压铸模具的模架设计与计算

压铸模的模架是整副模具的装配基础。因此，对模架的形式和尺寸都应有一定的要求。同时，由于定模和动模合拢时，必须准确地重合在规定的中心或指定位置上，故通常都有导向零件，而导向零件也装入模架内。

模架按其组合的位置和作用如图3-37所示。

确定模架尺寸应考虑的因素如下：

（1）结构上的要求 模架上要安置导柱孔、导套孔、联接的螺钉和销钉孔等；抽芯机构的组装、顶出机构的组装等；压铸件的大小；型腔位置偏移的程度所占用的位置。

图3-37 各种模板的组合位置示意图

1—定模座板 2—定模套板 3—动模套板 4—支承板 5—动模模板6—定模模板 7—动模座板 8—垫块

（2）工艺上的要求 浇口系统、排溢系统（特别是溢流槽）、冷却—加热系统、工艺用的附加部位所占用的位置。

（3）强度上的要求 模架需要承受压铸填充过程的胀型力。要考虑模框受力后胀开变形，支承板承受的胀型力，以及其他削弱模架强度的因素。

对于中、小型铸件，常常由于模具结构上和工艺上的需要，模板尺寸足以满足强度要求，不必进行核算。但对中型尺寸压铸件的模具，有时会有强度的问题。对于大型压铸件模具，则其强度常常是一个突出的问题，压铸件越大，其强度问题越严重。

（4）装配连接上的要求 连接零件所需的位置；安装在机器上所需的位置。

1.套板的结构设计

套板包括动模套板和定模套板，如图3-38所示。

图3-38 套板的基本结构

a）动模套板 b）定模套板

在动、定模套板中包含螺纹孔和销钉孔等。动、定模套板的作用是放置镶块和型芯，对有抽芯机构的压铸模，常在动模套板上开设滑块的导滑槽，在定模上设置斜销和楔紧装置。套板一般承受拉伸、弯曲、压缩3种作用力。设计套板时，主要需对动、定模套板的边框厚度进行计算。

（1）圆形套板边框厚度h的计算（图3-39）型腔为不穿通式时，按下式计算

型腔为穿通式时，按下式计算

式中 h——套板边框厚度（cm）；

D——型腔直径（cm）；

p——压射比压（10⁵Pa）；

[σ]——套板材料许用抗拉强度（10⁵Pa），[σ]=（820～1000）×10⁵Pa；

H₁——型腔深度（cm）；

H——套板厚度（cm）。

（2）矩形套板边框厚度计算（图3-40）矩形套板的边框厚度按下式计算

图3-39 圆形套板边框厚度计算

图3-40 矩形套板边框厚度计算

式中 h——套板边框厚度（cm）；

H、H₁、L₁、L_2———按压铸件大小确定（cm）；

P₁、P₂——边框侧面承受的总压力（10N）；

[σ]——材料的许用抗拉强度（10⁵Pa），对45钢，调质后[σ]可达（2000～

2500）×10⁵Pa；

p——压射比压（10⁵Pa）。

（3）定模、动模套板的边框厚度推荐尺寸 根据GB/T 4678.1—2003，定模和动模套板

加工后的边框厚度的推荐尺寸见表3-16，其高度尺寸已留有加工余量。

2.导向零件的设计

导向零件的作用是引导动模按规定的方向移动，以保证动模和定模在安装及合模时的运动方向和位置正确。有时，导向零件还可兼用于推出机构的导向机构。通常采用圆形截面的导柱与导套相配合起到导向的作用。导柱和导套分别装在定模和动模的四角部位上。

表3-16 定模、动模套板边框厚度的推荐尺寸 （单位：mm）

注：套板一般处于拉伸、弯曲、压缩3种应力状态，其变形量可能影响型腔尺寸精度，所以决定其尺寸时，须考虑模具结构和压铸工艺的影响。

（1）导柱和导套的设计要点

1）导柱应具有足够的刚度，以保证动、定模在合模时的位置正确，且在开、合模过程中能够运动灵活，没有卡死现象。模套与导向零件的配合如图3-41所示。

2）导柱应高出型芯高度，以免型芯在合模或搬运中损坏。

3）为了便于取出压铸件，导柱一般安装在定模上。

4）如模具采用卸料板卸料时，导柱必须安装在动模上，以便于卸料板在导柱上滑动进行卸料。

5）在卧式压铸机上采用中心浇口的模具，则导柱设在定模座板上。

图3-41 模套与导向零件的配合

1—动模套板 2—导柱 3—导套 4—定模套板

（2）导柱的主要尺寸计算（图3-42）

图3-42 导柱的主要尺寸

1）导柱直径d。导柱、导套需要有足够的刚性。当模具设计4根导柱时，计算导柱直径的经验公式为

式中 d——导柱导滑段直径（mm）；

S——模具分型面上的表面积（mm²）；

K——比例系数，一般为0.07～0.09，当S>2×10⁵mm²时，K=0.07；S=0.4×10⁵～2×10⁵mm²时，K=0.08；S<0.4×10⁵mm²时，K=0.09。

直径d部分起着导滑作用，在合模过程中插入动模套板上的导套中，为了加强润滑效果可在其上开设润滑槽。(www.xing528.com)

