压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少、无切削的特种铸造方法。它是将熔融金属在高压高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固形成铸件的过程。高压髙速是压力铸造的主要特征。常用的压力为数十兆帕，填充速度（内浇口速度）约为16-80m/s，金属液填充模具型腔的时间极短，约为0.01-0.2s。
由于用这种方法生产产品具有生产效率高，工序简单，铸件公差等级较高，表面粗糙度好，机械强度大，可以省去大量的机械加工工序、设备，节约原材料等优点，所以现已成为我国铸造业中的一个重要组成部分。
压铸模在金属模具中属于较复杂的一类，涉及的知识点较多，由于篇幅所限，本章仅就压铸模的结构、压铸件的设计作简单的探讨。
8.1.1 压铸模的结构组成
压铸模由定模和动模两个主要部分组成。定模与压铸机压射机构连接，并固定在定模安装板上，浇注系统与压室相通。动模安装在压铸机的动模安装板上，并随动模安装板移动而与定模合模或开模。合模时，闭合构成型腔与浇铸系统，液体金属在高压下充满型腔；开模时，动模与定模分开，借助于设在动模上的推出机构将铸件推出。压铸模的基本结构如图8-1所示。
1. 成型工作零件
定模镶块和动模镶块合拢后，构成型腔的零件称为成型工作零件，包括固定的和活动的镶块和型芯。
2. 浇注系统
浇注系统是连接压室与模具型腔，引导金属液进入型腔的通道。
3. 溢流与排气系统
溢流与排气系统是排除压室、浇道和型腔中气体的通道，一般包括排气槽和溢流槽，一般开设在成型工作零件上。
4. 模架
① 支承与固定零件：包括各种套板、座板、支承板和垫块等构架零件。其作用是将模具各部分按一定的规律和位置加以组合和固定，并使模具能够安装到压铸机上。
② 导向零件：引导动模和定模合模或开模。
③ 推出与复位机构：将压铸件从压铸模上脱出的机构，包括推出、复位零件，还包括这个机构自身的导向和定位零件。

图8-1 压铸模的基本结构
1-限位钉 2-垫块 3-推板 4-推杆固定板 5-复位杆 6-支承板 7-限位块 8-拉杆 9-弹簧
10-侧滑块 11-楔紧块 12-斜销 13-侧型芯 14-动模镶块 15、16-型芯 17-主型芯 18-推杆
19-成型空腔 20-型腔镶块21-定模座板 22-定模板 23-导柱 24-浇口套 25-浇道镶块
26-导套 27-动模板 28-浇道推杆 29-推板导柱 30-推板导套 31-内六角螺钉 32-动模座板
5. 抽芯机构
抽芯机构是抽动与开合模方向运动不一致的活动型芯的机构，合模时完成插芯动作，在压铸件推出前完成抽芯动作。
6. 加热与冷却系统
加热与冷却系统用于平稳模具温度。
7. 其他
模具内还有其他如紧固用的螺栓、销钉以及定位用的定位件等。
8.1.2 压铸模结构设计
1. 成型零件设计
在金属压铸模结构中，构成成型空腔以形成压铸件几何形状的零件称为成型零件。这些零件的质量决定了压铸件的质量和精度。同时，由于它们直接与金属液接触，承受着高速、高温、高压金属液的冲击和冲蚀，因而，这些零件也决定了压铸模的使用寿命。成型零件包括型腔、固定型芯、活动型芯等。成型零件是根据压铸件的不同结构形式和模具制造工艺的需要，将相互对应的几何构件组合在一起，形成成型空腔的。因此，成型零件的拼接形式、尺寸精度、几何形状、机械强度等因素对压铸件的质量有直接的影响。
成型零件的结构形式，大体可分为整体式和镶拼式两类。
(1) 整体式结构
整体式结构如图8-2所示。整体式结构模具的特点：
① 强度高，刚性好。
② 与镶拼式结构相比，压铸件表面光滑平整。
③ 减少模具的装配工作量，缩小模具外形尺寸。
④ 易于设置冷却水道。
⑤ 对于压铸高熔点金属可提高模具寿命。
整体式结构适用于如下模具：型腔较浅的小型单腔模具；生产形状较简单、精度上要求不高、低熔点合金压铸件的模具；压铸件生产批量小，可不需进行热处理的模具。目前己很少采用整体式结构的压铸模。

