汽車中控屏固定支架壓鑄模設計

溫勇亮， 陳燕林， 戴二林

（1.東莞市技師學院， 廣東 東莞 523000；2.東莞市和鎂五金有限公司， 廣東 東莞 523000）

0 引 言

某汽車中控屏固定支架如圖1 所示，外形尺寸為255 mm×100 mm×51 mm，壁厚為2.5 mm，材料為ADC-12 鋁合金，要求在2 個月內生產1 萬件。該鑄件尺寸較大且特征較多，不易成型。鑄件表面要求噴砂處理，不允許有油污、灰塵以及其他污染物，避免劃傷、破損及變形，外表面不允許有毛刺。

圖1 中控屏固定支架

1 零件分析

1.1 結構分析

圖1 中a、b 處為特征孔，是鑄件精度最高的位置，相對位置精度均為±0.05 mm，其余各特征的精度均在±0.1～±0.4 mm，精度相對較低。雖然該鑄件精度不高，但尺寸較大且形狀復雜，特征也較多，因此其成型具有一定難度，特別是需要側向脫模的特征，如圖2 圓圈處所示。鑄件中間凸起部分尺寸較大，特征復雜，是模具結構設計的難點。

圖2 零件結構

1.2 成型方案

由圖2 可知，鑄件中間凸起部分需要側抽芯成型，其中特征①、③、④分別按箭頭方向脫模，而特征②則有2個脫模方向可供選擇，通過測量可知，特征②與另一側面距離約82.9 mm，若與特征④同方向脫模則距離較長，不易抽芯，因此特征②初步確定為與特征①、③同方向脫模。特征④整體分成兩部分，但均在同一平面內，并且側抽芯距離較長，可考慮使用一個成型零件進行側抽芯。

2 模具設計

2.1 成型零件設計

成型零件采用整體式結構，如圖3所示，主要是為了方便加工和保證精度。特征①、③由于側抽芯行程較短，采用斜導柱側抽芯機構即可滿足要求。特征④的側抽芯行程較長，所需抽芯力較大，采用液壓缸抽芯。特征②按特征①、③同方向脫模的方法不可行，由于其處于中間位置，若要成型中間2個孔，必須增加1 個側抽芯機構，則導致圖3 所示的進料口位置被占據；若與特征④一同采用液壓缸側抽芯成型，抽芯行程過長，效率較低，且滑塊長距離來回運動難以保證精度。故采用上、下模成型特征②的外形，2個內孔后期使用數控銑床加工。

圖3 成型零件

如圖3所示，側抽芯成型零件1與滑塊2采用沉頭螺釘連接，其中側抽芯成型零件1 帶倒角的凹槽起到二次定位作用。合模時，側抽芯成型零件1 首先在滑塊2 的帶動下完成初次定位，隨著模具繼續合模，此時側抽芯成型零件1 的凹槽與凹模的凸起特征（見圖4）貼合，起到限位作用，完成二次定位，保證成型零件的精度。鑄件小通孔處采用凸模打孔、底部貫穿鑲針的方法，避免了采用小直徑銑刀加工輪廓，既提高了加工效率，又便于更換。

圖4 凹 模

圖4 所示的耐磨斜楔與定模通過螺釘固定，滑塊合模后需要保證一定的鎖模力，鎖模力主要由耐磨斜楔壓緊時提供，斜楔是經常運動的部件，容易磨損，因此采用硬度高的耐磨材料，避免時常更換。實際生產時，模具平臥安裝在壓鑄機上，由于模具較大，合模時動、定模容易錯位，在凸模設計4 個虎口，以保證動、定模的定位和鎖緊，防止橫向錯位。

