現代壓鑄模優化設計及案例解析

第1章壓鑄基礎知識1
1.1壓鑄加工簡介1
1.1.1壓鑄加工的優點1
1.1.2壓鑄加工的缺點2
1.1.3壓鑄應用範圍2
1.2壓鑄件的設計3
1.2.1壓鑄件結構工藝要求4
1.2.2壓鑄件結構上的要求4
1.3壓鑄工藝參數12
1.3.1壓射壓力和壓射比壓13
1.3.2壓射速度和充填速度13
1.3.3壓鑄溫度13
1.3.4壓鑄時間15
1.3.5定量澆料和壓室充滿度15
1.4壓鑄模簡介16
1.4.1壓鑄模的結構16
1.4.2壓鑄模設計的基本原則17
1.4.3壓鑄模設計步驟和主要內容17
1.4.4分型面設計18
1.4.5澆注、排溢系統設計24
1.4.6壓鑄模抽芯、脫模機構的設計34

第2章壓鑄件的形體分析48
2.1壓鑄件形狀與障礙體要素48
2.1.1壓鑄件形體分析中“形狀”要素的分析48
2.1.2壓鑄件形體分析中“障礙體”要素的分析49
2.1.3獲取“障礙體”的方法54
2.2壓鑄件上的型孔與型槽要素55
2.2.1壓鑄件正、背面上型孔與型槽要素的分析55
2.2.2壓鑄件沿周側面型孔與型槽要素及螺孔的分析55
2.2.3壓鑄件型孔與型槽要素形體分析的關注要點56
2.2.4成型壓鑄件四周水準的側向螺孔或斜向螺孔的加工方案56
2.3壓鑄件上的變形與錯位要素57
2.3.1壓鑄件變形與錯位要素的內涵58
2.3.2決定變形與錯位因素壓鑄件形體上的特徵58
2.3.3壓鑄件變形與錯位要素的分析58
2.4壓鑄件形體的運動與干涉要素59
2.4.1壓鑄模運動形式60
2.4.2壓鑄件形體運動與干涉要素的定義與種類60
2.4.3壓鑄件運動與干涉要素的分析61
2.5壓鑄件上的外觀與缺陷要素分析62
2.5.1壓鑄件形體“外觀”要素62
2.5.2壓鑄件形體分析“缺陷”要素63
2.6壓鑄件合金與批量要素63
2.6.1壓鑄件形體“合金”要素的分析64
2.6.2壓鑄件形體分析的“批量”要素65
2.7壓鑄件形體“六要素”綜合分析66
2.7.1六要素與十二子要素的區分66
2.7.2壓鑄件形體六要素綜合分析圖解法67
2.7.3壓鑄件形體要素綜合分析示例67

第3章壓鑄件上的痕跡與痕跡技術的應用68
3.1壓鑄件上的壓鑄模結構成型痕跡68
3.1.1分型面的痕跡69
3.1.2澆口的痕跡69
3.1.3抽芯的痕跡70
3.1.4脫模的痕跡70
3.1.5活塊和鑲嵌的痕跡70
3.1.6其他類型的痕跡71
3.2壓鑄件上的成型加工痕跡71
3.2.1壓鑄件表面冷格與冷格貫穿（並有金屬流痕跡）72
3.2.2壓鑄件表面細小的凹印和頂凸痕跡72
3.2.3壓鑄件表面劃痕或凹坑、裂紋、扣裂72
3.2.4壓鑄件表面推杆印痕、表面不光潔、粗糙73
3.2.5壓鑄件表面裂紋或局部變形73
3.2.6壓鑄件內有氣孔產生74
3.2.7壓鑄件表面氣孔75
3.2.8壓鑄件表面縮孔75
3.2.9壓鑄件外輪廓不清晰、成型不良、局部欠料76
3.2.10壓鑄件部分未成型、型腔充不滿76
3.2.11壓鑄件銳角處充填不滿77
3.2.12壓鑄件結構疏鬆、強度不高77
3.2.13壓鑄件內含雜質（夾雜物、渣眼、夾渣）77
3.2.14壓鑄過程中金屬液濺出（滲豆）78
3.2.15粘模（拉模）78
3.2.16燒結79
3.2.17變形80
3.2.18掛鋁80
3.2.19皺紋80
3.2.20縮裂81
3.2.21流痕和花紋81
3.2.22摩擦燒蝕82
3.2.23沖蝕82
3.2.24異常偏析82
3.2.25破斷冷硬層83
3.2.26飛邊與披鋒83
3.3壓鑄模最終結構方案與壓鑄件上缺陷痕跡綜合整治技術84
3.3.1壓鑄件缺陷綜合整治方法的分類84
3.3.2壓鑄件上模具結構痕跡應用86

