汇集优秀模具设计作品，直面模具设计大咖，适创科技【跟大咖学设计】直播栏目及专题报道，将定期邀请模具设计精英前来分享TA们的方法和经验，为压铸及模具行业从业者打开一扇通往设计殿堂的大门。

首先，我们将从刚刚过去的第一届全国“适创杯”模具设计大赛获奖作品开始，12组优秀的选手均凭借出色的设计实力在决赛中呈现了各自的精彩作品，适创团队将与获奖选手团队深入交流，并对作品进行全面的思路介绍和亮点评价，供更多的从业人员学习和参考！

本文将对季军队伍——东莞建昌队（编号SCB1037）的作品展开介绍，欢迎大家在文末留言交流！

设计展示

模具展示

浇排系统展示

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观看东莞建昌队决赛答辩现场视频

设计思路

东莞建昌队的代表李涛先生介绍，大赛题目所用的阀体是团队比较常做的产品类型，在熟悉产品特征、熟练应用智铸超云CAE模流等优势条件下，团队很快基于以下两点经验确定了设计思路：

一是从产品的质量要求和使用性能要求出发，分析产品可能出现的缺陷以及规避方案；

二是沿用公司的标准化模拟分析流程，通过多浇口模拟确定基本方向，再通过浇口充填模拟和循环凝固模拟不断优化设计细节。

产品前期的缺陷分析有以下三个方面的考量：

1、 阀体类产品的密封性要求一般较高，所以在设计方案时，可能产生泄漏的部位要保证尽量减少缩孔和缩松。例如下图所示的油道孔等重点部位，东莞建昌队严格控制了缩孔缩松大小。

2、 加工孔的外侧要尽量少布渣包，一方面是减少打磨量，降低因打磨带来的致密层破坏的风险，另一方面是降低泄露风险，因为布浇口、放渣包都会有泄露的风险。如下图的三个加工孔外侧部位，东莞建昌队在最初的设计方案中，在位置②布了渣包，但经过流道设计的迭代，此处不再出现金属液的交汇，从而也去掉了渣包，产品质量进一步得到保障。

3、 根据金属液自身的体积收缩率规律来看，缩孔缩松总体积大约会占总浇注体积的4~6%，这是其不可改变的物理特性，那么就可以通过温控系统的设计来控制NTA的位置，把缩孔转移到引起危害较小的位置（NTA——neutral thermal axis中性热量轴线，它的位置往往也是缩孔缩松分布的位置）。如下图，东莞建昌队将冷却水重点布置在泄露风险更大的地侧滑块面，减少了天侧滑块面的布置，使NTA和可能出现的缩孔缩松向泄露风险较低的一面移动。

基于以上的产品分析和设计思路，东莞建昌队进行了系统性的工艺及浇排设计。

首先，通过查询铸造手册的表2特种铸造数据，取浇口速度为37~45m/s，充填时间为25~45ms，铸造压力为70Mpa。

其次，根据锁模力计算和整体模具厚度，综合下来选用了500T压铸机，同时，根据PQ曲线计算确定具体的工艺参数，浇口速度40m/s，压射速度2.8m/s。

接下来，在多浇口设计环节中，东莞建昌队首先将产品划分成4个区域，根据产品外观特性和分型面的形状，G1和G4采用切线浇道，G2和G3采用双曲边扇形浇道，且G2浇口的流动中心对准凸台孔的中心，扇形中心流动角12°，厚度最大，达到2.5mm，便于有限充填和增压补缩。G2浇口区域的液流范围相较其他区域又高又远，这部分充填顺畅无困气，将更大程度地保证产品质量。

通过智铸超云的多浇口模拟结果观察，四个区域的充填与设想的基本一致，三处困气问题将通过浇排和工艺来调整改善，模型拔模后缩孔增大的问题将通过温控系统来改善。

①处困气通过增加渣包改善，③处困气通过料筒充填将高速起点由363mm缩小到350mm得到改善，而②处在目前的浇排设计和工艺条件下依然有困气风险，但该位置对气密性和产品功能无明显影响，所以暂不做特别处理。

