引言

在一體化壓鑄、結構件、三電產品等作為主流的當下市場，再去論述傳統燃油車缸體的開發經驗，顯得老生常談。但是十年前缸體的開發難度并不亞于現在的任何新興產品，作為燃油車核心代表性部件，對于它的模具及工藝開發特點還是有很多值得論述學習的。希望可以通過以下分享給壓鑄技術同行們帶來一定的幫助。壓鑄原理都是相通的，好的設計理念我們應該做到一通百通，以不變應萬變。實用的技術都是簡單直接的，沒有那么多的彎彎繞，下面我們直接進入主題。

一 缸體產品的特征及可能存在的問題分析

1．通常缸體的基本壁厚都在3.8~4.5mm，這是對于壓鑄工藝來講非常利于填充的壁厚。

2．如何避免曲軸及油道等局部厚大區域的大面積縮孔和泄漏問題是澆排和工藝設計需要重點考慮的區域。

曲軸厚大區域

油道交匯厚大區域

3．由于水道、通風孔、缸孔對鋁液填充的阻隔，缸蓋面的表面氣孔問題也是需要持續關注。

4．曲軸安裝孔、缸蓋安裝孔因氣縮孔控制不好與油道貫通產生的泄漏問題，及組織致密性差導致機械性能不達標。

5．所有缸體中心軸位置都有缸孔，這就好比因為缸孔的存在將整個產品劃分成了兩個對立的單獨產品，而缸孔對整個缸體產品在壓鑄填充過程中的阻隔是缸體類產品在澆排系統選擇中影響最大的因素之一（除極個別特殊情況外）。

二 缸體澆排方向的選擇

按照缸體產品的結構及分型特征，缸體的澆排方向無非是單側進澆和雙側進澆，當然很多年前也有人嘗試中心進料，多年實踐以后現行的主流就這兩類。兩種進料的共同點都是采用鷹嘴式的沿壁厚灌入式澆口形式，下面分別論述兩類澆口的優缺點。

1．單側進澆優缺點：

（1）優點：單側進澆由于鋁水從一側往另一側順序填充，在天側滑塊設置大的排氣和真空，對于整個填充過程的排氣排渣效果相對較為有利；

（2）優點：單側進澆往往會選擇特征較為復雜的主油道側進行入料，所以通常主油道等關鍵區域附近質量相對較好，此點也符合關鍵區域優先進料的澆排設計原則；

（3）缺點：如上述由于缸孔對于流態的阻隔，單側進料鋁水的填充通道只有曲軸部位，這相當于將天側面分割成了幾塊，然后鋁液在天側面進行交匯；如果以缸孔為中心，這勢必造成天側面的成型質量要整體差于進料側，所以此種進料方式整個產品的致密性是按照進料方向遞減的；遠端存在縮孔而發生泄露的問題往往無法解決，只能通過浸滲來降低泄露率；

（4）缺點：正因為存在上述問題，單側進料往往需要更大的速度和壓力來彌補填充通道的不足，這也間接降低了模具壽命，至少是進料側的壽命。

2．雙側進料優缺點：

（1）優點：由于缸孔的阻隔，某種意義上我們可以將產品一分為二視為左右兩側兩個獨立產品，所以雙側進料每一側都只負責一側的成型，這樣理解的話，此種進料方式下，整個產品的組織均勻性會有質的提升；對于兩側的乃至中間曲軸等厚大區域的壓力傳遞及補縮效果也是最佳的；

（2）優點：雙側進料比單側的進料面積要大，從一定程度上降低了對高速高壓工藝條件的需求，相較于單側進料需要高速高壓來彌補填充通道不足的弊端此種條件下對于模具填充過程中的沖刷也可以有大幅的降低；

（3）優點：雙側進料相較于單側的填充流程更長，這也擴大了壓鑄生產的工藝窗口；

（4）缺點：兩側從上往下單方向填充，不利于排氣排渣，容易在缸蓋面及天側頂端發生卷氣。

3．通過以上對比，很顯然可以得出的結論：

無論是從產品鑄造質量或模具壽命，雙側進料都要優于單側進料；單側進料由于受限于產品本身結構是無法改變的，而雙側進料只需要解決此種狀態下的排氣問題即可。

三 缸體雙側進料澆排系統的設計要點

1．填充順序的控制：

要解決排氣問題首先需要考慮的是各個內澆口從前端到末端的填充順序，從第一個內澆口入料開始到最后一個內澆口入料必須是有一個明顯梯度的順序填充，如下圖所示：

2．上述填充順序的澆口設計：

要嚴格控制上述的填充順序和梯度，重點是要對每個內澆口尤其是前兩個內澆口的入料導向，鋁液流動是往背壓小的區域優先填充的，內澆口厚度小，所以通常大部分鋁液會優先充滿主澆道然后再往內澆口逐個填充，所以導向設計首先要克服背壓這個問題。

原理其實也很簡單，就是利用圓周運動的離心力，當高速圓周運動的物體脫離束縛后是沿著脫離點的圓周切線方向運動的；所以此類澆排的核心就是利用這一原理對前幾個澆口進行導向設計，如圖所示

3．排氣及真空的設置：

（1）排氣的設置：如前文所描述，雙側進料是鋁液從曲軸面往缸蓋面的單向填充，由于缸孔、水道、通風孔等的阻隔，雖然通過控制填充順序可以很大程度的優化排氣，但填充過程中在缸蓋面側仍會存在較為明顯的困氣情況，所以在設置真空排氣通道的時候需要覆蓋至少2/3的缸蓋面寬度，通過真空主動排氣將型腔中的氣體排出；

（2）真空的設置：通過澆口的優化及排氣通道的優化，大大降低了此方案對真空的需求程度，所以只需要采用常規的空間排氣板抽真空即可。

四 優化后的雙側進料的優勢及實際應用效果

1．此種進料方式的優勢：

首先解決了單側進料所存在的壓力傳遞及補縮通道小而導致的組織不均勻的問題，其次對常規雙側進料方式在填充梯度進行了優化，很大程度上解決了雙側進料排氣困難的問題；與此同時，很一定程度上提高了模具的適用壽命；

2．此種進料方式實際應用效果：

通過對上述的優化，且結合相應適用此方式的壓鑄工藝，在采用相較于單側進料更低的速度和壓力的前提下，大大的降低了所生產鑄件的浸滲率，提高了組織性能，如下圖是實際案例對各檔曲軸區域的解剖情況：

總結

這種方式適用于95%的缸體產品，是可以抄作業的，當然還需要配合適用于此種方式的工藝參數。由于篇幅有限，這次只闡述澆口形式及利弊，還有其他的如澆口分布、內澆口導流形式、局部泄漏點控制、缸套結合度、溫度場以及雙側澆排不適用的場景、必須使用雙側澆排的場景等等，等下次有時間再做分享，也歡迎同行們私信交流細節。

作者

象山溯創模具技術工作室
張繼斌 
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