跟大咖学设计 · 第22期 | 全国模具设计大赛作品详解

面对一款外观要求较高的小吨位薄壁压铸件，如何优化设计以保障产品稳定性与经济性的统一？

来自第三届全国“适创杯”模具设计挑战赛小吨位组参赛团队——朝阳之光队给出了他们的方案。

针对产品是薄壁件，外观要求较高的特点，朝阳之光队采用－体料缸与抽真空组合，减少空气阻力与气体含量，同时增加加热系统提升模温，加强铝液的流动性，从而确保了产品的成型稳定性与综合合格率。

模具整体展示

浇排系统展示

产品外该产品体积约 630000 mm³，配套渣包体积 200000 mm³，浇道体积 404000 mm³，总体积约 1234000 mm³，整体出品率达到 51%。

模具尺寸为 720×665×787 mm，匹配 500T压铸机，锁模力需求约 3957 kN。冲头直径 Ø90 mm，压射行程 450 mm，压室充填率约 42%。

从整体参数来看，这是一款典型的小吨位薄壁压铸件。对于此类产品而言，如何在有限设备条件下实现稳定充填，同时保证外观质量与生产效率，是模具设计中的重点。

■ 浇排系统

在设计初期，团队首先对产品结构进行分析并确定设计方向。

由于产品尺寸较大且高度较高，填充距离较长，因此团队判断进料位置应尽可能靠近成型末端，以缩短产品对侧远端的充填距离；并选择易于布置浇口的平整区域，使产品上下区域充填顺序尽量同步，从而确保产品稳定成型并提高生产效率。

随后，团队结合模流仿真不断对方案进行优化。

初版方案中，团队将进料口设置在外型R中间，兼顾上下成型。通过智铸超云进行模流仿真，界面前沿结果显示，模具整体下部充填快、上部充填慢；且卷起压力结果显示，部分区域出现包卷。

方案一 智铸超云界面前沿结果

方案一 智铸超云卷气压力结果

随后在第二轮方案中，团队对进料位置进行调整，将进料口设置外型R下方。模流仿真结果显示，下部充填更快、上部充填更慢；通过卷起压力结果明显看到，产品依然存在较大面积包卷风险，需要进一步调整流道布置。

方案二 智铸超云界面前沿结果

方案二 智铸超云卷气压力结果

第三版方案中，团队将进料口调整到外型R上方。通过模流仿真观察到产品上下区域的金属液基本同步到达末端，包卷现象明显减少，充填过程更加稳定。

因此，选择该方案作为终版浇排方案。

定版方案 智铸超云界面前沿结果

定版方案 智铸超云卷气压力结果

在浇口尺寸设计方面，团队通过产品大小及壁厚进行分析。产品基本壁厚约 2.5mm，属于薄壁结构，金属液冷却较快，因此内浇口要薄，充填速度要快，才能保证产品成型与外观要求。

定版方案浇口设计

综合计算后，团队将内浇口厚度控制在 1.8mm，设计内浇口速度约 50 m/s，速度比约 15，压射速度约 3.3–3.5 m/s，既保证充填能力，又避免对模具产生过度冲蚀。

P-Q图表

■ 温控系统

在温控系统方面，团队在设计中采用了差异化策略。

仿真结果显示，产品中间壁厚位置附近存在热节风险，时间较短，基本在5s以内，但料饼壁厚位置时间较长，需注意相关位置冷却水的排布。

智铸超云热节仿真结果

同时，兼顾产品是薄壁件，外观要求高的特征。团队选择在定模侧通过油加热提升模具温度，从而增强铝液流动性，减少冷料风险；而对于存在热节风险的位置，则通过点冷与线冷结合的方式加强冷却。

通过热平衡模拟可以看到，在连续多次循环后，模具温度逐渐趋于稳定。第10次循环的温度曲线已与第9次基本一致，说明模具已达到稳定热平衡状态。

模具热传感器曲线无冷却（左）与有冷却（右）

这种“局部加热 + 局部冷却”的组合方式，使模具温度分布更加合理，也为稳定量产提供了保障。

定模侧冷却前（左）后（右）温度结果对比

动模侧冷却前（左）后（右）温度结果对比

综合来看，朝阳之光队的方案体现出以下设计亮点。

Ø 亮点一：滑块进料设计，缩短充填路径。通过将进料口布置在滑块位置，大幅缩短远端充填距离，同时使产品上下区域基本同步充填，提升产品成型稳定性并缩短成型时间。

Ø 亮点二：进料保护台设计，防止缺肉缺陷。在进料口区域设置保护台结构，增加模具定位精度，可有效防止充填初期产生缺肉现象，提高产品外观质量。

Ø 亮点三：抽芯机构设计，降低产品变形风险。通过计算滑块侧包紧力4700公斤，对应产品截面承载能力5275公斤，存在被滑块拉模变形或断裂的风险，因此团队增加了滑块顶出机构，使抽芯过程更加稳定，提升产品合格率。

防止滑块抽芯及开模时产生变形的扣位

Ø 亮点四：三面抱紧结构，提高滑块稳定性。滑块与滑块座两侧设置斜度，并配合锁块斜度形成三面抱紧结构，可有效抵抗压射冲击力，避免滑块松动，提高模具精度与稳定性。

Ø 亮点五：面向生产维护的结构优化。在模具设计中充分考虑加工与装配便利性，例如合理预留装配间隙、重要零件刻字标识、重量件设置起吊螺孔等，在不抽压机大杠的前提下，模具可以整套旋转放入500T压机，使模具在实际生产和维护过程中更加高效、快捷、安全。

重要零件刻字标识与装配避空间隙

整体来看，朝阳之光队的设计思路围绕“稳定充填与高质量”展开。

通过优化进料位置与浇排系统，使金属液充填更加平稳；通过局部加热与冷却结合的温控策略，实现模具热平衡；再结合滑块结构强化与多项细节优化，提升模具稳定性与生产效率。从流态控制到结构细节逐层推进，使整套模具方案既具备良好的成型能力，也具备较高的生产可靠性。