斜销内抽芯。

　　采用整体式内抽芯后，锁紧力大，抽芯定位可靠，铸件的形状误差基本消除，解决了型芯位置不稳定和推杆磨损、易折断问题，提高了模具结构的稳定性。而在铸件另一端的1个单独内抽芯，抽芯机构改为型芯杆与推出机构同步推出的方案。

　　具体抽芯过程为：当模具闭合后，金属液充填完毕，铸件成型冷却，开模，推出机构推动上下顶板带动导轨向上移动，使型芯杆在动模镶块的斜孔内滑动，由于型芯杆与推出方向有一角度a，设推出距离为h，则抽芯距离L=h×tanα。在推出同时，固定型芯杆的滑块在水平方向也有一移动量S=h×tanα，当推出机构推出铸件一段距离后，设置在型芯杆上的型芯，逐渐脱离铸件，完成一次抽芯过程。经以上改进，模具结构更为合理，推出、脱模和定位更可靠，实用性较强，效果较佳。

　　(3)针对问题③对型芯增加冷却水管。由于铸件外形象U型架，壁厚不均匀，短的一端较厚，长的一端较簿，U型架底壁也较厚，因而压铸过程中铸件凝固冷却不一致，速度不均匀，导致铸件脱模后变形，不能达到铸件的尺寸精度。尤其是在模具工作一段时间后，模具温升过高，为了保证铸件质量，只能采用喷涂降温的方法，降低了生产效率，同时也增加了成本。由于模具一直处于高温状态下，加剧了模具表面的龟裂，缩短了模具的使用寿命。

　　为了获得合理的温度分布，在模具型腔内形成一个循环水流冷却系统，使模具有一个均匀的温度场。模具的冷却水道设置在动、定模温度较高的型腔区域。冷却水道的进水口设置在动模型芯温度最高、热量较集中的导入式浇道处，进到U型架较短的一侧后，沿着U型架底部，再由U型架较长一端出水。水道孔径为Φ10-12mm，距型腔底部约15mm。采用循环式冷却水道，使得循环水直接沿着型腔底部降温，具有冷却快、效率高、控制比较方便的特点，起到了平衡模具温度的作用，大大改善了铸件的成型质量，提高了铸件质量的稳定性，还能防止由于温度过高而产生粘模，延长了模具使用寿命。

　　结束语

　　通过对模具浇注系统、冷却系统和抽芯机构的改进，降低了维修率，提高了生产效率。模具在使用过程中，压铸工艺参数稳定，铸件质量符合要求，达到了预期效果。

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