在压射工艺优化方面，料筒充填的慢压射加速度采用0.23m/s/100mm的匀加速，从模拟结果来看，充填过程无困气，仅在末端有微小包卷，但此处容易排出。

在温控设计中，按照上文提到的“移动NTA和缩孔缩松分布位置”的思路，东莞建昌队在地侧设置了大量的点冷来降低温度，凝固模拟中，在地侧滑块模具表面和前模仁表面设置了传感器（分别为T1和T2），来量化温控设计给两侧造成的温度差。

从T1/T2两个点的温度曲线可以看出，T1/T2保持95℃以上的温差，可以推动NTA靠近前模（天侧滑块）；运水开启前后对比，前模和地侧滑块均有36℃以上的温降，运水效果明显。

综合下来，结合产品结构特点和性能要求，东莞建昌队对浇口面积和进料角度的设计思路非常细致，且能够通过“多浇口充填—浇口充填—循环凝固”的顺序模拟方法合理应用智铸超云模流软件来辅助验证并优化设计方案，最终在“适创杯”模具设计大赛中获得了季军的好成绩。

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技术探讨

在赛后的作品交流中，适创科技工程师团队与获奖选手再次针对作品中的技术点进行了探讨，以下记录了技术探讨过程中的部分亮点内容：

适创工程师：在您的设计过程中，内浇口面积是如何确定的，PQ图是用来验证工艺设计的可行性吗？

东莞建昌队：从产品结构特点出发，结合铸造手册第一时间确定充填时间和速度，并根据质量要求（如致密件或一般件）来确定充填压力，关键值明确后再利用PQ图得出内浇口面积。那么除了前期计算内浇口面积、分析压铸可行性外，后期阶段PQ图也能在实际调试中起到数据参考的用途，因为我们的PQ图背后是有很多数据参数支撑的，比如蓝色的设备线，是基于我们厂里每一台设备的实际数据得出的，假设更换机台，那一定要校核实际数据去重新校准，保证工艺参数在工艺窗口范围内。

适创工程师：您在作品中提到，金属液的缩孔缩松总体积大约会占总浇注体积的4~6%，这个知识点可以跟大家分享一下。

东莞建昌队：这是公开的实验数据，是金属液的体积收缩率，纯铝约为6%，合金元素成分越多，体积收缩率就逐渐减小，大致范围在4~6%，ADC12材料大约为5%。在这样的基础物理特性下，无论是增压补缩，或是局部挤压等，正是在填补这收缩的体积部分，并没有违背其原本收缩率的物理特性。所以我们在设计局部挤压时，就可以根据这个规律来确定挤压行程（体积÷面积）。我们一般按照6%这样一个宽松的比例来设计，再根据情况进行调整。

适创工程师：您在下滑块孔的镶针设计中，做的是相对长的，那这么长的镶针其强度是否能保证，您有什么经验吗？

东莞建昌队：我们有两方面考量，第一，这根镶针我们是要用高导热材料的，其导热系数是普通H13的2倍，不然这里冷却会很难；第二，这根镶针的长度刚好跨过了交叉线，如果情况比较理想，散热也跨过了交叉线，那么几个孔的交叉点就不会出现泄漏，我就成功了，而如果不那么理想，这根针弯了或断了，那我们也可以把它缩短来优化。

最后，东莞建昌队还分享了团队长期以来的一个核心设计理念：

从“一次试模成功”的目标来反推，应该怎么做怎么设计，来保证“一次试模成功”。

因为在经过科学的产品分析、工艺设计，以及从多浇口充填，浇口充填到循环凝固这样一套规律的模拟分析等设计工作后，科学的过程就理应得到一次试模成功这样确定性的结果。

特别是在借助智铸超云这样简单快速好用的模拟软件工具，能够大大提升团队的设计效率和质量，减少经验依赖，为模具设计插上科学的翅膀！