Zamak 5 的密度是 6.6 g/cm³,这个数是 300 g 重量预算里唯一固定的输入,其余全是图纸上的决定。6.6 g/cm³ 把体积换算成克,所以真正的问题是这个体积放在哪,不是零件最后多重。密度只有一个,图纸上的决定有很多个,两者不能混着谈。300 g 的罐子,质量堆在 Zamak 5 壳体的高处照样倒,而这件事在开模之前就由分型面定了。
密度是化学成分,不是工艺。Zamak 5 按 ASTM B86 铸态典型值 6.6 g/cm³,壁厚、压射压力、模温怎么改都动不了它。换一家供应商、换一台机,这个数也不动。图纸与秤之间的汇率是固定的:1 cm³ 这种合金重 6.6 g。
Zamak 3 同样是 6.6 g/cm³,所以换牌号做不出更重的罐子。密度在固定体积里换质量,但只按比例换;硬度和耐磨跟成分与断面走,从来不跟每立方厘米的质量走。这就是为什么重量的空间只能从体积里来,不能从牌号里来。评审开始之前,先把哪些数归锌合金、哪些数归图纸分清楚。
300 g 不是项目收尾时要凑到的重量。这个目标是 45.5 cm³ 金属的预算,图纸要在开模之前把这笔体积分配完。先按 12 mm 断面给底座分一份,剩下的再按 1.2–1.5 mm 分给两片壳。先分底座还是先分壳体,结果不一样:底座的体积由缩痕边界定,不由总重定。牌号和强度属于合金选择,克数属于图纸。
项目 | 断面(mm) | 体积(cm³) | 质量(g) | 由谁约束 |
|---|---|---|---|---|
底座垫块 | 12 | 21.5 | 142 | 缩痕边界 |
两片壳 | 1.2 | 24.0 | 158 | 充填最小壁厚 |
合计 | 混合 | 45.5 | 300 | 重量窗口 ±10 g |
壁厚区间就是顺序重要的原因。两片壳做 1.2 mm 是 158 g,同一个面做 1.5 mm 是 198 g。40 g 的落差对着 20 g 的窗口,这个壁厚没人能凭眼睛选。壁厚也是这张表上唯一能连续调的变量,误差最大的同样是它。
罐子能回正,因为重心落在底座曲率中心的下方。把壳体推斜,重量对支点产生的力臂由这两点的高度差决定。质量在平衡点两侧各有一份,互相抵消,所以重心高的罐子再重,倾倒的角度也和轻的一样。这两点之间的距离,就是整套机构唯一的参数。
把这笔预算放进这个检验里。142 g 放在底面上方 6 mm,158 g 放在接近半高的 50 mm,合成重心落在 30 mm 附近,约为 95 mm 总高的三分之一。从底座挪 30 g 到薄壁,重心上移,秤上还是 300 g。预算表要分两栏写,一栏是克数,一栏是重心高度,只写总重那一栏不够用。
底座断面 12 mm,壁厚 1.2–1.5 mm,同一个铸件里差 8:1 到 10:1。这个比值决定凝固顺序:薄壁先冻,底座最后还是液体,两者之间的补缩通道在底座还在收缩的时候变窄。断面比越大,先冻和后冻之间的时间差越长。1 cm² 的壁带 0.79 g 金属,同样面积的底座带 7.9 g。
在 锌合金压铸 里把底座和壳体一起铸出来,整块质量一个模次到位,不用另装配重,也不用铣口袋。同一套几何也决定了哪个变量还自由:12 mm 断面被缩痕边界和冷却卡住,要加质量只能加垫块面积,不能加厚度;反过去减薄底座省下的克数,薄壁花不掉,1.2 mm 已经是充填极限。底座与壳体在同一次压射里成形,中间没有装配,也没有第二处配合。
钢配重看上去是加重底座的便宜路线。钢的典型密度 7.85 g/cm³,比 Zamak 5 高 19%,100 g 钢要 12.7 cm³,100 g 锌要 15.2 cm³。嵌件换来 2.4 cm³ 的空间,别的什么都没换。
这 2.4 cm³ 的背后是一个铣出来的口袋、一个止退结构、镀膜线上多一种材料、投币口处一对电偶。底座也不再是一个铸件的一部分,上面每一项都是图纸改动。当加宽的铸造垫块就能到同样的 300 g,嵌件已经没有失效模式可修。省下的那点空间,要用这四样东西换回来。
12 mm 断面在 1.2 mm 薄壁已经凝固的时候还带着热,于是底座从最近的液体金属里抽补缩。那部分金属就在外观面底下,面就塌下去。缩痕是厚度差的结果,不是表面处理的问题,改抛光参数改不掉它。抛光把局部粗糙度压平,装饰涂层照样把这点浅曲率读成一圈亮环。
三个设置把边界往外推:浇口开进厚断面,让底座最后被补缩;过渡处做锥度;底座单独走一路冷却。三条缺一条,诚实的上限就在 12 mm 以下,按 12 mm 做的预算守不住。三处一起改才算改,单独动一处,缩痕只是换个位置出现。镀完才看得见的缩痕是最贵的一种,那时候件已经抛好了。
密度这个数支撑的是重量检查,不是几何检查。300 ±10 g 的窗口是目标的 ±3.3%,10 g 锌是 1.5 cm³ 金属。把这 1.5 cm³ 从薄壁挪到底座垫块,零件还是 300 g,重心变了,缩痕风险上去了。重量合格与几何合格是两张单子,签字的不是同一个人。
缝是量出来的,不是称出来的。塞尺读缝,任何重量读数都替代不了,因为同样的 300 g 既能配一条合上的缝,也能配一条开口的缝。称重能抓到少一条筋,抓不到被抛光倒圆的边口。重量公差是图纸上最松的一个数,对配合也最没用。
300 g 除以 6.6 g/cm³,这只零件有 45.5 cm³ 金属要放。两片壳给出约 200 cm² 的表面:Ø60 的筒身高 95 mm,加两个半盖。按 1.2 mm 的薄端算,这个表面吃掉 24.0 cm³,合 158 g。算例只用到两个数:合金密度和图纸断面。
剩下 21.5 cm³,合 142 g,给底座。摊在 12 mm 断面上,这点体积铺 17.9 cm²,垫块直径约 48 mm。同样 12 mm 厚、做满 Ø60 的垫块要 33.9 cm³、224 g,成品推到 382 g,超窗口 82 g。这四步都能手算,评审桌上当场就能核。换成另一个形状的铸后镀膜 Zamak 件,算法照样成立。
三件检查覆盖这笔预算,只有一件用得上秤。秤确认 300 ±10 g;倾斜释放试验确认装了硬币还能回正;塞尺确认接合处。三件各有各的量具,也各有各的签字人。
三者的重叠很小。秤看到的是总体积,倾斜试验看到的是重心,塞尺看到的是接合处。只过第一件的批次,只确认了图纸要求的三分之一。三件都过,这批的预算才算成立。
四类错误在多数重量评审里都会出现。密度乘以外包络,把投币腔也当成了金属;用加厚底座去补缺口,一个批次之内缩痕就跟上来。
为质量加嵌件,而那点质量加宽垫块本来就能给;把重量窗口当配合检查读,于是接合处靠秤签字放行。四个都出在同一件事上:把克当成体积看。动图纸之前,先把克换算成 cm³,多数错误在这一步就自己消失了。