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1、,第三章 铸模设计,第一节 压铸模的基本组成 压铸模由定模和动模两个主要部分组成。定模固定在压铸机固定模板上，与压铸机压室连接，浇注系统与压室相通。动模则安装在压铸机的活动模板上，并随活动模板移动，而实现开模与合模动作。压铸模结构如图3-1所示。,一、成形零件 成形零件是决定压铸件几何形状和尺寸精度的零件。成形压铸件外表面的称为型腔，成形压铸件内表面的称为型芯。例如，图3-1中的定模镶块13、动模镶块12、15、型芯14和滑块7上的侧型芯11等都是成形零件。,二、结构零件 结构零件包括支承固定零件与导向合模零件。支承固定零件是将模具各部分按一定的技术要求进行组合和固定，并使模具能够安装到压铸机
2、上，如图3-1中的定模座板17、动模座板36、定模套板9、动模套板20、支承板25和垫块35等。导向合模零件是保证压铸模动模与定模合模时正确定位和导向的零件，如图3-1中的导柱19、导套21。,三、浇注系统 浇注系统是引导熔融合金从压铸机的压室流到模具型腔的通道。它由直浇道、横浇道、内浇口和分流锥等组成，如图3-1中的浇口套18、浇道镶块22等。 四、排溢系统 排溢系统一般包括排气槽和溢流槽，根据熔融合金在模具内熔融合金的充填情况而开设。排气槽是排除压室、浇道和型腔中的气体通道，而溢流槽是储存冷合金和涂料余烬的地方，一般开设在成形零件上。,五、侧向抽芯机构 压铸件的侧面有凸台或孔穴时，需要用侧
3、向型芯来成形。在铸件脱模之前，必须先将侧向型芯从压铸件中抽出，这个使侧向型芯移动的机构称为侧向抽芯机构。侧向抽芯机构的形式很多，图3-1所示的模具为斜销抽芯机构，由斜销6、滑块7、楔紧块8、限位块1、弹簧3、螺栓4等组成。开模时，由斜销6带动滑块中的侧向型芯移动完成侧抽芯。,六、推出与复位机构 推出机构是将压铸件从模具的成形零件上脱出的机构；复位机构是指在模具合模时，将推出机构回复到原始位置的机构。它包括推出、复位和先复位、限位及导向零件，如图3-1中的推杆24、26、29、推杆固定板34、推板33、复位杆30、推板导柱32和推板导套31等。 七、加热与冷却系统 因压铸件的形状、结构和质量上的
4、需要，在模具上常需设置冷却和加热装置，以达到压铸模的热平衡。 八、其他 除前述结构组成外，模具内还有其他如紧固用的螺钉、销钉，以及定位用的定位件等。,第二节 压铸模零部件的设计 一、分型面的选择 为了取出模具中的压铸件和浇注系统凝料，在模具上所设计的可分离的接触表面称为分型面，通常是定模和动模的接触表面。在压铸模的设计中，分型面的选择至关重要,1.分型面的类型 根据压铸件的结构和形状不同，可将分型面分为平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面和垂直分型面等，如图3-2所示。与压铸机工作台面平行的分型面称平直分型面；与压铸机工作台面垂直的分型面称垂直分型面；倾斜分型面则与压铸机工作台面成一
5、倾斜角度；阶梯分型面和曲面分型面则是模具可分离的表面为阶梯状和曲面。,2.分型面的选择原则 分型面的选择与压铸件的结构有关，一般分型面的选择应符合下列原则： 1)尽可能使压铸件在开模后留在动模。由于推出机构一般设置在动模内，故为便于压铸件脱模推出，尽可能将压铸件收缩后包紧力大的部分设置在动模部分，如图3-3所示，图b设计合理。 2)分型面应尽量设在压铸件断面轮廓最大的地方，使压铸件能顺利从模具上脱出。 3)为了使模具型腔具有良好的溢流和排气条件。分型面应尽量设在金属流动方向的末端，如图3-4所示。图3-4b设计合理。 4)分型面选择应有利于保证压铸件质量。压铸件外形和内孔同轴度要求高时，应尽可
