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(qiáng)度都較高和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn),還 具有可壓鑄形狀復(fù)雜的薄壁件的特點(diǎn)。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(cè)板、橫移套筒等大量采 用壓鑄件。對于汽車的設(shè)計(jì)者來說,掌握壓鑄件結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)原則,對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生 產(chǎn)成本等都有十分重要的作用。在此,根據(jù)壓鑄件的 生產(chǎn)特點(diǎn)推薦六項(xiàng)壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則。

壓鑄件的合理壁厚取決于壓鑄件的具體結(jié)構(gòu)、 合金的工藝參數(shù)、壓鑄工藝參數(shù)等多種因素,壓鑄件 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)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(jī)械性能隨著壁厚的增 加而降低。壓鑄件壁厚應(yīng)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(zhì)量,因?yàn)?厚壁處易產(chǎn)生氣孔、縮孔及縮松等鑄造缺陷(參見圖1)。若構(gòu)件需要提高強(qiáng)度、加強(qiáng)剛度,也不應(yīng)靠增大 壁厚來實(shí)現(xiàn),而應(yīng)通過加強(qiáng)筋條、設(shè)置凹槽或?qū)⑵矫?做成拱形等途徑來達(dá)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(shù), 而且厚壁與薄壁交接,在厚壁處容易產(chǎn)生氣孔、縮 孔,交接拐角處易出現(xiàn)裂紋(見圖1)。這樣的壓鑄件 容易產(chǎn)生扭曲、變形和裂紋。

在壓鑄件上設(shè)置加強(qiáng)筋不僅能增加剛性、強(qiáng)度 (參見最小壁厚原則),還有利于合金流動(dòng)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(shè)置加強(qiáng)筋時(shí),必須注意提高加強(qiáng)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(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋。

為防止內(nèi)應(yīng)力和變形,避免直長筋的方法如下:

a.蜂窩狀加強(qiáng)筋(見圖2);

b.錯(cuò)位加強(qiáng)筋(見圖3);

c.斜彎加強(qiáng)筋(見圖4);

d.切斷加強(qiáng)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(huì)導(dǎo)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(nèi),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(nèi)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(shè)計(jì)制造是壓鑄中很復(fù)雜的工序之 一,模具型腔的形狀愈復(fù)雜,壓鑄模具的設(shè)計(jì)制造就 愈困難,而復(fù)雜模具對壓鑄件質(zhì)量控制難度亦大。因 此,壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于模具的設(shè)計(jì)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(yīng)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(shù)量、避免有交叉型芯

壓型上采用抽芯機(jī)構(gòu)是常見的,但設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)將增加壓型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度,也增加了出現(xiàn)故障的因素,所以應(yīng)盡量減少或不用(見圖8),更應(yīng)避免交叉型芯出現(xiàn),防止因抽芯次序或因液體金屬液進(jìn)入交叉縫隙中產(chǎn)生咬粘而發(fā)生故障。

4.3　消除內(nèi)部凹槽(參見圖7)

4.4　變復(fù)雜結(jié)構(gòu)為復(fù)合結(jié)構(gòu)

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(dǎo)致壓鑄件組織不致 密,甚至產(chǎn)生廢品,因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免水平 流道(參見圖10)。同時(shí),在封閉的空腔上應(yīng)留有排氣 孔,便于型腔中的氣體在受熱膨脹時(shí)順利排出,保證 壓鑄件質(zhì)量。

合金流動(dòng)暢通與否直接影響壓鑄件的質(zhì)量,因 此壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可通過適當(dāng)增大流道的橫截面積 和沿著流動(dòng)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(nèi)壁斜度,除保證壓鑄件可留在 動(dòng)模處也可改善合金液流動(dòng)(見圖10)。