压铸件结构设计的思考

压铸件设计是压铸技术中的首要环节，既要满足工件的使用性能和要求，又要符合压铸工艺要求。设计出的工件要便于压铸生产，不易形成铸造缺陷，有利于保证铸件质量，压型结构简化，加工制造工艺简单。

1.压铸件分型面的确定

压铸件的分型面对压铸型的结构设计、加工及铸件质量（尤其是尺寸精度）有很大的影响。分型面的设计至关重要，其设计一般应遵循以下几个基本原则：

1）分型面宜取在压铸件的最大截面上，开型时铸件应留在动型中，以便于压铸件的取出。

2）尽量将尺寸精度要求高的部分分布于同一半型中，以保证压铸件的尺寸精度。

3）浇注系统和排气系统布置合理，压型结构尽可能简化。

2.压铸件的壁厚

设计压铸件时，力求零件壁厚均匀，易于填充，否则压铸件容易产生挠曲、变形和裂纹。镁合金的充型能力良好，壁厚可以稍薄，正常壁厚以2～4mm为宜。一些特殊的小型件最小壁厚可以达到0.6mm。通常，镁合金压铸件的壁厚可以薄到铸件壁至浇口距离的1/100。薄壁部位冷速快，容易获得良好的力学性能，但充型能力稍差，成形困难，容易产生表面缺陷。如果所采用合金的压铸工艺性和充型能力良好，则壁厚可减薄至0.8mm。壁厚过大，则容易产生气孔、缩孔及疏松等缺陷。对于有强度和刚性要求的镁合金零件，不宜单纯加大壁厚，而建议采用加强肋来提高强度。在设计压铸件时，确定合适的壁厚和保证壁厚的均匀性同样重要。对于镁合金薄壁件，需要在尽可能短的时间内完成填充，填充速度可高达100m/s，一般填充时间较短，为0.01～0.03s，模具温度较高，为523～553K。镁合金压铸件允许最小壁厚与其表面积的关系见表4-16。

表4-16 镁合金压铸件允许最小壁厚与其表面积的关系

3.起模斜度

通常，与模具分型面垂直的大部分表面应该有一定的起模斜度，以便取出铸件，建议采用2°～5°，有时也采用1°～3°，甚至0°。镁合金的热收缩特性允许采用较小的起模斜度，甚至比铝合金的还小，因而具有很强的竞争力。

4.收缩力

镁合金零件壁厚较薄，加强肋多，铸件凝固收缩力相当大，必须预留足够的顶出位置，并且分布要均匀，使顶出时保持平稳，铸件才能不发生变形和破坏。在设计零件的形状时，考虑铸件的收缩变形非常重要。

5.其他设计特征

早期镁合金压铸件的设计主要依靠经验，现在已建立起了镁合金压铸件设计数据库。以下一些基本原则仍然适用：(www.xing528.com)

1）选择简单的充填方式。

2）采用足够的倒角。

3）采用足够的圆角（相连的两壁转接处应有足够的工艺圆角，以避免应力集中而导致开裂，这对脆性较大的镁合金来说尤为重要；此外工艺圆角还有助于金属液在转角处的流动）。

4）相邻部位之间壁厚逐渐过渡，远离浇口的部位尽量减小壁厚。

5）消除内部侧凹。

6）采用加强肋来提高薄壁部分的强度和刚性。

7）倒圆尽可能大（大于锌合金压铸件）。

8）避免光滑的平整表面。

9）文字和其他不太深的表面特征宜凸出在工件表面，而不宜凹陷下去。

10）避免或减少抽芯部位，避免有交叉的型芯。

6.铸件表面粗糙度

通过严格控制工艺参数可以降低镁合金压铸件的表面粗糙度值。这些工艺参数包括模具温度、型腔充填时间、模具润滑程度、金属熔体温度、铸件在模具中的停留时间和模具的表面粗糙度。

7.尺寸重复性和公差

压铸是一种精密铸造工艺，但仍有几个因素会影响铸件的最终尺寸。这些因素包括铸件结构、合金成分及线收缩率、尺寸线性变化、半模或其他模具组件间的偏移和部分线性分离以及铸件和模具的变形等。其中铸件和模具的变形还会影响到铸件的平直度和弯曲度。压铸件尺寸波动与模具精度有关。一些在单模内成形的零件只受线性尺寸变化的限制。模具温度、铸件脱模温度、淬火速率、铸件应力松弛和模具精度等的正常波动都会导致线性尺寸变化。除模具精度外，所有这些参数都与模具设计和结构无关，因此要加强对工艺过程的控制来减少压铸件尺寸变化。通常公差只代表常规操作，没有考虑尺寸变化受模具或移动件的影响，如果这些因素不能忽略，就必须加大公差来补充它们对铸件尺寸的影响。影响合金的综合线收缩率的因素很多，如合金成分、性能、铸件结构特点和压铸工艺等。对于镁合金来说，当收缩受阻程度较大时，其综合线收缩率K=0.4%～0.6%；当收缩受阻程度适中时，K=0.5%～0.7%；当收缩受阻程度小时，K=0.6%～0.8%。