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文/重庆建设工业公司铸造车间/唐和雍
摘要：本文主要是结合国内国外压铸件尺寸精度和公差标准，分析了压铸件的尺寸精度;对铸件尺寸的变化在模具内外的温度变化和相应模具温度变化进行定量分析;结合具体案例，针对压铸件尺寸变化产生的几种主要的热变形，收缩，出模困难等缺陷进行对策，对铸造工厂解决尺寸不良有很好的指导作用。
前言
需求方尽可能要求提供的压铸件尺寸稳定，精度高，减少加工余量，提高工作效率和保证铸件尺寸稳定，而压铸件的提供方压铸厂有的并不熟悉铸件的应有尺寸精度，往往在获悉需方对其提出尺寸不良时，不知道从哪里下手，自己提供的产品应该有什么样的尺寸精度?怎样提高尺寸精度?本文针对以上问题进行分析。
1. 不同国家标准的尺寸精度
由于尺寸标准可以查表，本文以具体铸件进行分析，铸件图见图一，在图一中铸件的F-F预制孔是在定模上由销子成型，孔径为￠8处有一个预铸倒角在加工后有单边现象，一边倒角全无，一边有平面会产生加工后毛刺，产生这种缺陷的原因是什么?C-C中的长型孔，是动模上抽芯成型，在生产中圆孔尺寸为￠19.5处加工后经常有黑皮而不合格。它们的尺寸精度能达到多少?
1.1 国标--压铸件尺寸公差值(GB6414-86)
根据国家标准，首先要选择公差等级，从1-16个级别，压铸的发展已非15年前的状态，从目前压铸件达到的尺寸等级来看，一般供应商都可以达到7级以内，8-16级基本失去参考价值。
1.2日本标准--铝合金压铸尺寸允许偏差(YGK-2-002)
该标准分类较细，分为以下几类：一般部分尺寸允许偏差;精密极限尺寸允许偏差;内径尺寸允许偏差;外径尺寸允许偏差;垂直于铸模分型面方向的尺寸允许偏差;活动型芯部的尺寸允许偏差;推杆部的尺寸允许偏差;角度部的尺寸允许偏差;圆角部R的尺寸允许偏差。本文选用一般部分尺寸允许偏差和精密极限尺寸允许偏差以及分型面尺寸允许偏差进行分析
1.2.1一般部分尺寸允许偏差
除孔或轴以外的一般部分(长、宽、高等)的尺寸允许偏差见表二。以按定型、动型的任意一方制作的部位为对象。
1.2.2 精密极限尺寸允许偏差
按定型、动型的任意一方制作的，需要精密度的部位的尺寸允许偏差极限见表三。(即使是因为极限允许偏差而需要精密性的铸件也要极力避免标精密极限尺寸允许偏差，必须讨论标接近于一般部分尺寸允许偏差的数值。)
1.2.3 分型面尺寸允许偏差
分型面尺寸允许偏差适用于定型及动型之类的，按2个以上的模型制作的部位，还分为下列两类。
a)垂直于铸模分型面方向的尺寸允许偏差见图二。
B)活动型芯部的尺寸允许偏差见图三。
1.2.4 精密级累计公差
以下分析均按照YGK标准进行探讨，国标仅列出对比。图一中尺寸公差按照精密级别见表四
从表四中我们选取了GB6414的最精密公差等级和YGK的精密极限公差为基准的公差标记为A，但在考虑分型面，活动型芯等增加的附加公差(由于孔内径需要加工，所以选择最小偏差)，最后得到(精密级)累计公差如表四中公差尺寸，这样按照累加公差对图一中提出问题进行再分析。
1.2.5铸件的精度对后续加工的影响
为了分析图一中存在问题，以表四中的尺寸公差取正公差重新作图，简化后见图四，在图四中F-F的毛坯预铸倒角中心偏移0.28，加工M6螺孔后，a处加工后完全没有倒角,b处加工不规则。螺纹孔口平面又会因为加工形成反毛刺，为了解决这个问题，实际生产中取消预铸倒角由加工形成;在C-C中由于中心孔偏移0.68，而圆￠19.5的单边加工余量为0.75，已经非常不容易保证，因此加工后容易产生黑皮，为了解决这个问题，实际中增加圆直径￠19.5的加工余量为单边1，毛坯孔改小为直径￠19，解决了加工黑皮问题。
