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1、第六章 压铸机 主讲： 程永奇 材料与能源学院 *材料成形设备2 主要内容 v压铸机的工作原理与分类 v压铸机的本体结构 v压铸机的主要技术参数与选用 v新型压铸工艺装备简介 *材料成形设备3 第一节 压铸机的工作原理与分类 v一、压铸成形特点 压力铸造简称压铸，它是将熔融合金在 高压、高速条件下充型并在高压下冷却凝 固成形的一种精密铸造方法，是发展较快 的一种少无切削加工制造金属制品的方法 。高压和高速是压铸区别于其他铸造方法 的重要特征。 第一节 压铸机的工作原理与分类 v压铸有以下主要特点： 1) 压铸件尺寸精度和表面质量高。尺寸精度一般可 达IT11IT13，最高可达IT9；表面粗糙度
2、可达 Ra3.2Ra0.4m。制品可不经机械加工或少量表面 机械加工就可直接使用，并且可压铸成形薄壁(最 小壁厚约0.3mm)、形状复杂、轮廓清晰的铸件。 2) 压铸件组织致密，硬度和强度较高。因熔融合金 在压力下结晶，冷却速度快，故表层金属组织致密 ，强度高，表面耐磨性好。 3) 生产率高，易实现机械化和自动化。 *材料成形设备4 *材料成形设备5 第一节 压铸机的工作原理与分类 4)可采用镶铸法简化装配和制造工艺。压铸时 将不同的零件或嵌件先放入压铸模内，一次压 铸将其连接在一起，可代替部分装配工作量， 又可改善制品局部的性能。 5)压铸件易出现气孔和缩松，除充氧压铸件外 一般不宜进行热处
3、理。因压铸速度极快，模腔 内的气体难以完全排除，金属液凝固后残留在 铸件内部，形成细小的气孔；而厚壁处难以补 缩易形成缩松。 6)压铸模具结构复杂、材料及加工的要求高， 模具制造费用高，适于大批量生产的制品。 *材料成形设备6 第一节 压铸机的工作原理与分类 v二、压铸机的分类、型号 1压铸机的分类 压铸机的分类主要按熔炼炉的设置、压射装置和锁模装置 的布局等情况进行分类。具体类型有： (1)热压室压铸机 指金属熔炼和保温与压射装置连 为一体的压铸机。 (2)卧式冷压室压铸机 指金属熔炼部分与压射装置 分开单独设置，压射冲头水平方向运动，锁模装置 呈水平分布的压铸机。 (3)立式冷压室压铸机
4、指金属熔炼部分与压射装置 分开单独设置，压射冲头垂直方向运动，锁模装置 呈水平分布的压铸机。 *材料成形设备7 第一节 压铸机的工作原理与分类 (4)全立式冷压室压铸机 指金属熔炼部分与压射 装置分开单独设置，压射冲头垂直方向运动，锁 模装置呈垂直分布的压铸机。其中按压射冲头运 动方向的不同还可分为上压式和下压式两种。上 压式为压射冲头由下往上压射的压铸机；下压式 为压射冲头自上而下压射的压铸机。 不同类型的压铸机对模具的结构形式和安装、使 用要求均有不同，生产上应注意合理选用。 *材料成形设备8 第一节 压铸机的工作原理与分类 v2压铸机型号表示 压铸机型号主要反映压铸机类型和锁模力大小等基
5、本参数。 表示方法：J “J”表示“金属型铸造设备”， J后第一位阿拉伯数字表示压铸机所属“列”，有两大列，分别用 “1”和“2”表示，“1”表示“冷压室”，“2”表示“热压室”； J后第二位阿拉伯数字表示压铸机所属“组”，共分9组，“1”表示“ 卧式”，“5”表示“立式”； 第二位以后的数字表示锁模力的l/100kN；在型号后加有A、B、 C、D字母时，表示第几次改型设计。 *材料成形设备9 第一节 压铸机的工作原理与分类 v三、压铸机的工作原理 1热压室压铸机 热压室压铸机压射部分与金属熔化部分连为一体，并浸在金 属液中，如图6-1所示。 装有金属液的坩埚6内放置一个压室5，压室与模具之间