6、能放在同一半模具内，如图3-5所示，图3-5b比图3-5a更易保证内外圆同轴度；要保证与分型面垂直的高度尺寸200-0.03mm时，图3-5c比图3-5d更易达到要求。,5)尽可能选择平直分型面，避免使用阶梯、曲面、倾斜和垂直分型面等，否则模具结构复杂、制造困难。如图3-6所示的压铸件，底部端面是球面，采用图3-6a所示的曲面分型，动、图3-6选择有利于模具加工的分型面定模板的加工困难，而采用图3-6b所示的平直分型面，在动模镶块上加工出球面，动、定模板的加工非常简便。,6)分型面的选择应保证侧向活动型芯能顺利抽出、型芯放置方便及镶嵌件安放方便。 上述原则对分型面的选择是重要的，但在实际设计中
7、，要同时满足上述各项原则是困难的，这时应在保证生产出合格压铸件的前提下，力求模具结构简单、制造方便、成本低。,二、成形零件的设计 压铸模的成形零件在压铸成形过程中，受到高温、高压和高速的金属熔体对它们的冲刷和摩擦，容易发生磨损、变形和开裂。因此，在设计压铸模时，必须针对压铸件的结构特点和使用要求，并考虑模具的使用寿命等问题，合理地设计成形零件的结构形式，准确计算它们的尺寸和公差，并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。 1.成形零件的结构设计 (1)成形零件的结构形式成形零件的结构形式有整体式和镶拼式两种。,1)整体式结构。成形部分的型腔直接在模板上加工而成，如图3-7所示。整体式结构
8、的强度高、刚性好。与镶拼式结构相比，压铸件表面光滑平整；减少了模具的装配工作量，缩小了模具的外形尺寸。易于设置冷却水道，适用于小型单腔的简单模具。,2)镶拼式结构。成形部分的型腔和型芯是由镶块镶拼而成。镶块装入模具的套板内加以固定，有整体镶块式和组合镶块式，如图3-8所示。成形零件采用镶拼结构的特点是能够合理地使用模具钢，降低成本；有利于易损件的更换和维修；拼接处适当的间隙有利于型腔排气。但过多的镶块拼合面会增加装配时的困难，难以满足较高的组合尺寸精度要求；镶拼处的缝隙易产生飞边，既影响模具使用寿命，又会增加压铸件去毛刺的工作量。镶拼式结构适用于型腔较深或大型模具以及多型腔和成形面较复杂的模具
9、。,随着先进的加工技术在模具制造中的应用，除为了满足压铸工艺要求，如排除深型腔内的气体或为了易损部分便于更换而采用组合镶块外，应尽可能采用整体镶块式。,(2)镶块的固定形式镶块固定时应保证有足够的稳定性、便于加工和拆卸。镶块通常安装在套板内，其安装形式分为不通孔和通孔两种。 不通孔的套板如图3-9所示，结构简单强度较高，镶块用螺钉和套板直接紧固，不用座板或支承板，节约钢材，减轻模具重量。但当动、定模均为不通孔时，对多型腔模具要保证动、定模镶块安装孔的同轴度和深度尺寸全部一致比较困难。,通孔的套板如图3-10所示，用台阶固定或用螺钉和座板紧固，在动、定模上镶块安装孔其形状和大小应一致，便于加工和
10、保证同轴度。如图3-10a所示，在镶块尾部带有凸台，压入模套后再用支承板压紧，然后用螺钉将支承板与套板紧固。除圆形镶块一周带台阶以外，非圆形镶块只需带部分凸台，大的镶块两面带凸台，小的镶块单面带凸台即可，如图3-10b所示。这种结构一般适合于狭小的镶块不便于用螺钉紧固的模具。如图3-10c所示，当镶块为圆柱形或型腔较浅时的模具采用螺钉紧固，若是非圆形镶块时只适合于单型腔模具。 图3-11为镶块的其他固定方法。图3-11a所示为台阶和圆柱销定位螺钉紧固，主要用于多件镶块的模具中；图3-11b所示为圆柱面定位，压入镶块后，用螺钉将支承板与套板紧固，便于模具加工和更换易损部位。,(3)型芯的固定形式
11、型芯固定时必须保持与相关零件之间有足够的强度、稳定性以及便于装卸和机械加工，在熔融合金的冲击下或压铸件在脱模时，保证型芯不发生位移、弹性变形和弯曲断裂现象。型芯通常采用台阶固定、铆接和螺钉联接等方式，固定在镶块、滑块或动模套板内，如图3-12所示。图3-12a、b、c所示为大型芯的固定形式；图3-12d、e、f所示为小型芯的固定形式；工作端为非圆形的型芯，固定端为圆形时应设置防转机构，如图3-12g所示。,2.成形零件的尺寸计算 (1) 镶块的主要尺寸 1)镶块壁厚尺寸见表3-1。,注：1.型腔长边尺寸L和深度尺寸H1是指整个侧面的大部分面积，对局部较小的凹坑A，在查表时不应计算在型腔尺寸范围
