铝合金压铸模具的设计要点有哪些？

铝合金压铸模具设计是决定压铸件质量、生产效率和模具寿命的核心环节，需兼顾 “成型可行性、工艺稳定性、成本可控性” 三大目标，核心设计要点可分为以下几类：

型腔是模具的核心工作区域，直接决定压铸件的形状和尺寸精度，设计需重点关注：

零件结构优化（DFM 可制造性分析）
- 提前与产品工程师协作，修正不利于压铸的结构：
  - 避免尖角 / 直角：改为 R0.5-R2mm 的圆角，减少模具应力集中和铸件裂纹风险；
  - 控制壁厚均匀性：同一零件壁厚差不宜超过 3 倍（如最小壁厚 1mm，最大不宜超过 3mm），避免厚壁处产生缩孔、气孔；
  - 增设工艺圆角 / 斜度：所有垂直于分型面的表面需设计 0.5°-3° 的脱模斜度（表面粗糙度越低，斜度越大），避免铸件粘模；
  - 简化深腔 / 窄缝结构：深腔（深度＞5 倍直径）或窄缝（宽度＜1mm）易导致填充不足，必要时拆分零件或增加工艺孔。
型腔尺寸计算
- 需考虑铝合金的收缩率（一般为 0.5%-1.2%，随合金牌号、零件结构变化），在模具型腔尺寸上预留收缩量：
  - 公式：型腔尺寸 = 压铸件名义尺寸 × (1 + 收缩率)
  - 示例：某铝合金零件尺寸为 100mm，收缩率 1%，则型腔对应尺寸为 101mm。

浇注系统是连接压射室与型腔的 “通道”，设计目标是让熔融铝合金在高压下快速、平稳、无卷气地充满型腔，核心包括：

内浇口设计（最关键环节）
- 位置：优先开设在零件壁厚较厚处（利于补缩），避开受力面或外观面（减少浇口痕迹影响）；
- 数量：复杂零件可设多个内浇口（如大型壳体设 2-4 个），但需保证各浇口流量均匀，避免合金液在型腔内 “对冲” 产生涡流和气孔；
- 形状与尺寸：常用矩形或扇形，宽度根据零件大小调整（一般 5-50mm），厚度需小于零件最小壁厚（通常为零件壁厚的 1/3-2/3），长度尽量短（1-5mm）以减少压力损失。
横浇道与直浇道
- 横浇道：连接直浇道与内浇口，需设计成 “渐缩式”（截面积从直浇道到内浇口逐渐减小），引导合金液平稳转向，避免涡流；
- 直浇道：与压铸机压射室连接，需匹配压射冲头尺寸，底部设 “集渣包”（容纳最初进入的含渣合金液），减少杂质进入型腔。

压铸时型腔内存留的空气、涂料挥发物若无法排出，会导致铸件产生气孔、冷隔等缺陷，排溢系统需高效排气排渣：

排气槽设计
- 位置：开设在合金液最后填充到的区域（如型腔末端、死角、深腔底部）、内浇口对面（避免直冲导致卷气）；
- 尺寸：宽度 5-20mm，深度 0.05-0.15mm（过深会导致合金液溢出，过浅排气不足），长度 10-30mm（超出型腔后可加深至 0.5mm 以上，便于气体排出模具外）。
溢流槽设计
- 作用：容纳型腔前端的低温合金液、氧化渣，同时辅助排气；
- 位置：与排气槽相连，设置在铸件非关键区域（后续易切除）；
- 尺寸：容积约为型腔体积的 5%-10%，壁厚略小于零件对应位置壁厚，确保先于零件凝固，防止合金液持续流入。

顶出系统需在铸件凝固后将其从型腔（尤其是动模）中顺利顶出，避免变形或损伤：

顶针选型与布置
- 优先选用圆形顶针（加工方便），直径≥3mm（避免细顶针弯曲）；
- 布置原则：均匀分布在铸件受力平衡区域，重点顶在零件壁厚较厚处（凝固较慢，易粘模）、大面积平面（防止顶出时变形）；
- 避免顶在零件外观面或高精度配合面（减少顶针痕迹）。
辅助顶出机构
- 对于大型平板类零件：增设顶板 / 顶管（增大顶出面积，减少变形）；
- 对于深腔或复杂内腔零件：使用斜顶 / 抽芯机构（顶出时同时完成侧孔或凸台的脱模）；
- 顶出行程：需确保铸件完全脱离型腔（一般比铸件高度多 5-10mm）。

模具材料选择
- 型腔、型芯（直接接触高温合金液）：选用热作模具钢（如 H13、SKD61），淬火硬度 50-55HRC，需具备高耐热疲劳性（抵抗 600-700℃反复冲击）；
- 模板、导柱导套：选用中碳钢（如 45# 钢）或合金结构钢（如 40Cr），模板硬度 28-32HRC（保证强度和刚性）。
冷却系统设计
- 作用：控制模具温度稳定（一般 150-300℃），加速铸件凝固，提高生产效率；
- 布局原则：冷却水路贴近型腔表面（距离型腔壁 15-25mm），均匀分布在铸件壁厚较厚处（加速厚壁部位凝固，减少缩孔）；
- 形式：常用 “回路式” 冷却（进水 - 出水形成闭环），复杂区域可采用异形水路（如 3D 打印随形冷却），确保冷却均匀。

分型面是动模与定模的接触面，设计需兼顾：

模具刚性：模板厚度需根据压铸机锁模力和零件投影面积计算（一般模板厚度为零件最大投影尺寸的 1/3-1/2），大型模具需增设加强筋，防止锁模时模板变形；
导向定位：导柱导套需布置在模具四角（大型模具增加中间导柱），导柱长度需超过型腔深度，确保合模时先导向后接触，配合间隙 0.01-0.03mm，保证型腔精准对齐。