压铸件设计：面向制造和面向成型的14项结构原则

谈到压铸件设计，我们不仅仅是在决定零件的外观。在开模之前，我们还要解决其气孔率风险、变形情况、加工周期、废品率、加工成本和装配效率等问题。

好的压铸件设计 = 好的可制造性设计 (DFM) + 好的可装配性设计 (DFA)：

• DFM 重点关注 铸造稳定，易于填充和凝固，模具合理以及可预测的质量。
• DFA 专注于 该铸件是如何组装的 以及其他组成部分：定位、公差、可达性、紧固件和功能集成。

以下是14 条压铸零件设计的实用结构原则，这些原则是从车间经验和铝锌压铸件的 DFM/DFA 最佳实践中提炼和重新组织的。

1. 压铸件壁厚

（1）选择合理的壁厚

如果墙是 太薄熔体难以填充，导致短射、冷闭或特征不完整。
如果墙是 太厚凝固速度慢，晶粒粗大，这会增加以下风险：

• 内部缺陷：收缩孔隙、气孔、偏析
• 表面缺陷：凹陷和凹坑
• 机械性能较差，重量和成本较高。

作为HPDC的一般指导原则：

• 此 最大壁厚 大多数压铸件应该 不超过约5毫米.
• 薄壁截面（在工艺能力范围内）有助于提高密度、强度和耐压性。
• 局部较厚区域应为 核心部分 这样一来，整体壁厚就更加均匀，零件重量也得以减轻。

墙面面积（平方厘米）	铝镁合金 – 最小壁厚（毫米）	铝合金和镁合金——推荐壁厚（毫米）	锌合金 – 最小壁厚（毫米）	锌合金 – 推荐壁厚（毫米）
≤25	0.8	2.0	0.5	1.5
25〜100	1.2	2.5	1.0	1.8
100〜500	1.8	3.0	1.5	2.2
> 500	2.5	3.5	2.0	2.5

当局部区域因功能原因必须加厚时，可使用空心部分或凹槽来减少质量并保持凝固模式均匀。

（2）保持壁厚均匀和过渡平滑

压铸件的横截面应尽可能具有均匀的壁厚或仅有渐变。如果由于功能或装配等原因不可避免地存在差异，则厚壁截面与薄壁截面的比例一般不应超过3:1。

设计技巧：

• 绝大部分储备使用 平整或锥形过渡 避免厚度突然变化。
• 避免金属流动突然减慢或加快的“阶梯”部分。
• 请记住，不同厚度的截面凝固时间不同，这会产生较大的内应力，并导致…… 裂纹和变形.

精心设计的过渡效果有助于：

• 稳定熔体流动并改善填充性能
• 减少湍流和表面折叠
• 最大限度降低内部应力和变形风险

2. 最小孔径和深度

在高压压铸 (HPDC) 芯片中，非常小或非常深的孔很难填充和排气，而且它们还会削弱芯片的强度。

一般来说：

• 对于 铝镁合金， 最小实用孔径 大约是 2.0–2.5毫米.
• 对于 锌合金由于流动性更好， 最小实用孔径 可以是关于 1.0–1.5毫米.
• 经济孔深通常约为 直径的 4–6 倍 (4d–6d)，并 技术极限 可以是关于 8–12天具体情况取决于合金种类以及孔是盲孔还是通孔。

如果孔洞必须小于或大于这些指导原则：

• 考虑 铸造浅凹槽/导向标记 并通过以下方式完成该功能 钻孔或扩孔.
• 同时，检查 孔对孔, 孔到边缘和 孔对槽 确保模具钢具有足够的强度来承受热载荷和机械载荷。

3.避免模具部分过薄

零件的结构设计直接影响模腔最薄的部分：

• 如果某些区域的模具钢是 太薄其强度急剧下降。
• 在反复高温循环和注射压力下，这种薄层容易发生 变形、弯曲、开裂或断裂.

