■ 劉亞峰，崔愛軍

壓力鑄造具有生產(chǎn)效率高、成本低、外觀質(zhì)量優(yōu)良、模具壽命長等一系列特點。在生產(chǎn)中，模具設(shè)計的合理性，決定著鑄件質(zhì)量優(yōu)劣和生產(chǎn)效率的高低。因此，整個模具設(shè)計過程需要結(jié)合鑄件特點、壓鑄設(shè)備能力、采用的材料特性、客戶特殊要求等相關(guān)因素全面考慮。但是，在實際生產(chǎn)中，大部分壓鑄模具設(shè)計人員把毛坯件壓鑄訴求作為設(shè)計關(guān)注的重點，而忽略了其后的機加工的特殊需要，經(jīng)常出現(xiàn)壓鑄毛坯機加工時出現(xiàn)定位困難、毛坯余量不均、刀具壽命縮短等問題，嚴重影響了機加工的生產(chǎn)效率及鑄件質(zhì)量的穩(wěn)定，最終導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)濟效益下降。

下面就壓鑄模具的結(jié)構(gòu)特點對機加工的影響及如何優(yōu)化進行簡要的探討。

一、壓鑄件澆口設(shè)置的影響

澆口的設(shè)置是模具設(shè)計重要環(huán)節(jié)之一，壓鑄模具澆口設(shè)計時幾乎都是從鑄件的填充、成形質(zhì)量、流動狀態(tài)這些方面來進行的，不會過多地考慮毛坯件對后續(xù)機加工的影響。

1. 澆口位置對刀具的影響

不論從任何角度來看，壓鑄件的內(nèi)澆口位置的設(shè)置都是澆注系統(tǒng)設(shè)計中的重點和難點，任何的疏忽大意都將引起不可預(yù)估的失誤，同時這種失誤無法依靠壓鑄工藝的調(diào)整來彌補。從壓鑄生產(chǎn)的角度來看，選擇澆口位置需遵循以下基本原則。

（1）避免液態(tài)金屬進入型腔后立即封閉排氣槽，利于排除型腔內(nèi)的氣體。

（2）盡量少采用分支澆口，以免多股金屬液流相互干擾，形成渦流，包卷氣體。

（3）澆口面不要正對著芯子和腔壁，避免金屬液的直接沖擊。

（4）內(nèi)澆口應(yīng)放置在鑄件較厚的部位，利于壓力的傳遞。

（5）金屬液流程最短，以減少能量損失并避免降溫太多。

（6）內(nèi)澆口不應(yīng)引起鑄件收縮時變形。

（7）盡可能把內(nèi)澆口設(shè)置在離工件重要部位較近的地方。

如果不考慮毛坯件后續(xù)的機加工，澆口位置的設(shè)置方面能夠滿足上述這些條件，那么可以說澆口位置的設(shè)置已很完美了。但是，在生產(chǎn)中大部分的壓鑄件需要進行機加工，如果漠視了機加工對鑄件毛坯的實際需求，必將為其帶來一些不必要的麻煩。主要表現(xiàn)在：澆口去除后的殘留對機加工定位的影響和澆口部位機加工時出現(xiàn)的斷續(xù)切削。

眾所周知，斷續(xù)切削是機械加工中的一個工藝難點，其可產(chǎn)生周期性振動，使已加工表面出現(xiàn)條痕或波紋痕跡，造成表面粗糙度值增大，切削過程的間斷切削使刀具周期受力，容易發(fā)生刀具崩刃，降低刀具使用壽命。在斷續(xù)切削時，操作者不得不采用較低切削速度和較小的進給量，影響了機加工的生產(chǎn)效率。

相對來講，對定位的影響要小一些，在設(shè)計機加工夾具時，多做一些了解溝通，確認毛坯件的澆口形式及位置，預(yù)估將來的澆口殘留的大概尺寸，盡量避免用澆口部位來做機加工的定位基準。

因此，澆口位置的設(shè)置在滿足壓鑄生產(chǎn)的前提下，還需要兼顧后續(xù)機加工的工藝需求，根據(jù)機加工的實際工藝過程，來合理地布置毛坯件的澆口位置。如果二者不可兼得，建議澆口放置在外露、平整的平面上，便于打磨，減少余量?；蛘邼部谖恢?、大小在加工平面上放置均勻、連續(xù)，減少斷續(xù)切削。

如圖1所示，是常見的澆口位置的選擇問題。

圖1a澆口設(shè)在動模側(cè)，將來澆口殘留在圓平面上，就壓鑄工藝來看，澆口設(shè)在動模側(cè)有利于金屬液的填充，利于鑄件的壓鑄生產(chǎn)，而圓平面上的澆口殘留，經(jīng)后續(xù)機加工可以去除，且鑄件外形美觀，無澆口殘留痕跡，但是會帶來斷續(xù)切削的問題。

圖1b設(shè)在定模側(cè)，將來澆口殘留在鑄件的圓周上，就壓鑄工藝來看，這樣的澆口設(shè)置金屬液將直接沖擊模具腔壁，容易在澆口對應(yīng)部位出現(xiàn)黏模，將來去澆口后在鑄件圓周上會殘留有澆口痕跡，影響到鑄件的外觀質(zhì)量，同時澆口部位的打磨還需要花費一定的成本。但是，圓周部位不需機加工就避免了斷續(xù)切削的問題。

實際生產(chǎn)中的選擇需要結(jié)合各自企業(yè)的特點，以顧客需求為導(dǎo)向來綜合平衡處理，這里所要強調(diào)的是：壓鑄模具的設(shè)計盡量顧及到機加工的需求。

