【正文】 壓鑄模具CAM技術(shù)壓鑄模具的計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)主要應(yīng)用在數(shù)控銑削加工、線?，F(xiàn)代壓鑄模具設(shè)計(jì)按照虛擬制造和并行設(shè)計(jì)的思想，借助于CAE技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、多周期生產(chǎn)全過(guò)程的模擬分析，變未知因素為已知因素，并分析易變因素的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓鑄過(guò)程的金屬液體充填、凝固模擬，壓鑄模溫度場(chǎng)、壓鑄模應(yīng)力場(chǎng)的模擬，判斷模具溫度平衡狀態(tài)，評(píng)估可能出現(xiàn)的缺陷類(lèi)型、位置和程度，選擇最佳的壓鑄工藝參數(shù)，進(jìn)行壓鑄模具的力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 壓鑄模具CAE技術(shù)壓鑄模具設(shè)計(jì)首先應(yīng)保證所要實(shí)現(xiàn)的壓鑄工藝能達(dá)到最佳程度，使模具發(fā)揮最佳的應(yīng)用效果。另一種是根據(jù)Windows環(huán)境下可視化編程語(yǔ)言編寫(xiě)CAD核心程序，其核心程序以外的部件由其他專(zhuān)業(yè)CAD軟件開(kāi)發(fā)(如對(duì)圖形處理功能)。經(jīng)過(guò)多年的研究與開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)外在壓鑄模具CAD方面取了較為豐富的成果。壓鑄模具CAD技術(shù)主要完成壓鑄工藝和壓鑄模設(shè)計(jì)過(guò)程中的信息檢索、方案構(gòu)思、分析、計(jì)算、工程繪圖和文件編制等工作。 壓鑄模具CAD技術(shù)壓鑄模具是壓鑄生產(chǎn)的工藝基礎(chǔ)和技術(shù)關(guān)鍵。則模具總厚度應(yīng)滿足：（mm）；（mm）式中：為合模后模具的總厚度，為最小合模距離（mm）；為最大開(kāi)模距離（mm）；為安全值（一般取20mm）；為開(kāi)模后取出鑄件（包括澆注系統(tǒng)）的最小距離（mm），應(yīng)視模具結(jié)構(gòu)及鑄件尺寸而定。因此，要求模具的總厚度應(yīng)大于壓鑄機(jī)的最小合模距離。在特殊情況下，需要另行設(shè)計(jì)壓室時(shí)，壓室直徑D可按下式計(jì)算：D=（cm）式中： 為不滿系數(shù)，一般取=；為壓室有效長(zhǎng)度（cm）。若上述兩點(diǎn)還不能平衡時(shí)，可采用加大模具，調(diào)整模具邊緣至壓鑄機(jī)的中心距離的方法來(lái)平衡。當(dāng)模具型腔總反壓力中心偏離壓鑄機(jī)的壓力中心時(shí)， 為了不因型腔偏置的原因而選用鎖模力過(guò)大的壓鑄機(jī)，在立式冷壓室壓鑄機(jī)上可采用上偏心噴嘴壓室，使偏置型腔金屬液反壓力作用的合力中心與壓鑄機(jī)壓力中心的力矩減小，以達(dá)到型腔反作用力中心與壓鑄機(jī)鎖模力中心相接近，減小壓鑄機(jī)鎖模力的目的。）。大多數(shù)壓鑄機(jī)壓射力的大小可以調(diào)節(jié)，因此在選定某一壓室直徑后，通過(guò)調(diào)節(jié)壓射力來(lái)得到所要求的壓射比壓。鎖模力是選用壓鑄機(jī)時(shí)首先要確定的參數(shù)，按下式計(jì)算：壓射過(guò)程中當(dāng)金屬液充滿型腔的瞬間，作用于型腔內(nèi)而產(chǎn)生的反壓力為：式中：為壓鑄件在分型面上投影面積、澆道和內(nèi)澆口在分型面上的投影面積、余料在分型面上的投影面積，以及溢流槽在分型面上的投影面積總和；為壓鑄機(jī)所容許的壓射比壓。在條件許可時(shí)，模具應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，以縮短設(shè)計(jì)和制造周期，降低模具成本。（4） 具有合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性模具上各種零件應(yīng)滿足機(jī)械加工工藝和熱處理工藝的要求。應(yīng)采用合理、先進(jìn)、簡(jiǎn)單的模具結(jié)構(gòu)，減少操作程序，使動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，構(gòu)件剛性良好，易損件拆換方便，便于維修，使得模具具有可靠性和較高的生產(chǎn)效率。