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1、模具设计与制造,教学重点 压铸工艺过程及压铸材料 压铸工艺参数 浇注系统及排溢系统设计 成型零件及结构零件设计 抽芯及推出机构设计 教学难点 压铸工艺参数 浇注系统及排溢系统设计 成型零件及结构零件设计 抽芯及推出机构设计,第4章 压铸工艺与压铸模设计,4.1 压铸工艺概述4.2 压铸模的组成4.3 压铸工艺参数4.4 压铸机的选用4.5 分型面设计4.6 浇注及排溢系统设计4.7 成型零件及结构零件设计4.8 抽芯及推出机构设计,第4章 压铸工艺与压铸模设计,4.1 压铸工艺概述,4.1.1 压铸机的结构压铸工艺是压铸模、压铸机和压铸合金构成的一个系统。压铸模是用在压铸机上生产压铸件的金属永
2、久模。压铸模设计即是对压铸模结构和机构的设计，须满足铸件形状、尺寸、抽芯和推出等方面的需求。常见的压铸机按压射室的特点可分为热室压铸机和冷室压铸机两类，此外，还有特种压铸机，如全立式压铸机、升举（或摆动）压室压铸机、真空吸入进料压铸机和电磁给料压铸机等特种压铸机。冷室压铸机按压射室及合模装置的位置特点又分为立式冷室压铸机和卧式冷室压铸机。,4.1 压铸工艺概述,4.1.1 压铸机的结构1、冷室压铸机 1控制柜；2合模缸；3模具高度调整机构；4曲肘支承座板；5曲肘机构；6动模座板；7拉杆；8定模座板；9蓄能器；10增压器；11压射缸；12压室与冲头；13顶出缸；14底座与传动液箱；15泵及电动机
3、,4.1 压铸工艺概述,4.1.1 压铸机的结构2、热室压铸机 1动模；2定模；3定模座板；4液压缸；5冲头杆；6冲头；7压室；8充料孔；9鹅颈；10坩埚；11喷嘴；,4.1 压铸工艺概述,4.1.1 压铸机的结构3、特种压铸机 真空吸入进料压铸机 电磁给料进料压铸机,4.1 压铸工艺概述,4.1.2压铸工艺过程1、热室压铸机的压铸过程,4.1 压铸工艺概述,4.1.2压铸工艺过程2、冷室压铸机的压铸过程 1）卧式冷室压铸机的压铸过程,4.1 压铸工艺概述,4.1.2压铸工艺过程2、冷室压铸机的压铸过程 2）立式冷室压铸机的压铸过程,4.1 压铸工艺概述,4.1.3 常用压铸材料生产压铸件的金
4、属材料有铝合金、纯铝、锌合金、镁合金、铜合金、铅合金、锡合金等。其中以铝合金、锌合金应用最广，镁合金呈增长趋势。黑色金属仅有很少量应用。1、压铸铝合金,压铸铝合金的化学成分和力学性能,4.1 压铸工艺概述,4.1.3 常用压铸材料2、压铸锌合金 3、压铸镁合金,压铸锌合金的化学成分和力学性能,压铸镁合金的化学成分和力学性能,4.1 压铸工艺概述,4.1.3 常用压铸材料4、压铸铜合金,压铸锌合金的化学成分和力学性能,4.2 压铸模的组成,4.2.1 压铸模基本结构 压铸模由定模、动模和动模座板等组成1动模座板；2垫块；3支承板；4动模套板；5限位块；6滑块；7斜销；8楔紧块；9定模套板；10定
5、模座板；11定模镶块；12活动型芯；13型腔；14内浇道；15横浇道；16直浇道；17浇口套；18导套；19导流块；20动模镶块；21导柱；22推板导柱；23推板导套；24推杆； 25复位杆；26限位钉；27推板； 28推杆固定板；,4.2 压铸模的组成,4.2.2 冷室压铸机用压铸模 1、卧式冷室压铸机用压铸模1动模座板；2、5、31螺钉；3垫块；4支撑板； 6动模套板； 7限位块；8螺栓；9滑块；10斜销；11楔紧块；12定模套板；13定模座板；14浇口套；15螺旋槽浇口套；16浇道镶块；17、19导套；18定模导柱；20动模导柱；21定模镶块；22活动镶块；23动模镶块；24分流锥； 2
