小中見大，四個壓鑄模具設計改善實例解析

通過幾個模具實例，論述了改進壓鑄模具的設計在生產過程中的重要性，有時，對于模具做出的一些小小的改進，在今后的批量生產中就會帶來可觀的經濟效益。改變思路、從小事做起，在生產實踐中不斷學習和提高，使我們設計出的模具日臻完善。

一、鑄件二次脫出，提高緩沖體鑄件精度和生產效率

如圖1所示的摩托車緩沖體鑄件，該鑄件平均壁厚2.5mm左右，機械加工后再配一個適當的鏈輪即為緩沖體組件。為保證摩托車后輪的平穩行駛，該組件裝配時，緩沖體的4個鏈輪安裝孔與中心的軸承孔之間有較高的位置度要求。

圖1 緩沖體鑄件圖

1．原有鑄件的缺陷及改進

由圖1可以看出，因鑄件結構所限，鑄件在脫模時的抱緊力較大，為順利地脫模，早期的壓鑄模具的頂桿設計如圖2所示。為放置頂桿，鑄件上的4個鏈輪安裝孔的底孔便無法在模具上做出，需通過后續的機械加工的方式完成。但鑄件在后續的機械加工過程中，因安裝孔處壁厚較厚，鑄件的內部縮孔嚴重，嚴重影響產品質量。同時，由于螺紋安裝孔沒有底孔，對機加定位要求較高，稍有疏忽，機加后的鑄件則位置度超差，無法滿足使用要求，且生產效率極低，滿足不了批量供貨的需求。

圖2 原有鑄件示意圖

為從根本上解決這個問題，就必須對壓鑄模具在結構上做出改進和提高，螺紋安裝孔有必要在毛坯件上做出底孔，要在毛坯上做出底孔，就必須改變頂出桿的位置。

經過分析討論，決定將頂出位置更改為如圖3所示的部位，同時由原來的4根頂桿增加到8根。

圖3 改進后的鑄件示意圖

生產過程中發現，由于頂桿所在位置鑄件壁厚較薄，加之鑄件抱緊力較大，鑄件不能順利地被頂出，時常會發生鑄件頂出時底面被頂穿的現象，造成鑄件報廢。

2．新設計模具的提高

要想解決這個新問題，勢必要增加頂桿數量或減小鑄件的抱緊力，由于位置所限，再想增加頂桿數量已不可能，只能從減小鑄件的抱緊力上下功夫。

根據模具結構，我們決定通過讓鑄件二次脫模的方式脫出，來分減第一次所需的頂出力。具體方案為：

將動模中芯的尾部臺階做到6 mm厚，動模型芯上的安裝孔的深度做到10 mm（如圖4 所示），開模時，動模中芯隨壓鑄件一起向前運動4 mm，完成第一次脫模。此后，頂出板繼續頂出，壓鑄件再從動模中芯上脫出，完成第二次脫模。通過兩次脫模，減少了每次脫模的力量，可順利完成壓鑄件的脫出。

圖4 緩沖體動模芯

解決了壓鑄件的脫模問題，還需要在下一循環中使定模中芯準確復位，否則鑄件尺寸將發生變化，質量得不到保證。對于定模中芯的復位問題可利用模具自身的結構來完成，該模具動模中芯和定模中芯是相貼合的，合模時，依靠定模中芯將頂出時跟出的動模中芯推回，即可使其準確復位。

通過上述模具結構的改善，從根本上解決了緩沖體壓鑄件沒有鏈輪安裝孔底孔，后續加工難度大的問題，降低了廢品率，大大提高了后續機械加工的生產效率。

二、增加排氣通道，穩定鑲件尺寸

如圖5所示的減速器殼體鑄件，該產品共有5件嵌件，且大部分一次成形，不再進行二次加工，對嵌件的尺寸要求較嚴。

圖5 減速器殼體鑄件

在生產過程中發現，產品的嵌件長短不一，且不合格品分布完全沒有規律性，每個操作工、每個班次都存在有大批的不合格品。經過分析可能原因如下：

（1）模具上嵌件安裝底孔深度不合格；
（2）操作者未將嵌件安裝到位；
（3）壓鑄機合模時因震動使嵌件脫出；
（4）嵌件本身尺寸不合格導致安不到位。

經過現場排查，模具上的安裝底孔深度和孔徑都符合圖樣要求的尺寸；嵌件尺寸也完全符合圖樣規定的公差；據操作者反映每次嵌件都安裝到位，就是干出的產品尺寸長短不一，壓機震動的原因似乎也站不住腳。通過深入的了解，我們發現了一個不起眼的問題，操作工反應：嵌件安裝時似乎有彈性，不易一下安裝到位。

根據這個現象，我們做了大量的嵌件安裝試驗，結果表明：由于模具底孔與嵌件的配合公差較小，操作者快速將嵌件安裝進去后，底孔內的空氣無法排除，形成一個空氣壓縮后的氣墊，將嵌件從安裝孔中彈出。

為解決此問題，我們將模具安裝孔的底部增加了一個排氣通道，安嵌件時使孔內的空氣能從此通道順利排出，杜絕了類似問題的發生，保證了產品質量。

三、改進模具結構，防止輪轂模具局部開裂

如圖6所示的輪轂產品，是摩托車上一個常用的零部件，過去一段時期，輪轂壓鑄模具常在短期內發生局部龜裂（如圖6所示的模具龜裂部位），嚴重的影響了鑄件的外觀質量。

圖6 100前輪轂示意圖

為改善鑄件的質量，我們對輪轂模具做了認真的分析，模具短期龜裂的主要原因有：

（1）模具材料及熱處理；
（2）模具結構設計不當；
（3）模具使用不當，缺乏必要的維護；
（4）脫模劑使用不當。

從模具結構上我們可以看到：圓周上的18個輻條孔及輻條沉頭孔是由整體的18個小型芯成形的，這樣，模具的動模、定模方芯便可以采用車床加工的方式完成，降低了模具加工難度。但是，這種結構從動模芯上來看，就造成了模具上18個輻條孔芯周圍局部厚度僅有2mm左右。參見圖7局部放大所示，圖示點狀區域是原有模具輻條小芯，如果將此區域與動模方芯一次成形，僅用活動型芯成形輻條孔，那么此處的模具壁厚將增加到4mm左右，雖然增加了模具的加工難度，但模具強度將會大大提高。在隨后的模具制作中，我們改進了模具結構設計，用圖8b所示的芯子取代了原有的圖8a所示的輻條孔芯子，后期的輪轂模具基本上避免了在此處發生的早期龜裂現象。

圖7 輪轂模具動模芯

型芯的更改示意圖

圖8 型芯的更改示意圖

四、增加工藝芯子，降低右箱體粘模時的維修難度

摩托車100型右曲軸箱體（如圖9所示），在孔1附近有較多的凹槽，生產中極易發生產品件粘定模現象，且粘模后不易從定模中取出。每次粘模都浪費了大量的人力和物力來進行處理；由于受到圖樣尺寸所限，此處不能依據常規方法即加大脫模斜度的方式來解決。除對模具進行了適當的處理以減少粘模外，如何在粘模發生時盡快地取出粘模的鑄件，成了要解決的一個主要問題。