真空压铸模具设计方案探讨-工程

1、真空压铸模具设计方案探讨-工程真空压铸模具设计方案的探讨葛小红，秦云，艾岩迷你哥采用真空压铸工艺后，问题转化为压铸模流道和排气方案的设计。结合生产实例，论述了交流真空压铸模具的设计过程和要点。关键词：真空压铸模具排气方案实例验证介绍与砂型铸造和重力铸造相比，传统压铸件的显微组织并不令人满意。主要原因是浇口处高速金属流的注入比缓慢注入砂型或型腔的金属更容易接触型腔内的空气和烟气。真空压铸工艺的重点是尽量减少气液接触，因此型腔内气体的有效排出是真空压铸模具设计的关键。压铸模具的传统排气设计和真空排气设计没有本质区别。只是在排气的方式上，前者是被动排气，利用金属流动来排气，也就是所谓的正压喷射；后者

2、是主动排气，即利用真空装置将型腔内的气体随注射抽出，也称负压注射。就排气效果而言，任重道远。真空排气的正确应用会大大降低模腔内的气体含量，从而有效提高产品质量。本文将讨论真空模具方案设计中涉及的一些内容，重点是排气方案设计。1真空压铸模具的设计基础对产品和铸件的知识了解和掌握的越多，真空模具的设计方案就会越准确。首先要做的是模具型腔的排列，包括确定分型面、模具型腔数量和排列方式；其次，要考虑可能的填充位置和方向。最重要的是浇口设计。为了确定正确的浇口面积，必须首先考虑以下因素：-铸件尺寸-几何形状，包括壁厚、流动路径、最终填充点、排气点等。-优化的模具温度-修整操作的可行性-铸件质量要求，包括

3、完整性和局部安全性、气密性、表面处理和加工要求等。-填充时间-门速度其中，铸件净重、充型时间和浇口速度是模具设计最基本的计算数据。锌铸件和铝铸件的充型时间分别见表1和表2。表1:锌合金填充时间选择的经验数据铸件净重壁厚短流程介质流动路径长流程5克小于1毫米五三一个大于3毫米八四三15克小于1.1毫米七五2大于3毫米九七五50克小于1.2毫米10七四大于3.5毫米1410七10克小于1.2毫米1411八大于4毫米171411500克小于1.3毫米181612大于5毫米2621161000克小于1.5毫米222015大于6毫米322620真空压铸模具设计方案的探讨葛小红，秦云，艾岩迷你哥在当今的工

4、业产品中，越来越多的有色金属零件采用压铸技术，这使得压铸行业呈现出更加广阔的发展前景。同时，产品结构更加复杂，成品率也更高，这无疑对传统压铸工艺提出了更加严峻的挑战。其中，影响铸件机械性能、表面质量和气密性的最主要因素，如，就是与气孔有关的缺陷，也是最难解决的。采用真空压铸工艺后，问题转化为压铸模流道和排气方案的设计。结合生产实例，论述了交流真空压铸模具的设计过程和要点。关键词：真空压铸模具排气方案实例验证介绍与砂型铸造和重力铸造相比，传统压铸件的显微组织并不令人满意。主要原因是浇口处高速金属流的注入比缓慢注入砂型或型腔的金属更容易接触型腔内的空气和烟气。真空压铸工艺的重点是尽量减少气液接触，

5、因此型腔内气体的有效排出是真空压铸模具设计的关键。压铸模具的传统排气设计和真空排气设计没有本质区别。只是在排气的方式上，前者是被动排气，利用金属流动来排气，也就是所谓的正压喷射；后者是主动排气，即利用真空装置将型腔内的气体随注射抽出，也称负压注射。就排气效果而言，任重道远。真空排气的正确应用会大大降低模腔内的气体含量，从而有效提高产品质量。本文将讨论真空模具方案设计中涉及的一些内容，重点是排气方案设计。1真空压铸模具的设计基础对产品和铸件的知识了解和掌握的越多，真空模具的设计方案就会越准确。首先要做的是模具型腔的排列，包括确定分型面、模具型腔数量和排列方式；其次，要考虑可能的填充位置和方向。最