从 DFM 的角度来看，零件几何形状应避免迫使模具型腔内出现薄钢片或极窄的肋条。

4. 罗纹设计

压铸件中的加强筋主要有两个作用：

1. 增加刚度和强度 改变零件的形状并减少变形（而不是简单地加厚壁）。
2. 引导金属流 改善填充效果并减少缺陷。

（1）肋尺寸

常用设计参考值（T = 标称壁厚）：

• 肋骨底部厚度t:
  • 通常 0.6–1.0 × T, 通常 不大 比局部壁厚还要厚。
• 肋骨高度H:
  • 平时 H ≤ 5 × T.
• 肋根处的圆角半径R:
  • 通常 t ≤ R ≤ 1.25t而且通常接近局部壁厚。
• 拔模斜度 关于肋排：
  • 周围 1–3° 便于排出。

（2）避免使用大型平板

大面积无加强筋的平面在使用过程中容易发生变形、凹陷或振动。增加方向正确的加强筋：

• 增加刚度
• 稳定填充物
• 减少局部汇和变形

（3）使肋条方向与金属流动方向一致

尽可能使肋条方向与填料方向一致：

• 有助于熔体更稳定地流动。
• 减少死区和湍流
• 改善空中疏散

（4）肋骨对称均匀地排列

• 争取一个 平衡对称的肋条布局 使刚度和收缩率分布更均匀。
• 避免肋骨交叉，以免造成 非常厚的节点它们容易产生收缩孔隙和下沉现象。

5. 拔模角度

不同合金对模具的粘附性不同，因此推荐的拔模角度也不同：

• 铝合金：最高附着力；内表面通常需要 〜1° 草案。
• 镁合金粘附力略低；内表面约 0.75°.
• 锌合金：附着力最低；内表面周围 0.5°.

对于外表面，拔模斜度通常是内拔模斜度的两倍，以确保铸件在顶出过程中保持在移动（型芯）侧。

记得：

• 局部纹理、电火花加工或粗糙度可能需要 补充草稿.
• 复杂特征（深肋、凸起）通常受益于 更大的草稿 减少粘模和模具磨损。

6. 圆角和拐角设计

（1）避免外部尖角

外部尖角会导致多个问题：

• 边缘的薄金属层 → 填充物不足 和 结构薄弱
• 应力集中→更高 裂缝风险
• 处理过程中的安全问题

尽可能使用外半径。

（2）采用内圆角；避免内部尖角

壁面交接处的内部圆角对于零件质量和模具寿命都至关重要：

• 改善金属流动，减少湍流，并有助于空气逸出
• 大幅减少 应力集中 以及裂解风险
• 降低芯片中的热应力，从而提高 死去的生命

一般规则：

• 内圆角半径 ≈ 局部壁厚
• 外半径 = 内半径 + 壁厚

太小的圆角就像尖角一样；太大的圆角会使零件局部增厚，并可能导致收缩孔隙和表面凹陷。

（3）电镀和表面处理的益处

对于需要电镀或其他涂层的压铸件，圆角有助于实现以下目标：

• 电流分布更均匀
• 更均匀的涂层厚度
• 边角处出现烧焦或变薄点的风险更低

7. 老板（支持岗位）设计

在高压压铸 (HPDC) 零件中，凸台通常用于安装、紧固和支撑结构。良好的凸台设计应保证壁厚均匀并满足模具钢强度要求。

关键点：

• 避免boss离墙壁太近或彼此靠得太近
  • 如果凸台距离太近，模具或铸件中的壁厚就会变得很薄或很厚，这对质量和模具寿命都有不利影响。

• 限制boss高度
  • 过高的boss难以填充，而且机械结构也不够牢固。可以考虑降低高度或用肋骨加固。
• 在老板周围添加肋骨
  • 使用环形或径向肋条来增加强度并辅助填充。
  • 避免聘用缺乏组织支持的“孤立”老板。

