压铸模具范文

压铸模具范文（精选9篇）

压铸模具 第1篇

关键词：UGNX,压铸模具设计

0引言

模具是用来成型产品的工具,这种工具由各种零件构成,不同的模具由不同的零件构成。它主要通过改变所成型材料的物理状态来实现物品外形的加工,正是有了模具才使得大规模工业化生产成为现实,模具素有“工业之母”的称号。工业领域内常用的模具种类有注塑模具、吹塑模具、挤出模具、冲压模具、压铸模具、锻压模具等,其中注塑模具、吹塑模具、挤出模具主要加工非金属材料,冲压模具、压铸模具、锻压模具主要加工金属材料。

得益于计算机技术和软件行业的发展,目前模具设计多采用计算机辅助设计来完成,行业内比较流行的设计软件有UG、Pro/E、CATIA、Auto CAD等。虽然各种模具都有其工艺特性,但不同的模具种类之间也是有很多共性的,在设计中可以互相借鉴设计经验。UG软件为模具设计技术人员开发了针对注塑模具设计的Mold Wizard模块和针对冲压模具设计的Progressive Die Wizard模块,但对于其他种类的模具则没有对应的模块。鉴于压铸模具和注塑模具的成型原理类似,我们可以尝试用UG软件现有的功能实现压铸模具设计。

1压铸模具与注塑模具的异同

1.1压铸模具与注塑模具相同之处

1)成型原理。压铸模具与注塑模具成型原理类似,都是将液态材料注入模具,待材料冷却凝固后即得到所需形状的产品。由于热胀冷缩的作用,因此在模具设计中都需要考虑材料收缩率和脱模斜度的问题,压铸模具的收缩率和脱模斜度比注塑模具都要大一些。

2)基本结构。压铸模具与注塑模具的基本结构相同,都需要设计型腔、型芯、脱模机构、冷却系统、流道、模具等。

1.2压铸模具与注塑模具不同之处

1)溢渣槽。压铸模具需要设计溢渣槽,而注塑模具没有此结构。由于液态金属的流动性比液态塑料要差很多,在模具型腔中液态金属流的前端冷料和后续到达的金属融合困难,容易形成熔接痕缺陷,因此在压铸模具中要设计溢渣槽用来存放液态金属流的前端冷料。溢渣槽一般在浇口正对面一侧设计较多,其他方向也要有,但数量可酌情减少。

2)排气孔。压铸模具需要单独开设排气孔,而注塑模具一般利用装配间隙排气不必单独开设排气孔。液态金属比液态塑料流动性要差,一旦卷入空气很难排出,容易形成气孔缺陷,因此压铸模具必须设计排气孔。

3)脱模机构。压铸模具与注塑模具都需要设计脱模机构,这种机构是帮助产品从模具上脱离的,一般设计在型芯所在的区域内。压铸模具不光需要在型芯区域内设计脱模机构,在溢渣槽、流道上内也要脱模机构。

4)流道和浇口。流道和浇口属于模具的浇注系统,它们将液态材料导入模具型腔内。注塑模具流道一般采用球形流道和梯形流道,浇口种类也比较多,诸如侧浇口、点浇口、潜伏式浇口等。鉴于金属的流动性比较差,压铸模具的流道只采用底面是平面的梯形流道,浇口也只能用侧浇口。

5)冷却系统。注塑模具的冷却系统一般可以布置为直流式、环绕式和冷却井式,这些冷却水道的布置形式同样适用于压铸模具,不同的是压铸模具需要更高效率的冷却系统。而且压铸模具的浇口套外置也需要设计冷却系统,以保证浇口套内的材料也能凝固。

2 UG软件介绍

用UG软件设计压铸模具主要需要3个模块:Mord Wizard模块(图1)、Feature模块(图2)、Feature Operation模块(图3)。

应用Mord Wizard模块主要是对产品进行模具分析(MPV)和处理,分型以后主要应用Feature模块和Feature Operation模块进行型芯、型腔、嵌件、滑块、流道、溢渣槽、排气孔等后续设计,下面就一个设计案例介绍此方法。

3设计案例

如图4所示,该产品为一个基座,材质为铝,收缩率为5‰,该产品在Mord Wizard模块中经模具分析后分模面确定为下板的上表面(见图4),上板和下板之间的部分为一个十字结构的连接体,该部分设计为侧抽芯机构成型。

该产品分型后,型芯和型腔结构见图5所示。一般情况下流道、溢渣槽、排气孔都应设计在型芯一侧,但在该模具中型腔一侧也设计了流道、溢渣槽和排气孔。之所以采用这种结构是因为该产品上下两部分都有面积比较大的板状结构,如果只在型芯一侧设计浇口,则容易造成在型腔内的上板填充不均匀,造成产品缺陷。这种型腔、型芯上都设计浇注系统的模具也是不多见的。

注塑模具的浇口套只有一个部件,与注塑模具设计不同的是,压铸模具的浇口套分为上、下两部分,如图6所示。一般情况下需要在型芯镶嵌件4和5上加工出流道,液态金属通过浇口套1进入模具后被镶嵌件4和5上的流道导入模具型芯一侧的流道,而这套模具由于在型腔一侧也布置了浇口,所以在浇口套1和型腔嵌件3上也要要加工流道。

注塑模具的浇口套没有冷却系统,而压铸模具的浇口套需要设计冷却系统,如图6所示,冷却液经过冷却环2上的水嘴进入浇口套1,在浇口套上循环一周后通过另一个水嘴流出。

产品中间的十字结构采用侧抽芯成型,由于该部件为细长板状结构考虑后期模具加工及装配方便,该侧抽芯和滑块设计为可拆分结构,如图7所示。

其他结构诸如成型各个孔的型芯都需要加工成型腔嵌件或型芯嵌件,UG设计完成后的模具主要结构三维模型见图8。

至此模具主要结构已设计完成,成型部件可以由三维模型进行数控加工编程进入下一个工序,模具的其他结构及零件诸如脱模机构、模架可以继续在UG中调用Mold Wizard模块进行添加,完成后的装配简图见图9和图10。

4结语

模具设计既简单也复杂,说它简单是因为模具的基本结构都有类似之处,说它复杂是因为设计每一套模具都需要从产品结构出发,都需要按照产品结构变换模具的设计思路,只有多看多实践才能积累更丰富的设计经验。

参考文献

[1]洪如瑾.UG CAD实用教程[M].北京:清华大学出版社,2003.

[2]ZEID I,童秉枢.通晓CAD/CAM[M].北京:清华大学出版社,2007.

