變殼（殼體厚度變化）類壓鑄件是集高性能于一體的零件，其結構復雜、壁厚相差大，并要求通過高壓力下的滲漏試驗，因此在鑄造中導致滲漏的冷隔、氣縮孔等缺陷，需要避免或轉移在許可的位置。

（a）輸入輸出軸有黑皮

（b）脫模時拉變形

（c）換擋軸孔內有黑皮

（d）螺紋孔內冷隔

（e）小角處裂紋

（f）加強筋小角處冷隔

圖1 壓鑄件常見缺陷

圖1所示為壓鑄件常見的缺陷，其中圖1（a）、（c）屬于加工余量問題，增加鑄件局部加工余量即可解決；圖1（b）在定模側增加頂出結構就可解決缺陷問題；現主要分析圖1（d）、（e）、（f）的鑄造缺陷以及壓鑄模的改進措施。

原模具結構分析

圖2（a）所示為變殼類壓鑄件在原模具中的布局，熔料從待成型零件的一側澆注。從圖2（a）可以看出熔料需要經過175mm高的凸出狀型芯才能填充到型腔對面，型腔對面幾何形狀比較復雜，壓鑄孤島多、死角多。熔料經過距離長、落差大的凸出狀型芯區域時，鑄造壓力受到損耗，再到復雜型腔區域很難保證成型零件內部的致密性。

（a）原模具中壓鑄件布局

（b）未充滿

（c）致密性差

圖2 原模具中壓鑄件布局及成型零件的缺陷

觀察圖2（b）中的①區域和圖2（c）中的②區域，發現存在未充滿且致密性差的問題，為解決這一問題，必須在待成型鑄件對面的下方區域增加進料通道，以彌補正面熔料的壓力損耗。如果僅在原模具方案上進行修改，增加的澆道太長，壓力損耗同樣過大，并且廢料過多。因此經過研究重新設計新的模具，徹底解決上述缺陷問題。

優化的澆注方案設計

優化的澆注方案如圖3（a）所示，在原零件成型缺陷區域增加了1條澆道，同時在零件左右兩側的澆道對稱布置，使熔體的流程最短，待成型零件處于壓力機中心，符合理想壓鑄設計理念。

（a）優化的澆注方案

（b）鑄造模擬填充20% 

（c）鑄造模擬填充80%

圖3 優化的澆注方案及CAE鑄造模擬

從圖3（b）、（c）的CAE（ANYCASTING6.0)模擬中發現，熔體在待成型零件兩側的流動速度基本一樣，同步到達最高峰處，然后平行向外推出，將換擋拔插部位充填前端的空氣及廢料一起推出，未形成末端困氣。

此澆注方案可以解決原模具的鑄造缺陷，達到理想狀態，優化的模具鑄造參數如表1所示。

優化的模具結構設計

動模設計

1

動模結構如圖4所示。

圖4 動模結構

1.定位塊 2.方導柱摩擦塊 3.頂板限位行程開關 4.型芯快換壓板 5.滑塊導柱

01

方導柱摩擦塊

大型壓鑄模（?？蛲庑?500~2000mm）受熱膨脹影響較大，模框溫度在100℃時，軸向膨脹0.12mm，受結構形狀及其他因素影響，實際數據大約在0.2mm。同時圓導柱的孔狀結構也會導致熱量堆積無法排出，最終導致導柱、導套局部過盈配合，無法開模。采用方導柱結構可有效避免上述問題。

02

分流道拉料槽

分流道口部設計5mm×5mm的垂直凹槽，利用無斜度的直邊產生的摩擦力，對料柄及直澆道凝料產生回拉的作用，避免開模時料柄及直澆道凝料留在定模側的風險，保證了開模時鑄件平穩拉出。

03

型芯快換壓板

型芯連接桿的背面設計了一塊整體壓板，固定在滑塊連接座上。壓鑄生產過程中需要更換型芯時，壓鑄機上拆開壓板即可更換所有型芯，避免了拆卸滑塊，減少停機時間。

04

滑塊導柱

模具上滑塊抽拔行程200mm，使用導柱結構使滑塊抽拔時運動更加平穩，同時減輕了模具質量，減少了能耗。

05

定位塊

模具沒有右滑塊，為抵消左滑塊的單邊受力，在?？蛴覀仍O計了粗定位結構，模具的動定模定位主要依靠型芯上的精定位結構，避免重復定位。

06

頂板限位行程開關

為保護滑塊下方的推桿，在已有復位桿的情況下，又增加了一個頂板限位開關，增設一個觸發點確保安全。

定模結構 

2

圖5 定模結構

定模結構如圖5所示，為了克服因成型復雜形狀零件額外產生的定模包緊力，設計了定模側的推出機構，包括定模推板、導柱、導套、復位桿等結構。

加工及在線測量系統

NO.1

模具核心部件采用小量快進的高速加工技術。優點為：進給速度相應提高，可提高加工效率；切削力隨之下降，尤其是徑向切削力明顯減??；95%以上切削熱量被帶走，工件加工時保持冷態，降低工件加工應力，延長刀具使用壽命。精加工變殼壓鑄件型芯定位面及成型壓鑄件等曲面加工時，使用?12R6mm的硬質合金刀具。加工精度控制在0~0.02mm，轉速13000r/min(490m/min)，進給10000mm/min，每齒進給0.38mm。曲面的表面粗糙度為Ra0.4μm，滿足工藝要求。

NO.2

加工其他零件大面時，使用了整體鎢鋼抗震刀桿。抗震刀桿所具備的減震及高加工精度特性，適合高速精加工運用。

NO.3

經過長期研究和探索，目前的高速加工刀具系統配置方案為：?12~?4mm刀具夾持范圍內采用動平衡G2.5的高精度后拉刀柄，刀具跳動0.005~0.008mm，可滿足18000轉內的普通深度高精度加工；特別深腔加工采用熱縮刀柄方案，可滿足18000轉的小徑深腔加工；?16~?32mm的整體鎢鋼抗震刀桿采用高精度的高速強力刀柄夾持，滿足6000轉以下的精加工；此方案是目前在滿足高精度要求下的最經濟配刀方案，體現了性價比的優勢，有較高的推廣價值。

NO.4

在線測量技術的運用。型芯在高速精加工完成后，程序自動調用刀庫內的測頭系統，按照程序公差對加工好的工件實施自動檢測。符合公差后才可從加工機床上下機，進入下道工序。保證了“下機即良品”的品質，避免了重復的返工裝夾，節約了檢測時間。

▍內容來源：《模具工業》2019年第3期

▍原文作者：崔龍1，馮勇剛2

▍作者單位：1.寧波君靈模具技術有限公司；2.桂林電器科學研究院有限公司