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1、金属压铸工艺与模具设计第1章 概 述 第1章 概 述 压力铸造简称压铸，属铸造工艺的范畴，是特种铸造中的一种。通常将砂型铸造以外的铸造方法统称为“特种铸造”，常用的特种铸造方法有近十种之多，而压铸是其中应用很广的方法之一。 第1章 概 述1.1 铸造工艺与压力铸造 1.2 压铸原理与金属充填理论 1.3 压铸工艺特点及其应用和发展 1.1 铸造工艺与压力铸造在金属成型工艺发展过程中，铸造是历史最为悠久的一种工艺。将金属液浇入铸型内待其凝固冷却后获得铸件，称为重力铸造。铸型根据材料不同有泥型、砂型、金属型、失蜡型等。我国早在三千多年以前就用泥范(泥型)来浇注各种铸件了。根据文献记载和实物考察研究
2、，铸造技术的发展可分为两大阶段，前阶段以青铜铸造技术为主，后阶段以铸铁技术为主。大约五千年以前，人们就用铸型浇出形状简单的铜件，到中世纪末，装饰青铜和锡基铸件开始用于欧洲的教堂和家庭生活。我国在商周时代，青铜技术达到了成熟期。河南安阳出土的殷朝祭器司母戊鼎重达700多公斤，长高都超过一米，四周饰有精美的蟠龙纹及饕餮纹。湖北隋县出土的一大批青铜器，种类繁多，纹饰细致精美。其中六十四件编钟铸造精巧、音律准确、音色优美。这些充分证明殷商时期铜合金的冶炼和铸造技术已达到了很高的水平。我国在公元前六世纪就发明了生铁冶铸技术，比欧洲早一千八百多年。隋唐以后，随着社会经济的发展铸造技术有了很大的进步。公元9
3、74年铸造的河北沧州大铁狮高6.1 m，长5.5 m，重达50 t。明朝永乐年间铸造的永乐青铜大钟重达40 t，钟体内外遍铸经文十余万字。1.1 铸造工艺与压力铸造我国古代铸造技术成就辉煌，但在近百年来却大大落后于西方先进工业国家，有许多技术甚至都失传了。到新中国成立之后，铸造技术又呈现出蓬勃的生机。南京晨光机器厂于1989年为香港的“天坛”铸造了一尊青铜大佛，又在1994年铸造出“泰国第一佛”释迦牟尼坐像和莲花的部分，总高22 m，重40 t。社会需要是促进科学技术发展的主要原因。当一种生产工艺不能满足社会需要时，就会有新的更好的工艺产生，压铸技术的出现就是如此。压铸最早用来铸造印刷用的铅字
4、，当时需要生产大量清晰光洁以及可互换的铸造铅字，压铸法随之产生。1885年奥默根瑟勒(Mergenthaler)发明了铅字压铸机。最初压铸的合金是低熔点的铅和锡合金。随着对压铸件需求量的增加，要求采用压铸法生产熔点和强度都更高的合金零件，这样，相应的压铸技术、压铸模具和压铸设备就不断地改进发展。1905年多勒(Doehler)研究成功用于工业生产的压铸机，压铸锌、锡、铅合金铸件。1907年瓦格纳(Wagner)首先制成气动活塞压铸机，用于生产铝合金铸件。1927年捷克工程师约瑟夫 波拉克(Joset Polak)设计了冷压室压铸机，克服了热压室压铸机的不足之处，从而使压铸生产技术前进了一大步，
5、铝、镁、铜等合金零件开始广泛采用压铸工艺进行生产。压铸生产是所有铸造工艺中生产速度最快的一种，也是最富有竞争力的工艺之一，使得它在短短的160多年的时间内发展成为航空航天、交通运输、仪器仪表、通信等领域内有色金属铸件的主要生产工艺。20世纪60年代至70年代是压铸工艺与设备逐步完善的时期。而70年代到现在，则是电子技术和计算机技术加速用于压铸工艺与设备的大发展阶段。数控压铸机、计算机控制压铸柔性单元及系统(压铸FMC及FMS)和压铸工艺与设备计算机辅助设计(CAD)的出现，标志着压铸生产开始从经验操作转变到科学控制新阶段，从而使压铸件的质量、自动化程度及劳动生产率都得到极大的提高。各种常用铸造
6、方法适用范围及技术经济指标见表1.1。 1.2 压铸原理与金属充填理论 u1.2.1 压铸原理 u1.2.2 金属充填理论 1.2 压铸原理与金属充填理论 高压和高速是压铸时金属液充填成型过程中的两大特点，也是压铸与其他铸造方法最根本的区别所在。 1.2.1 压铸原理压铸是将液态或半固态金属浇入压铸机的压室中，金属液在运动的压射冲头作用下，以极快的速度充填型腔，并在压力的作用下结晶凝固而获得铸件的一种铸造方法。压铸时作用在金属液上的压射比压从几兆帕至几十兆帕不等，有时甚至高达500兆帕。金属液充填型腔时，浇口处的线速度达0.570 m/s。充填的时间极短，一般为0.010.03 s。压铸生产过
7、程如图1.1所示。压铸过程是由压铸机来实现的，压铸机分热压室压铸机和冷压室压铸机两大类。1. 热压室压铸机工作的基本原理热压室压铸机的压室通常浸没在坩埚的金属液中，如图1.2所示。压铸过程中，金属液在压射冲头上升时通过进口进入压室；压射冲头下压时，金属液沿着通道经喷嘴充填压铸模型腔，待金属液冷却凝固成型后，压射冲头上升，此时开模取出铸件，完成一个压铸循环。1.2.1 压铸原理1.2.1 压铸原理1.2.1 压铸原理2. 冷压室压铸机工作的基本原理冷压室压铸机的压室与保温坩埚是分开的，压铸时由人工用料勺从保温坩埚内舀取金属液浇入压室后再进行压铸。根据压铸模与压室的相对位置不同，冷压室压铸机又可分
8、为立式、卧式、全立式三种。(1)立式冷压室压铸机的基本原理。压室与压射机构处于垂直位置，压铸过程如图1.3所示。浇入压室中的金属液被反料冲头托住，以防止金属液流入型腔。当压射冲头下压快要接触金属液面时，反料冲头突然下降让出喷嘴入口，金属液在压射冲头的作用下充填型腔并使压铸件在压力下冷却凝固。压射冲头在完成金属液充填型腔并保压后返回。反料冲头上升切断余料并将其推至压室的上沿，以便去除余料。最后反料冲头返回，动定模分开，取出压铸件，完成一个压铸循环。(2)卧式冷压室压铸机的基本原理。压室与压射机构处于水平位置，压铸过程如图1.4所示。压铸过程中，金属液从加料口浇入压室，压射冲头向前运动，推动金属液
9、使之经浇道充填模具型腔。金属液在压力下冷却凝固，然后开模，取出带着浇注系统和余料的压铸件，完成一个压铸循环。(3)全立式冷压室压铸机的基本原理。全立式冷压室压铸机的合模机构和压射机构垂直布置。它又分上压式和下压式两种。上压式压铸原理如图1.5(a)所示。压铸过程是先加料后合模，然后压射冲头由下向上运动将金属液通过浇注系统压入型腔。下压式压铸原理如图1.5(b)所示。合模后，将金属液浇入压室中，依靠下冲头底部弹簧弹力，由下冲头托住金属液，防止其在重力的作用下流入型腔。当上冲头下压时，通过金属液推动下冲头，下冲头下降，让出浇道，金属液在上冲头的压力作用下充填型腔。1.2.1 压铸原理1.2.1 压
10、铸原理1.2.1 压铸原理1.2.2 金属充填理论 由前可知，压铸是金属液在极高的压力作用下，在很短的时间内以极高的速度充满型腔的。这个过程是十分复杂的，它涉及流体动力学问题和热力学问题，并且与许多因素有关，如金属液的成分、黏度、表面张力、重度及结晶温度，铸件的结构形状，浇口的位置、形状及大小，压射比压、压射速度，浇注系统，模具温度等。这些因素又是动态的，相互影响的。高温金属液压入温度较低的压铸模浇注系统内时，金属液与模具之间就产生各种形式的热交换。金属液失去热量，温度降低；模具得到了热量，温度提高。金属液温度降低表面张力增大，黏度增大，流动性降低。当它们超过某一限度时，铸件就会产生轮廓不清晰
11、、缺肉、冷隔、流纹、夹渣等铸造缺陷。此外，金属液充填型腔时还受到各种阻力的影响，而且充填速度越大受到的阻力也越大。金属液进入型腔时，首先受到型腔内气体的阻力，排气不良的铸型与排气良好的铸型相比，在充填金属液时，前者的充填速度只有后者的一半。其次，金属液充填型腔过程中碰到型壁和型芯时也将受到较大的阻力，能量损失较大。为了清楚地看到金属液在充型受阻后对铸件成型的影响，我们可以做充填U形型腔的试验。试验用U形铸件，一个端部为矩形，另一个端部是圆形。浇口都位于铸件另一端一壁的中心，直径为2 mm，长为10 mm，如图1.6所示。金属液充填速度为1520 m/s。图1.7、图1.8分别表示金属液充填二种