6、用鹅 颈管相通。金属液从压室侧壁的通道a进入压室内腔和鹅颈 通道c，鹅颈嘴b的高度应比坩埚内金属液最高液面略高。压 射前，压射冲头4处于通道a的上方；压射时，压射冲头向下 运动，当压射冲头封住通道a时。压射冲头将金属液压入模 腔，充满型腔并保压适当时间后压射冲头提升复位。鹅颈通 道内未凝固的金属液流回压室，坩埚内的金属液又向压室补 充，待下一循环压射。 压铸机锁模部分的结构与工作过程同塑料注射机相似。 *材料成形设备10 第一节 压铸机的工作原理与分类 *材料成形设备11 第一节 压铸机的工作原理与分类 2立式冷压室压铸机 图6-2为立式冷压室压铸机工作原理图，锁 模部分呈水平设置，负责模具的
7、开、合模 及压铸件的顶出工作；压射部分呈垂直设 置，压射冲头3与反料冲头5可上下垂直运 动。压室4与金属熔炉分开设置。 压铸时，模具闭合，取一定量金属液倒入 压室内，反料冲头上升堵住浇道b(图6.2a) 。当压射冲头下降接触金属液时，反料冲 头随压射冲头往下移动，使压室与模具浇 道相通，金属液在压射冲头高压作用下， 迅速充满模腔a成形(图6.2b)。压铸件冷却 成形后，压射冲头上升复位，切断余料e 并将其顶出压室，接着进行开模顶出压铸 件(图6.2c)。 *材料成形设备12 第一节 压铸机的工作原理与分类 3卧式冷压室压铸机 成形过程如图6.3所示。 压铸机压室与金属合金熔炉也是分开设置的 ，
8、压室呈水平布置，并可从锁模中心向下偏 移一定距离(部分压铸机偏移量可调)。 压铸时，将金属液c注入压室中(图6.3a)；压 射冲头向前压射，将金属液经模具内浇道a压 射入模腔b，保压冷却成形(图6.3b)；冷却时 间到开模，同时压射冲头继续前推，将余料e 推出压室，让余料随动模1移动，压射冲头 复位，等待下一循环。动模开模结束，顶出 压铸件d，再合模进行下一循环工作。 *材料成形设备13 第一节 压铸机的工作原理与分类 4全立式冷压室压铸机 (1)压射冲头上压式压铸机 n图6.4所示为压射冲头上压式压铸机工作过 程原理图。 n金属液2倒入压室3，模具闭合，压射冲头1 上压，使金属液经过浇注系统
9、进入模腔6， 冷却成形后开模，压射冲头继续上升，推动 余料7随铸件移动，通过模具顶出机构顶出 压铸件及浇注系统，同时压射冲头复位。 *材料成形设备14 第一节 压铸机的工作原理与分类 *材料成形设备15 第一节 压铸机的工作原理与分类 (2)压射冲头下压式压铸机 n工作过程如图6-5所示。 n模具闭合后，将金属液3浇入压室2内，反料 冲头在弹簧5作用下上升封住横浇道6，当压 射冲头1下压时，迫使反料冲头后退，金属 液经浇道进入模腔，冷却定形后开模，压射 冲头复位，顶出机构顶出铸件及浇注系统凝 料。推出机构复位后，反料冲头在弹簧作用 下复位。 *材料成形设备16 *材料成形设备17 （压铸视频）
10、 *材料成形设备18 第二节 压铸机的本体结构 v一、压铸机的结构形式及特点 组成：合模机构、压射机构、机座、动力部分、液压与电气 控制系统及其他辅助装置。需配备合金熔炉和保温炉。 1热压室压铸机 金属熔炼、保温部分与压射装置构成机床的铸料系统， 压射装置直接浸没于金属液中。 锁模装置类似于塑料注射机。 图6-6为PC控制的热压室压铸机的外形图。 多为中小型机，易实现生产过程自动化，生产率高，金 属消耗量少。但压室长时间浸没在高温的金属液中易被 侵蚀，影响压射构件的使用寿命，增加合金中的杂质成 分，导致压铸合金成分不纯。 压射比压较小。目前多用于铅、锡、锌等低熔点合金铸 件的生产。 *材料成形
11、设备19 第二节 压铸机的本体结构 *材料成形设备20 第二节 压铸机的本体结构 2卧式冷压室压铸机 不带金属熔炼和保温装置，压射装置和锁模装置 呈水平分布，压射装置由压室和压射冲头组成， 并可根据模具浇注系统需要向下偏移一定距离， 机床上常配有自动加料装置。 锁模装置与卧式塑料注射机相似。 图6.7为J1116型卧式冷压室压铸机外形图。 压室的工作条件比热压室好，可以采用大吨位的 卧式压射缸，适合中大型压铸机。可用于铝合金 、镁合金、铜合金及黑色金属的压铸成形。 *材料成形设备21 第二节 压铸机的本体结构 *材料成形设备22 第二节 压铸机的本体结构 3立式冷压室压铸机 不带金属熔炼装置，