12、内。 2.镶块壁厚尺寸h与型腔的侧面积(LH1)成正比，凡深度较大，几何形状复杂易变形的，h应取较大值。 3.镶块底部壁厚尺寸H与型腔底部投影面积和深度H1成正比，当型腔短边尺寸B小于L/3时，表中H值应适当减小。 4.当套板中的镶块的安装孔为通孔结构时，深度H1较小的型腔应保持镶块高度与套板厚度一致，H值可相应增加，不受限制。 5.在镶块内设有水冷或电热装置时，其壁厚根据实际需要，可适当增加。,2)整体镶块台阶尺寸见表3-2。,注：1.根据受力状态台阶可设在四侧或长边两侧。 2.组合镶块的台阶H和C，根据需要可选用表内尺寸系列。如在同一套板安装空 内组合镶块，其基本尺寸L则指装配后全部组合镶
13、块的总外形尺寸。,3)组合式成形镶块固定部分长度见表3-3。,(2)圆型芯的主要尺寸圆型芯的主要尺寸见表3-4。,注： 1.为了防止卸料板机构中的型芯表面与相应配合件的孔之间的擦伤，d0应大于d。 2. D和d0两段不同直径的交界处采用圆角或45倒角过渡。 3.配合段长度L的具体数值，可按成形部分长度l选定，当l(23)d时L值应取较大值。,3)影响压铸件尺寸精度的因素影响压铸件尺寸精度的因素很多，主要有以下几个方面：,1)成形零件的制造误差。它直接影响着压铸件的尺寸精度，成形零件的制造公差等级愈低，压铸件的尺寸精度也愈低。成形零件的制造公差等级按照IT7IT10级选取，一般比压铸件的尺寸公差
14、等级高23级。实验表明，成形零件的制造公差约占压铸件的尺寸公差的1/4左右，因而成形零件的工作尺寸公差值可取压铸件的尺寸公差1/31/5。 2)压铸件的收缩率。压铸件的收缩率是指室温时模具成形尺寸与压铸件相对应实际尺寸的相对变化率，即,式中 L模室温时模具成形尺寸(mm)； L铸室温时与模具相对应的压铸件实际尺寸(mm)； 压铸件的收缩率()。 由式(3-1)可得,忽略高次项得,压铸件的收缩率应根据压铸件结构特点、收缩受阻条件、收缩方向、压铸件壁厚、合金成分等有关工艺因素确定。压铸件结构复杂，型芯数量多，有镶嵌件，收缩受阻大，收缩率较小，反之收缩率较大；薄壁压铸件收缩率小，厚壁压铸件收缩率大；
15、压铸件脱模温度越高，压铸件与室温的温差越大，则收缩率也大。因此，要精确确定收缩率比较困难，生产中各种合金的收缩率可参考表3-5进行选取。,3)成形零件的磨损。影响成形零件磨损的因素有脱模过程中压铸件与成形零件表面的相对摩擦，金属熔体在充型过程中的对成形零件的冲刷等，导致型零件的实体尺寸减小。一般磨损量c取压铸件的尺寸公差的1/6。 4)模具结构及压铸工艺的影响。当模具结构复杂，分型面选择不当，型芯位置安置不合理，成形零件、导向零件、推出机构、侧向抽芯机构等设计不合理都将影响压铸件尺寸公差。采用大压射比压时，虽然压铸件结晶后组织致密，但可能产生溢边，会影响模具分型面和抽芯机构等滑动部分的尺寸。一
16、般合模方向上的尺寸，应在计算结果的基础上增减0.050.2mm。,(4)成形零件工作尺寸的计算在计算成形零件型腔和型芯的尺寸时，压铸件和成形零件尺寸均按单向极限制，而孔心距尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。 成形零件工作尺寸采用平均计算法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算。图3-13为成形零件尺寸计算图。,1)型腔尺寸计算。由于模具的磨损，型腔尺寸逐渐变大，按平均计算法可求：,型腔尺寸,取c=/6，=/4，并将上式展开后略去微小2%项得,标注制造公差后得,同理，型腔深度尺寸,式中 DM模具型腔径向基本尺寸(mm)； D压铸件径向基本尺寸(mm)； HM模具型腔深度基本尺寸(mm)； H压铸件高度基本尺寸(mm)； 压铸件收缩率()； 压铸件相应尺寸的公差值(mm)； 模具尺寸制造公差(mm) ，一般情况,=(1/31/5)。,2)型芯尺寸计算。由于模具的磨损，型芯尺寸逐渐变小，按平均计算法可