图8-2整体式结构
(2) 镶拼式结构
成型部分的型腔和型芯是由镶块相拼而成。镶块装入模具的套板内加以固定，就构成了动（定）模型腔，如图8-3所示。这种结构广泛地应用于压铸模中。

图8-3 镶拼式结构
1-定模套板 2-定模座板 3-浇道套 4-整体镶块 5-导柱 6-组合镶块
成型零件采用镶拼式结构的优点是：能合理使用模具钢，降低成本；便于易损件的更换和修理；拼合处的适当间隙有利于型腔排气。采用整体镶块时，简化了加工工艺，提高了模具制造质量，容易满足成型部位的精度要求。
成型零件采用镶拼式结构的缺点是：增加了装配时的困难，且难以满足较高的组合尺寸精度；模具的热扩散条件变差；镶拼处的缝隙易产生飞边，既影响模具使用寿命，又会增加铸件去毛刺的工作量。
随着电加工、冷挤压等模具加工新工艺的发展及模具加工技术的不断提高，压铸模复杂型腔的难度逐渐得到克服。因此，在加工条件许可的情况下，除了满足压铸工艺要求，如排除深腔内的气体或便于更换易损部分而采用组合镶块外，其余应尽可能采用整体镶块。
镶拼式结构适用于以下场合：① 型腔较深或较大型的模具；② 多型腔模具； ③ 成型表面比较复杂的模具。
2. 推出机构设计
推出机构用于开模后卸除压铸件对成型零件的包紧力，并使压铸件处于便于取出的位置。推出机构一般设置在动模上。在压铸的每一工作循环中，推出机构推出压铸件后，都必须准确地回到原来的位置，这个动作通常是借助复位机构来实现的，使合模后的推出机构处于准确可靠的位置。
(1)推出机构的组成（见图8-4）
① 推出元件：用于推出压铸件，如推杆、推管、卸料板、成型推板、斜滑块等。
② 复位元件：控制推出机构在合模状态时准确地回到原位，如复位杆和能兼起复位作用的推杆。
③ 限位元件：保证推出机构在压射力作用下不改变位置，起到止退、限位作用，如挡钉、挡圈等。
④ 导向元件：保证推出机构按既定方向平稳可靠地往复运动，如推板导柱、推板导套等。
⑤ 结构元件：使推出机构各元件装配成一体，起固定作用，如推杆固定板、推板及其他连接件。