12、压射装置呈垂直分布，由压 室、压射冲头与反料冲头组成，进料口在机床模 板中心处。锁模装置呈水平分布，其结构与卧式 冷压室压铸机相同。 占地面积较卧式压铸机小，金属液杂质上浮压射 时不易进入模腔，有利于提高铸件质量。模具模 腔可沿中心对称布置，使模具压力中心与压铸机 锁模中心重合，便于压铸具有中心浇口的铸件。 生产率较热压室和卧式冷压室压铸机低。金属液 从压室进入模腔需经90转折，压力损失大。可用 于锌、铝、镁和铜合金压铸件的生产。 *材料成形设备23 第二节 压铸机的本体结构 卧式与立式冷压室压铸机相比，其压室结构较简单 ，故障少，维修方便，易于实现自动化；金属液流 程短，压力和热量损失少，铸
13、件致密性好。但卧式 冷压室压铸机压室内的金属液与空气接触，产生氧 化表面较大，而且氧化渣等杂质会进入模腔，影响 压铸件质量。 在卧式冷压室压铸机上使用的压铸模，通常要求浇 注系统的主浇道位置向下偏置，以防压射冲头加压 前金属液自行流入模腔。该压铸机可压铸的合金种 类较多，适应性较强，特别是压铸铝合金方面应用 广泛。但不便于压铸带有嵌件的铸件，生产中心浇 口压铸件的压铸模结构复杂。 *材料成形设备24 第二节 压铸机的本体结构 4全立式冷压室压铸机 压射装置和锁模装置均呈垂直分布，总体结构类似 于四柱液压机，其中按压射冲头运动方向的不同还 可分为上压式和下压式两种。 n上压式为压射冲头由下往上压
14、射的压铸机； n下压式为压射冲头至上而下压射的压铸机。 特点：模具水平放置，稳固可靠，安放嵌件方便。 广泛用于压铸电动机转子类零件；金属液进入模 腔时转折少，流程短，减少了压力和热量的损失 ；设备占地面积小。但设备高度大，不够稳定， 铸件顶出后需人工取出，不易实现自动化生产。 *材料成形设备25 第二节 压铸机的本体结构 v二、压铸机的主要机构示例 1压射装置 压射装置是实现液态金属高速充型，并使 金属液在高压下结晶凝固成铸件的重要机 构。 压射装置不仅要能达到压铸工艺要求的压 射比压和压射速度，而且还应使压射过程 的压射速度、压射力、压力建立时间等能 方便地调节，以便更好的适应各种压铸工 艺
15、的要求。 *材料成形设备26 第二节 压铸机的本体结构 (1)增压缸有背压压射装置 图6.8所示为 J1113A型压铸机采用的三级压射增压机构 。它由带缓冲器的普通液压缸和增压器组 成，联合实现分级压射，具有两种速度和 一次增压压射的机构。压室1和压射缸6固 定在压射支架16上，支架底部装有升降器 17，以便调节压射机构位置，使之与模具 浇口套对准。 *材料成形设备27 *材料成形设备28 第二节 压铸机的本体结构 第一级压射：压力油经增压器的油孔14进入， 由于增压器活塞的背压腔11有背压，增压活塞 12不能前移，压力油经活塞中的单向阀进入压 射缸的后腔，汇集在缓冲杆周围的分油器8中， 由于
16、节流阀杆9的作用，只有很小流量的压力油 从分油器的中心孔进入，作用在压射活塞的缓 冲杆端部截面上，作用力也小，因而压射活塞 慢速前进，进行慢速压射，压射冲头2缓缓地封 闭压室1注液口，以免金属液溢出，同时以利于 压室中空气的排出和减少气体卷入。 *材料成形设备29 第二节 压铸机的本体结构 第二级压射：当压射冲头越过注液口(即 缓冲杆脱开分油器8时)，大流量压力油进 入压射缸，推动压射活塞快速前进，实现 快速压射充模。 第三级压射：金属液充满模腔，压射活塞 停止前进的瞬间，增压活塞及单向阀阀芯 13前后压力不平衡，增压活塞因压差作用 而前移，单向阀阀芯在弹簧10作用下自行 关闭，实现压射增压。 *材料成形设备30 第二节 压铸机的本体结构 压射结束后，只要压射缸前腔进入压力油，同时增 压器的油孔14回油即实现压射冲头回