第4章壓鑄模結構方案的可行性分析及論證88
4.1壓鑄模結構方案與成型痕跡可行性分析與論證88
4.2壓鑄件上成型加工的痕跡分析與論證91
4.2.1彎折件壓鑄模結構方案分析與設計91
4.2.2偏心盤壓鑄模結構方案可行性分析與設計99
4.3壓鑄模最佳優化方案可行性分析與論證103
4.3.1三通接頭壓鑄模結構方案分析與設計103
4.3.2分流管壓鑄模結構方案分析與設計113
4.4壓鑄模最終結構方案可行性分析與論證122
4.4.1壓鑄模澆注系統選擇原則123
4.4.2Z形件壓鑄模最終結構方案分析與論證123

第5章壓鑄模結構設計案例：形狀與障礙體要素128
5.1轎車框架壓鑄模結構的設計128
5.1.1框架形體分析128
5.1.2框架壓鑄模結構方案可行性分析129
5.1.3框架壓鑄模定、動型芯的設計129
5.1.4框架壓鑄模結構的設計131
5.1.5壓鑄模主要零部件材料的選擇和熱處理132
5.2轎車限位元座壓鑄模結構的設計133
5.2.1限位座形體分析133
5.2.2限位元座壓鑄模結構方案可行性分析134
5.2.3限位座壓鑄模定、動型腔和型芯的設計134
5.2.4限位座壓鑄模斜推杆內抽芯機構的設計134
5.2.5限位元座壓鑄模的冷卻系統的設計135
5.2.6限位元座壓鑄模結構的設計137
5.3轎車點火開關（一）鎖殼和鎖芯壓鑄模結構設計139
5.3.1點火開關鎖殼和鎖芯形體分析與壓鑄模結構方案可行性分析139
5.3.2壓鑄模澆注系統設計方案與頂杆的設計141
5.3.3壓鑄模抽芯機構的設計141
5.3.4壓鑄模冷卻系統的設計144
5.3.5壓鑄模結構設計145
5.4卡車油箱鎖緊蓋壓鑄模結構設計146
5.4.1鎖緊蓋形體分析146
5.4.2鎖緊蓋壓鑄模結構方案可行性分析146
5.4.3鎖緊蓋壓鑄模澆注系統和頂杆的設計148
5.4.4鎖緊蓋壓鑄模抽芯與脫模機構的設計148
5.4.5鎖緊蓋壓鑄模結構的設計148