• 优化倾斜的boss
  • 对于倾斜凸台，重新设计其几何形状通常可以避免复杂的侧芯机构； 简化模具降低模具成本。

8. 字体和标志

（1）优先选择凸起的字母。

零件编号、徽标和符号：

• 设计它们 凸起特征 在铸件上（模具凹槽内）。
• 这保持 模具加工和维护成本 与在铸件上雕刻凹陷字母相比，成本更低。

（2）推荐的字体尺寸

为确保良好的填充效果和可读性：

• 最小笔画宽度 W: ≥0.25毫米
• 字母高度 H: 0.25–0.5毫米
• 拔模斜度 θ: ≥10°

另外：

• 避免在字母上书写 侧壁 那将需要侧芯或创建底切。
• 将文本放置在与表面对齐的表面上 主要绘制方向 简化模具。

9. 线程设计

螺纹是高压直流输电系统中的敏感部件。

• 对于 外部螺纹， 避免 全长螺纹部分尽可能提供无螺纹的导入区和导出区。
• 对于 内螺纹, 不要直接投掷它们 大多数情况下，由于填充、排气和模具清洁等问题，通常最好：
  • 投掷 核心孔 通过适当的DFM设计
  • 结束这个话题 攻丝或螺纹成形 或
  • 绝大部分储备使用 螺纹嵌件 在适当情况下

这种方法提高了螺纹连接的尺寸精度和使用性能。

10. 便于对闪存和门进行修剪

去除飞边和浇口是压铸生产成本的重要组成部分。良好的零件设计可以使这一工序更快、更可靠。

关键准则：

• 避免墙壁与分型线之间出现锐角。
  • 分型线处的锐角会使修剪变得困难，并增加外观损坏的风险。

• 简化分型线附近的零件几何形状
  • 形状复杂的闪光区域如果凹陷较深或边缘不齐，则需要更多的人工处理。
  • 尽可能制作分型线 简单流畅.

• 避免在登机口区域提出过于严格的仪容要求
  • 如果设计要求完全不可见的浇口和飞边去除区域，则可能需要额外的机械加工或抛光，从而增加成本。
  • 在功能允许的情况下，放宽门周围的外观要求，以减少加工步骤。

11. 压铸件的公差要求

（1）了解严格公差的代价

极严格的零件公差直接导致极严格的模具公差，这会带来一些副作用：

• 更高 模具制造成本
• 短 死去的生命 由于高压力和磨损
• 更频繁 模具维护和更换
• 预订量显著增长, 检查频率 以及更多芯片组件
• 更高 报废率 用于铸件

因此，从面向制造的设计（DFM）角度来看：

在满足功能和装配要求的前提下，尽可能放宽铸造公差。

（2）利用功能公差减少加工量

尽可能放松身心：

• 可以容纳多个维度。 “演员阵容”无需机械加工。
• 这降低了成本并保留了 致密表面层 铸造。

（3）利用分型线控制关键尺寸

策略性地选择分型线可以提高公差控制：

• If D1和D2的同心度 至关重要 → 选择一条能让他们保持联系的分界线 同一个模具的一半.
• If D1和D3 必须同心 → 相应地调整分型线。
• 如果 D1 在一端的一致性 很重要 → 确定分型线的位置，使关键表面保持在单个型腔的一半内。

目标是通过保持关键特征位于骰子的同一侧来最大限度地减少它们之间的相对移动。

12. 简化模具结构并降低模具成本

从 DFM 的角度来看，好的压铸件不应该需要复杂的模具。

（1）避免内部倒角

内部倒角只能通过侧芯加工或二次加工形成，具体如下：

• 增加芯片复杂性和成本
• 增加周期时间和维护需求

尽可能重新设计该部件，使其：

• 用以下方式替换内部倒角 开放功能 与主绘图方向对齐
• 整合功能以避免多次额外操作

（2）避免外部倒角

外表面：

• 重新设计凸起、钩状物或凹槽，使其能够形成外部倒角，以便将其拉入。 主要开口方向.
• 考虑用以下几何形状替换底切几何形状 卡扣式替代方案 在集会中或与 单独的组件 如果需要的话。

