鋅合金壓鑄件結構設計

要求：設計者對壓鑄機、壓鑄工藝、模具設計及制造過程有基本的認識和了解。

達到：設計的合理性、工藝性、可制造性、經濟性。

壓鑄件結構設計是壓鑄工作的第一步。設計的合理性和工藝適應性將會影響到后續工作的順利進行，如分型面選擇、內澆口開設、推出機構布置、模具結構及制造難易、合金凝固收縮規律、鑄件精度保證、缺陷的種類等，都會以壓鑄件本身工藝性的優劣為前提。

壓鑄件結構的工藝性：

1）      盡量消除鑄件內部側凹，使模具結構簡單。

2）      盡量使鑄件壁厚均勻，可利用筋減少壁厚，減少鑄件氣孔、縮孔、變形等缺陷。

3）      盡量消除鑄件上深孔、深腔。因為細小型芯易彎曲、折斷，深腔處充填和排氣不良。

4）      設計的鑄件要便于脫模、抽芯。

1．     壁厚

1）      壓鑄件壁厚與性能有關。

2）      壓鑄件壁厚影響金屬液填充型腔狀態，最終影響鑄件表面質量。

3）      壓鑄件壁厚影響金屬料消耗及成本。

在設計壓鑄件時，往往為保證強度和剛度的可靠性，以為壁越厚性能越好；實際上對于壓鑄件來說，隨著壁厚增加，力學性能明顯下降。原因是在壓鑄過程中，當金屬液以高壓、高速的狀態進入型腔，與型腔表面接觸后很快冷卻凝固。受到激冷的壓鑄件表面形成一層細晶粒組織，這層致密的細晶粒組織的厚度約為0.3 左右，因此薄壁壓鑄件具有更高的機械性能。相反，厚壁壓鑄件中心層的晶粒較大，易產生內部縮孔、氣孔，外表面凹陷等缺陷，使壓鑄件的機械性能隨著壁厚的增加而降低。

隨著壁厚的增加，金屬料消耗多，成本也增加。但如果單從結構性計算出最小壁厚，而忽略了鑄件的復雜程度時，也會造成液態金屬充填型腔狀態不理想，產生缺陷。在滿足產品使用功能要求前提下，綜合考慮各后工序過程的影響，以最低的金屬消耗取得良好的成型性和工藝性，以采取正常、均勻的壁厚為佳。

2． 加強筋

壓鑄件傾向采用均勻的薄壁，為了提高其強度和剛性，防止變形，不應單純用增加壁厚的方法，而應采用適當的薄壁加強筋達此目的。

加強筋應對稱布置，厚度均勻，避免新的金屬堆聚。其厚度一般取壓鑄件壁厚的2/3 – 3/4。為減少脫模時的阻力，加強筋應有鑄造斜度。

3． 圓角

圓角可使金屬液流動順暢，改善充型特性，氣體容易排出。同時，避免尖角產生應力集中而導致裂紋缺陷。特別是壓鑄件需要電鍍處理時，圓角對于保證其良好的電鍍效果是十分必要的。

4． 斜度

為了順利脫模，減少推出力、抽芯力，減少模具損耗，在設計壓鑄件時，應在結構上留有盡可能大的斜度。從而減少壓鑄件與模具的摩擦，容易取出鑄件，也使鑄件表面不被拉傷，保證表面光潔。

5． 文字、標志、圖案

1)          用壓鑄鑄出，應采用凸紋。凸紋高度大于0.3 mm，以適應模具制造的特點。

2)          采用目前開始流行的新技術：“轉移彩膜”，可以將彩色的文字、標志、圖案彩膜轉印到壓鑄件表面。

3)          壓鑄出鑄件后，用激光在鑄件表面打出文字、標志、圖案，可以打出非常細微的文字。

6． 收縮率

收縮率通常稱為縮水。它是指合金由液態凝固為固態，并冷卻至室溫時尺寸縮小的百分數，可用下式表示：

K={L模-L件}/L件

式中：L模為模腔尺寸，I件為鑄件尺寸。

收縮率的大小與壓鑄件的結構特點、壁厚、合金的化學成分和工藝因素等有關。鋅合金的線收縮率一般為：自由收縮時取0.6% -0.8%，受阻收縮時取0.396 -0. 696。

7．壓鑄孔和槽

鑄件的孑L、槽應盡量鑄出，這不僅可使壁厚均勻，減少熱節，節約金屬，而且可節省機加工工時。

壓鑄件可壓鑄出的孔和槽的最小尺寸和深度，受到形成孔、槽的型芯在型腔中的分布位置的制約。細型芯在抽出時易彎曲或折斷，因此孔和槽的最小尺寸和深度受到一定限制。其深度應帶有一定斜度，以便于抽芯。

8.螺紋

1）      外螺紋可以鑄出，由于鑄件或模具結構的需要，采用兩半分型的螺紋型環時，需留有0.2-0.3加工余量。可鑄出的最小螺距為0.75 ，最小螺紋外徑mm6，最大螺紋長度為螺距的8倍。

2）      內螺紋雖然可以鑄出，但要通過使用機械裝置轉動壓鑄模中的型芯，使模具結構更復雜，而增加成本。所以一般先鑄出底孔，再由機械加工成內螺紋。

9，齒輪

齒輪可以鑄出，鋅合金壓鑄齒輪最小模數m為0.3。對要求高的齒輪齒面應留有0.2-0.3mm的加工余量。

10.表皮

鑄態零件其外表面有致密的激冷表皮層，比鑄件其他部分有較高的力學性能。因此設計者應避免機械加工去掉鑄件表皮致密層，尤其是對要求耐磨的鑄件。

11.嵌件

當設計要求將不同材料的零件組合成一個部件時，可采用插入件壓鑄，先把嵌件裝放到壓鑄模型腔內，然后在嵌件周圍壓鑄成形鋅合金部件。

12.功能組合

在進行產品設計中，降低成本最有效的方法是將幾個零件組合成一個壓鑄件。一個設計典范是，原設計的部件由一個鋼沖壓件和兩個帶螺紋的機加工鋼件組成。新設計是一個壓鑄件。