图8-4 推出机构的组成
1-复位杆 2-限位钉 3-推杆 4-推管 5-型芯
6-推杆固定板 7-推板 8-推板导柱 9-推板导套
(2) 推出机构的分类
根据压铸件的外形、壁厚及结构特点，压铸件的推出机构有多种类型：① 按推出机构的驱动方式分为机动推出、液压推出和手动推出；② 按推出元件的动作方向，推出机构可分为直线推出、斜向推出、摆动推出和旋转推出；③ 按推出元件的结构特征，推出机构可分为推杆推出、推管推出、卸料板推出、推块推出和综合推出等；④ 按推出机构的动作特点，又可分为一次推出机构、二次推出机构、多次顺序分型脱模机构以及定模推出机构等。
(3) 推出部位的选择原则
① 设在压铸件包紧的成型部位（如型芯）周围以及收缩后互相拉紧的孔或侧壁部位。
② 设在拔模斜度较小或垂直于分型面方向的深凹处的成型表面附近。
③ 尽量设在压铸件的凸缘、加强筋及强度较高的部位。
④ 位于动模的浇道上或受压铸件包紧力较大的分流锥周围。
⑤ 推出元件在压铸件上的作用部位应对称均匀，防止压铸件推出时变形。
⑥ 避免设置在压铸件的重要表面和基准表面，以免在这些部位留下推痕。
⑦ 推出元件的设置应避免与活动型芯发生干扰。
3. 抽芯机构设计
阻碍压铸件从模具中沿着垂直于分型面方向取出的成型部分，都必须在开模前或开模过程中脱离压铸件。模具结构中，使这种阻碍压铸件脱模的成型部分，在开模动作完成前脱离压铸件的机构，称为抽芯机构。抽芯机构形式较多，大体可分为以下几类：
(1) 机动抽芯
它是利用开模时，压铸机的开模力和模具动模、定模之间的相对运动，通过抽芯机构改变运动方向，将侧型芯抽出。机动抽芯的特点是：机构复杂但抽芯力大，精度较高，生产效率高，易实现自动化操作。因此，机动抽芯应用广泛。其结构形式又可分为斜销抽芯、弯销抽芯、齿轮齿条抽芯、斜滑块抽芯等。
(2) 液压抽芯
液压抽芯以压力油作为抽芯动力，在模具上设置专用液压缸，通过活塞的往复运动实现抽芯与复位。该机构的优点是传动平稳，抽芯力大，抽芯距离长；缺点是增加了操作程序，需设计专门的液压管路。液压抽芯常用于大中型模具或抽芯角度较特殊的场合。
(3) 其他抽芯机构
其他抽芯机构主要包括手动抽芯机构和活动镶块模外抽芯机构。
① 手动抽芯机构
它是利用人工在开模前或在铸件脱模后使用手工工具抽出侧面活动型芯。手动抽芯机构的优点是模具结构简单，制造容易，常用于抽出处于定模或离分型面较远的中小型模具；缺点是操作时劳动强度大，生产效率低，常用于小批量或试样生产。
② 活动镶块模外抽芯机构
活动镶块模外抽芯机构是对于比较复杂的成型部分，因其不利于设置机动抽芯机构或液压抽芯机构而采用的方法，常用于生产批量较小的场合。它可大大减化模具结构，降低成本。其缺点是需备有一定数量的活动镶块，供轮换使用，并且工人劳动强度大。
4. 浇注系统设计
金属液在压力作用下充填型腔的通道称为浇注系统。浇注系统对金属液流动的方向、溢流排气条件、压力的传递、充填速度、模具的温度分布、充填时间的长短等各个方面都起着重要的控制与调节作用。浇注系统不仅决定了金属液流动的状态，而且是影响压铸件质量的重要因素。设计时，不仅要认真分析压铸件的结构特点、技术要求、合金种类及其特性，还要考虑压铸机的类型和特点，这样才能设计出合理的浇注系统。
(1) 浇注系统的结构
浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇道和余料等部分组成。压铸机的类型及引入金属液的方法不同，浇注系统的结构也不同。图8-5所示是各种类型的压铸机常用浇注系统的结构组成。

图8-5 压铸机常用浇注系统的结构
1-直浇道 2-横浇道 3-内浇道 4-余料
立式冷室压铸机用浇注系统如图8-5a所示，由直浇道1、横浇道2、内浇道3和余料4组成。在开模之前，余料必须由反料冲头先从压室中将其切断并顶出。??? 卧式冷室压铸机用浇注系统如图8-5b所示，由直浇道1、横浇道2、内浇道3组成，余料与直浇道合为一体。开模时，整个浇注系统和压铸件随动模一起脱离定模。热室压铸机用浇注系统如图8-5c所示，由直浇道1、横浇道2、内浇道3组成，由于压室与坩埚直接连通，所以没有余料。全立式冷室压铸机浇注系统如图8-5d所示，由直浇道1、横浇道2、内浇道3组成， 余料与直浇道合为一体。
(2) 浇注系统的分类
按照金属液进入型腔的部位和内浇道的形状，浇注系统一般可分为侧浇道、中心浇道、直接浇道、环形浇道、点浇道和缝隙浇道等浇注系统。
1) 侧浇道
侧浇道一般开设在分型面上，按压铸件结构特点，可布置在压铸件外侧或内侧。适用于板类、盘类或型腔不太深的壳体类压铸件。它适用于单型腔模，也适用于多型腔模，浇道去除方便，应用最为普遍。图8-6所示为几种不同形式的侧浇道。

图8-6 不同形式侧浇道
2) 中心浇道
顶部带有通孔的筒类或壳体类压铸件，内浇道开设在孔口处，同时在中心设置分流锥，这种形式的浇注系统称为中心浇道。中心浇道充填时金属液从型腔的中心部位导入，流程短、排气通畅；压铸件的浇注系统、溢流系统在模具分型面上的投影面积小，可改善压铸机的受力状况；模具结构紧凑；浇注系统金属消耗量较少。缺点是浇道去除比较困难，一般需要切除。中心浇口适用于立式冷室压铸机或热室压铸机。用于卧式冷室压铸机时，压铸模要添加一个辅助分型面。??? 图8-7所示为中心浇道。