12、型腔的情况。比较图1.7和图1.8在相近的充填时间段内各自的充填情况，可以看到：(1)金属液充填端部为矩形的型腔时受到的阻力比端部为圆形的大。(2)端部为矩形时，在1610-3 s时金属液就有回流产生，回流现象一直持续到充填结束。这是因为液流在直角转折处受到较大阻力，金属液动能损失较大，向前充填的速度降低，致使从浇口进入型腔的金属液在此积聚起来并产生回流。 1.2.2 金属充填理论 (3)8510-3 s时端部为矩形的U形型腔尚有1/5的型腔未被充满，而端部为圆形的U形型腔在8610-3 s时已全部充满。(4)试验测定了流动速度。在端部为矩形的U形型腔中流动速度由1520 m/s下降到2.54
13、 m/s时，端部为圆形的U形型腔只降到8.59.6 m/s。当金属液在压力作用下进入型腔，喷射的金属流未撞击对面型壁之前，其保持初始的方向及截面形状。撞击型壁后，该处金属液将形成扰动的聚集区。继续充填，则扰动明显增加。先期撞击型壁的金属液流束从聚集区沿型壁向浇口方向折回，折回的金属液量与金属流束的截面大小、速度及金属液的黏度有关。在折回的过程中由于与型壁摩擦及热量损失，损耗了能量，从而使流束减慢下来，以致聚集区的金属液超过了往回折的金属液。因此在返回充填型腔的过程中，产生剧烈的涡流现象，如图1.9所示。当f /F1/3且以较低的速度充填时，除金属液聚集区的前沿部分稍有扰动外其余部分相当稳定。而
14、且，随着聚集区的增加，充填过程越来越平稳。反之，当f /F1/3且高速充填型腔时，则在整个充填过程中聚集区都发生激烈扰动。1.2.2 金属充填理论 1.2.2 金属充填理论 图1.7 端部为矩形的U形型腔的充填时间/10-3s1.2.2 金属充填理论 图1.8 端部圆形U形型腔的充填时间/10-3 s1.2.2 金属充填理论 1.2.2 金属充填理论 1.2.2 金属充填理论 1.2.2 金属充填理论 第一阶段：金属液以接近内浇口横截面的形状进入型腔，首先撞击到对面的型壁，在该处沿型壁向型腔四周扩展后返回浇口，在金属液流过的型壁上形成铸件的外壳(薄壳层)。第二阶段：随后进入的金属液沉积在薄壳层
15、内，并继续充填，直至充满。第三阶段：在型腔完全充满的同时，压力通过余料中心部分尚未凝固的金属液的传递而作用在铸件上。巴顿还认为，充填过程的三个阶段对铸件质量所起的作用是不同的。第一阶段是影响铸件表面质量；第二阶段是影响铸件的硬度；第三阶段是影响铸件的强度。三阶段充填理论与喷射充填理论的实验结果基本一致，全壁厚充填理论只在特定的条件下才出现。由于压铸过程中充填铸型是在极短的时间内完成的，并且金属液有些是不连续的，另外，充填过程还受压铸工艺参数、铸件的结构与形状、浇口的位置与大小、压铸合金性能等因素的影响，因此对充填理论一直存在着不同的看法。1.3 压铸工艺特点及其应用和发展 u1.3.1 压铸工
16、艺特点 u1.3.2 压铸工艺的应用及发展 1.3 压铸工艺特点及其应用和发展 压铸是高压高速充填成型，所以压铸工艺和生产过程、压铸件的结构和质量以及有关性能都有自己的特点。1.3.1 压铸工艺特点与其他金属成型工艺相比，压铸的特点为：(1)生产率极高，生产过程容易实现机械化和自动化。一般冷压室压铸机每八小时可压铸600700次，热压室压铸机每八小时可压铸3 0007 000次。而且一幅压铸模中的型腔往往不止一个，这样生产的压铸件数也就成倍地增加了。(2)铸件的尺寸精度高，其尺寸稳定、一致性好、加工余量少而且有很好的装配性。压铸件的精度可达IT11IT13级，有时可达IT9级。表面粗糙度值一般
17、为Ra0.83.2，最低达Ra0.4。一般压铸件只需对少数几个尺寸部位进行机械加工，有的零件甚至于不需机械加工就可直接装配使用。这样材料利用率高，可达60%80%，毛坯利用率达90%。(3)铸件组织致密，具有较高的强度和硬度。由于压铸时金属液是在压力下凝固的，又因高速充填，冷却速度极快，使铸件表面生成一层冷硬层(约0.30.8 mm)，该层的金属晶粒细小，组织致密。所以压铸件强度和硬度较高，坚实耐磨。当压铸件壁厚适当且均匀时，其强度更高。(4)可以压铸形状复杂、轮廓清晰的薄壁深腔铸件，因为金属液在高压下能保持高的流动性。压铸件最小壁厚锌合金可达到0.3 mm，铝合金约为0.5 mm。最小铸出孔
18、径为 0.7 mm，可铸螺纹的最小螺距为0.75 mm。(5)镶铸法可省去装配工序，简化制造工艺。在压铸件的特定部位上可以直接嵌入所需的其他材料的制件，例如磁铁、铜套、绝缘材料等嵌件以满足特殊要求，既省去了装配工序，又简化了制造工艺。1.3.1 压铸工艺特点(6)铸件内部有气孔存在，但一般仍能满足使用要求。由于金属液充填速度极快，充填时卷入型腔中的气体很难完全排除，致使压铸件内常有气孔及氧化夹杂物存在，从而降低了压铸件的质量。因此，一般压铸件不能进行热处理，也不宜在高温下工作。同样，也不希望进行机械加工，以免铸件表层下的气孔露出来。(7)压铸机的压室和压铸模型腔的材料限制了压铸合金的种类。高熔
19、点的黑色金属因其压铸模使用寿命短而目前难以在实际生产中压铸。在同一种合金中，又有牌号限制，这是因为压铸过程的特点，如激冷、收缩应力、成型时的充填条件等造成的。(8)压铸件的尺寸受压铸机锁模力及装模尺寸的制约，故大型压铸件的生产受到限制。目前大型压铸机有所发展，大型零件的压铸问题正逐渐得到解决。(9)压铸工艺只适用于大批量生产。由于压铸机价格高，压铸模制造费用高、工时长、维修费用也高，故生产总成本高，不宜小批量生产。 1.3.2 压铸工艺的应用及发展 压力铸造的应用范围很广。在有色合金中，以铝合金压铸件比例最高(约30%35%)，锌合金次之。在国外，锌合金铸件大部分为压铸件，铜合金(黄铜)铸件仅
20、占压铸件总量的1%2%，镁合金压铸件易产生裂纹，且工艺复杂，故少用。目前用压铸工艺生产的铸件重量可以从几克到数十千克。其投影面积可以从零点零几平方厘米到数千平方厘米。现代工业的各个部门如汽车、摩托车、拖拉机、航空、农业机械、仪器、仪表、日常用品等方面无不用到压铸件。发达国家如美国、日本、英国、德国等国的压铸件生产主要是在汽车制造业的促进下发展起来的。目前，我国压铸生产从压铸机质量和先进技术的综合水平以及生产效率来看，与压铸生产先进国家相比还有一定的距离，不过随着汽车、航空、仪表等制造业的发展，压铸生产技术将随之有一个大发展。今后发展的主要趋势应该是：(1)进一步提高压铸模寿命，降低成本，以解决
21、黑色金属压铸问题。(2)镁合金是近几年国际比较关注的合金材料。对镁合金研究开发特别是镁合金压铸、挤压铸造、半固态加工等技术将得到进一步的研究和应用。(3)计算机在压铸中的应用是提高压铸技术水平的重要途径。计算机技术将在压铸中得到多方面的应用，例如金属液充型的计算机模拟研究由高压铸造转向半固态压铸过程；低压铸造过程的充型模拟研究；利用CAD进行压铸模具设计，提高设计速度和设计精度；开发具有压铸模浇注系统的CAD设计软件等。(4)研究开发新型压铸机，生产更大的压铸件。 思 考 题 (1)什么是金属压力铸造？(2)几种压铸机的基本工作原理各是什么？(3)压铸工艺的特点是什么？主要应用在什么场合？ 第