第6章壓鑄模結構設計案例：型孔、型槽及螺孔要素151
6.1轎車盒與蓋壓鑄模結構設計151
6.1.1盒與蓋形體分析151
6.1.2盒與蓋壓鑄模結構方案可行性分析153
6.1.3盒與蓋壓鑄模定、動型芯與型腔及澆注系統的設計153
6.1.4盒與蓋壓鑄模抽芯與脫模機構的設計154
6.1.5壓鑄模冷卻系統的設計155
6.1.6盒與蓋壓鑄模結構的設計156
6.2轎車點火開關（二）鎖殼壓鑄模結構設計158
6.2.1點火開關鎖殼形體分析與壓鑄模結構方案可行性分析158
6.2.2點火開關鎖殼壓鑄模結構方案可行性分析159
6.2.3壓鑄模澆注系統設計方案分析與結構設計160
6.2.4壓鑄模抽芯機構的設置佈局161
6.2.5壓鑄模結構設計162
6.3轎車點火開關（二）鎖芯壓鑄模結構設計165
6.3.1點火開關鎖芯形體分析與壓鑄模結構方案可行性分析165
6.3.2壓鑄模澆注系統設計方案的設計166
6.3.3壓鑄模抽芯機構的設計166
6.3.4壓鑄模結構設計168
6.4轎車凸輪箱壓鑄模結構設計171
6.4.1凸輪箱形體分析171
6.4.2凸輪箱壓鑄模結構方案可行性分析172
6.4.3凸輪箱壓鑄模冷卻系統的設計172
6.4.4凸輪箱壓鑄模抽芯與脫模機構的設計173
6.4.5動、中模鑲嵌件組合的設計175
6.4.6凸輪箱壓鑄模結構的設計176

第7章壓鑄模結構設計案例：運動與運動干涉要素178
7.1轎車優化點火開關鎖殼和鎖芯壓鑄模結構設計178
7.1.1點火開關鎖殼和鎖芯形體分析與壓鑄模結構方案可行性分析178
7.1.2壓鑄模澆注系統設計方案與頂杆的設計180
7.1.3壓鑄模抽芯機構與鎖殼鎖芯型芯的設計181
7.1.4壓鑄模冷卻系統的設計182
7.1.5壓鑄模結構設計184
7.2頂件板壓鑄模設計可行性分析與論證186
7.2.1頂件板的資料和形體分析187
7.2.2“障礙體”與壓鑄模結構的分析187
7.2.3壓鑄模結構和方案的論證190
7.3轎車喇叭形通管壓鑄模結構的設計194
7.3.1喇叭形通管的形體分析194
7.3.2通管的壓鑄模結構方案可行性分析195
7.3.3通管的壓鑄模澆注系統冷凝料脫模結構設計196
7.3.4通管的壓鑄模冷卻系統的設計197
7.3.5通管的壓鑄模抽芯機構的設計198
7.3.6壓鑄模動、中模鑲嵌件組合的設計199
7.3.7通管的壓鑄模結構的設計200
7.3.8壓鑄模主要零部件材料的選擇和熱處理200
7.4轎車點火開關支架壓鑄模的結構設計202
7.4.1支架的形體要素分析202
7.4.2支架壓鑄模結構方案可行性分析204
7.4.3支架分型面、澆注系統和脫模方案分析206
7.4.4支架壓鑄模定、動模嵌件型腔的設計206
7.4.5支架壓鑄模軸向和側向抽芯機構的設計208
7.4.6支架壓鑄模冷卻系統設計210
7.4.7支架壓鑄模結構設計211

第8章壓鑄模結構設計案例：外觀與缺陷要素214
8.1轎車碟形件壓鑄模的結構設計214
8.1.1碟形件形體分析214
8.1.2碟形件壓鑄模結構方案可行性分析215
8.1.3碟形件壓鑄模澆注系統、冷卻系統和定動型芯的設計216
8.1.4碟形件壓鑄模斜推杆內抽芯兼脫模機構的設計217
8.1.5碟形件壓鑄模結構的設計218
8.2轎車墊片壓鑄模的結構設計220
8.2.1墊片形體要素可行性分析220
8.2.2墊片壓鑄模結構方案可行性分析220
8.2.3墊片壓鑄模動、定型芯設計與三維造型222
8.2.4墊片壓鑄模動、中模冷卻系統的設計222
8.2.5墊片壓鑄模油缸抽芯機構的設計224
8.2.6墊片壓鑄模結構的設計224
8.3轎車散熱盒與蓋壓鑄模結構的設計227
8.3.1散熱盒與蓋形體分析227
8.3.2散熱盒與蓋壓鑄模結構方案可行性分析229
8.3.3散熱盒斜導柱滑塊外抽芯及斜推杆內抽芯機構的設計230
8.3.4散熱盒與蓋壓鑄模結構的設計232