图8-7 中心浇道
3) 直接浇道（或称顶浇道）
这是中心浇道的一种特殊形式。顶部没有孔的筒类或壳体类压铸件，不能设置分流锥，直浇道与压铸件的连接处即为内浇道，如图8-8所示。由于内浇道截面积较大，有利于传递压力。其缺点是压铸件与直浇道连接处形成热节，易产生缩孔；浇道需要切除。
4) 环形浇道
如图8-9所示，环形浇道适用于圆筒类或中间带孔的压铸件。金属液充满环形浇道后，再沿环形型腔壁充填型腔，可避免正面冲击型芯，排气条件良好，压铸件的内部质量及表面质量都较高。采用环形浇道时，往往在浇道的另一端开设环形的溢流槽，在环形浇道和环形溢流槽处可设置推杆，使压铸件上不留推杆的痕迹。其缺点是浇注系统金属液消耗量较大，浇道需要切除。

图8-8 直接浇道                            图8-9不同形式的环形浇道?
5) 点浇道
作为中心浇道和直接浇道的一种特殊形式，适用于外形基本对称、壁厚较薄、高度不大、顶部无孔的压铸件。内浇道直径一般为3?4mm，便于在顺序分型时拉断。但是，由于内浇道截面积小，金属液流速大，直接冲击型芯，容易产生飞溅和粘模现象。为了取出浇注系统凝料，在定模部分必须设计顺序分型机构，模具结构较为复杂。
6) 缝隙浇道
适用于型腔较深的模具，为了便于加工，常常在型腔部分垂直分型。内浇道设置在型腔深处，金属液呈长条缝隙状顺序充填型腔，排气条件较好。
5. 溢流与排气系统设计
为了提高压铸件质量，在金属液充填型腔的过程中应尽量排除型腔中的气体，排除混有气体和被涂料残余物污染的前流冷污金属液，这就需要设置溢流、排气系统，它包括溢流槽和排气槽。溢流、排气系统还可以弥补由于浇注系统设计不合理而带来的一些铸造缺陷。压铸模设计中通常将溢流、排气系统与浇注系统作为一个整体来考虑。
(1) 溢流槽设计
溢流槽的作用如下： ① 排除型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的前流冷污金属液；② 控制金属液的流动状态，防止局部产生涡流；③ 调节模具的温度场分布，改善模具的热平衡状态；④ 作为压铸件脱模时推杆推出的位置，防止压铸件变形，避免在压铸件表面留有推杆痕迹；⑤ 设置在动模上的溢流槽，可增大压铸件对动模的包紧力，使压铸件在开模时随动模带出；⑥ 作为压铸件存放、运输及加工时的支承、吊挂、装夹或定位的附加部分。
溢流槽的结构形式如下：
1)设置在分型面上的溢流槽
其结构简单，加工方便，应用最广泛，如图8-10所示。