22、2章 压 铸 合 金 第2章 压 铸 合 金 压铸合金、压铸模、压铸机是压铸生产的三要素。要获得优质的压铸件除了要求压铸件的结构工艺性合理，压铸模设计合理、制造精确，压铸机性能优良之外，还要有压铸工艺性良好的合金。 第2章 压 铸 合 金 2.1 压铸合金性能要求 2.2 压 铸 合 金 2.1 压铸合金性能要求 并非任何性能的合金都能用来生产压铸件，用于压铸生产的合金其性能有两方面的要求，一是在压铸件成型时有良好的成型工艺性，二是成型后的压铸件能满足产品的使用要求。合金的成型工艺性能是指合金的铸造成型工艺性、切削加工性、焊接性能、电镀性能、热处理性能等。合金的使用性能包括合金的力学性能、物理
23、性能和化学性能。因此，用于压铸生产的合金应具有以下性能：(1)结晶温度范围小，以防止压铸件产生缩孔和缩松缺陷。(2)具有良好的流动性，有利于成型结构复杂、表面质量好的压铸件。(3)线收缩率小，可降低铸件产生热裂的倾向并且易于获得尺寸精度较高的铸件。(4)高温时有足够的热强度和可塑性，高温脆性和热裂倾向小，防止推出铸件时产生变形和开裂。(5)在常温下有较高的强度，以适应大型薄壁复杂压铸件的使用要求。(6)具有良好的加工性能和一定的抗蚀性能。(7)成型过程中与型壁产生物理-化学反应的倾向小，防止黏模及相互合金化以延长模具寿命。在满足使用性能的前提下，选用压铸合金时尽可能考虑工艺性能优良的合金。目前
24、得到广泛应用的压铸合金是有色金属。黑色金属由于熔点太高，致使压铸模的使用寿命极低，因此，极少采用压铸生产工艺来生产黑色金属铸件。通常有色压铸合金分高熔点压铸合金和低熔点压铸合金两大类。前者有铝合金、镁合金和铜合金，后者有铅合金、锡合金和锌合金。 2.2 压 铸 合 金 u2.2.1 铅合金和锡合金 u2.2.2 锌合金 u2.2.3 铝合金 u2.2.4 镁合金 u2.2.5 铜合金 2.2 压 铸 合 金 常用的压铸合金有锌合金、铝合金、镁合金和铜合金。铅、锡合金仅用于少数场合。 2.2.1 铅合金和锡合金铅合金和锡合金是压铸生产中最早使用的合金，用来制造印刷用铅字。这类合金的特点是比重大、
25、熔点低，铸造和加工性能好，但力学性能不高。适用于力学性能要求不高的各种复杂的小零件，目前很少使用。2.2.2 锌合金 在压铸发展史中，压铸锌合金曾占有相当重要的地位。锌合金的特点是：熔点低，熔炼、保温均比较容易；对模具热损害小，模具寿命长；铸造工艺性好，可压铸结构复杂的薄壁铸件；与铁的亲合力小，不粘模。锌合金在常温下有良好的力学性能，加工性、焊接性、电镀性均良好。由于锌合金的比重大，因此航空、电子、仪表等工业部门的产品中很少用锌合金压铸件。它抗蚀性能差，容易产生晶间腐蚀，导致发生强度和尺寸变化，严重时铸件会完全碎裂，也就是出现“老化”现象。压铸锌合金的牌号、化学成分、力学性能及用途见表2.1。
26、2.2.2 锌合金 2.2.3 铝合金 压铸铝合金的使用性能和工艺性能都优于其他压铸合金，而且来源丰富，所以在各国的压铸生产中都占据极重要的地位，其用量远远超过其他压铸合金。铝合金的特点是：比重小、强度高；铸造性能和切削性能好；耐蚀性、耐磨性、导热性和导电性好。铝和氧的亲和力很强，表面生成一层与铝结合得很牢固的氧化膜，致密而坚固，保护下面的铝不被继续氧化。铝硅系合金在杂质铁含量较低的情况下，粘模倾向严重。铝合金体收缩值大，易在最后凝固处形成大的集中缩孔。用于压铸生产的铝合金主要是铝硅合金、铝镁合金和铝锌合金三种。纯铝铸造性能差，压铸过程易粘模，但因它的导电性好，所以在生产电动机的转子时使用。铝
27、合金中主要合金元素及杂质对其性能影响如下：(1)硅。硅是大多数铝合金的主要元素。它能改善合金在高温时的流动性，提高合金抗拉强度，但使塑性下降。硅与铝能生成固熔体，它在铝中的溶解度随温度升高而增加，温度577时溶解度为1.65%，而室温时仅为0.2%。在硅含量增加到11.6%时，硅与其在铝中的固溶体形成共晶体，提高了合金高温流动性，收缩率减小，无热裂倾向。二元系铝硅合金耐蚀性高、导电性和导热性良好、比重和膨胀系数小。硅能提高铝锌系合金的抗蚀性能。当合金中硅含量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又较多时，就会产生游离硅，硅含量越高，产生的游离硅就越多。游离硅的硬度很高，由它们所组成的质点的硬度也很高，加
28、工时刀具磨损厉害，给切削加工带来很大的困难。此外，高硅铝合金对铸铁坩锅熔蚀严重。硅在铝合金中通常以粗针状组织存在，降低合金的力学性能，为此需要进行变质处理。 (2)铜。铜和铝组成固溶体，当温度为548时，铜在铝中的溶解度为5.65%，室温时降至0.1%左右。铜含量的增加可提高合金的流动性、抗拉强度和硬度，但降低了耐蚀性和塑性，热裂倾向增大。压铸通常不用铝铜合金，而用铝硅铜合金。2.2.3 铝合金 在高硅铝合金中，铜含量以0.8%为界限。当含量低于0.8%时，能提高合金的强度和硬度以及弹性极限；当含量超过0.8%时则起着相反的作用。含硅量7%以下的铝硅合金中加入1%2%的铜可提高铸件的表面光洁度
29、。(3)镁。在共晶温度(449)下镁在铝中的溶解度可达17.4%。镁含量高的铝合金是一种坚固的工业铝合金，具有良好的加工性能。含镁8%的铝合金，具有优良的耐蚀性，但是铝镁合金的铸造性能很差，在高温下的强度和塑性都较低，冷却时的收缩也大，故容易产生热裂和形成疏松。此外，镁的存在会增加合金在熔炼和保温过程中的氧化倾向。在高硅铝合金中加入少量(0.2%0.3%)的镁可提高合金的强度极限、弹性极限、疲劳极限及硬度，而其塑性降低不多。(4)锌。铝合金中的锌能提高合金的流动性，但在高硅铝合金中，锌使合金的热裂倾向增加，而耐蚀性有所降低，故应严格控制锌含量不超出规定的范围。可是锌含量很高的铝锌合金(含锌量为
30、9%13%)却具有较好的铸造成型性能和力学性能，其切削性能也比较好。(5)铁。铝合金中含有少量的杂质铁(0.6%1.4%)能削弱铝和铁的亲合力，从而降低铝合金在压铸过程中的粘模倾向。从这一角度来说，杂质铁的存在对压铸生产是有利的，所以铝合金在采用砂型铸造工艺时铁含量不允许超过1%，而使用压铸工艺时允许铁含量控制在1.5%以内。但是铝合金中铁含量不能太高，因为铝和铁会生成FeAl3、Fe2Al7和Al-Si-Fe等片状或针状组织存在于合金中，降低了力学性能，特别是冲击韧性和塑性。承受较大动载荷的零件铁含量应控制在1%以内。(6)锰。铝合金中锰的存在能减少铁的有害影响，锰含量在0.4%以下时还能增
31、加塑性，因为锰能使合金中铁的片状或针状晶体组织变为细密的晶体形状，故一般铝合金中允许锰含量不超过0.5%。合金中锰含量高时会引起偏析。压铸铝合金的牌号、化学成分、力学性能及用途见表2.2。 2.2.4 镁合金 镁合金的比重是各种压铸合金中最小的(仅为1.761.83g/cm3)，是铝合金的2/3左右。镁合金的强度高，屈服极限低于铝合金，承受载荷的能力稍差。但在承受冲击载荷时有较大的冲击韧性。镁合金在常温和低温下(-196)都有良好的力学性能。镁合金与铁的亲合力小，故发生粘模现象较少，模具寿命长。铸件尺寸稳定，且有良好的切削加工性能。镁是一种非常活泼的元素，易燃烧，镁合金在熔炼和压铸过程中易被氧
32、化，给生产带来较大的困难，并且镁合金压铸件易产生缩松和热裂缺陷，抗蚀性能较低。由于镁合金有以上的特点，故常用于重量要求轻，但又有一定强度的零件。如航空工业、汽车发动机零部件、室外移动设备的零部件以及在低温下工作的零件。当前我国用于压铸的镁合金只有5号铸造用镁合金，其化学成分及力学性能见表2.3。 2.2.4 镁合金 2.2.5 铜合金 铜合金作为一种压铸用的金属材料力学性能远远超过锌合金、铝合金和镁合金。另外，铜合金抗蚀性能好、耐磨性好、疲劳极限和导热性都很高，线膨胀系数也较小，故用于制造耐磨和工作温度变化时要求尺寸稳定的零件。铜合金的导电性能很好，并且具有抗磁性能，常用来制造不允许受磁场干扰
