1　汽车支架铸件结构分析

铝合金汽车减震器顶胶支座铸件如图1所示，整体呈三角形状，左右对称结构，中间位置是受力承载孔，3个小孔是拉铆连接孔；中间承载孔的正面深度较深，背面深度较浅。铸件材料为ADC1，外形尺寸为150.3mm×151.9mm×51.5mm，体积为149cm3，质量为403g。铸件中间圆孔区域壁厚局部约10mm，基本壁厚约3mm。铸件质量接收标准：内部孔洞尺寸＜φ2mm。

2.1　分型设计

根据铝合金汽车减震器顶胶支座的结构特点，分型线选择铸件最大外形轮廓位置，有利于简化模具分型面及结构，也便于浇注系统及排溢系统的设计。铝合金汽车减震器顶胶支座背面结构较为复杂，将其设计在动模侧成型。顶胶支座整体结构较为简单，但是中间承载孔较深，压铸过程有滞留定模的风险，所以将减震器顶胶支架设计在定模侧成型，模具设计需重点关注中间承载孔特征并设计应对方案，具体分型设计如图2所示。

2.2　排位设计和压铸工艺方案

结合汽车支架铸件的尺寸规格、市场需求及企业的压铸机资源，经过技术评审，确定选用3500kN卧式冷室压铸机生产及1模2腔的技术方案；凸模直径为φ80mm。铸件的形状是三角形盘形铸件，中间不但是镂空状而且尺寸相对较高、壁厚较厚，也是主要功能特征区，所以浇注系统设计采用钳形流道，浇口方向对着中心轴孔填充的方案，如图3所示。

2.3　浇注系统设计

浇注系统是压铸模较重要的组成部分，其不仅对铝合金液在型腔内的流动方向与状态起决定性作用，还对型腔内的气体排出、铸造压力传递等方面有重要影响，同时影响模具温度场的分布、压铸工艺调试的等方面。铝合金汽车减震器顶胶支座浇注系统设计如图3所示。内浇口截面积按照式（1）计算：

其中，∑A内为单个零件内浇道的截面积，mm2；G为单个零件和渣包的质量（约为零件质量的1.3倍），g；ρ为铝合金液体的密度，g/cm3；v为铝合金液体的填充速度，m/s；t为铝合金液体填充时间，s。

使用UG软件测量3D模型，G为403g，ρ取2.4g/cm3，v取42m/s，t取0.02s，计算可得内浇口截面积约为200mm2，内浇口厚度取铸件壁厚的70%，约为2.2mm。

2.4　排溢系统设计

排溢系统设计是为了提高铸件内部质量、外观品质等，是压铸模不可或缺的组成部分。排溢系统不仅能有效减少内部孔洞等缺陷，还能排出填充过程中前端凝固的金属液。由于铝合金液填充到型腔末端时热量损失大，设计渣包不仅能改善模具温度场平衡，还能提高铸件成型质量。排溢系统设计如图3所示。

2.5　数值模拟

采用Flow3D软件对成型工艺进行模流分析，将三维模型以.stl格式导入Flow3D软件，并设置网格单元尺寸≤1mm；按照操作流程依次设置Flow3D软件的参数，模具零件材料为SKD61钢，压铸件材料为ADC1，压铸工艺参数如表1所示。

型腔填充顺序如图4所示，当t=0.1998s时，铝合金液到达内浇口附近并开始填充型腔；当t=0.2056s时，型腔填充50%左右；当t=0.2205s时，铝合金液填充型腔完成；当t=0.231s时，渣包和排气道全部填充完成。整体填充型腔平稳，无较大范围的卷气，金属液同时到达型腔末端排溢系统，整体充型较理想。凝固顺序分析如图5所示，孤立的热节区域集中在铸件中间轴孔周围，热节位置在模具结构设计时需特别关注，应重点设计冷却系统，旨在减少铝合金汽车减震器顶胶支座气孔和缩孔缺陷，提高其成型质量。

3　模具结构设计

使用UG软件设计减震器顶胶支座的压铸模结构，如图6所示。模具整体外形尺寸为760mm×650mm×550mm，推出行程为40mm。为了使型腔内气体排出顺畅，在排气道末端设计了排气块结构；为了保证铸件尺寸精度，模具分型采用凹凸定位分型。

3.1　冷却系统设计

压铸模的冷却系统是影响铸件成型质量的重要因素，冷却系统是模具温度控制的重要方式，为了保证压铸生产的连续性，压铸过程的热量需通过冷却系统带走，使压铸模温度维持在合理范围。由于减震器顶胶支座基本壁厚为3mm，属于常规铸件，中间轴承孔局部厚度约10mm，热量较多。根据凝固分析结果，对应热节区域设计冷却水路，如图7所示，定模侧中间轴孔位置热量较多，专门设计冷却芯循环冷却结构；定模流道附近设计1组冷却水路，动模侧中间轴孔位置设计2个点冷结构，动模流道附近设计1组冷却水路。

3.2　定模反推设计

定模反推是在模具定模侧设计推出压铸件机构，为了解决定模侧抱紧力大的问题，让铸件在模具开模过程中，铸件留在动模侧，便于取出压铸件，定模反推机构如图8所示。

定模框1和定模镶件4固定连接，定模镶件3在定模镶件4的通道内可上、下滑动一定距离（4mm），滑动的极限位置依靠定模镶件3的挂台控制。反推压块2固定在定模框1上压住碟簧6，碟簧6通过碟簧垫板7将压力传递到定模镶件3上，并将定模镶件3向下推动一定距离（4mm）。

在压铸生产前，当模具的动、定模合模时，定模镶件3被动模向上推动，压缩碟簧6，直到定模镶件3的上端面和定模框1接触。在此过程中，点冷管5、碟簧垫板7、密封圈8和运水芯9与定模镶件3同步运动。

在压铸生产后，当模具的动、定模打开时，在碟簧6的作用下，将定模镶件3、点冷管5、碟簧垫板7、密封圈8和运水芯9同时向下推动，此时定模镶件3将铸件推出并留在动模上。

压铸模开发制作完成后，在3500kN卧式冷室压铸机试生产，模具温控系统设计合理，铸件中间轴孔附近的局部厚大区域无明显的缩孔和粘模缺陷，压铸试生产稳定。经连续批量生产验证，模具零件运动顺畅、结构可靠，定模反推机构设计合理，实际成型的铝合金汽车减震器顶胶支座经X射线无损探伤检测，关键区域无明显气孔和缩孔缺陷，如图9所示，满足客户铸件质量接收标准。

▍原文作者：吴昊燃， 雷书星

▍作者单位：天津津荣天宇精密机械股份有限公司