2.2 側抽芯機構設計

側抽芯機構如圖5 所示，側抽芯成型零件底部并不是一塊完整的平面，而是在平面上加工一些凹槽，分割成多個小平面，②、③處可實現避空，方便磨削或拋光，該處的凹槽還可儲存潤滑油，減小側抽芯零件運動時的摩擦。①、④處滑塊底部設置耐磨片，能降低平面的加工要求，提高了側抽芯機構的耐磨性，配合溝槽中的潤滑油，能有效延長模具使用壽命。

圖5 側抽芯機構

2.3 澆注系統設計

澆注系統設計不僅要確保型腔在規定時間內充滿熔融狀態的金屬液，還要方便脫模時推出廢料，且鑄件表面質量不能受影響[2]。

澆注系統設計如圖6 所示，采用邊緣澆口的方式進料，由于鑄件尺寸較大，需要較大的壓力，其澆口尺寸φ70 mm。將澆口設在待成形鑄件的長邊，可有效保證金屬液的充填時間盡量短，在邊緣位置處設置澆口可使鑄件成型后容易去除澆口凝料。另一側長邊設置溢料口，進出料之間盡可能遵循“先進后出”和“后進先出”的策略，目的是使前鋒的金屬液盡可能同時到達左右兩邊的冷料槽，使整個型腔的金屬液溫度均勻，提高鑄件的成型質量。

圖6 澆注系統

2.4 排氣系統

熔融金屬液在充填型腔時，需要將型腔內的氣體及時排出，否則鑄件會產生氣孔缺陷，影響鑄件的成型及脫模后的質量，因此在設計型腔結構和澆注系統時，必須考慮排氣，如圖6所示的冷料槽連通外界。由于金屬液充填速度快且壓力大，需要將型腔內的氣體快速排出，通過另一側的多個溢料口和冷料槽將氣體排出。

2.5 推出機構

模具推出機構設計原則：①推出結構要合理，運動要準確、可靠；②推桿要有足夠的強度和剛性；③推出過程不能對鑄件造成損壞，要確保鑄件的外觀和質量。推出機構如圖7 所示，將推桿盡量布置在鑄件壁厚較厚處，同時也需要在進料口、分流道、溢料口、冷料槽等凝料位置設置推桿，推出時連同鑄件一起完成脫模。

圖7 推出機構

2.6 冷卻系統

冷卻系統的目的在于加快鑄件的冷卻速度，提高生產效率。對于該鑄件的生產，其模具溫度為270 ℃左右，為了保證其成型質量，冷卻水路的進水口與出水口的溫差不允許超過10 ℃，否則會導致鑄件降溫過快，鑄件收縮不均勻，產生裂紋等缺陷。冷卻水路設計如圖8 所示，其中液壓缸側抽芯處的水路布置是難點，既要實現均勻的冷卻效果，又要防止與中間位置處的液壓缸以及滑塊形成干涉，可布置的空間有限。經過模流分析和實際生產驗證，模具進水和出水溫度差不超過10 ℃，該冷卻水路設計合理。

圖8 冷卻系統

3 壓鑄模結構

模具結構如圖9 所示，其中定模板5 的兩側開有4 個凹槽，當安裝在壓鑄機上時使用壓塊將其壓住固定，而不采用額外的定模固定板，節約了材料且降低了加工要求。動模座板1 與墊塊2 緊固后四周形成的槽也起到相同的作用，而定模板5 壓塊槽不相連，是為了減小加工量。圖9 所示箭頭處的凸出特征有起吊環螺紋孔，避免裝配時起吊環磕碰模具。

圖9 模具結構

4 結束語

設計的汽車中控屏固定支架先從鑄件的結構開始分析，其次進行成型零件的設計，從確定脫模方向到側抽芯結構的設計，再到澆注系統、排氣系統和推出機構，最終完成整副壓鑄模的設計。在模具設計時，由于零件尺寸較大，長距離側抽芯是難點，采用了液壓缸抽芯的方式。在模具設計中，鑄件的某些特征不適合壓鑄成型，此時可考慮采用別的工藝方案，而不是只局限在模具成型的方案。