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1、压铸工艺及模具设计,3 压铸工艺及压铸新技术 3.1 压铸合金 3.2 压铸件的结构设计 3.3 压铸工艺参数的选择 3.4 压铸涂料. 3.5 压铸合金的熔炼与压铸件的后处理 3.6 压铸新技术,3 压铸工艺及压铸新技术3.1 压铸合金要生产优质的压铸件，除了要有合理的铸件结构、设计 和制造完善的压铸模以及工艺性能优越的压铸机外，还需要 有性能良好的压铸材料。除了制造电动机转子是用纯铝环绕 叠片进行压铸外，其它压铸件都是用合金制成的。与纯金属 （单金属）相比，合金的强度要高一些。,压铸工艺及模具设计,3.1.1 对压铸合金的要求为了满足压铸件的使用要求，保证压铸件的质量，压铸合金应符合如下要
2、求：(1) 密度小，导电和导热性好。(2) 强度和硬度高，塑性好。(3) 性能稳定，耐磨和抗腐蚀性好。(4) 熔点低，不易吸气和氧化。(5) 收缩率小，产生热裂、冷裂和变形的倾向小。(6)流动性好，结晶温度范围小，产生气孔、缩松倾向小。一种合金是否适合于压铸，取决于它的熔点和流动性。对任何合金系列而言，都是以共晶合金或者结晶温度范围小的合金具有最好的流动性，而结晶温度范围大的合金压铸性能差。熔点高的合金都难于压铸。,压铸工艺及模具设计,3.1.2 常用压铸合金及其主要特性压铸用合金的分类见表3-1。,表3-1 压铸用合金分类,压铸工艺及模具设计,目前最常用的压铸合金有铝合金、锌合金、镁合金、铜
3、 合金。其主要特性见表3-2。我国常用压铸合金的化学成分、力学性能及应用范围见 表3-3表3-10。,表3-2 常用压铸合金的主要特性,压铸工艺及模具设计,表3-2 常用压铸合金的主要特性（续1）,压铸工艺及模具设计,表3-2 常用压铸合金的主要特性（续2）,压铸工艺及模具设计,表3-2 常用压铸合金的主要特性（续3）,压铸工艺及模具设计,表3-3 压铸铝合金化学成分（摘自GB/T151151994）,压铸工艺及模具设计,表3-4 压铸铝合金力学性能及应用范围（摘自GB/T151151994）,压铸工艺及模具设计,表3-5 压铸锌合金化学成分（摘自GB/T138181992）,表3-6 压铸锌
4、合金力学性能和应用范围（摘自GB/ T138181992）,压铸工艺及模具设计,表3-7 压铸镁合金合金化学成分（摘自JB30701982）, 世界各国大多采用高纯镁合金，以提高耐蚀性能。质量分数一般为：Fe0.004%、Ni0.001%、Cu0.015%。,表3-8 压铸镁合金合金力学性能和应用范围（摘自JB30701982）,压铸工艺及模具设计,表3-9 压铸铜合金化学成分（摘自GB/T151161994）, Sb+Pb+As0.4% 。 杂质总和中不包括Ni 。,压铸工艺及模具设计,表3-10 压铸铜合金力学性能和应用范围（摘自GB/T151161994）,压铸工艺及模具设计,合理地选择
5、压铸合金，是压铸件设计工作中重要的环节之一。不同种类的压铸合金，其性能各有差异。设计人员在选择压铸合金时，不仅要考虑所要求的使用性能，而且对压铸合金的工艺性能也要给予足够的重视，在满足使用性能的前提下，尽可能多考虑工艺性能优良的压铸合金。压铸合金的性能包括使用性能和工艺性能两方面。其项目与内容见表3-11。选择压铸合金应考虑的因素见表3-12,3.1.3 压铸合金的选用,压铸工艺及模具设计,表3-11 压铸合金性能,压铸工艺及模具设计,表3-12 选择压铸合金应考虑的因素,压铸工艺及模具设计,3.2 压铸件的结构设计压铸件的设计是压铸生产技术中首先遇到的工作。合理的压铸件结构不仅能简化压铸模的
