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1、Die Design forPressureDie Casting壓鑄模具設計,2007-3-15,壓鑄及模具介绍,压铸模是压铸生产三大要素之一，结构正确合理的模具是压铸生产能否顺利进行的先决条件，并在保证铸件质量方面（下机合格率）起着重要的作用。压铸模具是一种复杂的设备，须完成多项功能。 浇道和浇道口的几何形状决定了模具的充型特性。 模具的热状态则决定了部件的凝固过程以及它的显微组织和质量。 长期压铸时，模具的热传导性则决定了模具压铸次数及寿命。,压铸生产线,热室压铸工艺,Die Design for Pressure Die Casting 壓鑄模具設計,Product requireme
2、nts產品要求 Casting process parameters工藝參數 Feasibility可行性 Tools available輔助工具 Gate and runner design澆口設計 Production data生產數据 Die Lock-up合模力 Thermal analysis模熱分析 产品缺陷分析,Product requirements產品要求,Application of the casting鑄件使用范圍 Dimensional stability and tolerances精度要求 Surface finish表面要求 Porosity distribut
3、ion氣孔分佈 Restrictions on gate location澆口位置的限制,压铸件的质量取决于很多因素：包括材料性能，压铸工艺参数，压铸件和压铸模具的设计等等。压铸件设计中的基本准则如下：,镁压铸件设计,尺寸稳定性和公差,压铸件最终尺寸的影响因素有： 1、模具线性尺寸的变化； 2、定模和动模及其它模具部件之间的错位； 3、模具和铸件的变形及抽芯的定位和动作； 4、模具温度、铸件脱模温度； 5、冷却速度、应力松驰和模具精密度。 可以看出，压铸过程中的工艺控制是减少最终产品尺寸变化的关键。,模具的浇道口/溢流槽/排气孔,铸件的浇道系统对压铸件的质量非常重要，下面是浇道设计的准则： 1
4、、浇道口必须要适合压铸机的压射能力，并能在必须的充型时间内完成充型。 2、浇道口可以是不同的几何形状，扇形或切线形。金属液必须从浇道口射入模腔时要保证平行或分流，以减少液流的紊乱。 3、浇道口设计时要保证液流最短。 4、在薄壁区要防止多股金属液流对撞。 5、从不同浇道口充型时，要保证模腔各部位同时充满。 溢流槽要用于将氧化物和润滑剂的残渣冲出模腔，以及可加热模具中较冷的部位。 排气孔应延伸到模具的外表面，用于将模腔内的气体排出。 浇道系统和溢流槽等设计时，要防止铸件切边清理时在铸件切口处形成锯齿状。,镁合金应用大全,浇道系统示意图,2. Casting Process Parameters工藝
5、參數,Dimensional issues 尺寸,Die layout模具佈局 Die temperature control 模溫控制,Surface finish 表面要求,Cavity fill time充填時間 Die temperature control模溫控制,2. Casting Process Parameters 工藝參數,Porosity issues 氣孔,Gate speed (gas)澆口速度 Percent solids (shrink)固態比率 Flow angle流動角度 Die temperature control模温控制,Gate location 澆口
6、位置,Length and depth長和厚度 Die temperature control模温控制,选择压铸参数（一）,充填时间： 设计浇道系统和选择压铸能数的主要目的，是在设定的充型时间内完成压铸，并使铸件的缺陷达到最低。用北美压铸协会的浇道公式可表示为： t=0.0346(Tm-Tf+ 2.5S)/(Tf-Td)T t-压铸所必须的充型时间 Tm- 金属的温度 S-连续充型时固相成分的最大比例 Tf-流动金属液的最低温度 Td-模具的温度 T-铸件的平均壁厚 例如，对壁厚为2mm的AM60合金铸件，由上式可估算出模具的充型时间为20ms，计算时用下列数据： Tm=670 Tf=610
7、Td=200 S=30%,例一,1、机型：F200T，材料：AZ91D 2、最初采用的平均厚度：2mm。 3、金属温度Tm=650 ,模具温度Td=230 4、最小流动温度Tf=610 , 最大固相比例S=30% 代入上式 得： t = 0.0346(650-610+2.530)/(610-230) 2 = 0.02(S) = 20 ms,充填时间和铸件壁厚的关系,选择压铸参数（二）,充填速度： 对镁压铸件，因铸件的类型不同，浇道口充填速度变化很大，一般有如下应用： 1、正常内浇口充填速度3050m/s 2、薄壁铸件，有时可达到 100m/s。 3、壁厚大于45mm的铸件，充填速度则可能小于
8、30m/s。 充填速度越高，则模具的磨损越大，同时金属液和模具的焊合越厉害。因此在不降低铸件质量的前题下，应尽可能的降低其充填速度。 一般情况下，浇口速度依产品厚度高过铝合金25%左右。,选择压铸参数（三）,浇道口面积和压射活塞速度： 当模具充型时间和浇道口充填速度确定，则浇道口面积和压射活塞的速度就可相应确定。下列步骤可用来评价模具充型参数： 1、根据铸件的几何形状和截面厚度来确定模具的充 型时间。 2、以模腔体积来确定相应的流量。 3、选择适当的浇道口充填速度。 4、用充填速度和总流量来确定浇道口的截面积。 5、总流量和压射直径可确定相应的活塞压射速度。,确定浇道口面积和活塞压射速度的列
9、线图,3. Feasibility可行性,Can this casting be made in this machine?可否在選定之機器生產 How many cavities can be filled?可生產多少穴 What process parameters will be achieved?可用什麼工藝参數,Gate speed澆口速度 Cavity fill time充填時間 Cavity fill pressure模腔壓力 Percent solids固態比率,3. Feasibility可行性,Inputs to feasibility calculations所需輸入,C
10、asting mass鑄件重量 Casting wall thickness鑄件厚度 Chosen alloy合金材料 Machine data機器數据 Temperatures of die and metal模具及金屬溫度,4. Tools available輔助工具,Charts, PQ2 diagrams, nomograms計算圖表,PQ圖 Direct use of equations直接使用公式 Software assistance, eg DC-CALC軟件計算,5. Gate and runner design澆口澆道設計,Specify location, length,
11、 depth & flow angle設定位置,長度,厚度,流動角度 Fan gates扇形澆口 Tapered tangential runner gates錐形切線流道 Smooth reduction of runner area流暢面積漸變流道 Calculate runner dimensions計算流道尺寸 Smooth bends流暢的彎曲,6. Production data生產數据,Cycle time生產週期 Heat input輸入熱量 Casting yield收成率 Costs of metal and remelt材料及翻熔成本 Costs of machine t
12、ime機器成本 Costs of labour勞工成本 On costs,7. Die lock-up data合模力,Projected area of casting鑄件投影面積 Effect of moving slides滑塊計算 Offset cavity positions偏心重心 Die opening force開模力 Individual tie bar loading獨立大桿負荷 Safety factor安全系數,8. Thermal analysis模熱分析,Requires software assistance需要軟件輔助 Natural cooling effects自然冷卻效應 Die spray cooling噴塗冷卻 Water and oil cooling水或油冷 Thermal balance, Heat Input = Heat Outputs熱量平衡，熱輸入=熱流失 Predicted die temperatures預計模溫,模具装配图,产品缺陷分析,
