跟大咖学设计 · 第19期 | 大吨位优胜奖-智控领航队参赛作品详解

本期内容来自第三届全国“适创杯”模具设计大赛参赛大吨位组优胜奖的获奖团队——辰致（重庆）轻量化科技有限公司“智控领航队”。团队结合模流分析，从结构、温控系统、材料、智能化四大维度系统规划，平衡了模具的强度、寿命、效率与成本。

模具整体展示

浇排系统展示

该产品整体体积约 1,749,275 mm³，浇排总体积达到 4,073,838 mm³，对压铸设备及模具系统提出了较高要求。

设计选用 2500T 压铸机，锁模力需求约 23,265 kN，冲头直径 Ø140 mm，压室充填率 26.2%，整体工艺工作点位于合理工艺窗口区间。

在整体布局上，团队采用四滑块加动定模结构，以合箱面作为分型面；兼顾浇道布置与关键功能区成型稳定性，将合箱面作为定模，水道盖板侧作为动模，滑块按正常开模方向进行分型，确保成型稳定性和脱模顺畅。

主分型线

滑块分型方案                 产品关重位置

■ 浇排系统

智控领航队代表宋亚星介绍，在设计浇排系统时，初版方案采用从铸件底面进浇的多浇口设计，但通过模流分析，这一方案很快暴露出问题：左右两侧浇口与正面浇口在充填过程中发生明显对冲，局部区域形成紊流，卷气风险较高。

于是，在第二版方案中，团队将进浇方向改为从合箱面俯冲进浇。智铸超云仿真结果显示，铝液充填路径更加顺畅，对冲与紊流现象明显减少，同时浇口位于加工面区域，后续清理更加友好。

浇排系统方案一

浇排系统方案二

然而，新方案存在右侧局部气压偏高的问题。对此，团队并未回避，而是通过增加一支浇口，同时将右侧浇口位置外移。再次进行模拟分析看到，气压分布明显改善，最终将该方案确定为终版浇排方案。

方案二                       最终方案

■ 温控系统

在温控系统方面。由于产品壁厚较大、局部深腔集中，若冷却效率不足，极易在关键区域形成缩孔与热节。智铸超云模流仿真结果显示，在产品动定模两侧浇道、产品水道、深腔等位置均出现模具温度偏高。

定模侧（左）动模侧（右）优化前温控方案

定模侧优化前-智铸超云温度仿真结果

动模侧优化前-智铸超云温度仿真结果

针对这一问题，团队在定模侧新增8组点冷，M6螺纹预铸孔增加6组型芯冷却，深腔位置增加1组3D打印水路，同时浇道横冷直径由ø14加大到ø18。在动模侧增加6组点冷，M6螺纹预铸孔增加4组型芯冷却，深腔位置增加1组3D打印水路，同时分流块横冷直径由ø14加大到ø18。

再次使用智铸超云进行模拟分析，直观看到模具高温区得到了明显改善。

定模侧优化后-温控方案

动模侧优化后-温控方案

定模侧优化后-智铸超云温度仿真结果

动模侧优化后-智铸超云温度仿真结果

此外，针对水冷优化后仍可能存在的局部风险，团队进一步增设局部挤压强化补缩；优化壁厚设计，通过3D打印实现复杂水路布局，配合工艺调整优化铸件凝固顺序。

水冷优化前（左）后（右）智铸超云缩孔仿真结果

水冷优化前（左）后（右）智铸超云热节仿真结果

最后，团队从结构层面对方案进一步细化，以更多地服务于长期稳定生产与维护可靠性，其中部分方案已同步申请专利。

（1）在螺纹立柱、耳片及顶杆对应位置增设加强筋和凸台，优化孤立螺纹立柱的引流筋设计，提高产品刚性和抗裂性；

（2）在全周螺纹安装凸台滑块抽芯方向增加0.5°拔模斜度，深腔圆角加大至R2，产品根部、分型面及局部无圆角处均增加R0.5-R3圆角，减少应力集中和粘模风险；

（3）在动模侧增加顶杆凸台，非加工面低于产品0.2-0.3mm，确保顶出平衡，避免缺料和模具开裂。

■ 设计亮点

综合来看，该方案的设计亮点包括：

亮点一：在产品尾端加工面增加微小圆凸点R1，深0.5，间距2.5-3mm，引导气体集中排出，避免在关键功能区产生气孔。

亮点二：将定模和动模中间凸出部位设计为单独镶拼结构并配备备件，便于快速更换；滑块配合处采用单独镶拼结构，在降低加工难度和工时的同时，显著减少模具成本。

亮点三：在冲头端设计面环形槽，增加料饼散热面积，降低爆料饼风险

亮点四：壁厚厚大位置增加挤压销，降低因产品壁厚厚大产生的缩松风险，从而降低因缩松导致水道与螺纹孔发生串漏的风险，提高产品气密性。

亮点五：【已申请专利】将真空阀的阀芯封水面设计成锥面+直面两段配合，直面第一次封水，锥面第二次封水，降低真空阀堵塞风险。

T字型+漏斗型密封结构

亮点六：设计3D打印水路，对位于浇口冲刷区域的镶块进行冷却，同时减少对镶块的冲蚀、磨损。

智控领航队的整体设计核心在于平衡强度、寿命、效率与成本，其作品从结构、温控系统、材料、智能化四大维度系统规划。在结构设计上以刚性与稳定性优先，在易冲蚀部位以抗损耐用材料为基础，结合模流分析，动态调整结构设计，精准控温，同时平衡成本和效率，增加减重槽，保证了产品的质量。