恩创精密五金-铝合金压铸件成型原理及设计要求

      一位优秀的压铸件设计人员，应熟悉压铸型的制造工艺和压铸件的生产工艺，以便使设计的压铸件符合制型最简单、生产操作最方便的要求。压铸件设计是保证压铸件质量的最根本环节，其结构设计和工艺的合理性直接决定模具制作、产品尺寸精度、压铸工艺参数、生产安装效率等高低难易程度。归纳铝合金压铸件在设计过程中的注意要点来提高压铸件设计质量，为更多结构设计师提供一定的参考依据。

      铝合金压铸件具有生产效率高、加工成本低、生产过程中易实现机械自动化、铸件尺寸精度高、表面质量好、整体力学性能好等优点；但在铸造成型过程中易产生气孔、流痕、擦伤、凹陷、裂纹、欠铸等缺陷，这些缺陷使得压铸件外观质量和机械性能下降。为避免在压铸成型过程中出现以上问题，结构设计师需要在压铸件结构设计环节提前进行方案评估，并在零件结构设计上合理布局，通过优化结构将缺陷缩小到最小范围。

        1、铝合金压铸件成型原理

        铝合金压铸件必须有模具成型，与压铸机、铝合金组合加以综合运用的过程。压铸工艺原理是利用高压将金属液高速流入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固成铸件。冷、热室压铸是压铸工艺的两种基本方式。冷室压铸中金属液由手工或自动浇注装置浇入压室内，然后压射冲头前进，将金属液压入型腔。在热室压铸工艺中，压室垂直于坩埚内，金属液通过压室上的进料口自动流入压室。压射冲头向下运动，推动金属液通过鹅颈管进入型腔，金属液凝固后，压铸模具打开，取出铸件，完成整个压铸形成工艺过程。

        2 铝合金压铸件设计要点

        压铸件设计的合理性关系到整个压铸成型工艺的进行，在进行压铸件设计时，应充分考虑压铸件的结构特点、压铸的工艺要求，尽量减少设计的压铸件在压铸成型工艺过程中缺陷的发生，以最优的设计方案从最大程度上提高压铸件质量。

        2.1 合理设计压铸件壁厚

        铝合金压铸件结构设计时要充分考虑壁厚问题，壁厚是压铸工艺中一个具有特殊意义的因素，壁厚与整个工艺规范有着密切的关系，如填充时间的计算、内浇口速度的选择、凝固时间的计算、模具温度梯度的分析、压力（最终比压）的作用、留模时间的长短、铸件顶出温度的高低及操作效率；设计壁厚太厚会出现缩孔、砂眼、气孔、内部晶粒粗大等外表面缺陷，使得机械性能下降，零件质量增加导致成本上升；设计壁厚太薄会造成铝液填充不良，成型困难，使铝合金溶解不好，容易出现铸件表面填充困难、缺料等缺陷，并给压铸工艺带来困难；压铸件随气孔的增加，其内部气孔、缩孔等缺陷增加，故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下，应尽量减小铸件壁厚并保持截面的厚薄均匀一致。

        2.2 合理设计压铸件加强筋

        对于大平面或壁薄的压铸件，其强度、刚性较差，易变形，这时利用加强筋可以有效防止压铸件收缩、断裂，消除变形，增强压铸件的强度与刚性，对过高的柱、台等结构，可以利用加强筋改善应力分布状况，防止根部断裂，同时加强筋可以辅助熔化金属的流动，提高铸件的填充性能。加强筋的根部厚度不大于此处壁的厚度，一般厚度设计为0.8～2.0mm；加强筋的脱模斜度一般设计为1°～3°，高度越高设计脱模斜度越小；加强筋根部需添加圆角，以避免零件截面急剧变化，同时辅助熔化金属流动，减小零件应力集中，提升零件强度，圆角一般接近与此处壁厚；加强筋高度一般不超过其厚度的5倍，加强筋厚度一般要求均匀，若设计太薄，加强筋本身易断裂，若太厚，则易产生凹陷、气孔等缺陷。表1为加强筋厚度和压铸件壁厚关系。

        2.3 合理设计压铸件出模斜度

        压铸件出模斜度的作用是减少铸件与模具型腔的摩擦，容易取出铸件；确保压铸表面不拉伤，同时可以延长模具寿命。出模斜度与压铸件的高度有关，高度越大，则出模斜度越小。一般情况下，压铸件的外表面出模斜度约为内腔出模斜度的1/2，但在实际设计中，可以将压铸件内外表面出模斜度设计为一致，以保持壁厚均匀，简化结构设计。

        如表2为各种合金压铸件的最小出模斜度参考值，表3为各压铸件内腔出模斜度与深度的关系。

        2.4 合理设计加工余量

        铝合金压铸件设计时应尽量避免机加工，机加工会破坏零件表面的致密层，影响零件机械性能；会使压铸件的内部的气孔暴露，影响表面质量，同时也会增加零件成本。压铸件无法避免机加工时，应尽量避免切削量较大的设计，结构设计尽量便于机加或减小机加面积，减小机加成本。

        压铸件上部分尺寸精度要求较高，或某些平面表面粗糙度要求高，压铸工艺很难达到要求，这时候就需要进行后续加工，对这部分结构，设计时应尽量预留加工余量。压铸件表面的强度，硬度比内部高，机加工时要注意保留表面的致密度，所以机加工的余量也不能余量过度，机加过多很可能会产生气孔，外表面缺陷。表4为机加余量预留参考。

        2.5 铝合金压铸件喷涂设计

        压铸件表面喷涂设计一般采用喷粉工艺，其原理为静电喷粉：主要通过电极将涂料极化，再将要喷涂的物体带相反的电荷，在电场力的作用下粉料均匀的附着在物体表面。喷粉工艺特点：粉末静电喷涂不会造成大气污染，粉末可以回收降低材料的消耗成本，涂膜性能耐酸、耐碱、耐腐蚀性能好。