6、重要的是浇口设计。为了确定正确的浇口面积，必须首先考虑以下因素：-铸件尺寸-几何形状，包括壁厚、流动路径、最终填充点、排气点等。-优化的模具温度-修整操作的可行性-铸件质量要求，包括完整性和局部安全性、气密性、表面处理和加工要求等。-填充时间-门速度其中，铸件净重、充型时间和浇口速度是模具设计最基本的计算数据。锌铸件和铝铸件的充型时间分别见表1和表2。表1:锌合金填充时间选择的经验数据铸件净重壁厚短流程介质流动路径长流程5克小于1毫米五三一个大于3毫米八四三15克小于1.1毫米七五2大于3毫米九七五50克小于1.2毫米10七四大于3.5毫米1410七10克小于1.2毫米1411八大于4毫米17

7、1411500克小于1.3毫米181612大于5毫米2621161000克小于1.5毫米222015大于6毫米322620表2:铝合金充型时间选择的经验数据铸件净重壁厚短流程介质流动路径长流程30克小于1.1毫米六四2大于3毫米10八五100克小于1.2毫米10八六大于3.5毫米1713九500克小于1.4毫米241912大于4毫米3828211000克小于1.6毫米342922大于4.5毫米5037303000克小于2毫米585038大于5毫米756553900克小于2.5毫米94八十五65大于7毫米15011092至于浇口速度，锌铸件和铝铸件请参考表3和表4。表3:锌合金浇口速度选择的经验

8、数据铸件壁厚短填充路径长填充路径0.6-3毫米42-46米/秒45-56米/秒2-6毫米40-44米/秒40-48米/秒5-14毫米36-42米/秒38-45米/秒表4:铝合金浇口速度选择的经验数据铸件壁厚短填充路径长填充路径1-5毫米40-44米/秒42-52米/秒4-10毫米38-42米/秒40-45米/秒8-18毫米32-40米/秒36-43米/秒以上经验数据基于高质量压铸件的平均值。具体设计时，还应考虑壁厚突变、复杂几何形状、模具温度和集渣袋等其他因素。最难的决定是把单腔模具改成多腔模具。空洞越多，变数就越多。多型腔模具设计的关键是使所有模具型腔同时充满和结束。但是计算是从一个空腔开始

9、的。双流道方案设计现在举例说明单腔模具流道方案的设计过程，如图1所示。铝铸件净重：2500克壁厚：最薄2.4mm最多12毫米厚。几何图形：复杂模具温度：定模180度，动模190-210度优化灌装时间：50毫秒最佳浇口速度：40米/秒金属流量：20.6升/秒浇口面积：518平方毫米冲头直径：90毫米100毫米110毫米冲头填充速度：3.30米/秒2.70米/秒2.25米/秒跑道中间系数：1.75图1单模腔流道方案现在根据铸件的几何形状分配浇口：确定充型流动方向和流量分配，由此可以确定浇口的位置、分流方向、厚度和长度。本例中，大门分为10段(最左边两段为一段)，每段面积为51.8mm2，厚度为2.

10、8mm，宽度为18.5mm，如图2所示。图2闸门分配方案浇口设定后，设计流道方案。需要考虑以下几个问题：如何让铁水从流道流向浇口而不出现紊乱？最佳横截面积是多少？最好的几何形状是什么？在设计流道时，横截面积应该从压力室到浇口逐渐减小。最实用简单的方法是用厚度系数来确定流道的截面积。一般来说，对于厚壁零件，系数为1.8至2.2；中厚件为1.5至1.8；薄壁件为1.3至1.6。在这种情况下，选择1.75作为中间优化系数，从压力室到浇口从1.9开始，到1.5结束。参见图3。图3转轮横截面积分布考虑到能量损失，转轮的最佳几何形状应为圆形。考虑到加工方便等原因，常以其近似梯形代替，如图4所示。图4圆形和