33、的仪器仪表零件。铜合金的熔点较高，会较快地使模具由于热疲劳而降低寿命，而且铜合金的熔炼与保温不能使用铝合金压铸时常用的电阻保温炉。常用于压铸生产的铜合金主要是铸造黄铜，它们的化学成分及力学性能见表2.4。2.2.5 铜合金 思 考 题 (1)压铸合金应具备哪些性能？(2)常用压铸合金有哪些？(3)硅、铜、镁、锌、铁对压铸铝合金性能有何影响？ 第3章 压铸件设计 第3章 压铸件设计 压铸件设计是压铸生产技术中十分重要的环节。设计压铸件除要满足使用要求外，同时应该满足成型工艺要求并且尽量做到模具结构简单、生产成本低。 第3章 压铸件设计 3.1 压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量 3.2 压铸件基
34、本结构单元设计 3.3 压铸件结构设计的工艺性 3.1 压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量u3.1.1 压铸件的尺寸精度 u3.1.2 表面形状和位置 u3.1.3 表面粗糙度 u3.1.4 加工余量 3.1 压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量压铸件的精度较高，表面光洁，且稳定性好，因此，压铸件具有很好的互换性。3.1.1 压铸件的尺寸精度压铸件的尺寸精度取决于压铸件的设计、模具结构以及模具制造的质量。通常，压铸件的尺寸精度比模具的精度低三到四级左右。压铸件尺寸稳定性取决于工艺因素、操作条件、模具修理次数及其使用期限等各方面因素。压铸件的尺寸精度一般按机械加工精度来选取，在满足使用要求的前提下
35、，尽可能选取较低的精度等级。此外，同一压铸件上不同部位的尺寸可按照实际使用要求选取不同的精度，以提高经济性。1. 长度尺寸压铸件能达到的尺寸公差及配合尺寸公差等级见表3.1。 3.1.1 压铸件的尺寸精度3.1.1 压铸件的尺寸精度3.1.1 压铸件的尺寸精度3.1.1 压铸件的尺寸精度3.1.1 压铸件的尺寸精度3.1.1 压铸件的尺寸精度4. 角度压铸件上的角度公差是由设计要求和工艺能达到的程度共同决定的，对于一般要求的角度公差可按表3.5选取。5. 孔中心距尺寸孔中心距尺寸公差按表3.6选取。若受模具分型面或活动成型零件影响，在基本尺寸公差上再加上附加公差。3.1.1 压铸件的尺寸精度3
36、.1.1 压铸件的尺寸精度3.1.2 表面形状和位置 压铸件的表面形状和位置主要由压铸模的成型表面决定，而压铸模成型表面的形位公差精度较高，所以对压铸件的表面形位公差一般不另行规定，其公差值包括在有关尺寸的公差范围内。对于直接用于装配的表面，类似机械加工零件，在图中注明表面形状和位置公差。对于压铸件而言，变形是一个不可忽视的问题，整形前和整形后的平面度和直线度公差按表3.7选取。平行度、垂直度和倾斜度公差按表3.8选取。同轴度和对称度公差按表3.9选取。 3.1.2 表面形状和位置 3.1.2 表面形状和位置 3.1.2 表面形状和位置 3.1.3 表面粗糙度 压铸件的表面粗糙度取决于压铸模成
37、型零件型腔表面的粗糙度，通常压铸件的表面粗糙度比模具相应成型表面的粗糙度高两级。若是新模具，压铸件的表面粗糙度应达到GB 103183的Ra2.50.63 m，要求高的可达到Ra0.32 m。随着模具使用次数增加，压铸件的表面粗糙度逐渐增大。 3.1.4 加工余量 当压铸件某些部位尺寸精度或形位公差达不到设计要求时，可在这些部位适当留取加工余量，用后续的机械加工来达到其精度要求。由于压铸件的表层组织致密、强度高，因此机械加工余量应选用小值。压铸件的机械加工余量按表3.10选取。3.1.4 加工余量 3.2 压铸件基本结构单元设计 u3.2.1 壁的厚度、连接形式及连接处的圆角 u3.2.2 脱
38、模斜度 u3.2.3 压铸孔和槽 u3.2.4 肋 u3.2.5 压铸齿与螺纹 u3.2.6 嵌件 u3.2.7 凸纹、凸台、文字与图案 3.2 压铸件基本结构单元设计 不论零件如何复杂，都可以将其分解为壁、连接壁的圆角、孔和槽、肋、凸台、螺纹等部分，这些部分就是组成零件的结构单元。 3.2.1 壁的厚度、连接形式及连接处的圆角压铸件壁的厚薄对其质量有很大的影响。压铸件表面约0.81.2 mm的表层由于快速冷却而晶粒细小、组织致密，因为它的存在使压铸件的强度较高。而若是厚壁压铸件，其壁中心层的晶粒粗大，易产生缩孔、缩松等缺陷。通常，压铸件的力学性能随着壁厚增加而降低，而且也增加了材料的用量和压
39、铸件的重量。图3.1为铸件壁厚对抗拉强度的影响。图3.2为铝合金压铸件壁厚与抗拉强度及比重的关系。当然，壁太薄可能出现欠铸、冷隔等缺陷。因此，在保证压铸件有足够强度和刚度的条件下，以薄壁和均匀壁厚为佳。一般情况下，壁厚不宜超过4.5 mm，同一压铸件内最大壁厚与最小壁厚之比不要大于31。压铸件总体尺寸越大，壁厚也应越厚。而壁厚一定时，该壁厚的面积也应受到一定的限制。压铸件的最小壁厚与适宜壁厚见表3.11。为有利于金属液流动和压铸件成型，避免压铸件和压铸模产生应力集中和裂纹，压铸件壁与壁的连接通常采用国内外设计标准推荐的圆角和隅部加强渐变过渡连接。各种过渡连接形式及尺寸计算见表3.12。3.2.
40、1 壁的厚度、连接形式及连接处的圆角3.2.1 壁的厚度、连接形式及连接处的圆角3.2.1 壁的厚度、连接形式及连接处的圆角3.2.1 壁的厚度、连接形式及连接处的圆角3.2.1 壁的厚度、连接形式及连接处的圆角3.2.2 脱模斜度 脱模斜度又称铸造斜度。为了便于压铸件从压铸模中脱出及防止划伤铸件表面，铸件上所有与模具运动方向(即脱模方向)平行的孔壁和外壁均需具有脱模斜度。最好在设计压铸件时就在结构上留有斜度。若压铸件设计时未考虑脱模斜度，则由压铸工艺来考虑。脱模斜度一般不计入公差范围内，其大小根据合金性质、脱模深度、形状复杂程度以及壁厚而定。一般高熔点合金压铸件的脱模斜度大于低熔点合金压铸件
41、；脱模深度浅的大于深的；形状复杂的大于形状简单的；厚壁的大于薄壁的；内孔的大于外壁的。一般在满足压铸件使用要求的前提下，脱模斜度应尽可能取大值。表3.13为最小脱模斜度值。 3.2.2 脱模斜度 3.2.3 压铸孔和槽 3.2.3 压铸孔和槽 3.2.3 压铸孔和槽 3.2.4 肋 3.2.5 压铸齿与螺纹 3.2.5 压铸齿与螺纹 3.2.5 压铸齿与螺纹 3.2.6 嵌件 压铸件内镶入金属或非金属制件，与压铸件形成牢固不可分开的整体，此镶入的制件称为嵌件。压铸件内镶入嵌件的目的是使压铸件的某一部位能够具有特殊的性能，如强度、硬度、耐蚀性、耐磨性、导磁性、导电性、绝缘性等，或代替部分装配工序
42、，或者将复杂件转化为简单件。设计有嵌件的压铸件应注意以下几点：(1)嵌件与压铸件应牢固连接。为防止嵌件受力时在压铸件内移动、旋转或拔出，在嵌件镶入压铸件的部分，其表面上设计成适当的凹凸状，最常采用的有滚花、滚纹、切槽、铣扁等方法。(2)嵌件放入模具内时与模具应有可靠的定位和合理的公差配合。(3)嵌件周围的金属层厚度不能过薄，以提高铸件对嵌件的包紧力及防止金属层产生裂纹。金属层厚度可按嵌件直径选取，包住嵌件的金属层最小厚度见表3.19。(4)嵌件镶入铸件的部分不应有尖角，以免压铸件在尖角处开裂。(5)嵌件与压铸件基体之间不应产生电化学腐蚀，必要时嵌件外表面可加镀层。(6)有嵌件的压铸件应避免热处