1螺母 2螺桿 3限位塊 4支撐塊 5滑塊 6斜導(dǎo)柱 7墊塊 8支撐板 9動(dòng)模座板 10導(dǎo)套 11導(dǎo)柱 12限位釘 13復(fù)位桿 14推桿 15推板 16推桿 17限位釘 18限位釘 19推桿 20固定板 21螺栓 22導(dǎo)套 23鎖緊塊 24定模板 25定模座板 26定位銷(xiāo) 27型芯 28動(dòng)模鑲塊 29定模鑲塊 30動(dòng)模鑲塊 31澆口套 32導(dǎo)柱圖124 壓鑄模具結(jié)構(gòu)及其組成 壓鑄模具設(shè)計(jì)原則壓鑄模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下基本要求：（1） 滿足壓鑄件的基本要求壓鑄模具設(shè)計(jì)必須保證能夠生產(chǎn)出符合幾何形狀、尺寸精度、力學(xué)性能和表面質(zhì)量要求的壓鑄件，并盡量減少機(jī)械加工部位和加工余量。（7） 模具支承與固定零件：包括各種套板、座板、支撐板和墊塊等模具結(jié)構(gòu)件，其作用是將模具各部分按一定的規(guī)律加以組合和固定，并使模具能夠安裝到壓鑄機(jī)上（件122226等）。（5） 推出、復(fù)位機(jī)構(gòu)：克服保緊力作用，將壓鑄件從模具中脫出，并完成推出元件復(fù)位的機(jī)構(gòu)（由件11111120構(gòu)成）。成型工作零件包括固定鑲塊、活動(dòng)鑲塊和型芯（件22230）。（2） 溢流與排氣系統(tǒng)：排除壓室、澆道和型腔中的氣體的通道，一般包括排氣槽和溢流槽，而溢流槽又是儲(chǔ)存冷金屬和涂料余燼的處所，一般開(kāi)設(shè)在成型工作零件上。根據(jù)壓鑄模具各組成部分實(shí)現(xiàn)的功能，壓鑄模具由以下幾個(gè)部分組成：（1） 澆注系統(tǒng)：是溝通模具型腔與壓鑄機(jī)壓室的部分，即熔融金屬進(jìn)入型腔的通道。動(dòng)模安裝在壓鑄機(jī)的動(dòng)模安裝板上，并隨壓鑄機(jī)動(dòng)模安裝板移動(dòng)而與定模實(shí)現(xiàn)合?；蜷_(kāi)模。 壓鑄模具結(jié)構(gòu)及其組成壓鑄模是由定模和動(dòng)模兩個(gè)主要部分組成的。壓鑄生產(chǎn)過(guò)程能否順利進(jìn)行，壓鑄件質(zhì)量有無(wú)保證，在很大程度上取決于所設(shè)計(jì)的壓鑄模具結(jié)構(gòu)合理性和技術(shù)先進(jìn)性。壓鑄件形狀特征的研究不僅為壓鑄件的特征建模提供了依據(jù)，而且為壓鑄模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，壓鑄成型特征的識(shí)別與提取奠定了基礎(chǔ)。即：設(shè)過(guò)主要形狀特征的中心，沿其內(nèi)輪廓表面脫模方向變化的參數(shù)為v，繞v軸變化的參數(shù)為θ，則其內(nèi)、外輪廓表面的參數(shù)化表示分別為：；主要形狀特征內(nèi)、外輪廓表面上的v向等參數(shù)線如圖123所示： 圖123 壓鑄件v向等參數(shù)線主要形狀特征內(nèi)、外輪廓曲面應(yīng)分別滿足：；式中：由此可知，壓鑄件主要內(nèi)、外形狀特征的最大輪廓特征曲線必位于主要形狀特征v向起始端面（即凹陷或通道所在的被減體端面）上，曲面反映了壓鑄件主要形狀的最大輪廓特征和脫模方向。 壓鑄件形狀特征脫模方向的確定根據(jù)壓鑄成型的工藝特點(diǎn)，壓鑄件各形狀特征的成型與脫模過(guò)程可歸結(jié)為壓鑄件的內(nèi)表面成型與脫模和壓鑄件的外表面成型與脫模。壓鑄件主要形狀特征與其它實(shí)體相交，構(gòu)成壓鑄件內(nèi)外表面上的孔（通道）、凹陷、凸起等為壓鑄件次要形狀特征。 壓鑄件形狀特征的分類(lèi)壓鑄件屬?gòu)?fù)雜、薄壁類(lèi)零件， 其形狀特征為主要形狀特征與有限的次要形狀特征的集合。 壓鑄件形狀特征分析與描述壓鑄件的形狀特征是壓鑄模具設(shè)計(jì)的依據(jù)，是直接影響模具的結(jié)構(gòu)、壓鑄成型工藝的穩(wěn)定性、成型質(zhì)量和生產(chǎn)成本的主要因素。完成一次壓鑄成型過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)為成型周期，在整個(gè)成型周期中，壓射時(shí)間和冷卻時(shí)間是其基本組成部分，壓射時(shí)間和冷卻時(shí)間的多少對(duì)壓鑄件的質(zhì)量有決定性影響。