6、5推板导柱；26推板导套；27复位杆； 28推杆； 29中心推杆；30限位钉；32推杆固定板；33推板,4.2 压铸模的组成,4.2.2 冷室压铸机用压铸模 2、立式冷室压铸机用压铸模1定模座板；2传动齿条；3定模套板；4动模套板； 5齿轮轴； 6、21销；7齿条滑块；8推板导柱；9推杆固定板；10推板导套；11推板；12限位垫圈； 13、22螺钉；14支撑板；15型芯；16中心推杆；17推杆；18复位杆； 19 导套；20通用模座；23导柱； 24、30动模镶块；25、28定模镶块； 26分流锥； 27浇口套；29活动型芯；31止转块；,4.2 压铸模的组成,4.2.3 热室压铸机用压铸模
7、1动模座板；2推板；3推杆固定板；4、6、9推杆； 5扇形推杆； 7支撑板；8止转销；10分流锥；11限位钉；12推板导套； 13推板导柱；14复位杆；15浇口套；16定模镶块；17定模座板；18型芯； 19、20动模镶块；21动模套板； 22导套；23导柱； 24定模套板,4.3 压铸工艺参数,三级压射曲线 实时压射控制压铸机压铸曲线,传统压铸机常配以三级压射系统，第一级是将金属熔体慢速渐进推至内浇口，第二级是将金属熔体在短的充型时间内快速充满型腔，第三级为增压压实段，即铸件在高压下紧实(借助于增压控制系统)。,4.3 压铸工艺参数,4.3.1 压力参数 在压铸机压铸过程中，压射缸内的压力实
8、际上经过充型压力、最终压力和压实压力3个阶段。1、金属静压 式中， p1为压射缸压力(Mpa)；ps为蓄能器压力(Mpa)；v0为冲头速度(m/s)；vmax为冲头最大空压射速度(m/s) ；pstat 为压射终了金属静压(Mpa)；d0为冲头直径(m)；d1为压射缸直径(m)。,4.3 压铸工艺参数,4.3.1 压力参数 2、充型压力 充型压力(也称为流动压力)与流速有关，按伯努利方程似稳流计算：式中，v为流速(m/s)；p为充型压力(Mpa) ；为金属密度(kg/m3) 若设Q为金属熔体的流量(m3/s)， Sa 为内浇口截面积(m2 )，,设喷嘴或内浇口速度为 va ，则p为,设阻尼系数
9、为 ，则p为,4.3 压铸工艺参数,4.3.1 压力参数 3、压实压力 压实压力pk是指压射缸压力与增压压力叠加后的压射压力pe ，乘以压射活塞面积A1与冲头面积A0之比。设压射活塞直径d1，冲头直径d0，则设一个直径为dp截面面积为Ap的大活塞和一个直径为ds截面面积As的小活塞相连，大活塞（初级活塞）上承受压力p1 ，推动小活塞(次级活塞)产生压力p2 ，则在封闭系统中有当增压器小活塞腔中 有背压时p3 ，应减去p3,4.3 压铸工艺参数,4.3.2 速度参数 1、冲头速度 在压射的第一阶段冲头以临界恒速或恒加速向前，将金属熔体推进至浇口处，此时熔体流动速度就是第一级压射速度，如右图所示。
10、在形成曲线充型段任选两点，测量行程距离和充型时间，则可得出冲头速度：冲头速度=测量的距离/相应充型时间,4.3 压铸工艺参数,4.3.2 速度参数 2、充型速度 在压射的第二阶段金属熔体从冲头继续向前快速运动，高速通过内浇口直至充满型腔。此时熔体流动速度称为充型速度或第二级压射速度；充型速度也称内浇口速度，是指从充型开始至型腔完全充满金属为止，通过内浇口的熔体流量与内浇口截面积之比。 充型时金属熔体通过内浇口的流量Q满足下列关系式则充型速度和冲头速度分别为,4.3 压铸工艺参数,4.3.2 速度参数 3、最大空压射速度 最大空压射速度vmax是压室内无金属、调速阀全开的情况下，单位时间内冲头的