43、理，以免两种材料的热膨胀系数不同而产生不同的体积变化，导致嵌件在压铸件内松动。3.2.6 嵌件 3.2.7 凸纹、凸台、文字与图案 压铸件上可以压铸出凸纹、凸台、文字和图案。它们最好是凸体，以便模具加工。文字大小一般不小于GB 4457.384规定的5号字，文字凸出高度大于0.3 mm，一般取0.5 mm。线条最小宽度为凸出高度的1.5倍，常取0.8 mm。线条最小间距大于0.3 mm，脱模斜度为1015。线端应避免尖角，图案应尽量简单。3.3 压铸件结构设计的工艺性 3.3.1 简化模具结构、延长模具寿命 3.3.2 有利于脱模与抽芯 3.3.3 防止压铸件变形 3.3 压铸件结构设计的工艺
44、性 设计压铸件时除了结构、形状等方面有一定要求外，还应使铸件适应压铸工艺性。 3.3.1 简化模具结构、延长模具寿命3.3.1 简化模具结构、延长模具寿命3.3.1 简化模具结构、延长模具寿命3.3.1 简化模具结构、延长模具寿命3.3.2 有利于脱模与抽芯 3.3.2 有利于脱模与抽芯 3.3.3 防止压铸件变形 压铸件形状结构设计不当，收缩时会产生变形或出现裂纹。解决的方法除设加强肋外也可采用改变铸件结构的方法。图3.15(a)中压铸件断面厚薄不匀，容易产生翘曲变形。改成均匀壁厚可避免，如图3.15(b)所示。图3.16(a)中板状零件收缩时容易产生翘曲变形，如图3.16(b)所示改为有凹
45、腔，避免或减少翘曲变形。箱形薄壁件收缩变形如图3.17(a)所示，采用加肋的方法来避免变形，如图3.17(b)所示。3.3.3 防止压铸件变形 3.3.3 防止压铸件变形 3.3.3 防止压铸件变形 思 考 题 (1)铸件设计应该满足哪几方面要求？设计内容主要包括哪几方面？(2)铸件的尺寸精度受哪些因素影响？(3)铸件结构设计的工艺性是指什么？第4章 压 铸 工 艺 第4章 压 铸 工 艺 压铸工艺是把压铸合金、压铸模和压铸机这三个压铸生产要素有机组合和运用的过程。压铸时，影响金属液充填成型的因素很多，其中主要有压射压力、压射速度、充填时间和压铸模温度等。这些因素是相互影响和相互制约的，调整一
46、个因素会引起相应的工艺因素变化，因此，正确选择与控制工艺参数至关重要。第4章 压 铸 工 艺 4.1 压 力 4.2 速 度 4.3 温 度 4.4 时 间 4.5 压室充满度 4.6 压铸用涂料 4.7 压铸件的整修和处理 4.1 压 力u4.1.1 压射力 u4.1.2 比压及其选择 u4.1.3 胀模力 4.1 压 力压力是使压铸件获得致密组织和清晰轮廓的重要因素，压铸压力有压射力和压射比压两种形式。 4.1.1 压射力压射力是指压射冲头作用于金属液上的力，来源于高压泵，压铸时它推动金属液充填到模具型腔中。在压铸过程中，作用在金属液上的压力并不是一个常数，而是随着不同阶段而变化。图4.1
47、所示为压射各阶段压射力与压射冲头运动速度的变化。图中所示压射四个阶段分别是：第一阶段(1)，此时压射冲头低速前进，封住加料口，推动金属液前进，压室内压力平稳上升，空气慢慢排出。高压泵作用的压力P1主要是克服压室与压射冲头及液压缸与活塞之间的摩擦力，其值很小。第二阶段(2)，压射冲头以较快的速度前进，将金属液推至压室前端，充满压室并堆积在浇口前沿。由于内浇口在整个浇注系统中截面积最小，因此阻力最大，压力升高到P2以突破内浇口阻力。此阶段后期，由于内浇口阻力使金属液堆积，瞬时压力升高，产生压力冲击而出现第一个压力峰。第三阶段(3)，压射冲头按要求的最大速度前进，金属液突破内浇口阻力充填型腔，并迅速
48、充满，压力升至P3。在此阶段结束前，金属液会产生水锤作用，压力升高，产生第二个压力峰并出现波动。第四阶段(4)，压射冲头稍有前进，但这段距离实际上很小。铸件在这一阶段凝固，由于P4的保压作用，铸件被进一步压实，消除或减少内部缩松，提高了压铸件密度。上述过程称为四级压射。但目前压铸机大多是三级压射，一般将第一、二级压射阶段作为一级压射，第三、四阶段则分别作为第二、三级压射。其中，P3、P4对铸件质量影响最大。P3越大，充填速度越大，金属液越容易及时充满型腔。P4越大，则越容易得到轮廓清晰、表面光洁和组织致密的压铸件。最终压力P4与合金种类、压铸件质量要求有关，一般为30500 MPa。4.1.1
49、 压射力4.1.1 压射力4.1.2 比压及其选择 4.1.2 比压及其选择 由式(4.3)可见，比压与压铸机的压射力成正比，与压射冲头直径的平方成反比。所以，比压可以通过改变压射力和压射冲头直径来调整。在制订压铸工艺时，正确选择比压的大小对铸件的力学性能、表面质量和模具的使用寿命都有很大影响。首先，选择合适的比压可以改善压铸件的力学性能。随着比压的增大，压铸件的强度亦增加。这是由于金属液在较高比压下凝固，其内部微小孔隙或气泡被压缩，孔隙率减小，致密度提高。随着比压增大，压铸件的塑性降低。比压增加有一定限度，过高时不但使延伸率减小，而且强度也会下降，使压铸件的力学性能恶化。此外，提高压射比压还
50、可以提高金属液的充型能力，获得轮廓清晰的压铸件。选择比压时，应根据压铸件的结构、合金特性、温度及浇注系统等确定，一般在保证压铸件成型和使用要求前提下，选用较低的比压。选择比压时应考虑的因素见表4.1。各种压铸合金的计算压射比压见表4.2。在压铸过程中，压铸机性能、浇注系统尺寸等因素对比压都有一定影响。所以，实际选用的比压应等于计算比压乘以压力损失折算系数。压力损失折算系数K值见表4.3。4.1.2 比压及其选择 4.1.2 比压及其选择 4.1.2 比压及其选择 4.1.2 比压及其选择 4.1.2 比压及其选择 4.1.3 胀模力 4.2 速 度 u4.2.1 压射速度u4.2.2 内浇口速
51、度 u4.2.3 内浇口速度与压射速度和压力的关系 4.2 速 度 压铸过程中，速度受压力的直接影响，又与压力共同对内部质量、表面轮廓清晰度等起着重要作用。速度有压射速度和内浇口速度两种形式。 4.2.1 压射速度4.2.1 压射速度4.2.1 压射速度4.2.2 内浇口速度 金属液通过内浇口处的线速度称内浇口速度，又称充型速度，它是压铸工艺的重要参数之一。选用内浇口速度时，参考如下：(1)铸件形状复杂或薄壁时，内浇口速度应高些；(2)合金浇入温度低时，内浇口速度可高些；(3)合金和模具材料导热性能好时，内浇口速度应高些；(4)内浇口厚度较厚时，内浇口速度应高些。 内浇口速度过高也会带来一系列
52、问题，主要是容易包卷气体形成气孔。此外，也会加速模具的磨损。推荐的内浇口速度见表4.5。4.2.3 内浇口速度与压射速度和压力的关系 4.2.3 内浇口速度与压射速度和压力的关系 4.3 温 度 u4.3.1 合金浇注温度 u4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3 温 度 压铸过程中，温度规范对充填成型、凝固过程以及压铸模寿命和稳定生产等方面都有很大影响。压铸的温度规范主要是指合金的浇注温度和模具温度。 4.3.1 合金浇注温度合金浇注温度是指金属液自压室进入型腔的平均温度。由于对压室内的金属液温度测量不方便，通常用保温炉内的金属液温度表示。由于金属液从保温炉取出到浇入压室一般要降温1520
53、，所以金属液的熔化温度要高于浇注温度。但过热温度不宜过高，因为金属液中气体溶解度和氧化程度随温度升高而迅速增加。浇注温度高，能提高金属液流动性和压铸件表面质量。但浇注温度过高，会使压铸件结晶组织粗大，凝固收缩增大，产生缩孔缩松的倾向也增大，使压铸件力学性能下降。并且还会造成粘模严重，模具寿命降低等后果。因此，压铸过程中金属液的流动性主要靠压力和压射速度来保证。图4.2和图4.3所示为浇注温度对压铸件力学性能的影响。选择浇注温度时，还应综合考虑压射压力、压射速度和模具温度。通常在保证成型和所要求的表面质量的前提下，采用尽可能低的浇注温度。甚至可以在合金呈黏稠“粥”状时进行压铸。一般浇注温度高于合
