3D打印音频塑料外壳
2025-05-09汽车变速箱铝合金压铸模具设计
可变外壳（外壳厚度变化）型压铸件是结构复杂、壁厚差异大的高性能部件，需要在高压下进行泄漏测试。因此，需要避免在铸造过程中导致泄漏的冷隔和气体缩孔等缺陷，或将其转移到允许的位置。
图1压铸件常见缺陷
压铸件常见缺陷如图1所示，其中图1和图2属于加工余量问题，可以通过增加铸件的局部加工余量来解决；在图2中的固定模具侧添加顶出器结构可以解决缺陷问题；主要重点是分析图3、4和5中的铸造缺陷，以及压铸模具的改进措施。
原始模具结构分析
图2（a）显示了原始模具中可变壳压铸零件的布局，熔融材料从待成型零件的一侧倒入。从图2（a）可以看出，熔融材料需要穿过175mm高的突出型芯，以填充模腔的另一侧。模腔对侧的几何形状相对复杂，有许多压铸岛和盲点。当熔融材料通过长距离、大落差的突出型芯区域时，铸造压力损失，难以保证复杂型腔区域成形零件内部的密度。
（a） 原模具中压力铸件的布局
（b） 未完全填充
（c） 密度差
图2：原模具中压力铸件的布局和成型零件中的缺陷
观察① 图2（b）中的面积和② 在图2（c）中的区域，发现存在填充不完整和密度差的问题。为了解决这个问题，有必要在与待成型铸件相对的下部区域添加一个进料通道，以补偿前熔体的压力损失。如果只对原始模具方案进行修改，添加的浇口会太长，压力损失也会太高，浪费太多。因此，在研究和重新设计新模具后，上述缺陷问题可以完全解决
优化浇注方案设计
优化的浇注方案如图3（a）所示，在原始零件的缺陷区域增加了一个流道，并将流道对称地布置在零件的左右两侧，以尽量减少熔融金属的流动。待成型的零件位于压力机的中心，这符合理想的压铸设计理念。
（a） 优化浇注方案
（b） 铸造模拟填充20%
（c） 铸造模拟填充80%
图3优化浇注方案及CAE铸件模拟
从图3（b）和（c）中的CAE（ANYCASTING6.0）模拟中发现，待成形零件两侧的熔体流速基本相同，同步达到最高峰值，然后平行推出。填充换档和插入部件前端的空气和废物被一起推出，没有形成端部滞留空气。
这种浇注方案可以解决原模具的铸造缺陷，达到理想状态。优化的结晶器铸造参数如表1所示。
优化模具结构设计
动态模具结构如图4所示
图4动态模型结构
1.定位块2。方形导柱摩擦块3。顶板限位行程开关4。铁芯快换压板5。滑块导柱
01.方形导柱摩擦块
大型压铸模具（模架形状为1500~2000mm）受热膨胀的影响很大。当模架温度为100℃时，轴向膨胀为0.12mm。由于结构形状等因素，实际数据约为0.2mm。同时，圆形导柱的孔形结构也会导致无法排出的热量积聚，最终导致导柱和导套的局部过盈配合，使模具无法打开。采用方形导柱结构可以有效避免上述问题。
02.导流渠料槽
导流槽设计有5mm×5mm的垂直槽，利用非倾斜直尺产生的摩擦力对料柄和浇口凝固产生拉力，避免了开模时料柄和浇注凝固物留在固定模侧的风险，确保了开模过程中铸件的顺利取出。
03.铁芯快换压板
芯连杆的背面设计有一个整体压板，固定在滑块连接座上。在压铸生产过程中需要更换型芯时，可以通过拆卸压铸机上的压板来更换所有型芯，避免拆卸滑块，减少停机时间。
04.滑块导柱
模具上的滑块有200mm的拉行程。导柱结构的使用使滑块在拉拔过程中移动更加平稳，同时减轻了模具的重量和能耗。
05.定位块
模具没有正确的滑块。为了抵消左滑块的单向力，在模架的右侧设计了一个粗略的定位结构。模具的动态定位主要依靠型芯上的精细定位结构，避免重复定位。
06.顶板限位行程开关
为了保护滑块下方的推杆，除了现有的复位杆外，还增加了一个上限位开关和一个触发点以确保安全。
固定模型结构2
图5固定模具结构
固定模具结构如图5所示。为了克服成型复杂形状零件时产生的额外固定模具夹紧力，设计了一种固定模具侧的推出机构，包括固定模具推板、导柱、导套、复位杆等结构。
加工和在线测量系统
1、 模具的核心部件采用高速加工技术进行加工，加工量小，速度快。优点是：进料速度相应增加，可以提高加工效率；切削力相应减小，尤其是径向切削力明显减小；95%以上的切削热被带走，使工件在加工过程中保持冷态，减少加工应力，延长刀具寿命。精密加工变壳压铸件的型芯定位面和成型压铸件的曲面时，使用12R6mm硬质合金刀具。加工精度控制在0-0.02mm范围内，速度为13000r/min（490m/min），进给速度为10000mm/min，每齿进给速度为0.38mm。曲面的表面粗糙度为Ra0.4μm，满足工艺要求。
2、 加工其他大型零件时，使用整体式钨钢抗震刀架。抗震刀架的减震和高加工精度特性适用于高速精密加工应用。
3.经过长期的研究和探索，目前高速加工刀具系统的配置方案是在ϕ12~ \981》4mm的刀具夹紧范围内使用高精度动平衡回拉刀架G2.5，刀具跳动0.005~0.008mm，可以满足每分钟18000转以内普通深度的高精度加工；特殊的深腔加工采用热缩刀架方案，可满足18000转的小直径深腔加工；直径为ϕ16~ \981]32mm的整体钨钢抗震刀架采用高精度高速坚固的刀架夹紧，可满足每分钟6000转以下的精密加工；该解决方案是目前满足高精度要求的最经济的刀具匹配解决方案，体现了成本效益的优势，具有很高的推广价值。
4.在线测量技术的应用。芯部高速精密加工完成后，程序自动调用刀具库中的探针系统，根据程序公差自动检测加工工件。只有满足公差后，机器才能从加工机器上装卸并进入下一道工序。保证了“拆下即好”的质量，避免了重复返工和夹紧，节省了测试时间。