图8-10 设置在分型面上的溢流槽
2) 设置在型腔内的溢流槽

图8-11 设置在型腔内的溢流槽
1-溢流槽 2-型芯 3-推杆 4-排气镶块
根据压铸件的需要，也可将溢流槽设置在型腔内，如图8-11所示。图8-lla所示为利用阶梯形型芯形成的环形溢流槽，为了便于脱模，型芯小端应有较大的脱模斜度。图8-llb所示为在型芯端部或动模部分开设的柱形溢流槽，在溢流槽底部设置推杆，既有利于推出压铸件，又有利于排气。图8-llc所示的为锥形溢流槽，结构与环形溢流槽相似，更易于从定模中脱出。图8-lld所示为在型芯端部开设的锥形溢流槽，用以排除型腔深处的气体和冷污金属液，同时增设排气镶块排气，溢流槽的脱模由推杆推出。
(2)排气槽设计
压铸生产时，金属液的充填速度非常快，型腔的充填时间非常短，型腔中的空气及涂料挥发产生气体的排除是一个极其重要的问题。排气槽用于从型腔中排出空气及涂料挥发产生的气体，其设置的位置与内浇道的位置及金属液的流态有关。为了使型腔中的气体在压射时尽可能多地被金属液排出，应将排气槽设置在金属液最后填充的部位。排气槽一般与溢流槽配合，设置在溢流槽后端以加强溢流和排气的效果。此外，排气槽还可以在型腔的必要部位单独设置。排气槽的结构形式介绍如下：
1) 分型面上排气槽的结构形式
通常排气槽设在分型面上，只要金属液填充过程中不过早地封闭排气槽，型腔内的气体就能得到很好的排除。对于给定截面的排气槽，其结构和形状对压铸件质量没有明显的影响。型腔气流与排气槽表面的摩擦损失很小，对排气量没有影响。
2) 利用型芯和推杆间隙设置排气槽的结构形式
对某些深腔部位，由于金属液填充过程中气体无法逸出，会产生较大的背压，致使压铸件轮廓不清晰或在压铸件内形成气孔。必须在这种深腔部位设置排气塞排气或利用型芯和镶块间、推杆与推杆孔间的配合间隙来进行排气。
8.1.3 压铸件零件设计的注意事项
1. 压铸件的设计原则
① 正确选择压铸件的材料。
② 合理确定压铸件的尺寸精度。
③ 尽量使壁厚分布均匀。
④ 各转角处增加工艺圆角，避免尖角。
２. 压铸件分类
一类为承受较大载荷的零件或有较高相对运动速度的零件，检査的项目有尺寸、表面质量、化学成分、力学性能（抗拉强度、伸长率、硬度）；另一类为其他零件，检查的项目有尺寸、表面质量及化学成分。
在设计压铸件时，还应该注意零件应满足压铸的工艺要求。压铸的工艺性从分型面的位置、顶面推杆的位置、铸孔的有关要求、收缩变形的有关要求以及加工余量的大小等方面考虑。合理确定压铸面的分型面，不但能简化压铸型的结构，还能保证铸件的质量。
３. 压铸件零件设计的要求
(1) 压铸件的形状结构要求
① 消除内部侧凹。
② 避免或减少抽芯部位。
③ 避免型芯交叉。
合理的压铸件结构不仅能简化压铸型的结构，降低制造成本，同时也能改善铸件质量。
(2) 铸件设计的壁厚要求
压铸件壁厚度（通常称壁厚）是压铸工艺中一个具有特殊意义的因素。
壁厚与整个工艺规范有着密切关系，如填充时间的计算、内浇口速度的选择、凝固时间的计算、模具温度梯度的分析、压力（最终比压）的作用、留模时间的长短、铸件顶出时温度的高低及操作效率。
铸件壁厚偏厚会使压铸件的力学性能明显下降。薄壁铸件致密性好，相对提高了铸件强度及耐压性，铸件壁厚不能太薄，太薄会造成铝液填充不良，成型困难，使铝合金熔接不好，铸件表面易产生冷隔等缺陷，并给压铸工艺带来困难。
压铸件随壁厚的增加，其内部气孔、缩孔等缺陷增加，故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下，应尽量减小铸件壁厚并保持截面的厚薄均匀一致。为了避免缩松等缺陷，对铸件的厚壁处应减厚（减料），增加筋；对于大面积的平板类厚壁铸件，设置筋以减少铸件壁厚。根据压铸件的表面积，铝合金压铸件的合理壁厚见表８-1。
表8-1 铝合金压铸件的合理壁厚

(3) 铸件设计筋的要求
筋的作用是壁厚改薄后，用以提高零件的强度和刚性，防止减少铸件收缩变形，以及避免工件从模具内顶出时发生变形，填充时用以作用辅助回路（金属流动的通路）。压铸件筋的厚度应小于所在壁的厚度，一般取该处厚度的2/3-3/4。
(4) 铸件设计的圆角要求
压铸件上凡是壁与壁的连接，不论直角、锐角或钝角、不通孔和凹槽的根部，都应设计成圆角。只有当预计确定为分型面的部位上，才不采用圆角连接，其余部位一般须为圆角。圆角不宜过大或过小，过小压铸件易产生裂纹，过大易产生疏松缩孔，压铸件圆角一般取：1/2壁厚≤R≤壁厚。
圆角的作用是有助于金属的流动，减少涡流或湍流；避免零件上因有圆角的存在而产生应力集中而导致开裂；当零件要进行电镀或涂覆时，圆角可获得均勾镀层，防止尖角处沉积；可以延长压铸模的使用寿命，不致因模具型腔尖角的存在而导致崩角或开裂。