54、金液相线温度2030。但对硅含量高的铝合金不宜采用“粥状”压铸，因为硅将大量析出以游离状态存在于压铸件内，使加工性能恶化。各种压铸合金的浇注温度见表4.6。4.3.1 合金浇注温度4.3.1 合金浇注温度4.3.1 合金浇注温度4.3.2 模具温度和模具热平衡 在压铸生产过程中，模具温度过高、过低都会影响铸件质量和模具寿命，因此，压铸模在压铸生产前应预热到一定温度，在生产过程中要始终保持在一定的温度范围内，这一温度范围就是压铸模的工作温度。1. 模具温度预热压铸模可以避免金属液在模具中因激冷而使流动性迅速降低，导致铸件不能顺利成型。即使成型也因激冷而增大线收缩，使压铸件产生裂纹或表面粗糙度增加
55、。此外，预热可以避免金属液对低温压铸模的热冲击，延长模具寿命。连续生产中，模具吸收金属液的热量若大于向周围散失的热量，其温度会不断升高，尤其压铸高熔点合金时，模具升温很快。模具温度过高，使压铸件因冷却缓慢而晶粒粗大，并且带来金属粘模；压铸件因顶出温度过高而变形，模具局部卡死或损坏，延长开模时间，降低生产率等问题。为使模具温度控制在一定的范围内，应采取冷却措施，使模具保持热平衡。压铸模的工作温度可以按经验公式(4.9)计算或由表4.7查得。压铸模温度对压铸件力学性能影响如图4.4和图4.5所示。4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3.2 模具温度和模具热平衡
56、4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.3.2 模具温度和模具热平衡 4.4 时 间 u4.4.1 充填时间和增压建压时间 u4.4.2 持压时间和留模时间 4.4 时 间 压铸工艺中的时间是指充填时间、增压建压时间、持压时间和留模时间。 4.4.1 充填时间和增压建压时间金属液从开始进入模具型腔到充满型腔所需要的时间称为充填时间。充填时间长短取决于压铸件的大小
57、、复杂程度、内浇口截面积和内浇口速度等。体积大形状简单的压铸件，充填时间要长些，体积小形状复杂的压铸件，充填时短些。当压铸件体积确定后，充填时间与内浇口速度和内浇口截面积之乘积成反比。即选用较大内浇口速度时，也可能因内浇口截面积很小而仍需要较长的充填时间。反之，当内浇口截面积较大时，即使用较小的内浇口速度，也可能缩短充填时间。因此，不能孤立地认为内浇口速度越大，其所需的充填时间越短。在考虑内浇口截面积对充填时间的影响时，还要与内浇口的厚度联系起来。如内浇口截面积虽大，但很薄，由于压铸金属呈黏稠的“粥状”，黏度较大，通过薄的内浇口时受到很大阻力，则将使充填时间延长。而且会使动能过多地损失，转变成
58、热能，导致内浇口处局部过热，可能造成粘模。压铸时，不论合金种类和铸件的复杂程度如何，一般充填时间都是很短的，中小型压铸件仅0.030.20 s，或更短。但充填时间对压铸件质量的影响是很明显的，充填时间长，慢速充填，金属液内卷入的气体少，但铸件表面粗糙度高。充填时间短，快速充填，则情况相反。充填时间与压铸件平均壁厚及内浇口速度的关系见表4.5。充填时间对压铸件质量影响如图4.6所示。增压建压时间是指从金属液充满型腔瞬间开始，至达到预定增压压力所需时间，也就是增压阶段比压由压射比压上升到增压比压所需的时间。从压铸工艺角度来说，这一时间越短越好。但压铸机压射系统的增压装置所能提供的增压建压时间是有限
59、度的，性能较好的机器最短建压时间也不少于0.01 s。增压建压时间取决于型腔中金属液的凝固时间。凝固时间长的合金，增压建压时间可长些，但必须在浇口凝固之前达到增压比压，因为合金一旦凝固，压力无法传递，即使增压也起不了压实作用。因此压铸机增压装置上，增压建压时间的可调性十分重要。4.4.1 充填时间和增压建压时间4.4.2 持压时间和留模时间 从金属液充满型腔到内浇口完全凝固，冲头压力作用在金属液上所持续的时间称持压时间。增压压力建立起来后，要保持一定时间，使压射冲头有足够时间将压力传递给未凝固金属，使之在压力下结晶，以便获得组织致密的压铸件。持压时间内的压力是通过比铸件凝固得更慢的余料、浇道、
60、内浇口等处的金属液传递给铸件的，所以持压效果与余料、浇道的厚度及浇口厚度与铸件厚度的比值有关。如持压时间不足，虽然内浇口处金属尚未完全凝固，但由于冲头已不再对余料施加压力，铸件最后凝固的厚壁处因得不到补缩而会产生缩孔、缩松缺陷，内浇口与铸件连接处出现孔穴。但若持压时间过长，铸件已经凝固冲头还在施压，这时的压力对铸件的质量不再起作用。持压时间的长短与合金及铸件壁厚等因素有关。熔点高、结晶温度范围大或厚壁的铸件，持压时间需长些。反之，则可短些。通常金属液充满至完全凝固的时间很短，压射冲头持压时间只需用12 s。生产中常用持压时间见表4.10。留模时间是指持压结束到开模这段时间。若留模时间过短，由于
61、铸件温度高，强度尚低，铸件脱模时易引起变形或开裂，强度差的合金还可能由于内部气体膨胀而使铸件表面鼓泡。但留模时间过长，不但影响生产率，还会因铸件温度过低收缩大，导致抽芯及推出铸件的阻力增大，使脱模困难，热脆性合金还会引起铸件开裂。若合金收缩率大、强度高，铸件壁薄，模具热容量大，散热快时，铸件留模时间短些。反之，则需长些。原则上以推出铸件不变形、不开裂的最短时间为宜。各种合金常用的留模时间可参考表4.11。4.4.2 持压时间和留模时间 4.4.2 持压时间和留模时间 4.5 压室充满度 4.6 压铸用涂料 u4.6.1 涂料的作用和对涂料的要求 u4.6.2 涂料的种类和使用 4.6 压铸用涂
62、料 压铸过程中，需要在模具型腔、型芯、冲头和压室等工作表面，以及滑块、推出元件等运动零件的摩擦部位喷涂润滑材料与稀释剂的混合物，此混合物统称为压铸涂料。 4.6.1 涂料的作用和对涂料的要求涂料的作用是：(1)避免金属液直接冲刷型腔、型芯表面，改善模具工作条件。(2)防止粘模(特别是铝合金)，提高铸件表面质量。(3)减少模具的导热率，保持金属液的流动性能，改善合金的充填性能，防止铸件过度激冷。(4)减少压铸件脱模时与模具成型部分尤其是与型芯之间的摩擦，延长模具寿命，提高铸件表面质量。(5)保证压室、冲头和模具活动部分在高温时仍能保持良好的工作性能。鉴于涂料所起的作用，选用的涂料应满足以下性能要
63、求:(1)挥发点低，在100150时稀释剂能很快挥发。(2)高温时润滑性能好。(3)对模具和铸件材料没有腐蚀作用。(4)性能稳定。高温时不分解出有害气体，也不会在型腔表面产生积垢。常温下，稀释剂不易挥发，保持涂料的使用黏度。(5)涂敷性能好，配制工艺简单，来源丰富，价格便宜。此外，希望涂敷一次涂料能压铸多次。一般要求能压铸810次，即使易粘模的铸件也能压铸23次。 4.6.2 涂料的种类和使用 压铸涂料的品种很多，常用的涂料配方和适用范围见表4.12，供使用时参考。使用涂料时应特别注意用量。不论是涂刷还是喷涂，要避免厚薄不均或太厚。因此，当采用喷涂时，涂料浓度要加以控制。用毛刷涂刷时，在刷后应
64、用压缩空气吹匀。喷涂或涂刷后，应待涂料中稀释剂挥发后，才能合模浇料，否则，将在型腔或压室内产生大量气体，增加铸件产生气孔的可能性。甚至由于这些气体而形成很高的反压力，使成型困难。此外，喷涂涂料后，应特别注意模具排气道的清理，避免被涂料堵塞而排气不畅，对转折、凹角部位应避免涂料沉积，以免造成铸件轮廓不清晰。 目前国内外普遍采用水基涂料。水基涂料激冷效果好，而且清洁、安全、便宜。西欧各国普遍采用物化特性类似石墨的二氧化硅水基涂料，涂前用2030倍的水进行稀释。前苏联采用含有乳化液、胶体石墨、羧甲基纤维素、磺烷油及一定浓度的氨水等多种配方的水基涂料。美国采用苯基甲基硅酮类乳化液，涂前用2030倍的水