6、结构，降低制造成本，同时也能改善压铸件质量。3.2.1 压铸工艺对压铸件结构设计的要求压铸生产技术上所遇到的种种问题，如分型面的选择、浇口的开设、顶出的布置、收缩规律的掌握、精度的保证、缺陷的种类及其程度等，都是以所压铸的零件本身的工艺性的优劣为前提的。压铸工艺对压铸件结构设计的要求见表3-13。,压铸工艺及模具设计,表3-13 压铸工艺对压铸件结构设计的要求,压铸工艺及模具设计,3.2.2 压铸件的基本结构设计压铸件的基本结构设计包括壁厚、肋、铸孔、铸造圆 角、脱模斜度、螺纹、齿轮、槽隙、铆钉头、凸纹、网纹、 文字、标志、图案、嵌铸等的设计。1.壁厚和肋的设计 实践证明，薄壁压铸件的致密性
7、好，强度高，耐磨性好。压铸件随壁厚的增加，其内部气 孔和缩松等缺陷也随之增加，故在保证压铸件有足够强度 和刚度的前提下，应尽可能减小壁厚，并保持各截面的厚 薄均匀一致。在通常工艺条件下，压铸件的壁厚不宜超过 4.5mm。对压铸件的厚壁处，为避免缩松等缺陷，应减薄壁 厚而增设加强肋，如图3-1所示。,压铸工艺及模具设计,图3-1 增设加强肋使壁厚均匀,压铸工艺及模具设计,压铸件的壁厚常常是选择压铸工艺方法时首先考虑的问题。当壁过薄时，充填条件很差，会产生浇不足和冷隔现象；而壁过厚，又易产生气孔和缩孔。表3-14是推荐的与压铸件面积相应的最小壁厚和正常壁厚。,表3-14 压铸件的最小壁厚和正常壁厚
8、,压铸工艺及模具设计,肋的作用除了增加刚性和强度外，还能使金属流动畅通，消除由于金属过分集中而引起的缩孔、气孔与裂纹等缺陷。肋的厚度一般不应当超过与其相连的壁的厚度，可取设肋处壁厚2/33/4。当铸件壁厚小于2mm时，容易在肋处蹩气，故不宜设肋。如必须设肋，则可使肋与壁相连处加厚。2. 铸孔的设计 能较好地铸出较深小孔是压铸工艺的一个特点。对精度要求不很高的孔，可以不再进行机械加工就能直接使用，从而节省了金属和机械加工工时。压铸件的孔一般是指构成局部部位的孔（例如穿越壁厚而存在的孔）而言，其中又以装配连接用的圆形孔较多。零件上压铸出的孔的直径及其深度有一定的关系，较小的孔只能压铸较浅的深度。一
9、般孔径不小于2.0mm，孔深不大于孔径的48倍，孔间距在110mm以上。设计铸孔时可参考表3-15确定。,压铸工艺及模具设计,表3-15 铸孔最小孔径以及孔径与孔深的关系,凡是小于表内数值的小孔，一般不宜直接进行压铸，可用机械加工方法加工。,压铸工艺及模具设计,3. 铸造圆角和脱模斜度的设计 在压铸件壁与壁的连 接处，不论是直角，还是锐角或钝角，都应设计成圆角。 只有当预计选定为分型面的部位上才不采用圆角连接，而 是必须为尖角。采用圆角，不仅有利于金属流动，便于成 型，减少涡流，而且可以防止在尖角处产生应力集中，有 利于保证铸件质量。对模具来说，可以消除尖角处的应力 集中而延长寿命。不同连接形
10、式铸造圆角半径的设计计算 见表3-16。,压铸工艺及模具设计,表3-16 铸造圆角半径的计算,压铸工艺及模具设计,为便于压铸件脱出模具的型腔和型芯，防止表面划伤，延长模具寿命，压铸件应有合理的脱模斜度。脱模斜度大小取决于压铸件的壁厚和合金种类。压铸件的壁厚越厚，合金对型芯的包紧力也越大，脱模斜度就越大。合金的收缩率越大，熔点越高，脱模斜度也越大。此外，压铸件内表面或孔比外表面的脱模斜度要大。在允许的范围内，宜采用较大的脱模斜度，以减小所需要的推出力或抽芯力。确定脱模斜度时可参考表3-17。,表3-17 脱模斜度,压铸工艺及模具设计,4. 螺纹、齿轮、槽隙和铆钉头的设计 在一定的条件下，锌、铝、
11、镁合金的铸件可以直接压铸出螺纹。压铸螺纹耐磨、耐压，故其尺寸精度、形状的完整性及表面光洁方面虽然比机械加工稍差，但对一般用途的螺纹来说并无太大影响，因而被常常采用。对于熔点高的合金（如铜合金），则因其对模具的螺纹型腔和型芯的热损坏十分剧烈，螺牙峰谷热裂、崩损过早，故一般不压铸出螺纹。对于内螺纹的压铸，由于铸件的收缩，在旋出螺纹型芯时，螺纹牙形上表面摩擦面过多，旋出十分困难，为了减少摩擦面，螺纹型芯只宜较短些，并且在轴向方向上还要带有一定的斜度，从而又使螺纹的工作长度减少。此外，在压铸生产上，还因压铸内螺纹时，旋出螺纹型芯是在高温条件下进行的，操作极为不便。鉴于这些问题的存在，压铸内螺纹只是在十