（3）确保侧向核心运动不受阻碍

如果侧芯不可避免，请检查以下内容：

• 没有肋骨、肉瘤或鱼片 度 核心运动。
• 核心部件可以完全伸入和伸出而不会相互干扰。

有时，零件几何形状的微小变化（例如，移动加强筋或改变圆角）可以实现更简单、更可靠的侧芯机构。

（4）避免在分型线上出现圆角

分型线上的圆角：

• 使模具加工复杂化
• 降低局部模具钢强度
• 增加密封和飞边控制的难度

尽可能保持分型线清晰干净，并将圆角放置在远离分型线的位置。

（5）选择简单的分型线

比较候选分型线时：

• 优先选择能产生以下结果的 最简单的模具结构, 较少的侧核 和 更易于加工.
• 较简单的模具通常是 更稳健更便宜，也更容易维护。

13. 压铸件的机械加工

（1）尽可能避免机械加工

压铸件本身就能达到较高的尺寸精度和表面质量。以下情况应避免机械加工：

• 功能性公差可以在以下情况下得到满足： 铸态.
• 可以通过以下方式满足美容需求 铸态表面 或者简单的收尾工作。

原因：

• 压铸件的表面是 致密、高强度的表皮层机械加工会去除这一层，露出更多孔的内部结构。
• 加工过程中可能会暴露局部孔隙，导致 泄漏或外观缺陷.
• 每增加一道加工工序都会增加 成本和交货时间.

（2）设计便于加工，减少材料用量

当机械加工确实必要时：

• 设计零件时，应使加工表面…… 容易到达 使用标准工具。
• 避免使用过于沉重的口袋或笨拙的工具。
• 保持 加工余量尽可能小 保护致密的皮肤并缩短周期时间。

根据尺寸不同，典型余量（单边）：

1. 表面加工余量

加工表面最大尺寸（毫米）	≤50	50-120	120-260	260-400	400-630
单面加工余量（毫米）	0.3-0.5	0.4-0.7	0.6-1.0	0.8-1.4	1.2-1.8

2. 孔加工余量

孔径（毫米）	≤6	6-10	10-18	18-30	30-50	50-80
加工余量（毫米）	0.05	0.10	0.15	0.20	0.25	0.30

• 平面：大致 0.3–1.8毫米 随着尺寸从小（~50 毫米）增大到大（~600+ 毫米）。
• 孔径：大约 0.05–0.30毫米 库存量取决于直径。

具体数值应根据工艺能力和质量要求来选择。

14. 利用压铸工艺简化产品结构并降低成本

最后，压铸设计不仅仅是制造一个“可铸造”的零件；它也是一个从面向铸造的设计角度优化整个产品的机会。

（1）用压铸件代替机加工零件

当负载、精度和操作条件允许时：

• 复杂的机加工钢或铝部件可以用以下方式替换： 单压铸大幅减少：
  • 材料浪费
  • 加工时间
  • 组件处理和组装步骤

（2）利用多功能压铸件减少零件数量

压铸件可以提供复杂的三维几何形状和集成功能，例如：

• 内置肋条、凸台、夹子和紧固功能
• 一体式外壳代替单独的板材和支架
• EMI屏蔽 用于电子产品，用导电压铸外壳代替塑料外壳

通过巧妙地组合各项功能，您可以：

• 减少 组件数量
• 简化组装和物流
• 总体较低 系统成本 同时提高鲁棒性

从设计到交付——铸模如何助力您的压铸项目

在铸模公司，我们始终将压铸件设计视为质量的起点，而非事后考虑。公司总部位于东莞和深圳，团队在ISO 9001和IATF 16949质量体系的指导下，整合了内部模具制造、高压压铸（HPDC）、CNC加工和表面处理等环节，确保每个项目从设计到批量生产的全过程可追溯且稳定可靠。

对于新项目，我们通常首先进行面向制造的设计 (DFM) 审查，并在必要时进行 Moldflow 仿真，以评估壁厚均匀性、浇口和排气布局、型芯强度以及气孔或变形的风险。这使我们能够同时优化零件和模具结构，从而减少试模次数、缩短交付周期并延长模具寿命。

设计方案确认后，我们的模具车间和高压压铸车间将协同运作：模具的精密加工、精准的注塑参数控制以及关键尺寸的三坐标测量，确保您最终收到的产品与设计完全一致。无论您需要快速打样、小批量验证还是稳定的批量生产，我们的目标始终如一：从设计到交付，精准无误。

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