铸造模具的整体结构设计包括哪几个步骤

模具是制造业的重要基础工艺装备，振兴和发展我国的模具工业日益受到人们的重视和关注。铸造模具是国民经济中一门重要的基础产业，它涉及汽车、工业、机械、能源、航空航天、信息和日常生活用品各个，大到三峡电站发电机叶轮，中到汽车发动机配件，小到金银饰、艺术品等，都是铸造模具直接生产的产品，可以说，铸造模具和人们的现代化生活密不可分。

而产品生产的速率、质量以及能力，在大程度上是由模具的水平决定的，的模具是产品质量的，因此模具行业的科技含量和工艺水平，是体现一个制造业水平的重要标志，直接影响国民生产力。用模具制造产品具有以下主要特点：相同性不错、能耗低、复杂程度好。

近年来，我国的模具技术发展，模具的设计，制造水平有了很大的提升。主要运用CAD/CAM/CAE及逆向工程等手段从事铸造模具的设计和制造；采用UG，PRO/E实体设计三维造型，CAM编程加工，采用AutoCAD二维设计工装图纸，利用数控加工及铣加工型腔，采用三座标进行模具的检测等，模具的设计与制造水平在不断地提升，但与外地区还是有相当的差距，主要体现在以下几个方面：

1、模具材料方面：模具材料的综合机械性能，蚀性能及抛光亮度均明显劣于材料。这从根本上影响了国产模具的外观质量和使用寿命。

2、制造工艺水平方面：模具生产厂家，工艺条件参差不齐，差距很大。有些厂家由于设备不配套很多工作依靠手工完成，严重影响了模具的精度和质量。

3、设计体系方面：一些生产厂家虽然也采用了计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造技(CAM)，但依旧停留在引进、消化和吸收阶段，难以形成具有成熟的理论指导和设计体系。

铸造模具的整体结构设计包含以下几个步骤：

1、先根据零件的形状、结构及不同部位的要求，确定浇注位置对金属型铸造而言，铸件的浇注位置、金属液的凝固顺序、模具浇注系统的设计等诸多因素均会对铸件的终质量产生很大影响。浇注位置是指浇注和凝固时铸件所处的方向和位置。因为低压铸造时，液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件，所以在设计浇注位置时，铸件远离浇口的部位先凝固，让浇口后凝固，使铸件在凝固过程中通过浇口补缩，实现顺序凝固。故浇口设在铸件的厚壁部位而使薄壁部位远离浇口。

缸盖的厚大部位在底部，所以在铸造模具整体结构设计中将燃烧室放在下面，这样才能实现低压铸造过程的顺序凝固，从而铸件的性能。

2、确定各模块的成形方式

当铸件的浇注位置确定以后，对金属型铸造而言，还须确定各部分的成形方法，也就是说，铸件的外形及内腔是由何种方式成形的。对金属型铸造而言，普遍采用的成形方式一般为金属模、砂芯、活块及冷铁。作者总结了目前金属型铸造成形方法的选择原则：

(1)铸件外形部分为硬模成形。硬模为金属制造，其冷却条件好，易于实现顺序凝固，铸件组织细密，机械性能良好，使用成本还行，金属型是的成型方法。

(2)砂芯一般用于铸件内腔、半内腔、铸件难于出模的外形部分，因铸造模具结构或凝固顺序的要求而需要延缓凝固的部分的成形。但砂芯的冷却条件差，导致铸件晶粒粗大，机械性能差，并且砂芯是一些铸造缺陷如夹砂、气孔、针孔、缩松的根源，另外砂芯成本较不错。

(3)活块一般用于形状不太复杂、易于用硬模成型而出模困难的部分，但从生产速率和生产管理的角度看，金属型的活块不应过多；铸件外形难于出模的部分是采用砂芯还是采用活块，则要视具体情况而定，要综合考虑铸件凝固顺序、生产速率以及生产成本。但作者的经验是尽可能采用砂芯，因为金属活块有在使用中由于热及外力的作用易变形从而导致配合失调，复杂型面的活块因包紧力大而取出困难，生产上不易管理等缺点。

(4)冷铁主要用于铸件局部厚大而又不宜设置冒口补缩的部位。冷铁一般选用热容量很大的金属，如紫铜等。

基于以上原则，作者根据缸盖铸件的结构特点，后确定燃烧室部分(底座)、进气侧外形、排气侧外形、左端侧、右端侧外形以及上油道部分用金属模成形，所有内腔部分用砂芯成形，在金属型的总体结构设计中，同时考虑模具的加工难度、铸造工艺性、铸件的结构和使用要求以及铸造设备的限制等因素。