65、进行稀释。国内使用水基涂料的主要成分是乳化型酯类化合物、白碳黑、乳化油、高分子化合物、甲基硅油、乙醇等，加水稀释成所需浓度。4.6.2 涂料的种类和使用 4.7 压铸件的整修和处理 u4.7.1 压铸件的清理、整形和修补 u4.7.2 压铸件的后处理和表面处理 4.7 压铸件的整修和处理 与其他铸造方法相比，压铸件所需清理工作量虽小，但几乎所有压铸件都还是要进行一定的清理，有些还要进行整形或后处理。 4.7.1 压铸件的清理、整形和修补压铸件脱模后带有浇口，有的会出现变形或带有某些缺陷。因此，要去除浇口、飞边，矫正变形和修补缺损。1. 压铸件的清理压铸件的清理包括去除浇口(浇注系统)、排溢系统
66、的金属物、飞边及毛刺。所以压铸件的清理工作还是极其繁重的，压铸件的浇口大多可用人工去除。当大量生产时，清理工作应考虑机械化和自动化，可采用专用工具，在液压机或冲床上连同飞边、毛刺、排溢系统的金属物一次清除。较厚的浇口不能用手工去除时，则可用带锯床、铣床、车床等工具去除。修整清理后的残留金属或痕迹，可用橡胶砂轮或砂带打磨。简单小铸件还可以用清理滚筒清理。2. 压铸件的校正形状复杂的大型薄壁件可能由于推出时受力不均衡、留模时间不恰当、搬运过程中被碰撞或由于铸件本身结构而导致铸件留有残余应力而引起变形。需用手工或机械对变形压铸件进行校正，这个校正工序称为整形。校正分热校正和冷校正两种。热校正是压铸件
67、被推出模具后立即进行，亦可将冷的压铸件加热到退火温度进行。可以手工校正，也可用专用工具在压力机上校正。冷校正是在室温下进行，方法与热校正相同，效果较差，但操作方便。不论热校正还是冷校正，校正后一般都必须进行退火或时效处理，以消除内应力，稳定铸件的形状和尺寸。4.7.1 压铸件的清理、整形和修补3. 压铸件的修补和浸渍处理如果压铸困难或加工周期很长的大型复杂压铸件以及带有贵重材料嵌件的压铸件有缺陷，对缺陷部位可进行修补。常用修补方法有焊补法和嵌补法。焊补法是用与铸件材料相同或熔点略低而性质相似的材料做成焊条进行焊补。焊补后的压铸件应进行退火或时效处理，以消除内应力。要求承压的部位最好不要焊补。嵌
68、补是将压铸件缺陷部位钻孔后嵌入相同材料的嵌件。同一压铸件上嵌补的嵌件不得多于两个，且离铸件边缘距离不得过近，以保证压铸件强度。浸渍处理是使压铸件内部气孔、针孔等细微隙缝填密，使其具有耐压性的处理方法。一般在精加工前进行。常用的是真空加压法，它是利用真空及加压使密封剂渗入压铸件的缝隙中。常用的密封剂有硅酸钠、聚酯树脂和厌氧密封剂等。4.7.2 压铸件的后处理和表面处理 有些压铸件最后要进行后处理或表面处理。1压铸件的后处理压铸件一般不进行淬火处理。一方面是由于压铸件表面硬度高，组织致密。另一方面则由于压铸件内部存在气孔，当遇到高温(淬火温度)时，金属强度降低，而被高压压缩在铸件内部的气体受热膨胀
69、，将铸件表面顶起形成鼓泡。通常为了消除内应力，稳定压铸件形状和尺寸，需要进行退火或时效处理。退火或时效处理温度不会使铸件鼓泡。此外，有的压铸件还要求在负温条件下工作，为此，就要对压铸件进行略低于(或等于)工作温度的负温时效处理，以稳定铸件形状和尺寸。表4.13是压铸件退火、时效和负温时效的规范。 2. 压铸件的表面处理压铸件表面处理主要是加强铸件表面的耐蚀性和增加美观度。铝合金压铸件表面有层氧化膜，有耐蚀作用，又多在铸态下使用，一般不需要表面处理。但有时为了增厚氧化膜，也进行表面处理。用电化学阳极处理法形成表面氧化膜可进一步提高铝合金压铸件的耐蚀性。也可涂漆、上珐琅、镀纯铝以增加美观度。锌很言
70、易被腐蚀，锌合金压铸件通常要涂漆或镀铬，也可用阳极氧化处理。还可喷涂金属膜，模拟金、银、铜的外观。镁也很容易被腐蚀。镁合金压铸件最常用的表面处理方法是铬酸盐化学处理。该方法一般在压铸后立即进行或在压铸后两天内进行。通常在化学处理涂层上刷上一层底漆，再加一层油漆。4.7.2 压铸件的后处理和表面处理 思 考 题 (1)什么是压射力？什么是压射比压？它们的大小对压铸件有什么影响？(2)什么是压射速度？压射过程中压射速度有何变化？选择内浇口速度时应考虑哪些因素？(3)合金浇注温度对压铸件质量有何影响？(4)压铸涂料有何用处？(5)何谓压室充满度？计算压室充满度有何意义？ 第5章 特殊压铸工艺简介 第
71、5章 特殊压铸工艺简介 压铸件内很难避免的气孔、缩松等缺陷不但使压铸件的力学性能(尤其是延伸率)和气密性降低，而且也使得压铸件不能进行焊接和热处理，这样就限制了压铸件的使用。为解决气孔、缩松问题，国内外采用一些特殊的压铸工艺，主要有真空压铸、充氧压铸、精速密压铸、半固态压铸等。 第5章 特殊压铸工艺简介 5.1 真 空 压 铸5.2 充 氧 压 铸 5.3 精速密压铸 5.4 半固态压铸 5.5 黑色金属压铸 5.1 真 空 压 铸u5.1.1 真空压铸的特点 u5.1.2 真空压铸的密封 5.1 真 空 压 铸真空压铸是抽出压铸模型腔内的气体，建立一定的真空度后注入金属液的压铸方法。真空压铸
72、主要用于生产要求耐压、强度高或要求进行热处理的高质量铸件。 5.1.1 真空压铸的特点与普通压铸相比，真空压铸的特点是：(1)消除或减少了压铸件内部的气孔，使铸件组织致密，提高了强度，压铸件可进行热处理。(2)镁合金压铸件在型腔排气困难部位易形成裂纹的倾向减小了。提高了力学性能，尤其是塑性。(3)金属液充填型腔时受到的反压力减小，可以用较低的压射比压压铸较大的薄壁铸件，成型性好，铸件表面质量提高。(4)可减少或不设排气系统。(5)真空密封结构复杂，制造安装困难，成本较高。(6)因型腔内气体少，导热快，铸件如有较厚的凸台，凝固时补缩困难，缩松加重。 5.1.2 真空压铸的密封 真空压铸要求型腔在
73、很短时间内达到预定的真空度，因此要设计好真空系统，并对压铸模密封。真空压铸密封方法很多，常用的有两种：(1)利用真空罩密封压铸模(见图5.1)。金属液浇到压室，待压射冲头越过加料口将压室密封后，即可抽出真空罩内空气，然后进行压铸。真空罩有通用的和专用的。通用真空罩可用于不同厚度的压铸模，专用真空罩只适用于某一种压铸模。用真空罩密封的方法抽气量大，不适用带液压抽芯的压铸模，目前已很少采用。 (2)借助分型面抽真空(见图5.2)。压铸模排气槽经分型面上的总排气槽与真空系统连通，待压射冲头越过加料口后，由行程开关6打开真空阀5开始抽真空，金属液充满型腔后由小液压缸关闭总排气槽，防止金属液进入真空系统
74、。这种方法抽气量少而且压铸模制造维修简单。真空压铸需注意的是：因型腔内气体少，压铸件易激冷，为有利补缩，内浇口厚度要比普通压铸加大10%50%。此外，因压铸件冷却快，晶粒细密，合金收缩率小于普通 压铸。5.1.2 真空压铸的密封 5.1.2 真空压铸的密封 5.2 充 氧 压 铸 u5.2.1 充氧压铸的特点u5.2.2 充氧压铸装置及工艺参数 5.2 充 氧 压 铸 充氧压铸又称无气孔压铸，主要用于铝合金压铸。它是在压铸前用氧气置换出型腔中的气体，再将金属液压入型腔的方法。型腔里的氧与铝合金反应，即=，形成数量不多(总质量的0.1%0.2%)的小微粒(1以下)。这些微粒弥散在铝合金中，不影响