压铸模具制作工艺流程 第2篇

审图—备料—加工—模架加工—模芯加工—电极加工—模具零件加工—检验—装配—飞模—试模—生产

A：模架加工：1打编号，2 A/B板加工，3面板加工，4顶针固定板加工，5底板加工B：模芯加工：1飞边，2粗磨，3铣床加工，4钳工加工，5CNC粗加工，6热处理，7精磨，8CNC精加工，9电火花加工，10省模

C：模具零件加工：1滑块加工，2压紧块加工，3分流锥浇口套加工，4镶件加工 模架加工细节

1，打编号要统一，模芯也要打上编号，应与模架上编号一致并且方向一致，装配时对准即可不易出错。

2，A/B板加工（即动定模框加工），a：A/B板加工应保证模框的平行度和垂直度为0.02mm，b ：铣床加工：螺丝孔，运水孔，顶针孔，机咀孔，倒角c:钳工加工：攻牙，修毛边。

3，面板加工：铣床加工镗机咀孔或加工料嘴孔。

4，顶针固定板加工：铣床加工：顶针板与B板用回针连结，B板面向上，由上而下钻顶针孔，顶针沉头需把顶针板反过来底部向上，校正，先用钻头粗加工，再用铣刀精加工到位，倒角。

5，底板加工 ：铣床加工：划线，校正，镗孔，倒角。

（注：有些模具需强拉强顶的要加做强拉强顶机构，如在顶针板上加钻螺丝孔）模芯加工细节

1）粗加工飞六边：在铣床上加工，保证垂直度和平行度，留磨余量1.2mm

2）粗磨：大水磨加工，先磨大面，用批司夹紧磨小面，保证垂直度和平行度在0.05mm，留余量双边0.6-0.8mm

3）铣床加工：先将铣床机头校正，保证在0.02mm之内，校正压紧工件，先加工螺丝孔，顶针孔，穿丝孔，镶针沉头开粗，机咀或料咀孔，分流锥孔倒角再做运水孔，铣R角。

4）钳工加工：攻牙，打字码

5）CNC粗加工

6）发外热处理HRC48-52

7）精磨；大水磨加工至比模框负0.04mm，保证平行度和垂直度在0.02mm之内

8）CNC精加工

9）电火花加工

10）省模，保证光洁度，控制好型腔尺寸。

11）加工进浇口，排气，锌合金一般情况下浇口开0.3-0.5mm，排气开0.06-0.1mm，铝合金浇口开0.5-1.2mm排气开0.1-0.2，塑胶排气开0.01-0.02，尽量宽一点，薄一点。滑块加工工艺1，首先铣床粗加工六面，2精磨六面到尺寸要求，3铣床粗加工挂台，4挂台精磨到尺寸要求并与模架行位滑配，5铣床加工斜面，保证斜度与压紧块一致，留余量飞模，6钻运水和斜导住孔，斜导柱孔比导柱大1毫米，并倒角，斜导柱孔斜度应比滑块斜面斜度小2度。斜导柱孔也可以在飞好模合上模后与模架一起再加工，根据不同的情况而定。

12）试模：10模次合格品

压铸模具结构优选与设计系统开发 第3篇

随着世界经济和中国经济的飞速发展, 市场竞争日益激烈, 降低产品成本, 提高产品质量和缩短产品开发周期已成为企业生存和发展的关键。压铸产品复杂性和多样性要求压铸模具设计必须满足多品种、复杂化需求, 市场的快速变化要求发展模具快速设计与制造技术, 全球性经济竞争要求尽可能地降低模具成本、提高模具质量。因此, 进行压铸模具设计特征与设计方法研究, 开发高效、可靠、敏捷、柔性的模具设计系统, 缩短精密、复杂、高附加值压铸模具产品研制周期, 具有较高的理论意义和实际应用价值。

1 系统总体结构

以压铸成型工艺特征、压铸件形状特征、压铸模具结构与压铸模具成型运动的研究为基础, 在模具加工最大生产率与最低成本的优化目标下, 开发的压铸模具设计系统总体结构如图1所示[1,2]。

2 系统主要功能

该系统主要实现如下功能:压铸模具的结构优选与设计、压铸机的选择、压铸模具加工信息的提取等。

系统包括操作系统, 数据库和应用程序。系统各模块之间的关系如图2所示。

为提高系统模具结构优选、设计及工艺参数优化功能的实用性, 采用面向对象的Visual C++6.0语言模块化设计技术作为系统应用程序开发工具;系统模具结构库、工艺参数库等数据库采用Visual Foxpro 6.0作为开发工具, 保证系统各模块之间以及与系统其他软件之间具有较好的数据共享和数据交换的能力。

3 系统实现方法

3.1 系统输入输出界面

系统主菜单包括文件、编辑、查看、帮助和工具等子菜单。其中, 工具子菜单中有运行报价菜单条选项, 帮助菜单中说明了软件的版本信息。

压铸模具设计系统用户主界面包含压铸件与压铸模具特征参数、工艺参数、其他参数、加工信息、系统运行等几个部分, 如图3所示。用户可以根据压铸件形状特征参数参考图, 进行压铸件特征参数的设置;在工艺参数中设置相关的压铸件成型与模具加工信息;最后点击系统运行。

系统输出界面主要包括模具结构、模具视图操作、输出结果等部分。如图4所示。模具设计结果的输出为模具结构的二维或三维模型;模具加工信息的输出为按照最低加工成本为优化目标和以最高生产率为优化目标, 进行模具设计、加工所需要的总成本、毛坯成本、加工费用和总工时等, 同时输出该模具选用的压铸机型号, 该系统为实现压铸模具三维建模及运动仿真、压铸模具CAD/CAPP/CAM集成奠定了基础。

3.2 建立数据库

(1) 压铸机数据库。系统压铸机数据库主要包括:锁模力、开模力、拉杆内间距、动模板行程、推出力、推出行程、压铸件最大投影面积、压射行程、压室直径、压射比压等数据内容。同时, 将压铸模具动、定座板的推荐尺寸加到数据库中, 供选择压铸机时一起选用, 不仅简化了模具设计中的计算, 而且有利于实现系列化、标准化。数据库中的数据根据压铸机锁模力的大小, 按由小到大的顺序排列;以锁模力作为主索引, 以开模距、压射力等其他关键字作为侯选索引, 逐一进行选择、对比, 直至选中满足要求的压铸机。

(2) 压铸模具结构库。根据压铸件形状特征和压铸模具结构特点, 按压铸件形状特征、压铸机锁模力大小、模具分型面类型、模具浇注系统类型、模具抽芯机构类型、模具推出机构类型等将压铸模具结构划分为六类。系统按此划分方式建立的压铸模具结构库, 包含了上百种典型的模具结构。数据库中的数据, 按模具结构的关键字进行定义, 以关键字的顺序对模具结构的模型、数据进行添加和管理。

(3) 压铸工艺参数数据库。压铸工艺参数数据库主要包括压铸合金材料数据库与压铸模具材料数据库。根据压铸合金材料的成型工艺特点, 压铸合金材料数据库主要包括与压铸成型有关的压铸合金的流动性、收缩率、压射比压、流速、成型温度及高温物理、化学性能参数等压铸成型工艺参数。数据库中的数据按压铸合金成型所使用的模具材料及模具各部分结构所使用的模具材料进行存储和管理。

(4) 压铸模具加工参数数据库。压铸模具加工数据库, 涵盖了几种主要的模具加工方法:车削、铣削、钻削、电加工等。数据库包含以下几个子库:模具零件材料库、车削参数库、铣削参数库、钻削参数库、电火花加工参数库、线切割参数库等。压铸模具加工数据库由多个子库构成, 父表与子表之间存在一定的约束关系, 不仅方便数据库的维护, 而且可以控制记录的插入、更新或删除。

3.3 系统参数的调用

系统各功能模块对数据库数据的调用关系如图2所示。系统采用数据库访问技术将数据库外部与其通信的过程抽象化, 通过访问接口, 简化客户端访问数据库的过程。

供应商提供的数据库接口分专用和通用两种。专用数据库接口有很大的局限性, 可伸缩性也比较差。通用的数据库接口提供了与不同的异构的数据库系统通信的统一接口, 采用这种数据库接口可以通过编写一段代码实现, 对多种类型数据库的复杂操作。因此, 系统采用本地型ODBC (开放数据库互连) 数据库接口, 其运行机制如下:

