鋁壓鑄件具有生產(chǎn)效率高、加工成本低、生產(chǎn)過程中易實現(xiàn)機械自動化、鑄件尺寸精度高、表面質(zhì)量好、整體力學(xué)性能好等優(yōu)點；但在鑄造成型過程中易產(chǎn)生氣孔、流痕、擦傷、凹陷、裂紋、欠鑄等缺陷，這些缺陷使得壓鑄件外觀質(zhì) 量和機械性能下降。為避免在壓鑄成型過程中出現(xiàn)以上問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計師需要在壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)提前進行方案評估，并在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計上合理布局，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)將缺陷縮小到最小范圍。

1 鋁合金壓鑄件成型原理

鋁合金壓鑄件必須有模具成型，與壓鑄機、鋁合金組合加以綜合運用的過程。壓鑄工藝原理是利用高壓將金屬液高速流入一精密金屬模具型腔內(nèi)，金屬液在壓力作用下冷卻凝固成鑄件。冷、熱室壓鑄是壓鑄工藝的兩種基本方式。冷室壓鑄中金屬液由手工或自動澆注裝置澆入壓室內(nèi)，然后壓射沖頭前進，將金屬液壓入型腔。在熱室壓鑄工藝中，壓室垂直于坩堝內(nèi)，金屬液通過壓室上的進料口自動流入壓室。壓射沖頭向下運動，推動金屬液通過鵝頸管進入型腔，金屬液凝固后，壓鑄模具打開，取出鑄件，完成整個壓鑄形成工藝過程。

2 鋁合金壓鑄件設(shè)計要點

壓鑄件設(shè)計的合理性關(guān)系到整個壓鑄成型工藝的進行，在進行壓鑄件設(shè)計時，應(yīng)充分考慮壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點、壓鑄的工藝要求，盡量減少設(shè)計的壓鑄件在壓鑄成型工藝過程中缺陷的發(fā)生，以最優(yōu)的設(shè)計方案從最大程度上提高壓鑄件質(zhì)量。

2.1 合理設(shè)計壓鑄件壁厚

鋁合金壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計時要充分考慮壁厚問題，壁厚是壓鑄工藝中一個具有特殊意義的因素，壁厚與整個工藝規(guī)范有著密切的關(guān)系，如填充時間的計算、內(nèi)澆口速度的選擇、凝固時間的計算、模具溫度梯度的分析、壓力（最終比壓）的作用、留模時間的長短、鑄件頂出溫度的高低及操作效率；設(shè)計壁厚太厚會出現(xiàn)縮孔、砂眼、氣孔、內(nèi)部晶粒粗大等外表面缺陷，使得機械性能下降，零件質(zhì)量增加導(dǎo)致成本上升；設(shè)計壁厚太薄會造成鋁液填充不良，成型困難，使鋁合金溶解不好，容易出現(xiàn)鑄件表面填充困難、缺料等缺陷，并給壓鑄工藝帶來困難；壓鑄件隨氣孔的增加，其內(nèi)部氣孔、縮孔等缺陷增加，故在保證鑄件有足夠強度和剛度的前提下，應(yīng)盡量減小鑄件壁厚并保持截面的厚薄均勻一致。

2.2 合理設(shè)計壓鑄件加強筋

對于大平面或壁薄的壓鑄件，其強度、剛性較差，易變形，這時利用加強筋可以有效防止壓鑄件收縮、斷裂，消除變形，增強壓鑄件的強度與剛性，對過高的柱、臺等結(jié)構(gòu)，可以利用加強筋改善應(yīng)力分布狀況，防止根部斷裂，同時加強筋可以輔助熔化金屬的流動，提高鑄件的填充性能。加強筋的根部厚度不大于此處壁的厚度，一般厚度設(shè)計為0.8～2.0mm；加強筋的脫模斜度一般設(shè)計為1°～3°，高度越高設(shè)計脫模斜度越??；加強筋根部需添加圓角，以避免零件截面急劇變化，同時輔助熔化金屬流動，減小零件應(yīng)力集中，提升零件強度，圓角一般接近與此處壁厚；加強筋高度一般不超過其厚度的5倍，加強筋厚度一般要求均勻，若設(shè)計太薄，加強筋本身易斷裂，若太厚，則易產(chǎn)生凹陷、氣孔等缺陷。表1為加強筋厚度和壓鑄件壁厚關(guān)系。

2.3 合理設(shè)計壓鑄件出模斜度

壓鑄件出模斜度的作用是減少鑄件與模具型腔的摩擦，容易取出鑄件；確保壓鑄表面不拉傷，同時可以延長模具壽命。出模斜度與壓鑄件的高度有關(guān)，高度越大，則出模斜度越小。一般情況下，壓鑄件的外表面出模斜度約為內(nèi)腔出模斜度的1/2，但在實際設(shè)計中，可以將壓鑄件內(nèi)外表面出模斜度設(shè)計為一致，以保持壁厚均勻，簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計。如表 2為各種合金壓鑄件的最小出模斜度參考值，表3為各壓鑄件內(nèi)腔出模斜度與深度的關(guān)系。

2.4 合理設(shè)計加工余量

壓鑄件設(shè)計時應(yīng)盡量避免機加工，機加工會破壞零件表面的致密層，影響零件機械性能；會使壓鑄件的內(nèi)部的氣孔暴露，影響表面質(zhì)量，同時也會增加零件成本。壓鑄件無法避免機加工時，應(yīng)盡量避免切削量較大的設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計盡量便于機加或減小機加面積，減小機加成本。

壓鑄件上部分尺寸精度要求較高，或某些平面表面粗糙度要求高，壓鑄工藝很難達到要求，這時候就需要進行后續(xù)加工，對這部分結(jié)構(gòu)，設(shè)計時應(yīng)盡量預(yù)留加工余量。壓鑄件表面的強度，硬度比內(nèi)部高，機加工時要注意保留表面的致密度，所以機加工的余量也不能余量過度，機加過多很可能會產(chǎn)生氣孔，外表面缺陷。表4為機加余量預(yù)留參考。

2.5 鋁合金壓鑄件噴涂設(shè)計

壓鑄件表面噴涂設(shè)計一般采用噴粉工藝，其原理為靜電噴粉：主要通過電極將涂料極化，再將要噴涂的物體帶相反的電荷，在電場力的作用下粉料均勻的附著在物體表面。噴粉工藝特點：粉末靜電噴涂不會造成大氣污染，粉末可以回收降低材料的消耗成本，涂膜性能耐酸、耐堿、耐腐蝕性能好。