第9章壓鑄模結構設計案例：合金與批量要素235
9.1轎車長條盒與長條蓋壓鑄模結構的設計235
9.1.1長條盒和長條蓋形體分析235
9.1.2長條盒和長條蓋壓鑄模結構方案可行性分析237
9.1.3長條盒和長條蓋壓鑄模定、動型芯的設計238
9.1.4長條盒和長條蓋壓鑄模澆注系統與冷卻系統的設計238
9.1.5長條盒和長條蓋壓鑄模斜推杆內抽芯兼脫模機構與分型面的設計239
9.1.6長條盒和長條蓋壓鑄模結構的設計240
9.2轎車帽蓋的壓鑄模結構設計242
9.2.1帽蓋的形體可行性分析242
9.2.2帽蓋壓鑄模結構方案可行性分析242
9.2.3帽蓋壓鑄模中、動模型芯的設計244
9.2.4帽蓋壓鑄模斜導柱滑塊外抽芯機構的設計244
9.2.5帽蓋壓鑄模脫澆注系統冷凝料的設計245
9.2.6帽蓋壓鑄模結構設計246
9.3轎車葫蘆形盒與蓋壓鑄模結構設計248
9.3.1葫蘆形盒與蓋形體分析248
9.3.2葫蘆形盒與蓋壓鑄模結構方案可行性分析250
9.3.3葫蘆形盒與蓋壓鑄模定、動模嵌件的設計252
9.3.4葫蘆形盒與蓋壓鑄模抽芯與脫模機構的設計252
9.3.5葫蘆形盒與蓋壓鑄模結構的設計255

第10章壓鑄模結構設計案例：一模多件成型258
10.1轎車象鼻形盒座與盒蓋的壓鑄模結構設計258
10.1.1盒座和盒蓋形體分析258
10.1.2盒座和盒蓋壓鑄模結構方案可行性分析261
10.1.3盒座和盒蓋的壓鑄模結構設計262
10.2一模成型五種轎車零部件壓鑄模的結構設計269
10.2.1五種轎車零部件形體分析269
10.2.2五種轎車零部件壓鑄模結構方案可行性分析272
10.2.3五種轎車零部件壓鑄模定、動模型芯的設計274
10.2.4壓鑄模中弓形件斜導柱滑塊外抽芯機構的設計274
10.2.5壓鑄模中弧橋狀殼體斜推杆內抽芯機構的設計274
10.2.6五種轎車零部件壓鑄模的澆注和冷卻系統的設計275
10.2.7五種轎車零部件壓鑄模結構的設計278
10.3一模成型十種轎車零部件壓鑄模的結構設計280
10.3.1十種轎車零部件形體分析280
10.3.2十種轎車零部件壓鑄模結構方案可行性分析284
10.3.3十種轎車零部件壓鑄模定、動模型芯的設計287
10.3.4壓鑄模中軸和多凸台件的斜導柱滑塊外抽芯機構的設計287
10.3.5十種轎車零部件壓鑄模的澆注和冷卻系統的設計288
10.3.6十種轎車零部件壓鑄模結構的設計292
參考文獻295

壓鑄是一種高效益、高效率、少或無切削金屬的熱加工成型工藝方法，近幾年發展得十分迅速。壓鑄零件已廣泛應用在航空航太、兵器、汽車、摩托車、船舶、電子通信、電氣儀錶、家用電器和建築五金等工業領域的各類產品中。特別是汽車工業的迅速發展，帶動了壓鑄行業以前所未有的速度向前發展。