(1) 按照常规windows应用程序的运行步骤, 进行对窗口、框架等部件的初始化;

(2) 驱动程序根据从ODBC驱动程序传递来的信息, 对数据库文件进行相应的操作;

(3) 将结果通过ODBC驱动程序管理器传递给ODBC应用程序。

当用户通过ODBC应用程序发出操作数据库的消息时, 这个消息首先进入windows的消息队列, 由windows消息驱动程序处理以后将其传递给ODBC驱动程序管理器负责在应用程序运行过程中处理应用程序中ODBC函数与驱动程序函数的连接。这样就完成了从ODBC应用程序到数据库驱动程序的连接过程。

如果应用程序发出的是SQL语句, 同样也需要一次通过windows消息驱动程序和ODBC驱动程序管理器。这时ODBC驱动程序管理器不与数据库驱动程序连接了, 而是与SQL驱动程序连接。

3.4 压铸模具CAM的实现

压铸模具设计系统以压铸件的压铸成型特征建模为基础, 经模具加工参数优化与结构优选, 完成压铸模具的设计与压铸模具加工信息的获取后, 通过Visual C++6.0联结程序, 可实现系统与CAD/CAM软件的链接和数据传递。在此条件下, 系统获得的压铸模具各组成零件模型, 可在CAD/CAM建模环境下做进一步修改和完善。同时, 利用CAM功能, 可根据压铸模具的不同加工方法, 采用实体模型驱动的方式, 经通用后置处理器, 生成压铸模具各组成零件的数控切削加工程序与数控电加工程序。

4 结束语

结合压铸模具设计过程与加工特点, 建立压铸模具数控加工工艺参数优化模型, 采用面向对象的模块化设计技术完成压铸模具设计系统开发。建立了压铸机数据库、压铸模具结构库、压铸工艺参数数据库和压铸模具加工参数数据库, 实现了系统各模块之间以及与系统其他软件之间具有良好的数据共享和数据交换。结合汽车压铸模具设计实例, 验证了该设计系统的有效性和实用性。

摘要：介绍了压力铸造成形原理及其工艺过程、剖析了压力铸造成形工艺的优点和存在的缺陷;总结了压力铸造技术的发展历史、应用范围及中国压力铸造生产产品应用领域的多元性, 展示了中国压力铸造业发展的广阔前景。

关键词：压力铸造技术,成形工艺,压铸模具设计

参考文献

[1]刘六法.中英日铸造常用词典[M].北京:中国铸造协会压铸分会, 2008.

铝合金压铸模具材料如何突破瓶颈 第4篇

铝合金压铸模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，进而影响铝合金压铸件的品质，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。随着汽车工业等的大发展，高性能的铝合金压铸件需求量不断上升，为了能够生产出高性能的铝合金压铸件，我们必须要制造出高质量的压铸模具

业内专家指出，技术装备创新升级是必由之路。那么，中国模具材料工业该如何突破瓶颈?首先要提高冶金质量，采用先进的设备和技术，采用先进的冶金方法和工艺，如炉外精炼、电渣重熔、真空处理，多向锻轧、精锻、精轧，生产纯净度的优质钢材;增加生产高均匀性、高等向性的模块、扁钢、方钢、板材等;通过机加工、调质处理等方法提供制品化、精品化的模具钢产品。

其次是研制、推广应用新型模具钢。国内新型模具钢种类繁多，但研制新型模具钢的空间仍然很大，况且有些新钢种性能有待改进。如铝合金大型压铸件日渐增多，研制大型铝合金压铸模具钢仍是当务之急。又如建筑业近年发展很快，研制价格低、耐磨性高、有足够强韧性的陶瓷、耐火砖模具钢也是一个急需解决的课题。

再次是建立塑料模具钢系列。我国塑料工业发展很快，塑料制品广泛用于农业、机械、化工、建筑、玩具、日用品、汽车、灯具、家用电器等，需求量大、质量要求高，与之相应塑料模具钢需求量急速增加，对钢的使用性能、工艺性能也提出了更高要求。

基于UG软件的压铸模具设计 第5篇

虽然UG软件具备诸多功能, 其针对模具领域开发了两项功能, 即应用于塑料注塑模具设计的Mold Wizard和应用于冲压模具设计的Die Design, 对于其他种类模具的设计则没有相关功能。本文以UG软件为平台, 应用其Mold Wizard功能进行压铸模具设计。

1 产品分析

该产品材质为铝合金, 收缩率为5‰, 外形尺寸为178x92x50.36, 整体为片状底沿上有7个圆桶状凸起结构, 图1为产品结构图, 模图2:应用Mold Wizard分模具结构为一模单腔。

2 模具设计

(1) 浇口位置及分模面的选择。该产品为片状均壁厚, 产品上下边均有U型槽结构不适合安排浇口, 顾将浇口位置选在左边或右边, 分型面选在片状结构底沿的上表面。

(2) 型腔、型芯结构设计。该模具为一模单腔结构, 为了方便加工及后期修模将型腔、型芯均设计为嵌块形式, 用螺钉固定镶嵌到型腔模板和型芯模板, 图2为应用UG的Mold Wizard功能进行自动分模, 生成型腔块和型芯块。

(3) 浇注系统、溢渣槽及排气孔设计。与塑料注塑模具相比较, 压铸模具在设计上对整个浇注系统的尺寸、角度、圆角等要求更为严格, 这是应为熔融状态的金属其流动性比熔融状态的塑料要差很多。在压铸模具设计中浇注系统的主流道往往设计成独立的嵌块结构并有独立的冷却系统。

另外压铸模具上特有的结构为溢渣槽和排气孔, 溢渣槽是为了在压铸成型过程中存储最先进入模具的液态金属形成的前端冷料, 避免铸造缺陷;排气孔则是为了在铸造中将空气尽快排出避免形成气泡。

(4) 脱模机构设计。此产品适宜采用传统推杆脱模, 同时溢渣槽中也需要设计推杆以便推出压铸过程中产生的残料。

(5) 冷却水道设计。由于产品为片状结构, 故采用全包围循环水道冷却模式, 同时在浇注系统单独设计冷却水道。

(6) 模架选择。压铸模具的模架不需要上下底板, 而是直接利用型腔板和模架垫块将模具进行固定, 设计完成的压铸模具装配图详见图4。

3 总结

以上为应用UG软件的Mold Wizard模块进行压铸模具设计, 该模具经加工后投入生产运行正常。UG软件功能很强大, 在实际应用中设计人员不必拘泥于单一模块功能, 多个模块交叉使用才能更大限度地发挥其优越性。

摘要：UG软件功能是由美国EDS公司开发的集CAD/CAM/CAE功能于一身的软件集成系统, 它实现了设计优化技术与基于产品和过程的知识工程的组合, 本文以UG软件为平台应用MoldWizard模块进行压铸模具设计。

关键词：UG,MoldWizard,压铸模具设计

参考文献

[1]洪如瑾.UG CAD实用教程[M].北京:清华大学出版社, 2003.

[2]Ibrahim Zeid, 童秉枢.通晓CAD/CAM[M].北京:清华大学出版社, 2007.