2. 澆口位置對機加工定位的影響

機加工一般要選擇毛坯上某個粗基準作定位，隨后進行精基準加工。這些粗基準要求平整、可靠、一致，粗基準的選擇方法主要有兩種。

第一種：在機加工鑄件圖樣上尺寸鏈不以某個非機加面作為設(shè)計基準時，粗基準的確定往往會選擇毛坯上最大的平面、外圓或內(nèi)孔，因為這些特征可獲得最大的定位極限，保證定位的準確性和一致性。

第二種：在機加工鑄件圖上尺寸鏈以某個非機加工面作為設(shè)計基準時，粗基準就必須要選擇該設(shè)計基準面，因為以這個基準面加工出的精基準，在后續(xù)的加工中可代表圖樣上的原設(shè)計基準作為工藝基準使用。如澆口出現(xiàn)在這些區(qū)域，則嚴重影響鑄件定位。根據(jù)機加工定位的方法，對應(yīng)的優(yōu)化方案如下：

（1）澆口的位置盡量不要選擇在作定位的較大平面上或設(shè)計基準上。

（2）如澆口必須要放置在作定位的較大平面上或設(shè)計基準上時，考慮多股進料，預(yù)留出定位所需的位置，如圖2所示。分股中間區(qū)域仍為平整區(qū)域，可與其他區(qū)域形成三點一平面定位（外圓定位相同）。

（3）在鑄件允許的情況下，增加工藝定位凸臺（見圖3），以優(yōu)化機加工定位粗基準面。

圖1 澆口位置的不同設(shè)計

圖2 預(yù)留定位基準面

圖3 輔助定位凸臺的設(shè)置

通過上述優(yōu)化方案，可提高鑄件機加工定位的可靠性。另外，在壓鑄生產(chǎn)時注意澆口處的變形和優(yōu)化去除澆口工藝，即可進步一改善機加工定位。

二、預(yù)留底孔的影響

1. 預(yù)留底孔對位置公差的影響

普遍認為，模具上能夠成形的孔類形狀，都應(yīng)盡量預(yù)留底孔，達到減小機加工余量，保護鑄件硬化層，以及保證鑄件氣密性良好的目的。但是，有時預(yù)留底孔卻帶來了另外一個問題，就是這些銷孔是否能夠滿足鑄件的位置公差要求，并且不影響機加工。如果出現(xiàn)加工后位置精度超差，極可能是預(yù)置孔位置精度超差，導(dǎo)致刀具沿著錯誤的預(yù)置孔導(dǎo)向偏離了預(yù)設(shè)的加工尺寸。

預(yù)留底孔的基準是模具的制造基準，而在機加過程中選用的工藝基準和模具制造基準不一致時，預(yù)留底孔一定也會偏離工藝基準，因此會導(dǎo)致位置度超差。對于這類問題可采用下列方式來解決：

（1）在模具設(shè)計時盡量將模具制造基準作為機加工粗定位基準，基準統(tǒng)一后，就會提高孔加工的位置精度。比如，有位置度要求的預(yù)留底孔要與工藝基準的定位面在模具分型面的同一側(cè)，減少合模錯位的誤差影響。

（2）由于產(chǎn)品的多樣性有時很難統(tǒng)一制造基準，此時建議取消加工深度較淺的預(yù)留底孔。由機加工完成孔的定位和加工，消除預(yù)置底孔的導(dǎo)向作用，提高位置精度。但同時也要注意大余量的切削會將壓鑄件內(nèi)的缺陷暴露出來。

2. 預(yù)留底孔對機加工定位的影響

機加工中經(jīng)常采用壓鑄件上的毛坯預(yù)留底孔作為粗定位，因此預(yù)留底孔的可靠性對定位尤為重要，因此在考慮預(yù)置孔定位優(yōu)先的前提下建議：

（1）模具預(yù)留底孔芯盡量和模芯整體式為主，避免采用分體可拆卸式的。主要原因是分體可拆卸式的芯子使用一段時間后，就會在銷孔裝配結(jié)合面形成毛刺，而這些毛刺都是很薄、很軟的，即使將其去掉，它也會有一小部分黏附在孔壁上，影響定位精度。

（2）作為定位的預(yù)置孔芯其起模斜度量做大，表面硬度盡量提高，這樣可以使壓鑄生產(chǎn)時脫模順暢，降低黏模和拉傷孔內(nèi)壁的可能，從而提高定位精度。

（3）對于孔徑較小、分體式的預(yù)留孔作為粗定位基準使用時，最好在制作模具的同時多預(yù)備一些該孔的芯子，以確保模具維修時該孔尺寸的穩(wěn)定、一致，避免為后續(xù)的機加工帶來不必要的損失。

預(yù)留底孔是否恰當，會影響到機加工的定位以及精度，因此在壓鑄生產(chǎn)過程中除了關(guān)注預(yù)留底孔是否變形、黏模等質(zhì)量狀態(tài)外，還應(yīng)加強日常對芯子的保養(yǎng)，保證定位基準的一致性。

三、結(jié)語

綜上所述，從鑄件機加工的角度來講，模具設(shè)計更便于定位，余量分布的更合理，尤其是模具的制造基準要與機加工工藝基準一致，對提高機加工的效率和質(zhì)量是有益的。因此，在壓鑄模具設(shè)計時就需要設(shè)計人員綜合考慮各方面的因素，這對模具設(shè)計人員專業(yè)能力的拓展提出了新的要求。一個優(yōu)秀的壓鑄設(shè)計人員必將是具備模具技術(shù)、壓鑄技術(shù)、機加工技術(shù)的復(fù)合型技術(shù)人才。

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