【致远科技】小中见大，四个压铸模具设计改善实例赏析

本篇文章通过对模具做出的一些小小的改进，达到节约成本，提高生产合格率的效果，在今后的批量生产中就会带来可观的经济效益。改变思路、从小事做起，往往能取得令人惊喜的效果。 由于铸件的质量和生产效率主要受压铸模具的设计和制作的影响，因此不断提高和改善压铸模具的设计和制作水平，对后续的铸件生产大有裨益。

通常如果在模具设计初期，设计人员能够与压铸模使用厂家进行深入的沟通，针对原有模具使用中的一些问题进行有目的的探讨，力争在新的模具设计制作中加以改进，对于后续的模具的使用维护、铸件的批量生产，以及后续加工都大有裨益。

下面针对生产实践中的对压铸模具进行的一些改善和提高的实例，作简要分析。

一、增加排气通道，稳定镶件尺寸

图1为减速器壳体铸件，该产品共有5件嵌件，且大部分一次成形，不再进行二次加工，对嵌件的尺寸要求较严。

图1 减速器壳体铸件

在生产过程中发现，产品的嵌件长短不一，且不合格品分布完全没有规律性，每个操作工、每个班次都存在有大批的不合格品。经过分析可能原因如下：①模具上嵌件安装底孔深度不合格；②操作者未将嵌件安装到位；③压铸机合模时因震动使嵌件脱出；④嵌件本身尺寸不合格导致安不到位。

经过现场排查，模具上的安装底孔深度和孔径都符合图样要求的尺寸；嵌件尺寸也完全符合图样规定的公差；据操作者反映每次嵌件都安装到位，就是干出的产品尺寸长短不一，压机震动的原因似乎也站不住脚。通过深入的了解，我们发现了一个不起眼的问题，操作工反应：嵌件安装时似乎有弹性，不易一下安装到位。

经过大量嵌件安装试验发现，由于模具底孔与嵌件的配合公差较小，操作者快速将嵌件安装进去后，底孔内的空气无法排除，形成一个空气压缩后的气垫，将嵌件从安装孔中弹出。

 为解决此问题，我们将模具安装孔的底部增加了一个排气通道，安嵌件时使孔内的空气能从此通道顺利排出，杜绝了类似问题的发生，保证了产品质量。

二、改进模具结构，防止轮毂模具局部开裂

 图2为轮毂产品，是摩托车上一个常用的零部件，过去一段时期，轮毂压铸模具常在短期内发生局部龟裂（如图2所示的模具龟裂部位），严重的影响了铸件的外观质量。

图2 100前轮毂示意图

为改善铸件的质量，我们对轮毂模具做了认真的分析，模具短期龟裂的主要原因有：①模具材料及热处理；②模具结构设计不当；③模具使用不当，缺乏必要的维护；④脱模剂使用不当。

 从模具结构上我们可以看到：圆周上的18个辐条孔及辐条沉头孔是由整体的18个小型芯成形的，这样，模具的动模、定模方芯便可以采用车床加工的方式完成，降低了模具加工难度。但是，这种结构从动模芯上来看，就造成了模具上18个辐条孔芯周围局部厚度仅有2mm左右。参见图3局部放大所示，图示点状区域是原有模具辐条小芯，如果将此区域与动模方芯一次成形，仅用活动型芯成形辐条孔，那么此处的模具壁厚将增加到4mm左右，虽然增加了模具的加工难度，但模具强度将会大大提高。在随后的模具制作中，我们改进了模具结构设计，用图8b所示的芯子取代了原有的图4a所示的辐条孔芯子，后期的轮毂模具基本上避免了在此处发生的早期龟裂现象。

图3 轮毂模具

图4 型芯的改进示意图

四、增加工艺芯子，降低右箱体粘模时的维修难度

 摩托车100型右曲轴箱体（如图5所示），在孔1附近有较多的凹槽，生产中极易发生产品件粘定模现象，且粘模后不易从定模中取出。每次粘模都浪费了大量的人力和物力来进行处理；由于受到图样尺寸所限，此处不能依据常规方法即加大脱模斜度的方式来解决。除对模具进行了适当的处理以减少粘模外，如何在粘模发生时尽快地取出粘模的铸件，成了要解决的一个主要问题。

图5 右曲轴箱体

通过对模具分析发现：孔1是由动模上的型芯来成形的，而粘模发生时，此型芯已从铸件中脱出，如果在孔1对应的定模侧增加一个工艺型芯（如图9所示），粘模时可通过孔1将此型芯敲出，之后利用此孔便能轻松的将粘模区域的铸件从定模中敲出。

四、铸件二次脱出，提高缓冲体铸件精度和生产效率

 图6为摩托车缓冲体铸件，该铸件平均壁厚2.5mm左右，机械加工后再配一个适当的链轮即为缓冲体组件。为保证摩托车后轮的平稳行驶，该组件装配时，缓冲体的4个链轮安装孔与中心的轴承孔之间有较高的位置度要求。

图6  摩托车缓冲体铸件

1．原有铸件的缺陷及改进

 由图6可以看出，因铸件结构所限，铸件在脱模时的抱紧力较大，为顺利地脱模，早期的压铸模具的顶杆设计见图7。为放置顶杆，铸件上的4个链轮安装孔的底孔便无法在模具上做出，需通过后续的机械加工的方式完成。但铸件在后续的机械加工过程中，因安装孔处壁厚较厚，铸件的内部缩孔严重，严重影响产品质量。同时，由于螺纹安装孔没有底孔，对机加定位要求较高，稍有疏忽，机加后的铸件则位置度超差，无法满足使用要求，且生产效率极低，满足不了批量供货的需求。

图7 早期的压铸模具的顶杆设计

 为从根本上解决这个问题，就必须对压铸模具在结构上做出改进和提高，螺纹安装孔有必要在毛坯件上做出底孔，要在毛坯上做出底孔，就必须改变顶出杆的位置。

经过分析讨论，决定将顶出位置更改为如图3所示的部位，同时由原来的4根顶杆增加到8根。

图8 改进后的铸件示意图

生产过程中发现，由于顶杆所在位置铸件壁厚较薄，加之铸件抱紧力较大，铸件不能顺利地被顶出，时常会发生铸件顶出时底面被顶穿的现象，造成铸件报废。

 2．新设计模具的提高

 要想解决这个新问题，势必要增加顶杆数量或减小铸件的抱紧力，由于位置所限，再想增加顶杆数量已不可能，只能从减小铸件的抱紧力上下功夫。

 根据模具结构，我们决定通过让铸件二次脱模的方式脱出，来分减第一次所需的顶出力。具体方案为：

 将动模中芯的尾部台阶做到6 mm厚，动模型芯上的安装孔的深度做到10 mm（如图9 所示），开模时，动模中芯随压铸件一起向前运动4 mm，完成第一次脱模。此后，顶出板继续顶出，压铸件再从动模中芯上脱出，完成第二次脱模。通过两次脱模，减少了每次脱模的力量，可顺利完成压铸件的脱出。

图9  缓冲体动模芯

解决了压铸件的脱模问题，还需要在下一循环中使定模中芯准确复位，否则铸件尺寸将发生变化，质量得不到保证。对于定模中芯的复位问题可利用模具自身的结构来完成，该模具动模中芯和定模中芯是相贴合的，合模时，依靠定模中芯将顶出时跟出的动模中芯推回，即可使其准确复位。

 通过上述模具结构的改善，从根本上解决了缓冲体压铸件没有链轮安装孔底孔，后续加工难度大的问题，降低了废品率，大大提高了后续机械加工的生产效率。