11、梯形转轮的横截面3排气方案设计真空压铸模具排气方案的设计主要包括真空系统的选择即真空机和排气部件的选择、排气部件的安装、排气接口和排气通道的设置。3.1真空系统的选择然后，选择真空机，其排气能力应与排气部件的大小相匹配，以显示所选真空排气部件的特性和能力。真空阀和真空机的选择原则见表5。冷却块的选择见表6。根据本例，根据铝铸件净重，选用中型单腔真空机和中型冷却块，如图5所示。表5真空阀和真空机的选择原则真空阀铝合金净重锌合金净重镁合金的净重压铸机相应的真空机超小型0.050.3千克0.150.8千克0.03-0.2公斤高达250吨所有类型小型的0.1-0.6千克0.251.6千克0.060.3

12、5千克高达400吨所有类型中型的0.64.0千克1.610千克0.32.4千克200-800吨所有类型大规模的4-8公斤2.44.5千克600至2000吨大规模的超大号8-16公斤4.59.5千克1600至4000吨大规模的表6冷却块型号冷却块模型x宽度x厚度(毫米)冷却块间隙(毫米)排气面积(毫米)抽气能力(升/秒)相应的真空阀标准类型：SCS30小型150 x63x500.65301.5微型管SCS60培养基250 x100 x500.8643.5中型阀门SCS100大型300 x140 x600.91086.5大型阀门图5中真空机和冷却块3.2.排气部件的安装排气部件的最佳安装位置是在模

13、架中。如果安装在模架外面，模架背面和模板之间要加支撑块，防止排气部件在注射时膨胀。同时，尽可能靠近铸件的排气口。不管是放在顶部还是侧面，都不影响排气效果。在图6所示的示例中，排气冷却块设计在上模架中。3.3排气接口的设置原则排气接口应设置在熔融金属的最终充型位置和重要控制点，接口的横截面积之和应至少等于相应排气元件的面积之和。在这个例子中，中型冷却块的排气面积是64平方毫米，总排气界面面积是72平方毫米。3.4排气通道的设置设排气部件接口为100%，以下支路之和至少增加1.1倍。参见图6。排气道的脱模斜度为12-15度。如果考虑15度，采用中型真空冷却块SCS60，其尺寸分布如下：1)126;

14、2)96.6;3)7.65;4)74;5)63.6;6)53;7)43图6排气通道接口和尺寸设计这个例子的真空排气设计方案如图7所示。排气部件的详细安装尺寸请参考瑞士方达瑞公司提供的相关车型设计手册。图7真空排气方案设计4应用示例图8示出了平铸件的浇注系统和真空压铸模具排。燃气方案设计要点。左图为真空压铸标准排气口和排气道的设计，右图为带集渣袋的真空压铸排气道的设计。图8平板c真空压铸模具浇注系统及排气方案图11双冷却块排气筒铸件结论5真空压铸模具的设计取决于产品结构和质量的要求，需要考虑的因素与传统的被动排气模具相同。真空压铸模具型腔抽真空时，模具的分型面不需要加密封圈，但模具表面要光滑无飞料！所有内部排气通道要求在排气部件接口处汇合，除了与排气部件连接的接口外，不允许有其他排气口。同时，真空元件的排气点必须设置在固定模块上，否则排气软管会过早被拖坏！比如传统排气模具用真空模具改装，除了上述要求外，其他所有通向模具外部的排气槽都必须密封。一般来说，使用与铸件重量相匹配的单个排气元件是最经济的；但是由于铸件形状的限制或者排气道太长的影响，还是换成两个级别低一点的排气组件比较好！严格来说，即使排气面积相同，设计合理的冷却块排气效率也只有机械真空阀的60%左右。但考虑到一次性投资成本和维护成本，冷却块优于机械