文：共立精机（大连）有限公司 冯晓梅、赵 然、徐庆琳

 

摘要 降低压铸模成本的基础是要选择好模具材料，经济可靠的优化设计是降低模具成本的关键，高速切削加工模具部件，合理管理加工各工序，减少设计加工失误，是降低模具成本重要手段。

关键词：压铸模；成本；材料；NC加工

1、 引言

随着科技发展，压铸模制造的铸件，正被广泛应用我们日常生活中，如汽车离合器壳体、变速器壳体、四缸体、三缸体，滤清器，行李架；摩托车左右箱体、左右箱盖，后衣架；电子铸件散热件，电机壳体等许多机械电子铸件。压铸生产的铸件已渗透各个领域，国内外压铸生产厂家在迅速发展，对压铸模需求也越来越多。压铸模市场竞争激烈，多数压铸生产厂家对压铸模价格特别关注，不断要求模具制造成本价格降低。模具价格主要包括：模具材料（原材料、规格品、标准件）；模具设计 CAD（2D/3D）；模具制造，NC 粗精加工、放电线切割加工；模具组装研配，试模，检测，包装运输等。

2、 选择材料是降低压铸模具成本的基础

选择材料要根据客户铸件要求，压铸件市场需求数量来考虑：（1）如果压铸铸件需求数量多，模具型腔材料，可以选择好的进口材料一胜百DIEVAR、QRO90、日立金属 DAC55、大同钢材 DH31-EX 等。可保证模具寿命长为8万~10万模次。（2）如果压铸铸件需求数量少，模具型腔材料，可以选择一般材料国产优质 H13、日立金属 DAC-P、大同钢材DHA1等。（3）模具模板材料：一般压铸机为 350t 以下可选择 S50C，压铸机大于 350t 可选择 FCD550、S50C，压铸机大于2,000t如铸件为汽车离壳、变壳、四缸体、三缸体可采用Sn2MC（铸钢）、S50C、P20等材料。（4）主要规格品采购：模具侧抽油缸可选择南武油缸（NAMBU）、掘内油缸、派克液压缸（PARKER）、国内大连三尾油缸等，采用国内油缸价格相对便宜。在购买油缸时，如客户无特殊要求，要降低模具价格可只购买油缸单品，不含油缸限位装置等附属品。因油缸成品含油缸限位装置等价格很高，模具厂家可自制油缸附属品、油缸限位装置等部件，从而能节省模具成本。（5）选择好的模板和油缸可以重新再利用，只更换模具型腔，就可继续压铸，节省模具成本。有些压铸厂家，在制造模具的同时要求制造备用模具型腔一套，这样能压铸出更多铸件。（6）软模制造材料选择：软模即实验用模具，一般为新铸件开发，只要求模具压铸出 2,000 件左右。模板可选择为 45 钢，模具型腔材料可以选择国产优质H13或NIKKA30。

压铸厂家制造模具时，不能单纯只看模具价格，首先主要看制造模具选用的材料，确认模具能保证的寿命。如果压铸厂家不看重材料，只贪图价格便宜，模具压铸不了多少件就有可能报废，得不偿失，即铸件需求量决定模具材质和价格。

3 、模具设计是降低成本的关键

（1）模具设计要按铸件大小，通过铸件投影面积计算，合理确定压铸机的吨位（90~3,500t），确认好模具结构（压铸的腔数）。如果铸件是左右对称，或铸件形状是细长，可选择1模2腔，如图1所示。如果铸件是多种小件需求量大，在压铸机条件允许下可选择 1模 2 腔，1 模 4 腔或 1 模 6 腔等，同时压铸出多件，能降低成本。

（2）模具造型设计要根据铸件确定基准坐标系，造型设计首先要对铸件进行设计，增加加工余量，转为毛坯件，再加上收缩率转为铸件。在铸件上按出模方向，合理构造出分型面，进行动模、定模、侧抽芯分型设计。压铸件摆放决定模具型腔材料尺寸，压铸件摆放要合理，便于压铸成型，减少侧抽多角度设计。如图1、图2所示。
 