通過(guò)調(diào)整壓射沖頭速度，更換壓射沖頭直徑，改變壓射比壓和內(nèi)澆道截面積等，可直接或間接調(diào)整內(nèi)澆道速度。內(nèi)澆道速度對(duì)壓鑄件的伸長(zhǎng)率和抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能有重要影響，一般為22~55m/s。當(dāng)澆鑄金屬液量占?jí)菏胰莘e較少時(shí)，選取較高的速度。在壓射過(guò)程中，壓射速度分為低速壓射速度和高速壓射速度兩個(gè)階段。壓室內(nèi)壓射沖頭推動(dòng)熔融金屬液的移動(dòng)速度稱(chēng)為壓射速度或壓射沖頭速度。式中：F為壓鑄件在分型面上的投影面積；k為比例系數(shù)。壓射力與壓室直徑和壓射比壓存在如下關(guān)系：壓射比壓p與壓鑄合金種類(lèi)、壓鑄件壁厚和結(jié)構(gòu)有關(guān)，其選取范圍為：式中：?jiǎn)挝粸閗g/cm2。但壓鑄合金溫度過(guò)高將導(dǎo)致合金燒損嚴(yán)重，甚至分解，因此，壓鑄合金溫度必須低于其過(guò)度燒損或分解的溫度ts，即：模具溫度對(duì)壓鑄合金在型腔內(nèi)的流動(dòng)和壓鑄制品的內(nèi)在性能與表面質(zhì)量影響很大，模具溫度應(yīng)根據(jù)壓鑄合金種類(lèi)進(jìn)行選用。因此，壓鑄成型的溫度直接決定了壓鑄模具的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模具熱平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1. 溫度壓鑄成型工藝過(guò)程需要控制的溫度有壓鑄合金溫度和模具溫度。壓鑄件脫模方向與脫模斜度對(duì)壓鑄件尺寸精度的影響如圖120所示：圖120 壓鑄件脫模斜度與徑向尺寸精度脫模斜度引起的壓鑄件徑向尺寸誤差為：式中：Δ0為壓鑄件尺寸精度允許的誤差值。影響壓鑄件精度的因素有以下幾個(gè)方面：（1） 壓鑄材料本身的收縮性；（2） 壓鑄件的成型溫度、壓力、時(shí)間等成型條件；（3） 壓鑄件形狀、脫模方向與脫模斜度的大??；（4） 模具結(jié)構(gòu)與模具制造及磨損；（5） 成型后的測(cè)量誤差與存放條件。壓鑄合金的流動(dòng)性直接決定了模具成型零件的配合間隙與模具澆注系統(tǒng)的形式和尺寸，壓鑄合金的流動(dòng)性由壓鑄合金的溢邊值來(lái)表示。 壓鑄成型工藝特征分析 壓鑄件材料特征壓鑄件材料特征用于描述壓鑄模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，壓鑄件的收縮性、壓鑄合金的流動(dòng)性及切削加工性等相關(guān)信息。目前，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、精密、大型壓鑄件的壓鑄企業(yè)得到了高速的發(fā)展，已形成遍布全國(guó)的壓鑄產(chǎn)業(yè)集群，壓鑄件年產(chǎn)量超過(guò)86萬(wàn)噸，年產(chǎn)值近400 億元，處于穩(wěn)步增長(zhǎng)的局面。壓鑄件的應(yīng)用領(lǐng)域從汽車(chē)壓鑄件（占?jí)鸿T件總量的50%左右），向摩托車(chē)、農(nóng)用車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、五金燈具、家用電器、電動(dòng)工具、計(jì)算機(jī)產(chǎn)品、通訊設(shè)備、建筑五金、日用五金、玩具產(chǎn)品以及旅游產(chǎn)品等領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。壓鑄產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的多元性是中國(guó)壓鑄生產(chǎn)特征之一。外資的涌入和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的興起，使得合資、獨(dú)資壓鑄企業(yè)如雨后春筍，這些新興的企業(yè)以精良的設(shè)備和先進(jìn)的技術(shù)，成為壓鑄工業(yè)發(fā)展中的一支新生力量。