《压铸模具设计》课程教学改革初探 第6篇

模具工业的发展日新月异, 其以效率高、精度高、成本低等特点在工业生产中占据着举足轻重的地位。不论是塑料模、冲压模还是压铸模, 其在机械及材料行业中的主导地位是无法撼动的。其中以主要生产有色金属制件的压铸模越来越得到各发展大国的注重。金属制件在航空航天、军工企业、汽车行业、化学纺织等领域有着无可替代的优势, 而复杂又精密的金属制件的生产往往是困扰各大生产行业的头等难事。这个时候, 压铸生产是解决这些难题的唯一途径。随着社会科学技术的进步, 压铸模也有着突飞猛进的发展, 一些特种铸造方式被应用在各行各业中, 充分的发挥着它的主导地位。《压铸模具设计》课程是我校材料成型及控制工程专业的主干课程, 是学习模具设计的学生必须掌握的一门实践性比较强的专业主干课。为适应学校“培养应用型人才”的教学理念, 并结合现代模具企业对模具专业技术人才在实践能力与灵活应用技术方面的要求, 本学期, 将《压铸模具设计》课程在理论教学与实践教学方面全方位的进行了改革, 将课程设计与项目教学融入到理论教学当中, 用真实的企业案例呈现问题, 真正的做到将学生掌握的理论知识应用到解决实际问题中去, 做到灵活应变, 学有所用。

2 理论教学改革的方式初探

2.1 基于项目教学法的理论教学改革

项目教学法的兴起无疑是因为它优秀的以项目引知识点的翻转理念, 这种方式在当今的教学中尤其是职业院校学生的培养过程中有着举足轻重的地位。将项目教学法应用到《压铸模具设计》中, 将章节式的教学变项目教学。以总体的设计过程为导向, 将抽象、零散的知识点变为解决问题的有效工具, 将其拼接成具有脉络的整体工作流程。压铸生产的企业项目无数, 选取具有代表性的将其拆分练习。培养学生分析问题解决问题的能力, 帮助学生更好、更快、更全面的适应以后的工作岗位。另外, 教学的载体可随着企业的发展随时的进行更换, 凸显课程的可持续发展能力[1]。

2.2 将绘图软件、数字媒体应用到理论教学当中

三维与二维绘图能力是模具专业学生必须掌握的基本技能。绘图能力的高低直接影响着学生的设计能力。以往的教学都是绘图与设计是分开进行的, 学生在学习绘图的过程没有针对性。在理论教学的改革中, 将计算机绘图与多媒体的应用能力融入到理论课堂中。学生上课可以带着电脑、手机、网络播放器等一切多媒体设备。

理论教学采用项目教学形式, 对于项目所提出的问题, 学生刚开始接触起来可能是较棘手, 单纯的靠教师的理论教学内容很难的解决实际的问题, 这个时候学生手中的多媒体设备就会起到重大的作用, 学生可以通过网络、自学、讨论、总结的形式归纳出自己的解决方案。并立刻用计算机对实施方案进行验证 (模具设计) 。在整个的课堂上完成分析、制定、实施、验证的学习过程, 使学生的动手能力大大的增强, 同时也培养了其计算机与多媒体的运用能力, 这也是顺应社会的发展的。

3 实践教学方法的初探

模具设计是实践性较强的专业, 学生动手能力实践能力的高低是决定其能否适应行业发展的关键因素。所以本课程将实践教学的比重大大的加权。在进行完理论教学之后, 将在学期末安排针对本课程的课程设计, 为其两周。课程设计做到人手一题, 题目均为解决企业生产难题或为企业具有代表性的产品, 在规定的时间内要求每人完成一副模具设计, 并编写出设计说明书。生产实习过程中, 将在学生设计的优秀作品中选择2-3副模具, 带领学生到模具生产企业实地的加工出来, 并在模具的加工、装配、试模过程中体会模具生产的流程。

毕业设计是学生完成理论学习与实践学习之后对自己知识的掌握情况的一个检验, 以往学生设计毕设题目后, 没有条件将所设计的模具生产加工出来, 从而导致学生对自己所设计的结构能否投入生产无法进行验证, 导致学生的设计成为“闭门造车”[2]。改革之后, 毕设之前将学生送入模具企业实习半年, 并在这半年中配合企业人员完成一幅模具的总设计并进行验证。之后再回来学校进行答辩, 这样能使学生更好将理论与实际相结合, 吃透模具设计各个环节, 提高其分析问题解决问题能力, 同时也为其进入接下来的工作岗位打下夯实的基础。

4 考试改革初探

在本课程的考核模式上, 将以往的纯理论的闭卷考试形式改为综合性的评估方式, 以提高学生的动手能力、操作能力、设计能力等方面入手, 合理的分配各个环节的分值。重点注重过程考核, 将设计能力、绘图能力、分析能力作为平时分的考核点, 期末取消闭卷考试形式, 将其改为答辩形式。答辩过程要求体现学生的分析、解决问题能力, 通过答辩获取学生掌握理论知识的程度。通过考核, 理论教学与实践教学质量得到了保证, 同时也避免了学生对闭卷理论考试死记硬背和对实践考试相互拷贝的尴尬局面, 有效的提高了教学的质量。

结束语

在《压铸模设计》课程的教学改革中, 充分的考虑了模具行业在生产过程中的特点, 深入的分析了作为模具设计技术人员在工作中具备的能力问题。从理论教学与实践教学相互渗透的理念出发, 设计了理论联系实际, 设计了着重强调动手能力与设计操作能力的教学改革方案, 将项目教学与课程设计有机的融入到理论教学中, 将产、学、研有机的融入到实践教学中, 是学生全方位、多途径的发展。使其具有产品系统开发的能力, 这种融于产业发展并与产业发展同步的教学方式, 对提高职业院校的教学质量, 培养适应社会发展的专门型人才具有一定的借鉴意义与推广价值。

参考文献

[1]马春宇, 王昶, 袁军平.基于真实订单生产性实训项目教学的探索与实践[J].职教论坛2011 (30) :79-82.

压铸模具 第7篇

现代模具技术已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志之一，没有高水平的模具，就不可能制造出高水平的工业产品。从上世纪六十年代起步至今，北仑模具产业从业人员已超过2万人，相关企业1500多家，压铸模具产品涉及汽车、摩托车、电动工具、家用电器、灯具、文具等多个门类，2008年模具工业总产值32亿元，约占全国压铸类模具总产值近30%，商品模具12亿元，出口1.06亿元，压铸件销售达30亿元，出口5.0亿元。北仑区因此先后获得“中国压铸模具之乡”、“宁波市高档模具产业基地”等称号。

1 北仑模具产业的现状和不足

1.1 产业基础及优势

目前，北仑模具企业拥有各类加工中心600多台，其中不乏德国DMG五轴联动加工中心、夏米尔慢走丝线切割、东芝大型卧式加工中心、龙门磨床等一批世界先进设备，不少公司还拥有金相分析仪、金属探伤机、冲击试验机、三坐标测量机等高端检测设备，压铸模具的设计制造水平、生产能力和制造企业密集程度均处于国内领先地位。据北仑区模具工业协会2009年统计，目前该区模具行业国家级高新技术企业有9家，省、市级高新技术企业有8家，还有6家省市区级工程技术中心另有18家模具企业正在积极申报中。2008年对国家高新技术企业进行认定，北仑模具企业有3家列入，自2006年1月1日至2008年12月31日，国家对230家重点模具企业生产销售的模具产品实行先按规定征收增值税，后按实际缴纳增值税额退还50%，享受该待遇的浙江省共70家，宁波有50家，北仑有15家（其中14家是以压铸模具为主的企业），逐渐形成了骨干型的模具制造企业。