 

图 1所示铸件摆放纵向和天侧平行，设计结构紧凑，节省材料，加工简单，便于钳工组装。模具总体积小，节省成本，有利于压铸。图2所示铸件摆放纵向和天侧端面不平行，明显模具型腔要大于图1所示结构，设计繁琐，浪费材料，加工复杂，因侧抽带角度，钳工组装麻烦，模具总体积大，模具成本增大。

（3）模具结构设计是在分型设计基础上，按压铸机吨位确定模具型腔大小、模板大小、侧抽滑块大小方向、油缸大小等。模具设计合理，结构紧凑，能压铸好的压铸件是模具制造成败的关键。压铸模设计时，要考虑模具各个部件加工简单、易操作，钳工组装方便等。这样才能节省加工时间，降低成本。#p#分页标题#e#

（4）模具镶件结构，模具型腔局部易损处，应该设计为镶件。如模具在压铸过程中，模具型腔损伤或龟裂时，可只更换模具型腔镶件继续压铸，延长模具使用寿命。

（5）模具套板结构，模具型腔重要成型部位可选择好材料如 QRO90、DIEVAR，边缘、浇道处则可选择普通材料SKD61、H13 等。这样既可保证压铸出铸件质量，又可节省成本。如果模具型腔成型处有龟裂、破损，只更换型腔成型处即可，保证模具使用寿命。

（6）模具侧抽、滑块座设计：如果模具侧抽不是侧抽芯，或小侧抽，模具侧抽应尽可能设计成分体结构，即由侧抽和滑块座二部分构成。侧抽为一体结构，材料大浪费，制造难度大，侧抽材料一般同动定模型腔为 SKD61 或 DIEVAR，滑块座材料一般为 NIKKA30、H13、P20等。

（7）模具设计结构要合理，要考虑CAM 模具加工编程，NC 加工、放电加工，保证加工操作易实现。配合处有R角处应尽量增大R角，有利于NC 加工，节省加工时间，节约成本。如 R 小为 R1mm、R0.5mm，NC加工需要更换直径小刀具，进一步做局部清根加工。如图 3、图 4 所示，如 NC 加工不能实现，有时需要补电极放电加工清根。增大模具 R 角，同时还能延长模具使用寿命，R过小，模具型腔会容易损伤，易出现早期龟裂。
 

 

（8）压铸模具设计要标准化，要实现优化设计。模具设计选择材料规格要合理，尽量减少加工成本。DH31-EX，DAC55 等材料是无棒料，设计抽芯和圆直径大模具镶件，应该优先选择 DAC 材料，如果直径大抽芯材料选择 DH31-EX，粗加工首先要把板材料加工为棒材，即要做方形改圆形加工，浪费材料，消耗工时，增加模具成本，不可取。

（9）模具设计软件最好选用好的3D设计软件，使用 Pro/E 参数化设计可以实现分型设计。Pro/E 能打开各种3D设计软件，如UG、CATIA、Solid Works 便于模型输入输出。应客户要求提供 3D 文件格式为STEP 或 IGES，最好是提供 STEP 格式，STEP 导入曲面，漏面少，易转换为实体。能节省修补漏面时间，缩短设计周期。

（10）模具设计时要对铸件设定好收缩率，一般为 0.5%~0.6%。如收缩率选择正确，压铸出毛坯件，成型尺寸基本在公差范围内，减少铸件孔位调整，减少反复修模、试模，能节省时间，降低模具成本。

（11）模具设计要合理布置浇铸系统和冷却水、积渣包、排气道等。有条件要做好模流分析，这将有利于压铸出好的铸件，有利于延长模具寿命，减少损耗。如设计不好，模具型腔易损坏，开裂。反复焊接修正会影响模具寿命，增加成本。

