壓鑄件具有精度高、尺寸穩(wěn)定、互換性好,表面 光潔度、硬度、強度都較高和生產效率高等優(yōu)點,還 具有可壓鑄形狀復雜的薄壁件的特點。所以,近年來 汽車零部件越來越多地使用壓鑄件,例如化油器、輪 轂、缸體、缸頭、座椅扶手、側板、橫移套筒等大量采 用壓鑄件。對于汽車的設計者來說,掌握壓鑄件結構 設計原則,對保證產品質量、提高生產效率、降低生 產成本等都有十分重要的作用。在此,根據壓鑄件的 生產特點推薦六項壓鑄件結構設計的原則。

壓鑄件的合理壁厚取決于壓鑄件的具體結構、 合金的工藝參數、壓鑄工藝參數等多種因素,壓鑄件 結構設計中應遵循薄壁和均勻壁厚的原則。

1.1　最小壁厚原則

通常情況下,壓鑄件的機械性能隨著壁厚的增 加而降低。壓鑄件壁厚應盡可能的小,這樣一方面可 節(jié)省材料,另一方面有利于提高壓鑄件的質量,因為 厚壁處易產生氣孔、縮孔及縮松等鑄造缺陷(參見圖1)。若構件需要提高強度、加強剛度,也不應靠增大 壁厚來實現,而應通過加強筋條、設置凹槽或將平面 做成拱形等途徑來達到要求。

1.2　均勻壁厚原則

壓鑄件壁厚的均勻性也十分重要。若壓鑄件壁 厚不均或相差懸殊,不僅很難確定合適的壓鑄參數, 而且厚壁與薄壁交接,在厚壁處容易產生氣孔、縮 孔,交接拐角處易出現裂紋(見圖1)。這樣的壓鑄件 容易產生扭曲、變形和裂紋。

在壓鑄件上設置加強筋不僅能增加剛性、強度 (參見最小壁厚原則),還有利于合金流動暢通,消除 由于合金過分集中而引起的縮孔、氣孔和裂紋等缺陷。但在設置加強筋時,必須注意提高加強筋在其長 度方向上的柔性,避免直長筋,防止合金在冷卻凝固 過程中因收縮不一而產生內應力和裂紋。

為防止內應力和變形,避免直長筋的方法如下:

a.蜂窩狀加強筋(見圖2);

b.錯位加強筋(見圖3);

c.斜彎加強筋(見圖4);

d.切斷加強筋(見圖5);

汽車壓鑄件如缸體、缸蓋等由于孔、槽較多,如果脫模困難,則會導致壓鑄件的廢品率增加。解決的具體辦法:

a.在允許的范圍內,宜采用較大的出模斜度來減小所需要的推出力或抽芯力(見圖6)。

b.消除內部凹槽使壓鑄件從壓鑄型中順利地 取出(見圖7)。

壓鑄模具的設計制造是壓鑄中很復雜的工序之 一,模具型腔的形狀愈復雜,壓鑄模具的設計制造就 愈困難,而復雜模具對壓鑄件質量控制難度亦大。因 此,壓鑄件結構設計應有利于模具的設計制造。

4.1　簡化鑄件形狀

在保證壓鑄件功能要求的前提條件下,應優(yōu)先 考慮采用易于加工制造的圓形、圓錐形、圓柱形。

4.2　避免或減少抽芯數量、避免有交叉型芯

壓型上采用抽芯機構是常見的,但設置抽芯機構將增加壓型結構的復雜程度,也增加了出現故障的因素,所以應盡量減少或不用(見圖8),更應避免交叉型芯出現,防止因抽芯次序或因液體金屬液進入交叉縫隙中產生咬粘而發(fā)生故障。

4.3　消除內部凹槽(參見圖7)

4.4　變復雜結構為復合結構

如圖9,中間大孔為封閉式,無法抽芯,改為兩件 裝配而成,解決了抽芯困難的問題。

水平流道易使氣泡停留而導致壓鑄件組織不致 密,甚至產生廢品,因此結構設計中應盡量避免水平 流道(參見圖10)。同時,在封閉的空腔上應留有排氣 孔,便于型腔中的氣體在受熱膨脹時順利排出,保證 壓鑄件質量。

合金流動暢通與否直接影響壓鑄件的質量,因 此壓鑄件結構設計可通過適當增大流道的橫截面積 和沿著流動方向逐漸減小流道橫截面積以及增大處 于定模部分鑄件的內壁斜度,除保證壓鑄件可留在 動模處也可改善合金液流動(見圖10)。