20世紀(jì)80年代，中國(guó)的壓鑄技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)水平，在從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)壓鑄機(jī)的同時(shí)，自行設(shè)計(jì)和制造出成系列的性能良好的壓鑄機(jī)，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸應(yīng)用到壓鑄生產(chǎn)中。中國(guó)的壓鑄業(yè)起步于20世紀(jì)50年代初，1958年以后，在航空、儀表、機(jī)電等行業(yè)開(kāi)始大量應(yīng)用壓鑄件。目前，該項(xiàng)技術(shù)廣泛為汽車(chē)工業(yè)、儀表、電子通信、家電、玩具等產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)出形狀復(fù)雜、薄壁、美觀的金屬零件，并能滿足對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越高的要求。近年來(lái)，汽車(chē)輕量化，計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備的改進(jìn)，對(duì)壓鑄件的需求激增，為壓鑄技術(shù)的發(fā)展注入了前所未有的活力。壓鑄合金熔點(diǎn)的不斷增高，使得壓鑄件應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。在汽車(chē)工業(yè)中，為了降低油耗，提高能源的利用率，用鋁鎂合金壓鑄件替代鋼鐵鑄件已成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。 oehri制造出冷室壓鑄機(jī)，這一發(fā)明是壓鑄技術(shù)的重大進(jìn)展，使鋁合金、黃銅合金的壓鑄成為現(xiàn)實(shí)。1914年，可用于鋁合金壓鑄。壓鑄技術(shù)的出現(xiàn)，迄今已有150余年的歷史。 壓鑄技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用壓鑄及其相關(guān)技術(shù)涉及機(jī)械制造、液壓傳動(dòng)、材料、冶金、電氣、電子、傳感器、檢測(cè)、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、化工等許多學(xué)科領(lǐng)域，并正在向邊緣學(xué)科滲透。同時(shí)，壓鑄機(jī)操作程序少，生產(chǎn)效率高，設(shè)備維修方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。立式壓鑄機(jī)的壓室和壓射機(jī)構(gòu)是處于垂直位置，模具處于水平位置，其工作過(guò)程如圖118所示：1壓射沖頭 2壓室 3液態(tài)金屬 4定模 5動(dòng)模 6噴嘴7型腔 7澆道 8返料沖頭 9余料圖118 立式壓鑄機(jī)壓鑄過(guò)程全立式壓鑄機(jī)的模具、壓室、壓射機(jī)構(gòu)均處于垂直位置，其工作過(guò)程如圖119所示：1壓射沖頭 2液態(tài)金屬 3壓室 4定模 5動(dòng)模 6型腔 7余料圖119 全立式壓鑄機(jī)壓鑄過(guò)程冷室臥式壓鑄機(jī)的壓室和壓射機(jī)構(gòu)處于水平位置，模具與壓室的相對(duì)位置及壓鑄過(guò)程如圖116所示。如圖117所示：圖117 熱壓室壓鑄機(jī)壓鑄過(guò)程2. 冷壓室壓鑄機(jī)冷壓室壓鑄機(jī)的壓室與保溫坩堝是分開(kāi)的。1. 熱壓室壓鑄機(jī)熱壓室壓鑄機(jī)的特點(diǎn)是生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；金屬消耗少，工藝穩(wěn)定，壓入型腔的液態(tài)金居于凈，無(wú)氧化類(lèi)雜，鑄件質(zhì)量好。目前，壓鑄機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是：大型化、系列化、自動(dòng)化，并且在機(jī)器的結(jié)構(gòu)上有了很大的改進(jìn)。 壓鑄機(jī)及其分類(lèi)壓鑄機(jī)是壓鑄生產(chǎn)最基本的設(shè)備。（2） 壓鑄生產(chǎn)一次性投資大，壓鑄模制造成本高，不適合小批量生產(chǎn)。一般冷室壓鑄平均每班可壓鑄600700次；小型熱室壓鑄平均每班可壓鑄30007000次。（5） 生產(chǎn)率高。（4） 材料利用率高。