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摘要：压铸是近年来材料成型工艺中发展十分迅速的特种铸造方法之一。铝及铝合金的使用主要分为加工材和铸造材两大类，其中，铸造铝合金有着保持流动性好、易于充型的特点，除含有一些强化元素外，还有大量的共晶元素。目前，铸造铝合金在工业发展过程中有举足轻重的地位。下面，本文就对铝合金支架压铸模具设计的相关要点进行分析。
关键词：铝合金；支架压铸；模具设计
1.铝合金材料及压铸件的应用现状
随着全球工业的高速发展，能源和资源日益减少，金属材料加工工业也顺时而动，向着高效率，高附加值，低能耗，低污染的方向发展，比起传统的钢铁材料，铝合金材料具有明显的优势，在世界经济高速发展的今天，铝合金因其符合降低能源与能源消耗、改善环保、降低成本与提高经济效益的世界经济发展的需要，代替钢材成为了人民生活和经济部门基础的材料地位。
压铸件的尺寸和质量，取决于压铸机的功率。由于压铸机的功率不断增大，压铸件外形尺寸可以从几毫米到1—2m；质量可以从几克到数十千克，现在国外已经可以生产直径2m，重量达50kg的压铸件，压铸件已广泛地应用在国民经济的各行各业中。
2.铝合金支架压铸模具整体设计应注意的问题
压铸模具是压力铸造正常运行的重要保证，它直接决定了压铸件成品率的高低，其制造费用昂贵，制造完成后无法进行大幅度修改，因此压铸模具的设计尤为重要，一般需要综合考虑以下几点：
2.1模具设计应结合实际，掌握现有设备及装备情况，设计出的模具结构应满足现场要求，使压铸机的生产能力得到最大程度的发挥。
2.2采用与铸件具体结构相匹配的浇注系统，注意内浇口布局与方向需保证合金液平稳充型，且尽量使铸型中的空气全部排出，进而避免气孔缺陷的产生。
2.3压铸模具要有足够的强度，足以承受锁模力及合金液压力的作用，并在压铸制造时不产生变形，保证生产安全可靠。
2.4尽量使压铸模具结构设计得简单，保证动模行程平稳可靠。
2.5确保铸型、浇注与溢流系统在试模后可以作适当修改。
2.6压铸模具结构设计合理，方便进行维护和拆装。
2.7选取恰当的模具材料及合理的热处理工序，延长模具的使用寿命。
2.8尽量选取标准模具通用零部件，缩短制造周期，使其有良好的互换性，节省维修成本。
3.汽车副机组支架压铸模具设计简要实例分析
本文以汽车副机组支架为研究对象，其材料为AlSil2Cul（Fe）合金，铸造精度CT6，属于复杂薄壁铸件，多个方向有孔：体积为8.5×105mm3，平均壁厚约为4.3mm，质量约为2.2kg，投影面积为1.39×104mm2，轮廓基本尺寸约为380mm×158mm×135mm。该模具的设计采用CAD/CAE一体化集成技术，从压铸模具设计到压铸件试制全过程施行跟踪优化，基于篇幅，本节主要以该压铸模具的浇注系统进行论述。
3.1浇注系统设计
压力铸造的浇注系统不仅起着将压室内熔融的金属液引导至压铸模型腔的作用，保证其能够快速、平稳地充填，还会影响压铸模具的热平衡状态。浇注系统不仅可以传递压力，而且可以排除氧化夹渣和气体。浇注系统设计的好坏直接影响到压铸件的外表面质量、组织结构以及力学性能，合理的浇注系统不但可以实现工艺需求，而且能够提高原材料的利用率。
3.1.1内浇口的设计
内浇口截面积可由下面公式得出：
①确定充填速度
充填速度过低，支架的表面质量会下降，甚至无法成型；充填速度过高会使支架的机械性能变差，使气孔率上升，甚至会引起支架粘模，增加操作难度，并减少模具工作期限。因此正确地选择充填速度非常重要，选择原则是：若是追求内在品质、较为厚大的压铸件，需采用略小的充型速度；若是注重外观优劣、形状较为复杂的压铸件，则需采用略大的充型速度。支架的均匀壁厚为4.3mm，故依据上表可取充型速度Vg=40m/s.
②确定充型时间
充填时间是一个至关重要的参数，是设计压铸模具、选择压铸机型号和优化铸造工艺的基础。缩短充填时间，合金液流最远端或者铸件薄壁区域不发生过早凝固，有助于防止铸件产生欠铸和冷隔缺陷，且铸件表面质量好。但是，如果充填时间过短，空气还没有被全部排尽就被包裹在铝液里，还会因液体流动速度过高而使型腔的磨损加剧，降低模具使用寿命。充填时间越长，液体流动速度越低、液流越平稳，利于涂料蒸气与模具内空气的逸出，避免合金液发生卷气或憋气，有利于得到外部质量好且组织均匀的铸件。值得注意的是，充填时间的长短是相对的，而排绝对的，最佳的充填时间随着铸件的形状、壁厚、体积以及模具的结构和工况条件的不同而发生变化。已知支架的均匀壁厚4.3mm，取充填时间t=0.045s。
③计算内浇口截面积
将以上确定的充填速度Vg=40m/s和充填时间t=0.056s，以及合金液体积V=8.51x10-4m3代入到公式（1）中，可以求出：Ag=3.8cm2。
④确定内浇口尺寸
内浇口厚度应大于0.15mm，如果厚度太薄则难以保证加工精度。查阅内浇口尺寸经验数值表，该副机组支架内浇口厚度取2.0mm，长度取20mm，宽度分别取20、90和80mm。
3.1.2横浇道的设计
横浇道介于内浇口与直浇道两者之间，起到联通的作用。横浇道可以确保来自直浇道的合金液按照特定流动场有序地进入内浇口，让合金液按照预期的压射方向充填。支架横浇道的形状设计为梯形，这种形状的浇道能降低合金液量损耗，且易于加工。
横浇道尺寸过小将增加压射力的消耗，甚至造成合金液提前发生凝固，严重阻碍压力的传递。计算横浇道的公式为：
其中：D—横浇道长度，mm；T—内浇口的高度，mm；W-横浇道宽度，mm。
根据前文已计算求得的内浇口尺寸，结合生产实践经验，拔模斜度10°，经过计算，求得各横浇道的宽度分别为25mm、108mm和82mm，长度分别为75mm、400mm和300mm。
3.1.3浇口套的设计
选择的压铸机类型在很大程度上决定了浇口套的形式，冷压室压铸机压铸定模上的浇口套与冷压室一同构成直浇道。在浇口套上9~18mm范围内添加1°30'~2°的拔模斜度，方便压铸件与浇道的顶出。
结束语：总之，面对目前和将来的形势，我国压铸业别无选择，只有在现有基础上努力提高技术水平，加快技术进步，培养核心竞争实力，确保压铸件质量，扩展压铸件品种，追求高效率和高效益，才能在竞争中获得发展。
参考文献
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