《压铸模与锻模 教学课件 ppt 作者 范建蓓 21702-j1.2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压铸模与锻模 教学课件 ppt 作者 范建蓓 21702-j1.2（115页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第一章 压铸工艺 本章主要讲述金属压铸生产的基本原理、压铸件的工艺性、常用压铸合金及压铸工艺参数。重点内容是压铸件的结构工艺性、压铸工艺参数的确定与调整。通过本章的学习，能够正确设计压铸件，并合理选择和调整压铸过程中的压力、速度、温度和时间等工艺参数，正确使用压铸模涂料，使压铸件符合质量要求。,第一节 压铸的基本原理和特点 一、压铸的基本原理 金属压力铸造(简称压铸)是指在高压作用下，将液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模具型腔，并在压力状态下结晶凝固，获得压铸件的工艺方法。压铸过程如图1-1所示。,压铸可分为热压室压铸机压力铸造和冷压室压铸机压力铸造两大类。其中冷压室压铸机压力铸造又分为
2、立式、卧式和全立式压铸机压铸。下面分别介绍这四种常用的压铸机的压铸过程： (1)热压室压铸机的压铸过程热压室压铸机的压室浸在保温坩埚内的熔融合金中，压射部件装在坩埚上面，其压铸过程如图1-2所示。压射冲头上升时，熔融合金通过进口进入压室内。合模后，压射冲头下压时，熔融合金沿通道经喷嘴充填压铸模，冷却凝固成形；压射冲头回程，开模取件，完成一个压铸循环。,(2)立式冷压室压铸机的压铸过程立式冷压室压铸机压室的中心平行于模具的分型面，称为垂直侧压室。其压铸过程如图1-3所示。 合模后，浇入压室的熔融合金被已封住喷嘴孔的反料冲头托住；压射冲头下行压到熔融合金时，反料冲头开始下降打开喷嘴，熔融合金被压入
3、模具型腔；凝固后，压射冲头回程，反料冲头上升切断并推出余料；余料取走后，反料冲头降到原位，开模取件，完成一个压铸循环。这种压铸机尤其适合具有中心浇口的压铸件生产。,(3)卧式冷压室压铸机的压铸过程卧式冷压室压铸机压室的中心线垂直于模具分型面，压铸过程如图1-4所示。合模后，熔融合金浇入压室，压射冲头向前推进，熔融合金经浇道充填型腔；开模时，压射冲头推出余料，模具推出机构推出压铸件，冲头复位，完成一个压铸循环。,(4)全立式冷压室压铸机的压铸过程合模机构和压射机构垂直布置的压铸机称为全立式压铸机，可分为以下两种： 1)冲头上压式全立式冷压室压铸机的压铸过程。熔融合金先浇入压室后合模，压射冲头上压
4、将熔融合金压入模具型腔，冷却凝固后开模推出压铸件，冲头复位，完成一个压铸循环，如图1-5所示。,2)冲头下压式全立式冷压室压铸机的压铸过程。模具合模后浇入熔融合金，压射冲头下行压到熔融合金时，反料冲头下降打开通道，熔融合金经浇道被压入模具型腔；凝固后，压射冲头回程，反料冲头上升切断并推出余料，余料取走后，反料冲头复位，完成一个压铸循环，如图1-6所示。在上述压铸方法中，卧式冷压室压铸机应用最为广泛。随着科学的进步、技术的发展，,二、压铸生产的工艺特点 压铸生产具有高速、高压、充填时间极短，并在高压状态下凝固成形的特点，因此压铸工艺具有以下优点： 1)压铸件的尺寸精度高、表面质量好。压铸件的尺寸
5、精度可达IT11IT13级，最高时可达IT9级；压铸件的表面粗糙度Ra值为0.83.2m ,甚至可达Ra0.4m，压铸件互换性好。 2)可以生产出形状复杂、轮廓清晰、深腔薄壁的压铸件。压铸锌合金时最小壁厚达0.3mm，铝合金可达0.5mm，最小铸出孔径为0.7mm。同时可以铸出清晰的文字和图案。,3)压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度。由于熔融合金充填时间短，在压铸模内冷却迅速，同时又在高压下凝固结晶。因此，在压铸件上靠近表面的一层金属晶粒较细、组织致密，使得压铸件具有较高的强度、硬度和良好的耐磨性。 4)材料利用率高。压铸件可不经过或只需少量的机械加工就可直接使用。材料利用率可达60%80