2. 铸件尺寸不良产生原理
铸件尺寸超差的主要原因是铸件温度变化及模具温度变化，由于铸件和模具形状都很复杂，尺寸变化并不是一定按照固定的方式收缩变形，根据有关资料，图五清楚的表示了铸件随温度变化的过程。
在上图中，铸件尺寸变化量等于该材料收缩率与温度差的积D2=D1X[1+r(t2-t1)]，其中D为温差变化前后尺寸，r为材料的收缩率，t表示温度。铸件与模具之间有脱模剂等介质的存在，导致铸件顶出前，温度差达到100℃。
尺寸不良的主要原因就是设计不良，需要考虑溶液的温度，生产时模具的温度，生产工艺中的铸件留模时间，以及不同部位收缩量也会不同，最后达不到要求的尺寸精度。所以，从铸件设计，模具设计时就要仔细考虑这些因素。
3. 几种常见尺寸不良的原因对策
导致铸件尺寸不良可以简单的理解为是由于铸件的缺陷引起，即多数铸造缺陷会引起尺寸变化，比如：冷隔，拉伤，缩凹，变形，粘模，裂纹等都可以表现在尺寸变化上，只是有的变化量很小，并不引起尺寸的超差而不引起重视，下面对主要引起尺寸不良的几种情况进行分析。
3.1 热变形的影响
当铸件从模具中脱模后，由于取出的部位不同，不均等的热收缩导致铸件尺寸不均等变化，产生的铸件尺寸不良。
原因：由于产品的壁厚不完全一致，存在壁厚壁薄的急剧变化，铸件存在应力集中，当取出铸件时，不同部位收缩量并不等比例收缩;铸件在热状态下，很小的受力也会导致铸件变形，放置方法不正确也会导致变形。
对策：产品结构改进，比如光滑过渡，适当的圆角，壁厚的均匀化;适当设置加强筋，减少应力集中，增加铸件的刚性;模具的温度控制，不同部位设置冷却通道;改变脱模剂的使用方式，调整浓度，调整喷涂方法;取出铸件后进行水冷，减少变形量;取出铸件时轻拿轻放，减少外力变形。
3.2 冷变形的影响
在产品退火，机械加工以后产生的翘曲歪斜等变形
原因：由于铸件存在残余应力，在后工序释放出来产生的不良。
对策：产品设计的优化，适当增加加强筋，以增加刚性;减少铸件应力，降低浇注温度，降低模具温度，延长留模时间;优化退火工艺，调整时间，温度，冷却方式。
3.3 热收缩裂纹对尺寸的影响
在凝固结束后，铸件继续冷却的过程中会产生裂纹，该裂纹有继续延展的特性，该裂纹对铸件具有继续割裂的倾向。
原因：由于在模具内，有模具的支撑，铸件发生的热收缩的应力大于铸件的破断应力，特别是锡，铅等低熔点杂质元素过多时，更容易发生热脆裂。
对策：开模时间缩短，模具温度增加;铸件壁厚均匀化，增加铸造圆角;增大脱模斜度。
3.4 分模面的影响
在模具的分模面上，由于存在错模问题，铸件处于不同的分模面上，造成不同模块上尺寸有错移。
原因：在加工外形时，加工精度不够;模具刚性不足;动模，定模加工的定位精度有差异。
对策：提高模具的加工精度;模块加大加厚，提高强度;提高模具的动定模具加工定位精度，对错模的进行修正。
3.5 铸件顶出导致铸件尺寸不良
开模或顶出铸件时发生的铸件变形，导致铸件尺寸超差。
原因：模具粗糙，研磨不足，加工时有切痕;开模时包紧力过大;顶出位置设置不合理;顶出力不够。
对策：模具表面的研磨，消除加工痕迹;改变铸件结构，增加出模斜度;设计合理的顶杆位置，增加顶杆强度。
3.6 抽芯导致铸件尺寸不良
原因：由于抽芯斜度设计不合理，抽芯销表面粗糙度差，抽芯冷却不到位，温度高，抽芯部位强度差。
对策：增大出模斜度;增加抽芯表面光洁度;增加抽芯部位冷却;铸件增加加强筋，增加抽芯部强度。
4. 结论
通过对铸件尺寸不良的理论分析，铸件在模具内外尺寸随温度变化的规律，铸造生产厂家明确了自己的铸件能达到的最精密尺寸标准，对一些常见缺陷导致的尺寸不良进行原因分析，找到了解决实际生产中尺寸不良的主要方法。在我压铸工厂在尺寸控制方面起到了很好的指导作用。
图：略
