壓鑄模具適應性改進設計及保護措施分析

劉志祥

摘 要：系統分析了壓鑄模具的適應性改進設計，并提出了一系列模具保護措施，以期為相關單位的研究提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：壓鑄模具；改進設計；保護措施；脫模劑

中圖分類號：TG231 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.131

所謂“壓鑄模具”，是指在專用壓鑄模鍛機上鑄造液態模鍛的方法。隨著壓鑄自動化進程的不斷推進，壓鑄模具的改進設計變得越來越重要。但在改進過程中，需要采取有效的模具保護措施。因此，本文就壓鑄模具適應性改進設計及其保護措施進行了探討。

1 壓鑄模具的適應性改進

在模具的生產中，預防模具故障是一項長期且困難的工作，任何問題都會在自動化生產過程中埋下安全隱患，進而生產出大量的廢品，為企業造成不必要的經濟損失。因此，相關工作人員必須在設計階段完善模具設計。

1.1 液壓缸替換斜導柱

在壓鑄模具的自動化生產中，包含脫模劑噴涂環節。目前，常用的噴霧機多為兩軸伺服系統噴霧機和老式的銅管噴頭式噴霧機。噴涂系統的噴頭在模具分型后，從模具頂部垂直進入，并根據控制系統的指令，以一定的速度上、下移動噴頭，對模具的動模、定模表面進行脫模劑噴涂和吹氣動作。由于噴頭從模具頂部進入會影響噴霧機的正確動作，甚至損壞噴霧機，因此，需要用液壓缸抽芯裝置替換斜導柱抽芯裝置，如圖1所示。

由于自動噴霧機是按設定好的程序噴涂的，所以，其噴涂的靈活性較差，無法持續噴涂某一部位。特別是對于大型滑塊而言，開模后滑塊背面的型芯會被遮擋，無法實現有效噴涂，如圖2所示。因此，需要在模具滑塊部位適當增加“內噴涂”系統，從而實現對滑塊背面的補充噴涂。

1.2 優化冷卻系統

模具的溫度是非常重要的壓鑄工藝參數之一，它會影響鑄件的外觀、填充時間、填充速度、壓力傳遞等。因此，正確、恒定的模具溫度是生產優質鑄件、提高生產率、降低廢品率和延長模具壽命的基本前提。自動化生產加快了模具生產的速度，加之自動噴涂時間比人工噴涂時間短，導致模具在生產時的溫度較高。因此，自動化生產中對壓鑄模具冷卻系統的要求非常嚴格，冷卻水道的布置、點冷卻的設置必須科學、合理，以往設置直通式冷卻水道或不設置冷卻水道的方法已無法滿足新形勢下的模具生產要求。

在設計冷卻系統時，設計人員必須詳細了解壓鑄模具的工藝參數。在整個鑄造過程中，注入模具中的金屬液是唯一的熱量來源。因此，設計人員必須考慮壓鑄模能否起到“散熱器”的作用，并詳細計算金屬液釋放的熱量和模具冷卻系統吸收的熱量。當壓鑄模具釋放的熱量、冷卻流體循環帶走的熱量與不斷澆注的金屬液釋放的熱量趨于一致時，壓鑄模具可達到熱平衡。

為了使冷卻系統的設計最優化，可采用壓鑄CAE軟件模擬計算，并優化原有的冷卻系統，確保模具的溫度均衡、一致。

1.3 提升模具型芯的可靠性

要想提升模具型芯的可靠性，可從模具型芯的彎曲斷裂和模具型芯的后退現象入手。

對于模具型芯的彎曲斷裂現象，可采取以下解決措施：①嚴格控制型芯的長徑比，以降低其彎曲的可能性。②模具內澆口不可直接對準模具型芯。③盡量縮小型芯孔口部的倒角，避免使用臺階型芯，從而消除應力集中現象，如圖3所示。④采用優質的鋼材、合適的熱處理工藝，從而提高型芯的質量。⑤處理型芯表面，減小其抱緊力。

一般情況下，型芯的尾部由1個內六角錐端緊定螺釘固定，但在型芯使用的過程中，螺釘可能會松動或在更換型芯后未被擰緊，導致型芯后退。針對該問題，常用的解決方法是使用2個內六角錐端緊定螺釘固定型芯的尾部，并加強對模具的檢查和驗收，從而確保型芯在生產過程中不后退。

1.4 提升頂出系統的穩定性

模具頂出系統的設計涉及的計算內容較多，多數情況下，模具廠會憑借經驗設置頂出桿的數量、直徑和頂出板的厚度，且不校核頂出桿的穩定性、變形量，導致在使用過程中常出現頂出桿彎曲、斷裂的現象，進而損毀模具。因此，為了滿足壓鑄模具自動化生產的要求，相關人員必須核對頂出桿的穩定性、受推面積等。此外，頂出板回程限位塊的設置也非常重要。目前，多數回程限位塊采用圓形限位，限位塊與頂出板的接觸面積較小，長期使用后，限位塊常發生變形的情況，進而導致頂出板限位不可靠、頂出桿痕跡高出鑄件表面，嚴重影響了后續機械加工定位的可靠性，甚至導致鑄件報廢。因此，在頂出桿的設置中，應盡可能地避免鑄件黏在鑄模上，必要時應設置自動向頂出桿注油的輔助裝置，以免出現頂出桿卡殼的情況，從而確保鑄件的順利頂出。

2 模具的保護措施

壓鑄模具的自動化生產存在以下缺陷：①工作人員難以及時發現殘缺的模具；②模具或渣包黏在鑄模上或未完全掉落，進而導致模具損壞；③如果模具或渣包未完全掉落，則可能在下一次生產中出現模具廢料傷人的事故。

因此，在確保模具具有穩定性的同時，還要采取一些必要的模具保護措施。比如，采用帶有檢測器的壓鑄模具、商品化的多功能模具監視保護系統。該系統可檢測模具表面是否殘留有異物或存在滑塊錯位的情況，壓鑄成形后，可檢測模具是否黏在鑄模上、是否符合預期成形的要求，從而快速判定模具是否合格，有效解決在溫度較高的自動工作狀態下人工難以發現的問題，避免因再次合模而造成二次損失。

3 結束語

綜上所述，壓鑄模具的適應性改進設計在模具生產中有較大的現實意義。因此，相關工作人員需要采取有效的模具保護措施，從而提升壓鑄模具自動化生產的效率。

參考文獻

[1]朱超，韓雄偉.鋅合金壓鑄模具澆注系統改進設計[J].特種鑄造及有色合金，2015（02）.

[2]張鐵軍，王明光，李培杰，等.鋅合金壓鑄射嘴身失效分析與提高其使用壽命的研究[J].特種鑄造及有色合金，2012（07）.

〔編輯：張思楠〕