6、%，毛坯利用率在90%以上。 5)生产效率高，易实现机械化和自动化生产。冷室压铸机平均每小时可压铸80100次，热室压铸机平均每小时可压铸4001000次，适合于大批量生产。 6)经济效益好。由于压铸件尺寸精确,表面质量好，加工余量小或不经机械加工即可进行装配，减少了机械加工设备和加工工时，压铸件价格便宜，可获得较好的经济效益。,同样，压铸生产也存在以下缺点： 1)压铸件易出现气孔和缩松。由于熔融合金充填时间短、冷却速度快，模具型腔中的空气来不及排出；同时补缩困难，易形成细小的气孔和多孔性缩松。有气孔的压铸件不能进行热处理。 2)不适合小批量生产。由于压铸模结构复杂，设计与制造成本高、周期长，
7、以及压铸机的费用较昂贵。因此，只适用于定型产品的大量生产。 3)模具的寿命低。高熔点合金压铸时，模具的寿命较低，影响了压铸生产的扩大应用。,但随着新型模具材料的不断涌现，模具的寿命也有很大的提高。 4)受压铸件结构和合金种类所限。压铸某些内凹件、高熔点合金压铸件比较困难，目前主要压铸锌合金、铝合金、镁合金及铜合金，黑色合金压铸生产尚不普遍。,第二节 压铸件的工艺性 压铸件的工艺性好，可以简化模具结构，保证压铸件的质量，降低成本，提高经济效益。压铸件的工艺性包括三方面的内容：压铸件的精度、压铸件的表面质量和压铸件的结构工艺性。 一、压铸件的精度 压铸件能获得较高的精度，而且稳定性也很好。影响压铸
8、件精度的主要因素有：模具的精度及工作情况、压铸机的精度及刚度、合金成分及性能、压铸件的结构、尺寸、压铸工艺参数等。,1.压铸件的尺寸精度 压铸件尺寸的经济精度可达IT11IT13级，高时可达IT9IT10级；未注公差可参照IT14级选取。,确定精密压铸件尺寸公差时，可考虑下列因素： 1)压铸件的轮廓尺寸大小以空间对角线表示，如图1-7所示。空间对角线按下式计算，一律取整数。,。 2)分型面、活动成形部分对尺寸的影响，与分型面无关的尺寸为A类尺寸，如图1-8所示；与分型面有关的尺寸为B类尺寸，如图1-9所示。,3)合金种类的影响，铝合金和镁合金为一类；锌合金、锡合金和铅合金为一类；铜合金为一类。
9、 4)其他因素的影响，不同的压铸工艺水平和保证条件对精度有不同程度的综合影响。引起的尺寸误差较小时选取级精度，较大时取级精度。 精密压铸件尺寸公差数值的选用：压铸高精度尺寸公差数值见表1-1；压铸严格尺寸推荐公差数值见表1-2；铝合金、镁合金压铸尺寸未注公差数值(长、宽、高、直径、中心距)见表1-3。,3.压铸件的形状和位置公差 压铸件的表面形状和位置精度主要取决于压铸模成形表面的形状和位置精度，但是，压铸件的变形是不可忽视的影响因素。压铸件的平行度和垂直度公差见表1-5；压铸件的同轴度和对称度公差见表1-6。,表1-6压铸件同轴度和对称度公差,二、压铸件的表面质量 压铸件的表面粗糙度值，一般
10、比模具成形表面的粗糙度值低两级。新模具可获得表面粗糙度Ra值为0.8m的压铸件。模具在正常使用寿命内，锌合金压铸件Ra值为1.63.2m，铝、镁合金压铸件Ra值为3.26.3m，铜合金压铸件受模具龟裂的影响表面质量最差。随着模具使用次数的增加，压铸件的表面粗糙度数值加大。 三、压铸件的加工余量 当压铸件的尺寸精度、形位精度达不到设计要求时，应优先考虑采用精整加工方法，如矫正、拉光、挤光等，以便保留强度较高的致密层。必须采用机械加工时，应选用较小的余量，并以不受分型面及活动成形部分影响的表面为基准进行加工。压铸件的机械加工余量见表1-7。当余量受脱模斜度影响时，一般尽可能控制大端和小端的余量值都
11、符合表1-7中的范围。铰孔的加工余量见表1-8。,四、压铸件的结构工艺性 1.压铸件的壁厚 压铸件的壁厚对压铸件质量有很大影响，压铸件的壁厚超过某一数值时，其强度和致密性随壁厚的增大而下降。这是因为厚壁压铸件中心层的晶粒较大，易产生气孔、缩孔等缺陷，压铸件的力学性能和气密性明显降低。在保证其强度和刚度的前提下，压铸件应尽量减小其壁厚，通常工艺条件下以不超过4.5mm为宜。在壁厚相差较大时，应尽可能使各截面的壁厚均匀，在较厚部位可采用减薄壁厚增设加强肋的方法，以防压铸件产生外表面凹陷、内部缩松和裂纹等。但压铸件的壁厚也不能太薄，以免产生欠铸、冷隔的现象。压铸件的正常壁厚和最小壁厚见表1-9。,2