1.1.1 北仑压铸模具产值占全国的比重逐年提高

据中国模具协会在2006年对全国压铸厂的抽样统计，我国压铸模具产值已占模具工业总产值的10%。根据统计北仑压铸模具占模具总量的75～80%，2005～2008年压铸模具生产总值如表1所示。由表2可知，全国压铸模具总产值的1/4以上来自于北仑压铸模具企业，所以北仑荣获“中国压铸模之乡”、“中国压铸模具基地”的殊荣是明至实归的，从而也突显出北仑模具行业在全国的重要地位。

1.1.2 北仑模具产业具有几大鲜明的特点

(1)地域相对集中：北仑模具企业70%以上集中在大碶街道的汽配园区和塔峙区域，是目前国内压铸模具生产最密集的地区之一，压铸模生产占全区各类模具生产的85%左右。(2)专业分工细，产业聚集度高：经过近50年的发展，北仑模具已形成协作化程度较高的产业群，全区现有各类模具配套企业150多家，包括测绘、设计、材料、模架、电火花加工和热处理等企业，另外直接从事模具以及模具零件加工的企业1300余家。(3)以中小民营企业为主：北仑模具企业中95%以上为民营企业，其主要特点是：企业小、机制灵活、能紧跟市场变化。(4)由模具产业带动其他产业的发展：凭借压铸模具而延伸的压铸件产业在北仑已有较广泛的分布，仅大碶街道在2008年的不完全统计，有压铸件企业50多家，各类压铸机400多台，总吨位超过2万吨，当年压铸件销售达到28亿多元。由于模具企业投资创办产品还具有生产成本低、投资风险小、对市场反应快的特点，越来越多的模具企业的产业结构开始向“模具+产品”的纵深方向发展。

1.2 北仑模具产业的不足之处

1.2.1 缺乏能与国际国内模具企业相抗衡的龙头企业

北仑能获得“中国模具之乡”的美誉，主要靠较长的发展历史和较大的总量规模，但缺少龙头企业和知名品牌的支持，“北仑模具”在全国并未形成突出的影响力。据中国模具工业协会的统计，在2002年以前北仑还没有模具企业跨过2000万产值门槛，目前国内年产1亿元以上模具的企业已有20多家，超过3000万元以上的企业已有200多个，北仑尚无一家商品模具产值超亿元的企业，2009年压铸模具产值最高达6000万元，塑料模具产值最高大约在8000万左右。

1.2.2 模具企业规模受到空间的客观限制

北仑模具业发展带有很强的原发性（脱胎于乡镇企业）和自发性，以大碶为例，近年来模具企业发展迅速，规模快速扩张，对于建设用地的要求十分迫切，但由于大碶工业用地指标缺乏，各村土地利用已接近饱和，再加上目前国家宏观调控政策的制约，导致大碶模具企业几乎得不到新的发展用地，另一方面为了配套的关系，绝大多数企业不愿离开大碶区域。

1.2.3 高素质技术人才的缺乏

模具工业是技术附加值较高的行业，高素质的技术人才对于模具工业的发展至关重要。模具工业不断应用新工艺新技术，因此对技术人员的知识更新要求也比较高，而北仑模具企业大批实践经验丰富的技术人员缺乏必要的知识培训，大中专毕业生工作实践不够，难以形成骨干群体，造成北仑模具工业在技术人才方面后劲不足。

1.2.4 专业的模具生产呈现弱势化状态

通常模具的专业化生产包括两个层次：一是专业生产模具，即以整副模具生产为主导，没有或只有少量处于产品生产；二是模具标准件的专业化生产，即模具标准零部件生产为主。

因为模具与产品的天然联系以及市场机制的作用，北仑模具企业正在向“模具+产品”的结构转型，在部分以模具起家的企业里，模具的生产已经退居成为配套的部门，模具产值所占的产值不断降低，而相关产品的生产制造在产值中的比例逐年上升。分析其中原因无非有两个方面;一方面是模具生产本身决定的：(1)模具制造设备投资大、技术要求高、设备的更新换代以及折旧速度比较快，要不断投入才能维持；(2)由于模具的专用性、定单式、非批量化生产等特征；(3)模具生产离不开高素质人才，但聘请高素质人才需要企业具备一定的经济实力或盈利能力；(4)模具是单件生产，在达到一定规模后很难继续做大。另一方面，产品的市场空间远远大于单纯的模具生产，获利潜力比较大。

所以模具企业由单纯模具转为“模具+产品”型是企业对市场和自身生产条件的适应性选择，有利于模具企业增加盈利、拓展发展空间，但是由于模具与产品的发展是此消彼长的关系，处理不好“模具与产品”的关系，将导致模具生产处于小规模、低档次的状态。

1.2.5 环保的压力大

模具生产属于低污染、低能耗，但应用模具进行零件的生产，尤其是压铸件的生产过程能耗高、并对环境形成一定污染，在模具企业的产业结构逐步转向“模具与产品”化环境污染问题日益凸显，另外热处理、电脉冲等加工配套企业和原辅料销售企业还存在散、脏、乱，不少村、社区内家庭加工作坊散布，安全隐患巨大。

2 北仑模具产业在“十二五”期间应该完成的几项工作

2.1 提高认识，加大政府扶持力度

模具行业的发展，其社会效益远大于自身效益。据深圳市模具技术学会副秘书长罗百辉介绍，模具业可带动相关产业的比例大约是1∶100，即模具业发展1亿元，可带动相关产业100亿元，加快发展现代模具工业，有利于提高制造业的国际竞争力，有利于扩大出口和招商引资。

但是模具行业的高技术特点决定了其必须高投入，而同时却并不意味着高产出。模具以单件生产及生产周期长的特性使得企业的资金积累慢，每套模具的完成都相当于一个新产品的研制，投入大风险也大。然而与其他机械产品比较，因模具的技术含量高，活化劳动消耗比重大，材料消耗则相对较小，产品的平均物耗一般只占总成本的20%～30%，所以模具增值的部分大，其增值税税率比其他机械产品平均高出一倍以上，所以过重的税赋成为模具行业发展的瓶颈，需要政府部门在政策上的支持。

在模具行业发达的日本、美国均有可资借鉴的模具扶持政策，如：模具厂购置设备政府给予无息、低息贷款；所购设备款可用企业所得税冲销；对模具企业实行税收优惠，如：新加坡政府对高精度塑封模生产企业实行免税十年的政策等等。另外北仑模具行业以民营中小型企业居多，属于发展中的企业，在资金方面获取困难，鉴于模具行业在制造业中的重要作用，以及我国模具业的弱势地位，国家应在政策上给予强有力的支持。

