第1章压铸模设计综述
1.1压铸模概述
在压铸生产中，正确采用各种压铸工艺参数是获得优质压铸件的重要措施，而金属压铸模则是提供正确的选择和调整有关工艺参数的基础。可以说，能否顺利进行压铸生产、压铸件质量的优劣、压铸成型效率以及综合成本高低等，在很大程度上取决于金属压铸模结构的合理性和技术的先进性以及模具的制造质量。
金属压铸模在压铸生产过程中的作用是：
① 确定浇注系统，特别是内浇口位置和导流方向以及排溢系统的位置，这些都决定着熔融金属的填充条件和成型状况。
② 压铸模是压铸件的翻版，它决定了压铸件的形状和精度。
③ 模具成型表面的质量影响压铸件的表面质量以及压铸件脱模阻力的大小。
④ 压铸件在压铸成型后，能否易于从压铸模中脱出，在推出模体后是否会有变形、破损等现象的发生。
⑤ 使模具的强度和刚度能承受压射力及以内浇口速度对模具的冲击。
⑥ 控制和调节在压铸过程中模具的热交换和热平衡。
⑦ 使压铸机成型效率得到最大限度的发挥。
在压铸生产中，压铸模与压铸工艺、生产操作存在着相互制约、相互影响的密切关系。所以，金属压铸模的设计，实质上是对压铸生产过程中预计产生的结构和可能出现的各种问题的综合反映。因此，在设计过程中，必须通过分析压铸件的结构特点，了解压铸工艺参数能够实施的可能程度，掌握在不同情况下的填充条件以及考虑对经济效果的影响等因素，设计出结构合理、运行可靠、满足生产要求的压铸模来。
同时，由于金属压铸模结构较为复杂，制造精度要求较高，当压铸模设计并制造完成后，其修改的余地不大，所以在模具设计时应周密思考，谨慎细腻，力争不出现原则性错误，以达到最经济的设计目标。
1.1.1压铸的特点和应用范围
（1）压铸的特点
由于压铸工艺是在极短时间内将压铸型腔填充完毕，且在高压、高速下成型，因此压铸法与其他成型方法相比有其自身的特点。
① 压铸的优点
a.压铸件的尺寸精度较高，可达IT13～IT11级，最高可达IT9级，表面粗糙度达Ra0.8～3.2μm，甚至可达Ra0.4 μm，互换性好。
b.可以制造形状复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的金属零件。压铸锌合金时最小壁厚达0.3mm，铝合金可达0.5mm，最小铸出孔径为0.7mm。同时可以铸出清晰的文字和图案。
c.压铸件具有较高的强度和硬度，因为液态金属是在压力下凝固的，又因填充时间很短，冷却时间较快。所以组织致密，晶粒细化，使铸件具有较高的强度和硬度，同时具有良好的耐磨性和耐蚀性。
d.材料利用率高。由于压铸件的精度较高，只需经过少量机械加工即可装配使用，有的压铸件可直接装配使用，其材料利用率约为60％～80％，毛坯利用率达90％。
e.可以实现自动化生产。因为压铸工艺大都为机械化和自动化操作，生产周期短，效率高，可适合大批量生产。一般冷压室压铸机平均每小时可压铸80～100次，而热压室压铸机平均每小时可压铸400～1000次。
② 压铸的缺点
a.由于快速冷却，型腔中气体来不及排出，致使压铸件常有气孔及氧化夹杂物存在，从而降低了压铸件质量。有气孔的压铸件不能进行热处理。
b.压铸机和压铸模费用昂贵，不适合小批量生产。
c.模具的寿命低。高熔点合金压铸时，模具的寿命较低，影响了压铸生产的扩大应用。但随着新型模具材料的不断涌现，模具的寿命也有很大的提高。
d.压铸件尺寸受到限制，因受到压铸机锁模力及装模尺寸的限制而不能压铸大型压铸件。
e.压铸合金种类受到限制。由于压铸模具受到使用温度的限制，目前主要用来压铸锌合金、铝合金、镁合金及铜合金。
（2）压铸的应用范围
压铸件主要用于汽车和摩托车、仪表、电器、农机、通信、机床、纺织器械等行业。其中，汽车约占70%，摩托车约占10％。
目前用压铸方法可以生产铝、锌、镁和铜等合金。铝合金占比例最高，约占60%～80%；锌合金次之，约占10％～20％；铜合金压铸件比例仅占压铸件总量的1％～3％。镁合金压铸件过去应用很少，但近年来随着汽车工业、通信工业的发展和产品轻量化的要求，镁合金压铸件的应用逐渐增多，其产量有明显增加，预计将来还会有较大发展。
压铸零件的形状多种多样，大体上可以分为以下五类：
① 圆盖、圆盘类。表盖、机盖、底盘、盘座等。
② 圆环类。接插件、轴承保持器、方向盘等。
③ 筒体类。凸缘外套、导管、壳体形状的罩壳、仪表盖、上盖、深腔仪表罩、照相机壳与盖、化油器等。
④ 多孔缸体、壳体类。气缸体、气缸盖及油泵体等多腔的结构较为复杂的壳体，例如汽车与摩托车的气缸体、气缸盖等。
⑤ 特殊形状类。叶轮、喇叭、字体由筋条组成的装饰性压铸件等。
1.1.2压铸模的结构形式
（1）压铸模的基本结构
压铸模由定模和动模两个主要部分组成。定模固定在压铸机定模安装板上，与压铸机压室连接，浇注系统与压室相通。动模则安装在压铸机的动模安装板上，并随动模安装板移动而与定模合模或开模。
如图1-1所示是一副典型的压铸模具。按照模具上各零件所起的作用不同，压铸模的结构组成可以分成以下几个部分。