12、.压铸件的孔和槽隙 压铸可以直接铸出比较深的小孔和较窄的槽隙。其孔径和深度与形成孔和槽的型芯在模腔中的分布位置有关。,合金收缩时向着两型芯中心方向进行，对型芯产生很大的包紧力，型芯抽出时容易弯曲、折断或破坏铸件。因此，对压铸件的孔径、孔深和孔与孔之间的距离应加以限制。压铸件的最小孔径以及孔径与深度之间的关系见表1-10。孔与孔之间的距离在10mm以上。,槽隙的结构如图1-10所示，其尺寸见表1-11。表中的厚度h与深度H是当宽度b为最小极限时的值。当宽度b大于表中数值时，深度与宽度可适当增加。,3.脱模斜度 为便于压铸件脱模，防止表面划伤，延长模具寿命，压铸件应有合理的脱模斜度。脱模斜度与压铸
13、件的高度(或深度)、壁厚及模具型腔(或型芯)的表面状态、合金的种类等有关。压铸件壁厚越厚，合金对型芯的包紧力越大，脱模斜度就越大。收缩率越大，熔点越高的合金，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。在允许范围内，采用较大的脱模斜度，可减少推件力和抽芯力。实际生产中推荐的脱模斜度见表1-12。,表1-12脱模斜度,4.压铸件的圆角半径 在压铸件壁与壁连接处都应设计成圆角，它不仅有利于气体的排出、熔融合金的流动，减少涡流，而且可以防止在尖角处产生应力集中，有利于保证压铸件的质量。 对模具来说，可以避免尖角处产生应力集中和裂纹，延长模具的使用寿命。铸造圆角半径的计算见表1-13
14、。,5.加强肋 在压铸件上设计加强肋可提高其强度和刚度，同时也改善了压铸的工艺性，使熔融合金流路顺畅。除此外，还可减小壁厚，可消除因壁厚过大而产生的气孔、裂纹和收缩变形等缺陷。加强肋结构和壁厚的关系见表1-14。加强肋的尺寸关系见表1-15。,表1-15加强肋高度h1、斜度和圆角半径r1的关系,6.螺纹 压铸外螺纹，采用对开结构的螺纹型环时，需考虑留有0.20.3mm加工余量。内螺纹虽可铸出，但需要螺纹型芯旋出机构。模具结构复杂，一般先铸出底孔，再加工成螺纹孔。螺纹长度不宜过长，因收缩时，长度方向有较大的积累误差。可压铸的螺纹尺寸见表1-16。,7.齿轮 压铸齿轮的最小模数见表1-17，脱模斜
15、度按表1-12中内表面值选取。对精度要求高的齿轮，齿面应留有0.20.3mm的加工余量。,8.凸纹、文字与图案 在压铸件上凸纹、文字与图案均采用凸体，图形笔画尽量简单，避免尖角，便于模具加工和延长模具使用寿命。压铸文字一般不小于5号字体，文字凸出高度应大于0.30.5mm。 9.镶嵌件 镶嵌件在压铸件内必须稳固牢靠，有防止移动和转动的结构，可在镶嵌件铸入部位采取滚花、切槽、铣扁等方式，使合金与基体包紧。包紧部分不应有尖角，避免压铸件开裂。镶嵌件在压铸件中的固定方法如图1-11所示。 五、压铸件的结构工艺性分析示例 压铸件的结构设计合理与否，直接影响压铸模结构的复杂程度、制造的难易程度以及压铸件
16、质量、生产效率和模具的使用寿命。设计时必须考虑压铸件结构工艺合理性。压铸件结构工艺合理性对比示例见表1-18。,第三节 压铸合金 压铸合金在压铸件总成本中占有相当大的比重。合金的种类及其性能还影响到压铸模的寿命、压铸机类型的选择及压铸件表面修饰的方法等。用于生产压铸件的金属材料有铝合金、纯铝、锌合金、镁合金、铜合金、铅合金、锡合金和黑色金属等。其中应用最广的是铝合金和锌合金，镁合金和铜合金的应用显著增长趋势。黑色金属由于熔点高，易氧化和开裂，而且模具寿命低，应用较少。,一、对压铸合金的基本要求 1)力学性能、耐蚀性能、加工性能等符合压铸件工作条件要求。 2)流动性能好，结晶温度间隔小，结晶潜热大，适应大型薄壁件的压铸生产需要。 3)收缩率小，产生热裂、冷裂和变形的倾向小，保证压铸件精度。,4)熔炼工艺简单，熔点低，不易氧化，吸气小，低的合金压铸温度有利于延长模具的使用寿命。 5)具有良好的技术经济性。 二、常用压铸合金及选用 有色金属可分为低熔点合金和高熔点合金。锌合金、铅合金、锡合金属于低熔点合金；铝合金、镁合金、铜合金属于高熔点合金。 1