2.2 建设压铸模具城，改善企业生产环境

模具是最基本的制造业，它的兴起可以带动该地区产业链的快速增长，而产业链的延长又将促进模具制造业的发展。在模具最为集中的深圳市，规划了总面积达161.2万平米的“深圳市模具产业集聚基地”，另外苏州高新国际模具城、昆山国际模具城、常州长三角模具城、大连模具城、成都模具产业园等等，在宁波的余姚、宁海也先后建立的模具城。压铸模具城的建成将加速形成产业集聚效应，进一步提升北仑模具业的集约化水平，使其成为具有国际竞争力的模具制造平台；同时，将进一步巩固和保持北仑在中国模具制造业的重要地位，并为北仑的装备制造、汽配、文具等产业的快速可持续发展奠定良好基础，还有利于吸引欧、美、日、意等发达国家的模具制造业在北仑着陆，促进北仑工业经济的进一步繁荣发展。

2.3 整合资源，发挥行业整体优势

为整合地区行业资源，应加强协会在行业中的指导、协调、服务、监督的职能，发挥协会在模具行业的规划、结构调整、统计、模具专业展会、行业标准、行业的经济技术交流与合作、行业培训、从业人员岗位资格评审、职称评定及投资项目的可行性论证、高新技术企业的认定等方面的作用。

在北仑的模具企业中80%是中小企业，在引进或创新企业管理的科学方法与机制方面缓慢，且受人才、观念、习惯、投入和体制等多方制约，致使企业生产和经营服务运行机制落后，不能充分、合理利用企业拥有的高效、高精生产装备等资源。应发挥协会的优势引导模具企业创新管理制度，研究或引入专用模具单件生产的管理与控制理论、模式、科学方法和软件，培养或引入管理人才，贯彻由行业或国家发布的模具企业规范、法规，转变或改造家庭式企业的体制、管理模式、习惯和观念等，全面提高企业管理水平和企业素质。

2.4 积极开展与高校的校企合作，共同培养模具人才

模具设计与制造过程中的经验与技术是非常重要的，而由经验、技能沉淀固化成的生产知识或形成的技术传统，更是模具生产过程中的关键、核心技术，模具CAD/CAE/CAM生产技术，也是在长期积累的生产经验和生产知识的基础上形成的。所以，应通过校企合作方式尽快研究、掌握模具生产经验、技能，及以之固化成的知识，并使之能通过教育、培训培养出大批合格的模具人才，比如采用订单式的培训体系，校企合作来调整和优化模具设计及模具制造专业课程设置，允许学生到企业现场参观、实习等。

综上所述，北仑模具行业在“十二五”期间应在正确认识自身优势和不足的基础上，按照新型工业化的要求，加快推进模具产业结构调整和优化升级。

参考文献

[1]贾志欣,张学昌,张杰,俞燕燕.我国及宁波模具进出口情况分析.模具制造,2009,1,4-6.

[2]浙江大学宁波理工学院,北仑区科技局.北仑模具产业现状及发展对策研究报告,2008.

压铸模具分型线的自动确定方法研究 第8篇

压铸模具的设计是一个非常复杂的过程,目前还主要依赖于模具设计师的实践和经验。而在模具设计中脱模方向分型线和分型面又主要影响着模具结构模具设计周期和模具制造成本等。如果可以通过计算机快速有效的确定模具的脱模方向和分型线,并由它们生成分型面,这对缩减模具设计周期,降低模具成本有着至关重要的作用。

近年来分型线的自动确定越来越受到人们的重视。M. A. Ganter等人提出了一种针对铸造模具的确定分型线的方法和一个确定分型线的准则集[1]。Tuss提出了一种利用计算机选择分型面截切制件,从而得到一种平面的分型线的方法[2]。TanS T等人提出在给定分模方向的条件下通过将零件所有表面划分为可见面和不可见面来确定分型线的方法[3]。Nee等人提出通过对塑件面进行分组并抽取最大边环来自动生成分型线的方法[4]。但是该方法由于没有排除影响分型线确定的侧凹面,并且只能确定一种分型线。Wong T等人提出了一种剖分三维零件的CAD模型来确定分型线的方法[5]。Ravi等人则给出了一种通过沿着脱模方向拉伸轮廓线确定分型线的方法[6]。周振勇等人对零件的所有非侧凹面进行分组, 然后抽取不同面组的最大边环自动确定注塑件分型线,并且还提出了对候选分型线进行优化评价的优化因子[7]。该方法的不足之处在于其不能解决带有自由曲面的塑件。邵健等人提出了一种运用有限元方法来抽取可视面组或不可视面组的最大边环,并将其确定为模具的分型线的方法[8]。

针对这些方法进行了总结,在已有方法的基础上进行改进,进而提出了一种新的分型线的自动确定方法,即通过对铸件的边线面进行离散和计算抽取出最大轮廓线定为分型线。这个方法可以有效的确定压铸件的分型线,同时对带有部分曲面的铸件具有一定适用性。

1 理论基础

压铸模具设计中关键的部分是铸件的脱模方向分型线和分型面的确定。三者之间存在着紧密的联系。脱模方向是使铸件顺利从型腔和型芯中脱出的一对相反的方向,而分型线是铸件与模具相接触的边界线。分型面是包含分型线的使压铸件成型后脱离模具的表面,且一般脱模方向都垂直于分型面。

本文的研究是基于分型线位于在脱模方向上铸件的最大轮廓线。因此分型线的自动确定就转变为确定铸件的最大轮廓线[9]。而对于简单的铸件,其最大轮廓线在面的边界上,而对于复杂的铸件,其分型线比较复杂,难以确定。

2 分型线的自动确定

分型线自动确定算法的基本思想:首先提取铸件所有边线{Li}和面{Fi},并将铸件的{Li}和{Fi}离散为点{Qi}。然后根据脱模方向,把离散点{Qi}投影到与脱模方向垂直的平面上,并运用改进后的Alpha Shapes算法计算在主投影面上的离散点{Ai},得到外轮廓线。再通过外轮廓线上的点{Si}向铸件做平行于脱模方向的射线,这些射线与零件边线的交点{S1i}即为分型线有可能通过的点,并通过判断就近依次连接{S1i}得到在铸件上的轮廓线。最后通过计算这些轮廓线的优化目标函数值,去确定一条最优的分型线。算法流程如图1所示。

2.1 铸件边线面的离散和外轮廓线的提取

本文研究的方法需要对边线面的离散是比较均匀的,所以应根据铸件尺寸选取精度较高的离散单位。这样通过离散,得到了铸件的离散点集。

根据脱模方向,选择主投影面即与脱模方向垂直的平面,并把离散点投影到主投影面上。要从这些离散点集中提取出外轮廓线和构成外轮廓线的点,则采用Alpha Shapes算法[10]。因为该算法可以对一堆无序的点集进行几何形状的重建。但是该算法会计算得到内轮廓线,则对此算法进行改进。改进后的算法如下:

a) 这些离散点{Qi}在平面上构成的点集为A。首先从点集A中任意取一点Pi,在与Pi距离rr小于2×b(b的取值应大于平均点距小于两倍平均点距)的点构成的子集A2中任意取一点Pj,利用式(1),求出过Pi(xi,yi),Pj(xj,yj)点的圆心[10]。由于经过Pi(xi,yi),Pj(xj,yj)两点,半径为b的圆有两个,因此H的值要取正和负两种情况,且圆心分别为P0(x0,y0).,P1(x0,y0)。