① 成型部分。成型部分是模具决定压铸件几何形状和尺寸精度的部位。成型压铸件外表面的零件称为型腔，成型压铸件内表面的零件称为型芯。如图1-1中的零件动模镶块13、侧型芯14、定模镶块15和型芯21等。
② 浇道系统。浇道系统是沟通模具型腔与压铸机压室的部分，即金属液进入型腔的通道。图1-1中的动模镶块13、定模镶块15和浇口套18等零件组成浇道系统。
③ 排溢系统。排溢系统是溢流系统和排气系统的总称，它是根据金属液在模具内的填充情况而开设的。排溢系统一般开设在成型零件上。
④ 推出机构。推出机构是将压铸件从模具中推出的机构，如图1-1中由推板1，推杆固定板2，推杆25、28、31，推板导套33和推板导柱34等零件组成推出机构。
⑤ 侧抽芯机构。侧抽芯机构是抽动与开合模方向运动不一致的成型零件的机构，在压铸件推出前完成抽芯动作。如图1-1中由侧滑块9、楔紧块10、斜销11、侧型芯14和限位挡块4、拉杆5、垫片6、螺母7、弹簧8等零件组成侧抽芯机构。
⑥ 导向零件。导向零件是引导定模和动模在开模与合模时可靠地按照一定方向进行运动的零件。如图1-1中由导柱19和导套20等零件组成导向零件。
⑦ 支承部分。支承部分是模具各部分按一定的规律和位置组合和固定后，安装到压铸机上的零件。如图1-1中由垫块3、定模座板16、定模套板22、动模套板23、支承板24和动模座板35等零件组成支承部分。
⑧ 其他。除前述各部分零件外，模具内还有其他紧固件、定位件等，如螺钉、销钉、限位钉等。
图1-1 压铸模的结构组成
1—推板；2—推杆固定板；3—垫块；4—限位挡块；5—拉杆；6—垫片；7—螺母；8—弹簧；9—侧滑块；10—楔紧块；11—斜销；12，27—圆柱销；13—动模镶块；14—侧型芯；15—定模镶块；16—定模座板；17，26，30—内六角螺钉；18—浇口套；19—导柱；20—导套；21—型芯；22—定模套板；23—动模套板；24—支承板；25，28，31—推杆； 29—限位钉；32—复位杆；33—推板导套；34—推板导柱；35—动模座板
除上述各部分外，有些模具还设有安全装置、冷却系统和加热系统等。
（2）压铸模的分类
根据所使用的压铸机类型的不同，压铸模的结构形式也略有不同，大体上可分为以下几种形式。
① 热压室铸机用压铸模的典型结构。如图1-2所示。
图1-2 热室压铸机用压铸模的基本结构
1—动模座板；2—推板；3—推杆固定板；4，6，9—推杆；5—扇形推杆；7—支承板；8—止转销；10—分流锥；11—限位钉；12—推板导套；13—推板导柱；14—复位杆；15—浇口套；16—定模镶块；17—定模座板；18—型芯；19，20—动模镶块；21—动模套板；22—导套；23—导柱
② 立式冷压室压铸机用压铸模的典型结构。如图1-3所示。
图1-3 立式冷室压铸机用压铸模的基本结构
1—定模座板；2—传动齿条；3—定模套板；4—动模套板；5—齿轴；6，21—销；7—齿条滑块；8—推板导柱；9—推杆固定板；10—推板导套；11—推板；12—限位垫圈；13，22—螺钉；14支承板；15—型芯；16—中心推杆；17—成型推杆；18—复位杆；19—导套；20—通用模座；23—导柱；24，30—动模镶块；25，28—定模镶块；26—分流锥；27—浇口套；29—活动型芯；31—止转块
③ 卧式冷压室压铸机用压铸模的典型结构
a.卧式冷压室压铸机偏心浇口压铸模的基本结构如图1-4所示。
图1-4 卧式冷压室压铸机偏心浇口压铸模的基本结构
1—限位块；2，16，23，28—螺钉；3—弹簧；4—螺栓；5—螺母；6—斜销；7—滑块；8—楔紧块；9—定模套板；10—销；11—活动型芯；12，15—动模镶块；13—定模镶块；14—型芯；17—定模座板；18—浇口套；19—导柱；20—动模套板；21—导套；22—浇道；24，26，29—推杆；25—支承板；27—限位钉；30—复位杆；31—推板导套；32—推板导柱；33—推板；34—推板固定板；35—垫板；36—动模座板
b.卧式冷压室压铸机中心浇口压铸模的基本结构如图1-5所示。
图1-5 卧式冷压室压铸机中心浇口压铸模的基本结构
1—动模座板；2，5，31—螺钉；3—垫块；4—支承板；6—动模套板；7—限位块；8—螺栓；9—滑块；10—斜销；11—楔紧块；12—定模活动套板；13—定模座板；14—浇口套；15—螺栓槽浇口套；16—浇道镶块；17，19—导套；18—定模导柱；20—动模导柱；21—定模镶块；22—活动镶块；23—动模镶块；24—分流锥；25—推板导柱；26—推板导套；27—复位杆；28—推杆；29—中心推杆；30—限位钉；32—推杆固定板；33—推板
c.全立式压铸机用压铸模的基本结构如图1-6所示。
图1-6 全立式压铸机用压铸模的基本结构
1—压室；2—座板；3—型芯；4—导柱；5—导套；6—分流锥；7—1# 动模镶块；8—推杆；9，10—螺钉；11—动模座板；12—推板；13—推杆固定板；14—推杆导套；15—推板导柱；16—支承板；17—动模套板；18—2#动模镶块；19—定模套板；20—定模镶块；21—定模座板；22—支承柱