12、分必要的情况下才加以采用。,压铸工艺及模具设计,外螺纹的压铸常采用两种方式。其一是由可分开的两半螺纹型腔构成，是最常见且较经济的压铸方式。这种外螺纹常出现轴向错扣或圆度不够，精度稍微降低，但可通过机加工修整。故该方式需考虑留有0.20.3mm的加工余量。其二是采用螺纹型环来压铸。这种螺纹不会产生错扣和圆度不够的问题，但压铸生产时，操作工序增加，工作条件（高温）很差，效率也很低。可压铸的螺纹尺寸见表3-18。,表3-18 可压铸的螺纹尺寸,压铸工艺及模具设计,压铸齿轮的最小模数可按表3-19选取，其脱模斜度按表3-17中内表面值选取。对要求高的齿轮，齿面应留有0.20.3mm的加工余量。,表3-
13、19 压铸齿轮的最小模数,槽宽、槽深原则上可参考铸孔，但不能太大。其尺寸见表3-20。,表3-20 槽隙尺寸,压铸工艺及模具设计,压铸件与其它零件铆接时，其铆钉头可在压铸时与铸件同时铸出。压铸铆钉头的尺寸见表3-21。,表3-21 铆钉头尺寸,压铸工艺及模具设计,5. 凸纹、网纹、文字、标志和图案的设计 在压铸件上可以压铸出各种凸纹、网纹、文字、标志和图案。通常压铸的网纹、文字、标志和图案都是凸体的，因为模具上加工凹形的网纹、文字、标志和图案比较方便。铸件上的凸纹、网纹、文字、标志和图案均应避免尖角，笔划和图形亦应尽量简单，便于模具加工和延长模具使用寿命。压铸凸纹或直纹，其纹路一般应平行于脱模
14、方向，并具有一定的脱模斜度，其值按表3-17中值选取。推荐的凸纹或直纹的结构尺寸见表3-22。,压铸工艺及模具设计,表3-22 凸纹与直纹结构尺寸,压铸工艺及模具设计,压铸文字的大小一般不小于GB/T 14691-1993规定的5号字体。文字凸出高度应大于0.3mm，线条宽度一般为凸出高度的1.5倍，常取0.8mm，线条间最小距离为0.3mm，脱模斜度为1015。图案设计应力求简单，美观大方。,6. 嵌铸的设计 嵌铸也称镶铸，它是把金属或非金属的零件（嵌件）先嵌放在压铸模内，再与压铸件铸合在一起。这样既可充分利用各种材料的性能（如强度、硬度、抗蚀性、耐磨性、导磁性、导电性等）以满足不同条件下使
15、用的要求，又可弥补因铸件结构工艺性差而带来的缺点以解决具有特殊技术要求零件的压铸问题。铸入的嵌件的形状很多，一般为螺杆（螺栓）、螺母、轴、套、管状制件、片状制件等。其材料多为铜、钢、纯铁和非金属材料。也有用性能高于铸件本体金属的，或者用具有特种性质的（如耐磨、导电、导磁、绝缘等）。,压铸工艺及模具设计,嵌铸的主要作用如下：(1) 消除压铸件的局部热节，减小壁厚，防止产生缩孔。(2) 改善和提高铸件局部性能，如强度、硬度、耐蚀性、耐磨性、焊接性、导电性、导磁性和绝缘性等，以扩大压铸件的应用范围。(3) 对于具有侧凹、深孔、曲折孔道等结构的复杂铸件，因无法抽芯而压铸困难，使用嵌铸，可以顺利压出。(
16、4) 可将许多小铸件合铸在一起，代替装配工序或将复杂件转化为简单件。嵌铸设计的要求如下：(1) 嵌件在铸件内必须稳固牢靠，故其铸入部分应制出直纹、斜纹、滚花、凹槽、凸起或其它结构，以增强嵌件与压铸合金的结合。嵌件的固定方法见表3-23和表3-24。,压铸工艺及模具设计,表3-23 轴类嵌件的固定方法,表3-24 套类嵌件的固定方法,压铸工艺及模具设计,(2) 嵌件周围应有一定厚度的金属层，以提高铸件与嵌件的包紧力，并防止金属层产生裂纹，金属层厚度可按嵌件直径选取，参见表3-25。,表3-25 嵌件直径及其周围金属层最小厚度,压铸工艺及模具设计,(3) 嵌件包紧部分不允许有尖角，以免铸件发生开裂。设计铸件时要考虑到嵌件在模具中的定位和各种公差配合的要求，要保证嵌件在受到金属液冲击时不脱落、不偏移。嵌件应有倒角，以利安放并避免铸件裂纹。同一铸件上嵌件数不宜太多，以免压铸时因安放嵌件而降低生产率和影响正常工作循环。(4) 带嵌件的压铸件最好不要进行热处理和表面处理，以免两种金属的相变不同而产生体积的变化不同，导致嵌件在铸件中松动和产生腐蚀。(5) 嵌件在压铸前最好能镀以防蚀性保护层，以防止嵌件与铸件本身产生电化学腐蚀。(6) 嵌件的形状和在铸件上所处的位置应使压铸生产时放置方便。,