undefined

式中,undefined

Spipj=(xi-xj)2+(yi-yj)2

b)在这两个圆中,只要有一个圆不包含其点解A2中的点就认为其是边界点。在点集A2中依次求出所有的点(除了Pi,Pj)外到圆心P0和圆心P1的距离L1和L2。

1) 如果所有的距离L1>b或者L2>b,则就判断点Pi(xi,yi),Pj(xj,yj)为边界点,且PiPj为边界线。

2) 一旦出现距离L1≤b或者L2≤b,则此处循环中断,这部分程序就终止进而转向c)[9]。

c) 再任意从点集A2中选择一个点重复以上步骤,直到A2中的点全部判断完了,则此步结束。

d) 然后再从点集A中任意取另外一个点重复以上步骤,直到A中全部点判断结束。

e) 最初的边界轮廓线G就被提取出来。设轮廓线G的条数为m。

1) 如果m=1,则轮廓线G即为铸件在主投影面的外轮廓线。

2) 如果m>1,则在离散点外任意取一点C,计算C到各条轮廓线的距离,距离最短对应的轮廓线即为外轮廓线。

在平面上计算轮廓点的流程如图2所示

图3是计算铸件在主投影面上的轮廓线的实例图。图中总共有148个离散点,离散精度为0.5。从图中可以看出通过该算法可以成功的从一堆离散点中找到外轮廓线。

2.2 分型线的确定

主投影平面上的外轮廓线上的点构成集合为S。从集合S中任意取一点,并过这点向铸件做平行与脱模方向的射线。射线与铸件边线的交点就是分型线可能经过的点。通过交点确定分型的方法如下:

a) 对集合S中的所有点都做射线并与铸件边线相交后,得到的交点集合为S1。从点集S1中任意取一点Tj(xj,yj,zj),剩下的点构成的集合为S2。

b) 从点集S2中取一点Ti(xi,yi,zi),计算Ti到Tj的距离r。

1) 如果距离r≤c(c为离散精度),则连接TjTi为轮廓线。

2) 如果距离r>c(c为离散精度),则跳出。

c) 再任意从点集S2中选择一个点重复第二步骤,直到是S2中的点全部判断完了,则此步结束。

d)然后再从点集S1中任意取另外一个点重复以上步骤,直到S1中全部点判断结束。

e) 当所有点计算完后,最后得到的铸件上的轮廓线集合为W。

1) 如果铸件上所有的轮廓线W都是封闭的。则通过优化评价得到最优的分型线。优选评价方法如下:

目标函数:Fobj=F1×W1+F2×W2+F3×W3

式中Fl为轮廓线复杂程度,F2为脱模距,F3为模具加工复杂程度;W1,W2和W3是加权因子,反映不同影响因子的重要程度,取值范围在0到1之间[11],这就要求根据零件的实际情况定义其值的大小,且满足:W1+ W2+ W3=1。

2) 当出现有轮廓线Wi和Wj不是封闭的,则通过轮廓线的边界点寻找同时包含不同轮廓线的边界点的模具的边线,以此形成封闭轮廓线WiWj,且其在主投影面上的投影与外轮廓线重合。再通过优化评价轮廓线WiWj和其他封闭的轮廓线,得到零件的分型线。

3 实例

本文提出的算法已在NX开发平台,用VC++编程实现。图4所示是一测试零件图4(a),及通过该方法生成的轮廓线图4(b)。该零件离散点的个数为26 066,离散精度为1mm。

加权因子的取值为:W1=0.4,W2=0.3,W3=0.3。

铸件上轮廓线目标函数中各项取值如表1。

由表1中的目标函数值可以判断出铸件的分型线为轮廓线2。

4 结论

模具的分型线直接影响到模具分型面的生成,并影响到模具的型腔和型芯的设计,是模具设计中的一个重要环节。通过计算模具最大外轮廓线上的点,可以使系统自动有效地确定模具分型线。该方法的特点在于:

1) 提出了通过寻找分型线上的点来确定分型线,具有较高的可靠性;

2) 在离散边线面时,离散单位精度越高,得到的离散点越密,分型线的精度越高。

3) 目前提出的方法不仅能解决一般的铸件,而且对带有简单的自由曲面的铸件也能得到很好的解决。

参考文献

[1]颜建军,林韩同,陈立亮,等.计算机自动确定分型线[J].特种铸造及有色合金,2004,44-45.

[2]Ganter M A,Tuss L L.Computer-assisted Parting Line Develop-ment for Cast.Pattern Production[J].Transact ions of the Ameri-can Foundrymen’s Society,1990,759-800

[3]Wong T,Tan S T,Sze W S.Parting Line Formation by Sli-cing a 3D CAD[A].Model Engineering with Computers,1988,14:330-343.

[4]Nee A Y C,Fu M W,Fuh J Y Hetal.Determination of OptimalParting Direction in Plastic Injection Mold Design[J].Annals ofthe CIRP,1997,46(1),:429-432.

[5]WONG T,TAN S T,SZE W S.Parting line formation by slicinga 3D CAD model[J].Engineering with Computers,1998,14(4):30-43.

[6]Ravi B,Srinivasan M N.Decision Criteria for Computer-aidedParting Surface Generation.Proceedings[J],Manufacturing In-ternat ional Conference,Atlanta,ASME,1990,125-129.

[7]周振勇,高曙明,顾正朝,等.注塑模设计中分型线的自动确定[J].计算机辅助设计与图形学学报,2000,12(7):512-516.

[8]邵健,吕震,柯映林.多自由曲面产品注塑模具分型线的自动确定[J].计算机集成制造系统,2006,12(7):1018-1021.

[9]颜建军,陈立亮,林汉同,等.基于边界离散的计算机辅助分型线的确定[J].铸造,2003,52(10):762-765.

[10]沈蔚,李京,陈云浩,等.基于LIDAR数据的建筑轮廓线提取及规则化算法研究[J].遥感学报,2008,12(5):692-698.

压铸模具 第9篇

我国镁合金压铸的产业化刚刚起步。进入90年代以来, 我国在汽车、计算机、通讯等领域有了极大的发展。汽车轻量化、高速、节能等问题也日益突出, 促使了镁合金的发展。国内各主要汽车厂家对镁合金在汽车上的应用表现出强劲需求, 其中一些厂家已开始将镁合金开发应用提上重要议程。

1 镁合金加工成型技术简介

镁合金成为重要的工程材料除了本身的优异性能外, 还可以方便的加工成所需要的外形。镁合金成型主要通过塑性变形和铸造两种方式但是用塑性变形法加工镁合金存在着许多不利因素, 当前镁合金的成型主要依赖铸造的方法。镁合金铸造大致分为:重力浇注、低压浇注、半固态压铸、触变注射成型、高压铸造。由于镁合金热流动性好, 所以很适合薄壁件的压铸生产。现在90%左右的镁合金工程结构件是通过压铸方法制造的。压力铸造的原理是液体金属在高压作用下压入精密加工的钢压铸模内, 并完全填充压铸模, 从而获得轮廓清晰的、与压铸模型腔相符的压铸件。

1.1 压铸的填充过程

压铸的填充过程是复杂的, 早期的填充理论的一些观点都是在特定的试验条件下获得的, 有很大的局限性, 直接用来分析一些实际问题虽然有一定的意义, 但还存在不足之处, 这在生产实践中已得到证实。早期较为典型的三种填充方式如下:

喷射填充。金属液从内浇口处喷射至型腔最远端, 撞击该处型壁后, 部分金属聚积并产生涡流, 另一部分金属则向所有方向喷溅, 并沿型壁自远端向内浇口返回。金属流的速度由内浇口截面积与型腔截面积之比的大小来控制。

全壁厚填充。金属流从内浇口处开始, 由后向前充满型腔的整个厚度流动, 流动时不产生涡流。无论内浇口截面积与型腔截面积之比的大小如何, 流动形态不受影响。

三阶段填充。填充过程大致分为三个阶段:第一阶段是金属进入型腔后, 首先冲击对面型壁, 并沿型腔表面向各方向扩展, 在型壁上生成表层, 这个表层即为铸件的外壳, 又称为薄壳层;第二阶段是随后进入的金属继续沉积, 在薄壳层内的空间, 直至填满;第三阶段是在压力的作用下, 型腔内的金属得到压实。

1.2 镁合金主要物理和化学性能对压铸性能的影响

热焓对充型性能的影响.。金属熔体从工作温度到凝固温度释放的热量, 决定了其在相同热导率下保持可铸性的时间, 因此这种热量便作为判断其最大可充型时间的尺度。

金属液粘度对充型性能的影响。金属液粘度显著影响充型流动状态, 用雷诺数来表示这种性质, 它同时考虑到流道的几何形状和金属液内摩擦产生的流动阻力。以GD-Mg Al9Zn1与GD-Al Si12Cu的粘度作比较, 定性得出浇注速度。两者充型时的流动特征应相同, 故两者流动时雷诺数相等。镁合金液平均充填型腔速度约为铝合金的1.25倍。根据镁合金的比热容, 充型时间要短;根据镁合金的粘度, 充型速度要快。这两者的一致性, 表明镁合金是一种非常适宜压铸的合金。

压力对镁合金热物性值的影响压铸时的高压会影响金属的某些热物性值。根据Clausius-Clapeyron方程, 当镁合金体收缩为3.8%及铝合金体收缩为6%~3%时, 熔点升高率为0.006℃/0.1MPa, 当充型压力为50MPa时, 镁合金的熔点可升高3℃, 这对压铸件质量几乎没有影响。

镁合金的吸气性与压铸件中的气孔镁合金压铸件中的气孔, 除少部分是充型过程中形成的卷入性气体外, 主要是镁合金在熔炼、保持、浇注过程中吸收和溶解的气体在冷却和凝固过程中析出而形成的析出性气孔。镁合金溶解氢的能力很强, 铸锭上即使沾有一点水分, 也会与镁锭体反应, 还原除游离氢并溶解在镁锭体中。因此, 镁合金熔体的含气量及其压铸件的气孔数量与熔炼、保温、浇注时的空气的温度及炉料的干燥程度密切相关, 故镁锭及镁回炉料必须彻底烘干后才能投炉。氢在镁合金熔体中的溶解度随温度降低而减小, 在外界压力及本身压力的作用下, 析出的游离氢在镁合金凝固和冷却过程中在铸件中形成孔壁光滑的不规则气孔。当铸件继续冷却时, 由于外界压力的作用及气孔吸收残余镁液而形成伴有气孔的偏析 (即所谓的浸透固溶体) , 并使气孔直径显著减小。

2 镁合金汽车零件压铸模具的加工成型技术

2.1 镁合金汽车零件, 压铸模具设计关键技术

压铸机选择。镁合金可以在冷室压铸机中压铸, 也可以在效率更高的热室压铸机中压铸。采用何种形式的压铸机进行生产主要取决于铸件的壁厚。Roland Fink在对“镁合金压铸工艺的优化”问题进行研究的过程中, 通过对镁合金压铸经济性、冷室压铸和热室压铸过程分析提出:一般情况下, 小于1kg的铸件需要采用热室压铸机, 以保证薄壁件的充满;大件则推荐采用冷室压铸机。

工艺参数。在压铸生产过程中, 选择合适的工艺参数是获得优质铸件, 发挥压铸机最大生产率的先决条件, 是正确设计压铸模的依据。压铸时, 影响合金液充填成型的因素很多, 其中主要有压射压力、压射速度、充填时间和压铸模温度等等。这些因素互相影响、互为制约, 调整一个因素会引起相应的工艺因素变化, 因此正确选择各工艺参数十分重要。

浇注系统设计。浇注系统对金属液流动的方向、排气溢流条件、模具的温度分布、压力的传递、充填时间的长短及金属液通过浇道处的速度和流动状态等各个方面, 起着重要的控制与调节作用。良好的浇注系统设计是模具成功与否的关键之一, 不合理的浇注系统设计可能导致诸如缩孔、流痕、冷隔以及表面质量不理想等各种缺陷。内浇道形状尺寸, 以及排溢系统对于能否压铸出合格产品至关重要, 模具设计中必须注意考虑镁合金的压铸特性。

2.2 计算机数值模拟

目前, 数值模拟软件被广泛认为是优化汽车零件压铸模具工艺设计的必备工具。美国、日本、德国等国的镁合金压铸企业十分重视镁合金CAD/CAE技术在产品生产工艺设计上的应用, 并取得了一定成果。我国在铝、锌合金压铸模的数值模拟方面已经开展了大量的工作, 但在镁压铸模方面的研究还刚刚起步, 对镁压铸过程的充型规律、充型性能与压铸工艺参数的关系尚缺乏深入系统的研究。因此, 应当抓住当前市场发展的有利时机, 投入人力物力, 在镁合金CAD/CAE研究领域迎头赶上。采用热室压铸机对镁合金手机外壳进行生产, 利用计算机辅助设计和模拟分析一体化技术 (CAD/CAE) , 通过计算机展示镁合金液充型、凝固的全过程, 并分析缺陷成因, 改进不合理的浇注系统工艺设计方案, 有效地保证了产品质量。采用数值模拟方法可以大大缩短新产品试制周期、降低工艺改进费用, 将缺陷降低到最低限度, 特别是在设计早期阶段采用模拟软件, 预测缺陷的产生, 优化浇注系统设计, 可以有效避免由于结构、工艺和模具的不合理设计所造成的损失。美国芝加哥White Metal铸造公司采用CAE软件获取薄壁家电产品机壳流场、温度场的各种信息, 据此进行浇道、溢流槽和冷却系统优化设计。利用模拟结果绘制PQ2图, 综合考虑多种因素的影响, 最终确定生产工艺中采用的最佳工艺参数值。数值模拟软件在汽车镁压铸件中应用最为普遍, 德国的一些汽车行业已经成功地模拟了座椅架、触变成型燃油泵、奥迪5倍速变速箱、车轮、4缸发动机缸体等汽车用镁合金压铸件, 有效地缩短了产品开发周期, 极大增强了企业市场竞争能力。

3 结束语

镁合金汽车零件压铸模具的加工成型技术首先要运用先进的工具软件建立模具标准件数据库和压铸模具设计, 并进行计算机数值模拟, 并且模拟充型和温度场过程基础上寻求模具的优化设计才是中国镁合金汽车零件的长远出路。

摘要：本文介绍了镁合金加工成型技术并且阐述了镁合金主要物理和化学性能对压铸性能的影响。并在此基础上讨论了镁合金汽车零件压铸模具的加工成型的关键技术:工艺参数、浇注系统设计、计算机数值模拟。

关键词：镁合金,汽车零件压铸模具,技术

参考文献