（2） 壓鑄件組織致密，具有較高的強(qiáng)度和硬度，可壓鑄形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁、深腔的金屬零件。1壓射沖頭 2壓室 3液態(tài)金屬 4定模 5動(dòng)模 6型腔 7澆道 8余料圖116 壓鑄工藝過(guò)程及成形原理 壓鑄工藝特點(diǎn)1. 壓鑄工藝的優(yōu)點(diǎn)（1） 產(chǎn)品質(zhì)量好。第四階段：壓射系統(tǒng)有增壓器對(duì)尚未完全凝固的金屬進(jìn)行增壓，使金屬液在壓力作用下凝固，從而獲得內(nèi)部組織致密、輪廓清晰的精密鑄件。第二階段：壓射沖頭的壓射力上升，在模具澆鑄系統(tǒng)內(nèi)澆口的阻力作用下，金屬液產(chǎn)生壓力峰，使之具備向模具型腔內(nèi)填充的能力。壓鑄過(guò)程原理如圖116所示。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，特別是汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，正在推動(dòng)壓鑄技術(shù)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的新時(shí)代。在21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)全球化浪潮中，產(chǎn)業(yè)發(fā)展序列的國(guó)際分工正在形成。圖115 退出UG時(shí)的警告 壓鑄技術(shù)概述壓力鑄造(簡(jiǎn)稱(chēng)壓鑄)是先進(jìn)的金屬成形方法之一，是實(shí)現(xiàn)金屬少、無(wú)切削的一種有效途徑。在退出UG ，如圖115所示。若零件文件為組件文件，則執(zhí)行保存時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將該零件文件所有相關(guān)的文件全部保存。3．保存文件UG 。2．打開(kāi)文件選擇【文件】【打開(kāi)】命令，系統(tǒng)將彈出如圖114所示的【打開(kāi)部件文件】對(duì)話框，先指定文件的位置，接著再輸入文件名或在文件列示欄中選擇所需的文件，單擊【OK】按鈕，即打開(kāi)一個(gè)UG文件。在UG ，選取像素的方式包括利用鼠標(biāo)單一點(diǎn)選及重復(fù)點(diǎn)選，鏈接選取選取相互連接的像素，以矩形和多邊形框選群組對(duì)象，針對(duì)圖面的所有對(duì)象進(jìn)行選取，以及局部取消已選取的部分像素等選取方法。矩形方式提供了內(nèi)部、外部、交叉、內(nèi)部/交叉和外部/交叉等五種選取模式。 選擇方式對(duì)話框在【選擇方式】對(duì)話框中，過(guò)濾方式用于限制選取對(duì)象，包括類(lèi)型、顏色、圖層、其它以及重置等五個(gè)選項(xiàng)。在對(duì)話框的過(guò)濾方式下拉列表框中選擇“更多”時(shí)，將彈出如圖111所示的【選擇方式】對(duì)話框，可通過(guò)選擇方式的設(shè)定，僅選取單一形式的操作對(duì)象。當(dāng)選單資料過(guò)多時(shí)，則有滾動(dòng)條來(lái)輔助資料的選取，其好處除了方便使用之外，還可以節(jié)省空間。6．調(diào)整式設(shè)定調(diào)整式設(shè)定一般用于設(shè)定限制的范圍，滑動(dòng)它可由最小值移動(dòng)調(diào)整至最大值；也可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，此時(shí)，無(wú)須明確限制設(shè)定值大小。5．開(kāi)關(guān)式設(shè)定開(kāi)關(guān)式設(shè)定僅有開(kāi)啟與關(guān)閉兩種設(shè)定形式，通常此形式用于簡(jiǎn)單的設(shè)定。UG （下拉式開(kāi)關(guān)）。其中，【應(yīng)用】按鈕是執(zhí)行結(jié)果，但對(duì)話框不關(guān)閉,而【確定】按鈕則執(zhí)行后關(guān)閉對(duì)話框。3．立即執(zhí)行按鈕在UG ，單擊立即執(zhí)行按鈕后，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)執(zhí)行該設(shè)定功能。2．圖標(biāo)式設(shè)定圖標(biāo)式設(shè)定類(lèi)似于工具欄的工