探讨提高压铸模具寿命的具体措施（之三）

苏州优尼昂金属精密制造有限公司  刘遵建 压铸专业高级工程师

本文曾发表在《特种铸造及有色合金》杂志的2011年第4期

5.      压铸模具设计应注意的事项

合理设计铸件，铸件要壁厚均匀，不要太薄、太厚，一般厚度为3±1mm 左右为好，棱角过渡要有圆角或斜坡以减小应力集中,可使用筋条结构消除铸件会形成的热节。过厚的压铸件内部组织晶粒粗大,会形成气孔、缩松、氧化、内部裂纹,并伴随有应力源产生,以致其强度和耐用性能会低于加强筋辅助结构形成的产品。

    对于模具的易龟裂部位和易损伤部位尽量采取镶件结构，损坏后便于维修和更换。但成型零件上的镶拼孔，包括型芯孔至模具的边缘或附近的另一孔的距离不要过小，并且镶拼孔的内角要有较大的圆倒角，以免会成为模具早期龟裂的薄弱部位。

    提高模具设计刚性，要分析模具型腔各个部位的受力情况。型腔得到的受力有合金液充填时的压力、胀型力、冲击力，产品脱模时的拉力、摩擦力，温度高低变化产生的热应力，开合模、抽插芯时受到的压力、拉力、预紧力等。设计时要使模具中各组件、各部位都具有足够的厚度、宽度，使模具具有足够的刚性以承受各种应力。还要使这些受力达到适当的平衡（这一点很重要），以防止模具变形、开裂。制造时注意模具的细薄截面、模块的凹角根部是模具出现断裂的敏感源，要保证其配合精度，如果模块配合的预紧力过大，它会把合模力集中到一点上，这是模具出现大面积断裂的主要因素。

    为了较好的预防模具整体出现变形。正确设计模具型腔的受力中心位置，使其尽量靠近压铸机的受力中心。动模背后的两个垫块要尽量支撑在模具的型腔镶块上，不要只支撑在型腔镶块外的套板上；动模背后中间的支撑柱或支撑块的支撑面积要足够大，否则会使支撑块的端面，甚至使压铸机的模具安装板面，容易被压变形而失去支撑的效果。

    合理设计模板厚度及其它模具尺寸，模具各模块及模板的尺寸要足够大，大小比例也要合理。在使用钢板时注意，较厚的模板不能用叠加的方法保证其厚度。因为钢板加厚1倍，弯曲变形量减少85%，叠层只能起叠加作用。总厚度相同的2块叠加板是单板的弯曲变形量的4倍。所以把动模支承板与动模套板设计为一个整体的动模套板，可以增加模板的刚性。

    模具上有凹角的部位容易产生应力集中。产品转角处尽量要有较大的过渡圆角，让模具型腔避免出现窄而深的凹角、凹槽。铝、镁合金压铸模具的型腔转角应大于R 1 mm，并有较高光洁度，以避免R角处早期开裂。在内浇口附近的产品上，尽量加大圆角半径，如R 1的倒角比 R 0.2的倒角，R 3的倒角比R 1的倒角，能够较好的延缓模具早期龟裂裂纹的出现。

合理选取分型面的位置，合理选用镶块、活动滑块组合结构，避免因模块上出现较锐的尖角而容易出现缺损；并使镶拼接触密封面的结合面积要比较,要使滑块出现退让时，也不会出现铝水从密封面窜入到滑块的导滑槽里；为防止运动卡滞，滑块的侧面使用斜面配合［7］。

正确设计浇注系统，设计内浇口的位置和充填流向时，尽量防止高速充填的铝水正面喷射冲击到型壁或型芯。设计内浇口截面大小时，如果选用的压射充填速度太高，有大量的动能减速后转变成热能传递到模具上，使模具温度升高，促使模具出现粘模、龟裂、冲蚀缺陷。压铸铝水的最大充填速度不应超过56m/s，充填速度以≤46m/s为好。设计内浇口的厚度时,在保证产品表面质量的情况下,还是选用厚而大一点的内浇口为好,这样可以增加流量,又不增加对模具的冲击力。

要正确选择各组件的配合公差和表面粗糙度，因模具受热不均匀和膨胀不均匀，会使配合公差产生变化，会使运动部件失灵而导致模具表面损伤，也会使动、定模套板之间的合模间隙增加，引起飞边和飞料［7］。为防止飞料，在分型面上，动、定模型腔镶块平面应分别比动定模套板平面只能略高，高出量要在0～0.080mm的范围内，特别要求紧密合模后动、定模套板的间隙要在0.030～0.100 mm 范围内。在套板上的排气槽最浅处的深度0.12～0.15mm，它一定要包括合模后动、定模套板的间隙。只有这样才能防止在套板上出现飞边、飞料和飞边粘模。尽量让套板各部位的分型面与模块的分型面一致，从模块到套板一样平齐，减少分型面的台阶，便于排气和防止飞边粘模。

尽量不要在内浇口附近的型腔平面上设置产品的字样、标记和顶杆。这些都会引起模具过早的龟裂，也会使字样标记过早的变得不清晰。

充分利用压铸合金充填流动的模拟分析功能，预防出现过度冲击、冷隔、缩松、气孔等缺陷，分析和平衡模具的冷热温度。尽量利用P－Q 2图，使模具能够很好的与压铸机进行匹配，提高产品的合格率和生产效率，延长模具的使用寿命。

6.      压铸模具的冷却和加热系统的设计

         为了能够调控模具温度，防止模具变形和龟裂，一定要给模具设计冷却、加热温控系统。通常在模具模块的内部开设Φ6～Φ12孔径的管道，在型芯和模块中开设Φ3～Φ12孔径的点冷却孔，给予通水进行冷却，通热油进行加热。在没有模温机的压铸厂，与塑料模一样，也可以使用电加热管（要控制发热温度≤400℃）和测温仪置入模具，进行自动加热来预热模具。

在型腔模块的背后，选择出一个有代表性的点，加工出一个Φ6～Φ8的孔，此孔要距离型腔表面在25±5mm，要距离冷却水或加热油通道在50mm以上，给孔中插入一个热电偶连接在压铸机的测温仪器上。就会测量出模具的温度，并可以依此温度来调控模具冷却或加热的温度。

合理设计冷却水管道和加热油管道的位置、直径大小和形状。在模具的横浇道、分支浇道、产品的内浇口附近,在铸件厚壁处的型腔、型芯等模具吸收热量比较多的部位要设计通水冷却。对铸件薄壁处的型腔,对远离内浇口的模具滑块抽芯，和模具型腔的一些吸收热量少、散热快的部位,要设计用通热油或用电加热管加热模具。一般通入的热油温度在200～350℃，使模具保持在能够完全生产出合格产品的较低温度。

模具的冷却水通道距离模具表面或模具转角要有足够的距离,以避免这些部位的型面出现早期龟裂或开裂。模具冷水通道距型腔表面和分型面的距离应 > 25mm,距横浇道应>30mm,距模块的内转角处型面应>50mm，点冷却孔距离型芯头部较小的可以为5～8mm。冷却水管内孔的表面要光滑，最好不留机加工痕迹以消除裂纹源。从两面加工水管时应特别注意保证同心度；如果水管孔有拐角，在拐角处要很好的相互惯通；否则，在使用过程中，连接的拐角处就会出现开裂。

模具每个进入的水管接头要有一个小开关，要能控制冷却水的流量，以便能灵活调节模具各部位的温度。冷却水管道里出现的生锈和集垢，会影响对模具的冷却效果，要及时清除。模具外接的管道和接头建议使用铜材和不锈钢材质，以防生锈后堵塞管道。