11、位移量，它是冷室压铸机的重要技术参数。对有金属充型时的冲头速度v0 、内浇口速度va和铸件品质有重要影响。为在较短的充型时间内向型腔内充填最大容量的金属熔体，需要较高的冲头速度和内浇口速度，这就必须赋予压铸机高的最大空压射速度，目前冲头空压射速度已达11m/s。,4.3 压铸工艺参数,4.3.3 时间参数 1、充型时间 充型时间是指金属熔体从进入内浇口至充满型腔和溢流槽所需的时间。充型时间计算公式为： 式中：为充型时间(s)；Tm为金属液浇注温度()； Tf 为充型终了时的金属温度()； Td 为压铸模温度()；B为压铸件的平均壁厚(mm)。 根据热量比可以得到几种合金的充型时间比Mg：ZnA
12、l：Cu=0.510.6511.8,4.3 压铸工艺参数,4.3.3 时间参数 1、充型时间 充型时间应该尽可能短，目的是使充型时铸件最小的部位或液流的远端不产生早期凝固；但从另一方面考虑又要尽可能长些，以便空气及金属熔体流动时所产生的涂料蒸汽有足够的时间逸出。根据这两方面的矛盾要求综合考虑，选择最佳的充型时间。充型时间与壁厚有关的推荐值，可参考下表。,4.3 压铸工艺参数,4.3.3 时间参数 2、增压建压时间 增压建压时间是指金属熔体充满型腔后，瞬时启动增压器，对压射缸施加增压压力，并由压射冲头将此增压压力经过内浇口施加在型腔中尚未完全凝固的铸件上，对铸件压实的这段时间。 建压时间必须小于
13、内浇口凝固时间。右图所示为内浇口厚度与凝固时间的关系。建压时间由压铸机保证，现代压铸机建压时间可以达到7 ms，一般不超过20 ms，并可根据需要进行调节。,4.3 压铸工艺参数,4.3.3 时间参数 3、保压时间 从增压开始，在增压压力作用下铸件完全凝固，至增压结束，这段时间为保压时间。它与合金性质、铸件壁厚和模具温度有关。推荐的保压时间见下表： 单位：S,4.3 压铸工艺参数,4.3.3 时间参数 4、留模时间 从保压时间结束到开模推出铸件的这段时间称为铸件冷却时间，即留模时间，这段时间视合金性质、铸件结构而定，且与余料厚度有关。一般以不产生铸件变形、开裂、保持尺寸精度为原则，尤其对热裂倾
14、向的合金铸件留模时间要短。常用留模时间见下表 单位：h,4.3 压铸工艺参数,4.3.4 温度参数 1、浇注温度 金属液从压室至充满型腔的平均温度称为浇注温度。为了保证铸件质量、提高模具寿命，浇注温度应尽可能低，一般为合金液相线以上2050，实际采用的压铸合金浇注温度，见下表。,4.3 压铸工艺参数,4.3.4 温度参数 2、模具温度 模具温度是重要的工艺参数之一。压铸模在工作前必须预热，绝不允许用冷或未预热到足够温度的模具进行压铸，推荐的预热温度见下表。模具预热最好的方法是采用热油加热，借助于模具机提供循环热油和进行模温控制。气体加热也是一种常用方法，采用天然气或煤气。还有电加热、远红外加热等其他方式。,4.4 压铸机的选用,4.4.1 计算胀型力 1、计算主胀型力 式中： F主 为主胀型力(kN)；A为铸件在分型面上的投影面积，多腔模则为各腔投影面积之和，一般另加30%作为浇注系统与溢流排气系统的面积(cm2 )；p为压射比压（Mpa）。,4.4 压铸机的选用,4.4.1 计算胀型力 2、计算分胀型力 分胀型力的计算分为两种情况。一种是斜销抽芯、斜滑块抽芯的分胀型力计算，另一种是液压抽芯器的分胀型力计算。右图所示为法向分胀型力的计算示意图。,4.4 压铸机的选用,4.4.1 计算胀型力 2、计算分胀型力,