2）导柱的其他尺寸。导柱的其他尺寸参见表3-17。

表3-17 导柱的主要尺寸 （单位：mm）

（3）导套的主要尺寸计算 导套的主要尺寸参见表3-18。

表3-18 导套的主要尺寸 （单位：mm）

（4）导柱和导套在模板中的位置 导柱、导套一般都布置在模板的四个角上，保持导柱之间有最大的开挡尺寸（图3-43），便于取出压铸件。为了防止动、定模在装配时错位，可将其中的一根导柱取不等分分布。

对于圆形的模具，一般可采用3根导柱。其中心位置，应为不等分分布，如图3-44所示。

图3-43 方形模具导柱的布置

图3-44 圆形模具导柱的布置

对于大型模具，由于导柱、导套的中心距离较大，在动、定模受热条件不同的情况下，其膨胀量有差异，从而影响正常的配合精度。为此，采用方导柱、导套，使其在膨胀差异量大的配合面上有一定的间隙δ，保持导柱、导套定位和配合精度。

δ值根据模板表面积大小和膨胀量差异而定，一般可取0.5～1mm。

3.支承板的设计

在支承板中包括大螺栓孔、小螺栓孔、推杆孔、复位杆孔、推板导柱孔和销钉孔等，如图3-45所示。

（1）支承板的厚度计算 动模支承板厚度（图3-46）可按下式计算

式中 H——动模支承板厚度（cm）；

P_z——动模支承板所受总压力（10N），P_z=pS，其中S为压铸件在分型面上的投影面积（包括浇注系统及溢流槽的面积）（cm²），p为压射比压；

B——动模支承板长度（cm）；

L——垫块间距（cm）；

[σ_c]——钢材许用抗弯强度（10⁵Pa），动模支承板材料为45钢，回火状态，静载弯曲时根据支承板结构情况，[σ_c]可分别按1350×10⁵Pa、1000×10⁵ Pa、900×10⁵Pa三种情况选取。

图3-45 支承板的基本结构

图3-46 支承板在动模中的位置

（2）动模支承板的加强形式 当垫块间距L较大，或支承板厚度H较小时，可借助推板导柱或采用支柱，增强对支承板的支承作用，如图3-47所示。

（3）支承板厚度推荐值 动模支承板厚度推荐值见表3-19。

表3-19 动模支承板厚度推荐值

（续）

图3-47 动模支承板的加强形式

1—导柱 2—支承板 3—推板导柱 4—推板导套 5—挡圈

（4）选择支承板厚度的原则

1）铸件分型面投影面积较大时，支承板厚度取较大值；反之，取较小值。

2）在投影面积相同的情况下，压射比压大时，支承板厚度取较大值；反之，支承板厚度取较小值。

3）当模座上的垫块设置在支承板长边的两端时，支承板厚度取较大值；设置在支承板短边的两端时，取较小值。

4）采用不同套板时，套板底部厚度为支承板厚度的0.8倍。

4.垫块的设计

垫块又称模座，是支承模体承受机器压力的构件。其一端与动模体结合组成动模部分，另一端则紧固在压铸机的动模墙板或通用模座上。模座的两端面在锁紧时承受压铸机的锁模力。所以，两端面应有足够的受压面积，在推出铸件时模座又受到较大的推出反力，因此模座与动模板的紧固形式必须稳固可靠。在模体较小的情况下，还可用以调整模具的总高度，以满足压铸机模板最小间距的要求。

模座的基本形式有角架式、积木式和整体式3种，如图3-48所示。

角架式模座的结构简单，制造方便，且质量轻、节省材料，适用于小型模具，如图3-48a所示。

积木式模座由垫块和动模座板组成，使用比较普遍，适用于中、小型模具，如图3-48b所示。

图3-48 几种常用的模座形式

a）角架式模座 b）积木式模座 c）整体式模座

整体式模座是整体铸出的，其强度和刚性都较高，适用于大、中型模具，如图3-48c所示。

垫块可采用GB/T 4678.15—2003。该标准零件和动模座板组合成积木式模座，使用较普遍，适用于中、小型压铸模。其尺寸范围为：A×B×H=200mm×80mm×32mm～1000mm×250mm×125mm。在选用垫块厚度时，应使其有足够的承压面积，并且垫块和动模座板及安装板的紧固形式须牢固可靠。

垫块高度B应满足推出机构的空间高度及推出行程的要求。同时，它还可以用来调整压铸模的总高度，以适应压铸机的最小间距。

5.模具座板的设计

定模和动模的座板的标准尺寸系列见表3-20。

表3-20 模具座板的标准尺寸系列 （单位：mm）

（续）

注：1.全部倒角C2。

2.用作套板时，H已留加工余量。A、B尺寸小于315mm时，加工余量为0.2～0.3mm；315～630mm时，加工余量为0.4～0.6mm，用作套板、支承板时，公差等级按GB/T 1801—2009的规定。

3.用作套板时，基准面的几何公差按GB/T 1184—1996，t、t₁的公差等级为5级，t₂的公差等级为7级。用作

座板、支承板时，几何公差按GB/T 1184—1996的规定。