壓鑄模具是在專用的壓鑄模鍛機上完成壓鑄工藝的工具。現代壓鑄模具設計和製造由許多新技術組成。模具結構設計，毫無疑問在眾多模具技術中起主導作用。如果模具結構設計出現了錯誤，其他技術在模具製造過程中將成為空中樓閣。在壓鑄模具設計過程中，設計人員經過多年實踐經驗的積累，才能實現模具結構的精准設計。剛接觸壓鑄模具設計的技術人員，大多只瞭解壓鑄模設計基礎理論，缺乏對壓鑄模結構方案可行性分析和論證的學習。為了幫助技術人員迅速提高專業技能，縮短摸索壓鑄模設計經驗的時間，我們編寫了本書。

壓鑄模結構是根據壓鑄件形狀、尺寸、精度、合金品種、性能、表面粗糙度和技術要求及壓鑄件上缺陷來確定的。筆者經過30多年摸索，將設計經驗總結提升為一種高端深層次壓鑄模設計理論，包括：壓鑄件形體“六要素”分析，壓鑄模結構方案“三種可行性分析方法”和論證，壓鑄模最佳優化方案可行性分析和論證，壓鑄件缺陷預測分析的最終模具結構方案可行性分析和論證，壓鑄件上模具結構成型痕跡和成型加工痕跡及其痕跡技術。這些理論均為複雜壓鑄模結構設計的辨證方法論，用其可以制訂複雜壓鑄模結構方案，設計和判斷模具結構。

壓鑄件成型痕跡與痕跡技術，為解決壓鑄模和壓鑄件複製、修模和網路技術服務尋找到了一條新途徑——壓鑄件缺陷預期分析圖解法及缺陷整治排除法和痕跡法。本書提出制訂模具結構方案與缺陷預期分析應同時進行的思路，提出了缺陷以預防為主、整治為輔的策略，為全面解決模具結構問題和根治壓鑄件上的缺陷提供了新方法和新技巧。壓鑄模設計方法論和壓鑄件缺陷綜合整治方法論是一個完整的、連續的、迴圈的和系統的辨證方法論。這些理論為壓鑄模最佳優化結構方案的制訂提供了理論和技術支撐，也為壓鑄模的設計提供了程式、路徑和驗證方法，還為解釋許多模具的結構和成型現象提供了理論依據，為減少壓鑄模盲目設計和提高試模合格率提供了可操作的保證，使壓鑄模設計成為一項邏輯性極強而且富有趣味性的工作。

為了讓讀者更好地理解、掌握和運用該理論中的技巧和方法，本書第1～4章對理論知識做了詳細論述；第5～10章通過案例解析，總結歸納了壓鑄件形狀與障礙體、型孔與型槽及螺孔、運動與運動干涉、外觀與缺陷、合金（或材料）與批量、變形與錯誤要素對壓鑄模設計的影響。

壓鑄模設計普遍被認為是模具設計中比較難的一種。其難度在於壓鑄模設計考慮的因素多，成型物件形狀複雜且變化多，壓鑄材料在成型過程中要控制的因素多，所產生的缺陷也多。如何進行壓鑄模的設計？如何判斷壓鑄模設計的正確性？應該有一整套的設計規律和程式，遵守了這些規律和程式，模具設計更容易成功。本書通過對相關知識的介紹，詳細地闡述了壓鑄模設計的規律和程式，可為從事壓鑄模設計和製造相關工作的技術人員提供有針對性的幫助，也可供熱處理、表面處理行業的工程技術人員使用，還可作為教材供高校相關專業師生學習參考。

本書由文根保、熊利軍、許贇和、史文、文莉、丁傑文、胡軍、張佳、文根秀和蔡運蓮共同編著。由於筆者水準所限，書中難免存在疏漏和不足之處，懇請廣大讀者提出寶貴意見。

編著者