（12）模具设计最后要做干涉检查，防止部件组装时干涉，导致模具反复拆分修正，减少加工返工消耗工时，减少模具成本。

（13）模具设计标准基础要力争简化加工，如模具易损件，即模具 型 芯 设计，图 5 所 示 型芯定位台ϕ10mm 尺寸,可直接选择棒料ϕ10mm 设计，这样可省去车加工型芯定位台ϕ10mm，节省材料，缩短加工时间。因模具型腔型芯定位台孔，单边要比型芯定位台直径大 0.5~1mm，设计模具型腔型芯孔时，要考虑棒料规格，不要盲目设计。有许多压铸厂家要求型芯设计，按标准顶杆设计，如图6所示，型芯定位台和配合段尺寸严格按顶杆尺寸设计，加工型芯时可利用顶杆，只修改前端成型处就可以使用。这种方法，节省型芯加工时间，也为压铸厂提供方便，压铸厂家采购型芯备件只需购置一批顶杆，省事省钱（因大批量采购顶杆能便宜，能节省成本）。

 

4、 模具加工是节省成本重要手段

目前先进科学技术发展，CAM高速切削加工可以实现模具粗精加工，替代一些原有的模具放电加工，省去了一套费时费力加工流程，如图7所示。原模具放电加工需要先拆分电极，购买电极材料，加工粗精电极，人工要参照样件修电极，检测电极，再放电加工模具型腔。放电加工后，钳工手要修型抛光，去除放电加工痕迹，如图8所示，成本较高。
 

 

放电加工（电火花）加工的原理是石墨或铜电极（阳极）和钢材（阴极）之间的不导电介质中放电，模具的侵蚀通过放电来控制。操作过程中，负电极进入钢材中获得所需形状，电火花加工中钢材的表面温度非常高，从而使其溶化和蒸发，在表面产生了一层溶化后再凝固的较脆层，紧接着这层的是再淬硬和回火层，电火花加工对模具加工表面性能产生了不利的影响，破坏了钢材的加工性能。因此，模具加工如果高速切削能实现，应该尽可能采用切削加工。模具加工注意下面几点，可实现节省成本。#p#分页标题#e#

（1）电极加工：要考虑粗精电极加工成本。大电极粗精电极可用一个，粗电极放电加工完，下沉加工为精电极，再放电精加工型腔。如考虑要制造复制模具，电极材料可加厚，反复利用作为复制模具粗电极。

（2）电极拆分：整体电极（一体电极、主电极、大电极），可带成型处边缘设置的积渣包、桥部等。局部电极（小电极）：①铸件尺寸要求严格；②整体放电加工不到位；③NC加工实现不了的部位，可拆成局部小电极再放电加工，拆分好电极一定要在3D中装配检查，防止干涉，避免失误。

（3）模具粗加工，在保证型腔热处理变型前提条件下，留用精加工余量要小些，缩短精加工时间，这样能降低制造成本，提高劳动生产率。

（4）粗加工去除切削材料，回收价值很低。模具型腔套板或模具型腔中有大镶件可先进行线切割加工，线切割加工出中间材料可再利用制造小部件。再切削加工模具型腔编程时，毛坯料应选择为线切割加工后的坯料尺寸。这样可缩短加工切削时间，减少刀具的损耗，大大降低成本。

（5）模具型腔CAM 精加工要精确到位，便于钳工组装研配，减少模具反复修正，减少试模次数。这样能节省时间，节省成本。

（6）采用先进的加工工艺，实现计算机辅助生产管理，合理安排各工序工位，可节省模具加工时间，提高劳动效率。

5、 结束语

展望压铸模具发展，压铸模具设计要创新，要建立人工智能和专家系统，充分利用先进3D设计软件，将铸件 3D 造型快速分型设计，及时进行模具流模分析，迅速定出模具结构方案，缩短设计周期，要设计出节省成本优质好的压铸模具。模具加工要利用先进高速切削加工设备4轴加工中心、5轴加工中心，精确加工出模具各个部件。应选用价格便宜，能延长模具寿命的新材料，力争做出高质量低成本的压