文：侯安顺 重庆大江美利信压铸有限责任公司
摘 要：随着机械、电子、汽车及航空航天等工业的发展，特别是近年来我国汽车工业的蓬勃发展，为金属压铸件的应用提供了广阔的空间。压铸成型工艺虽就有高效益、高效率等优点同时也是废品率高、产品质量不易保证的成型工艺。生产实际表明，压铸模具浇注系统的设计是决定压铸产品质量的关键因素之一。模具设计时，如何根据不同结构类型的产品设计出合理的浇注排溢系统结构形式，是模具设计技术研究的重要内容之一。
关键词：压铸模设计；浇注系统；铸件质量
模具工业的发展水平高低代表着一个国家工业水平及产品开发能力强弱。随着工业的逐步发展，工业产品的品种、数量越来越多，相应的对产品质量和外观要求更是日趋精美。在有色金属铸造中，压力铸造是一种极为重要的生产方法。其优点是质量好、生产效率高，经济效益优良，并已广泛应用于国民经济的各行各业。生产的产品充斥着人们的日常生活，成为不可替代的一项产业。
在压铸生产过程中，常常会遇到很多质量问题，使得压铸件存在或多或少的缺陷，其原因也是多方面的。它与压铸件自身的设计、压铸设备的使用（特别是压射力和压射速度）、工艺参数的选用、模具结构（特别是浇注系统和排溢系统）的合理程度、合金熔炼的质量以及压铸机操作等多种因素有关。本文主要从压铸模具浇注系统的设计方面来探讨模具浇道设计对压铸件内部质量的影响。
金属液在压力作用下充填型腔的通道称为浇注系统。浇注系统指从压铸机的压室开始到内浇道为止的进料通道，一般由直浇道、横浇道、内浇道、余料四部分组成。浇注系统不仅是液体金属充填压铸型腔的通道，还对金属液流动的方向、溢流排气条件、压力的传递、充填速度、模具的温度分布、充填时间的长短等各方面都起着重要的控制与调节作用。浇注系统不仅决定了金属液流动的状态，而且是影响压铸件质量的重要因素。设计时，不仅要认真分析压铸件的结构特点、技术特点、合金种类及其特性，还要考虑压铸机的特性和特点，这样才能设计出合理的浇注系统。
1 压铸模具设计技术概况
模具 CAD/CAE/CAM 是改造传统模具设计制造方式的关键技术，它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺 、 数 控 加 工 进 行 设 计 和 优 化 。 模 具CAD/CAE/CAM 技术能显著缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。
多数企业在模具制造过程中已经广泛应用CAD/CAM 技术，并且已经从二维设计逐步过渡到三维设计阶段，三维造型设计和 CNC 机床相结合的一体化制造技术逐步推广，模具制造过程数字化程度较高。规模以上模具制造企业均已建立专职模具二维三维设计部门，购买了 UG、Pro/E、AutoCAD 等正版软件，自主设计能力较强目前实力较强的主要模具企业已经开始应用CAE 技术对压铸工艺、模具结构进行优化。
2 液态金属充填铸型的特点
压铸成型过程是非常复杂的，金属液的充填形态与熔融金属液的粘度、表面张力、压铸件的结构、浇注形同的设计以及压铸工艺参数如压射比压、充填速度等因素密切相关。充填过程可以分为三个阶段，第一阶段：液体金属以接近内浇道的形状进入型腔，首先冲击对面的型壁，并在该处型壁向型腔四周扩展流向内浇道。在金属流过的型壁上形成铸件的外壳。第二阶段：随后进入的液体金属沉积在薄壳层内的空间进行充填，直至充满。第三阶段：在型腔完全充满的同时，压力通过处于尚未凝固的中心部分作用在铸件上型腔内的金属得到压实。
3 压铸产品实例分析
产品信息：
产品件号：A260280B
产品名称：支架
产品作用：汽车发动机连接件
图 1、图 2 为产品视图，图 3、图 4 为成熟产品带浇排系统视图。
由于产品结构复杂，其使用环境对产品的机械性能要求它必须满足一定的实验要求。经过CAE 分析后选择最合适的方案，产品在模具设计初期的浇排系统如图 5 所示。设计结果由两股厚大的主浇道直接填充模具型腔。从外观和 X-Ray探伤来看生产出的产品无明显缺陷，但是在产品验证过程中对产品上三个孔做压变试验时无法满足图纸要求，此时得出结论：三
个孔（即产品进浇远端）所在位置内部组织不致密。为解决此试验不达标问题，我们对产品结构做了分析，如图 1 和图 2 所示，产品平均壁厚6mm，分型后铝合金液在充型时要经过阶梯型腔长途奔袭才能将进浇远端型腔充型完成。对于压铸件来说，在高压下凝固成型是保证产品内部组织致密的关键要素。对此时设计浇注系统而言，无法保证进浇远端的铝合金液在足够压力作用下凝固成型，压变试验结果也证实了这一点。最后，我们对进浇系统进行改进如图 3 和图 4 所示，增加两条辅助小浇道，以满足压力传递到型腔远端，使得远端的金属液在压力下凝固成型，内部组织致密性得到提高，使得能够满足试验要求。综上所述，良好的浇注系统的设计可以有效地改善产品内部质量。
4 结论
随着国家现代化的步伐加快，各行业对压铸模具需求量、压铸件质量和性能与日俱增。随着压铸机质量、性能的提高和 CAD 技术、CAE 技术、CAM 技术、型腔的特殊钢材被广泛的应用，我国的设计、加工、制造水平逐渐在进步，但我们的压铸件质量与国外还有很大的差异。所以我们在模具前期设计中一定要充分考虑到有可能导致产品质量的缺陷，尽量做到在设计中避免已知的类似问题。同时，时刻在日常工作中总结经验，有效地运用这些有价值的经验知识，并运用到实践中去。只有这样不断地探索才能研究出更具有创造性、高效性，高品质的生产技术和生产方法。