75、加工。 5.2.1 充氧压铸的特点(1)消除或大大减少压铸件内部气孔，组织致密，使压铸件强度提高10%，延伸率提高0.5%1%。(2)可对充氧压铸的铸件进行热处理，力学性能提高。(3)铸件可在200300的环境中工作，而且可以焊接。(4)与真空压铸相比，装置结构简单，操作方便，投资少。 5.2.2 充氧压铸装置及工艺参数 充氧压铸要求型腔和压室中的空气最快、最彻底地由氧气代替。1. 充氧压铸装置充氧压铸装置如图5.3所示。氧气加入方法很多，一般有压室加氧和模具上加氧两种。立式冷压室压铸机多从反料冲头处充氧，如图5.4所示。它结构简单，密封可靠，易保证质量，适合于中心浇口铸件。卧式冷压室压铸机采
76、用在压铸模上设充氧孔充氧的方法，充氧后压室中铝合金液与氧气接触面积大，容易氧化。 2. 充氧压铸工艺参数(1)应在合模到还有23 mm间隙时开始充氧，此时合模动作停留12 s，然后，再继续合模或减慢合模速度，以保证留在型腔中的空气排清。合模后要继续充氧一段时间，充氧最佳时间根据压铸件大小、复杂程度及充氧孔位置而定，一般为36 s。(2)充氧压力一般为0.40.7 MPa。充氧结束后应立即压铸。(3)充氧压铸的压射速度与压射比压与普通压铸相同。(4)模具预热温度略高，一般为250，以便使涂料中的气体尽快挥发排除。充氧压铸要注意加氧口和排气口的选择和设计，避免加氧不足或与金属液氧化后剩余的氧在压铸
77、时排不出而会造成气孔。5.2.2 充氧压铸装置及工艺参数 5.2.2 充氧压铸装置及工艺参数 5.3 精速密压铸 精速密压铸是精密、快速、密实压铸的简称，又称双冲头(或称套筒双冲头)压铸。它的压射冲头由两个套在一起的筒形外压射冲头和中心柱状内压射冲头组成。压射初期，内外冲头一起动作。当充填结束铸件外壳凝固，型腔达到一定压力后，中心内冲头继续前进，推动压室内的金属液补充压实铸件。双压射冲头结构如图5.5所示。精速密压铸工艺控制如下：(1)根据压铸件为顺序凝固这个原则确定内浇口位置，使金属液由远及近向内浇口方向凝固，以利于内冲头补压时能起补缩、压实作用。(2)内浇口厚大，一般与铸件壁厚相当，约51
78、5 mm，其截面积大约是普通压铸内浇口的10倍左右。(3)压射冲头的速度限定在最低的范围，为普通压铸的1/10或更低。内浇口速度是普通压铸的1/5，充型平稳，避免或减少了金属液涡流和喷射现象，减少气体卷入。(4)内压射冲头补充压实时比压为3.5100 MPa，行程约50150 mm。 也可在模具上设计补压冲头，对压铸件补充压实如图5.6所示。精速密压铸件中减少或消除了气孔和缩松，与普通压铸件相比，致密度提高3%5%，强度提高20%以上，铸件精度高，飞边少，可以热处理和焊接。但内浇口较厚，需用专用设备切除。又因低速压射，充填性能差，不宜压铸薄壁件(一般适用于壁厚在45 mm以上)。不适合在小型压
79、铸机上使用，通常用于锁模力4000 kN以上的压铸机。5.3 精速密压铸 5.3 精速密压铸 5.4 半固态压铸 普通压铸是金属液温度在液相线以上进行压铸的。随着温度下降，金属液中逐渐产生固相树枝状初晶，黏度随之增大。当固相达到20%时，树枝状晶开始互相连接形成网状，金属液流动受阻，不能压铸成型。如固相的树枝状晶成为球状晶，则金属液的流动性能有所改善，即使固相比例更高一些，在一定压力下也能流动。半固态压铸就是在金属液凝固过程中进行搅拌，使固体质点成为颗粒状悬浮在金属液中，用这种金属浆料进行压铸的 方法。半固态压铸工艺通常有两种：一种是流变压铸。它是将上述半固态浆料直接加入压室压铸成型。另一种是
80、触变压铸，又称搅溶压铸。它是使半固态浆料先凝固，制成一定大小的锭块，压铸前将锭块重新加热到固相含量一定的半固态温度，再加入压室进行压铸。图5.7所示为半固态压铸的工艺过程。与普通压铸相比，半固态压铸优点是：(1)半固态金属浆料黏度大、充型平稳、不易卷入气体。同时，固相比例高(可达50%60%)，凝固收缩小，铸件不易有气孔、缩松，力学性能好，可热处理。(2)带入压铸模的热量小，对模具热冲击小，因而提高了模具使用寿命。半固态压铸工艺的出现，为解决高熔点合金压铸模寿命问题带来了希望。 5.4 半固态压铸 5.5 黑色金属压铸 黑色金属压铸的困难在于它的熔点比有色金属高得多，因此压铸模和压射系统的工作
81、条件恶劣，一般压铸模寿命很短，影响了在压铸领域的应用。近年来，由于模具材料的发展，黑色金属压铸进展较快，目前已能压铸灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、碳钢、不锈钢和合金钢等，压铸件的重量可做到几十克到几千克。黑色金属铸件力学性能比砂型铸件好，尺寸精度可达到IT12IT14级，表面粗糙度达Ra0.86.3。国外的黑色金属压铸模多使用钽、锆、钼合金(TZM合金)，寿命可达一万到二万次以上。国内多用3W23Cr4MoV或3Cr2W8V做成型零件材料，寿命在5000次以上。黑色金属压铸在压铸机选用、模具结构及压铸工艺参数等方面与有色金属压铸基本相同，不同之处在于：(1)模具预热温度为200250，连续生产保
82、持温度为250300。若采用钼合金可适当提高模具温度。(2)为了减轻压铸模受热程度，减少合金的凝固收缩，应尽可能采用较低的浇注温度。常用黑色金属的浇注温度为：铸铁13001350，中碳钢14401460，合金钢 15501560。(3)黑色金属压铸一般应采用较高的比压和较低的充填速度，同时为了防止压铸模长时间过热，要求保压和出模的时间尽量短。(4)黑色金属压铸用涂料应选用水基涂料，并要加热喷涂，防止模具因喷涂料而过快降温。(5)黑色金属压铸模的浇注系统要能使金属液较平稳地进入模具型腔，内浇口要比压铸有色金属时的宽、厚。一般内浇口厚度为35 mm，宽度约为零件设置浇口边长的70%。圆形铸件大多采
83、用环形浇口。黑色金属压铸工艺虽然取得了一些进展，但在压铸模材料及热处理、压铸模结构、压铸机及压铸工艺参数等方面还有待进一步研究和发展。 思 考 题 (1)什么是真空压铸？真空压铸有什么特点？(2)什么是充氧压铸？充氧压铸有什么特点？(3)什么是精速密压铸？精速密压铸有什么特点？(4)半固态压铸原理是什么？它有哪几种？(5)黑色金属压铸与普通压铸有何不同？第6章 压 铸 机 第6章 压 铸 机 压铸机是压铸生产最重要的设备，压铸过程中各种特性都是通过压铸机得以实现，压铸件的质量取决于压铸机的性能。 第6章 压 铸 机 6.1 各类压铸机的特点 6.2 压铸机的基本结构 6.3 压铸机的选用及有关
84、参数的校核 6.1 各类压铸机的特点u6.1.1 各类压铸机的特点 u6.1.2 国产压铸机型号及主要参数 6.1 各类压铸机的特点压铸机有多种类型、规格，分别适合压铸各类铸件。设计压铸模时，必须熟悉压铸机的特性和技术规格，根据这些选用压铸机。 6.1.1 各类压铸机的特点由前所知，热压室压铸机和冷压室压铸机区别在于压室和合金熔炉相对位置不同。(1)热压室压铸机的压室与熔炉紧密连成一个整体。其特点是操作程序简单，压射动作能自动进行，生产效率高，金属液从液面下进入压室，杂质不易带入型腔。但因压室和压射冲头长期浸在金属液中，易受浸蚀，影响使用寿命并且压射比压较低。通常仅用于压铸铅、锌、锡等低熔点合
85、金，有时也用于压铸小型镁合金铸件。热压室压铸机有立式和卧式两种。卧式热压室压铸机是国外近期研制的产品，国内目前尚未进行开发。(2)冷压室压铸机的压室与熔炉是分开的，其压室的工作条件比热压室的好。立式冷压室压铸机中的压室和压射机构处于垂直位置。它有切断、顶出余料的下油缸。结构复杂，维修困难，金属液充填流程长转折多，能量损失大。但它的压室内空气不易随金属液进入型腔，便于设置中心浇口，提高模具有效面积的利用率。卧式冷压室压铸机的压室和压射机构处于水平位置。它的压室结构简单，维修方便，金属液充填流程短，金属消耗少，能量损失少，有利于增压，而且操作程序简单，余料能被冲头推出，生产率高。卧式冷压室压铸机的
86、缺点是金属液在压室内与空气接触面积大，易卷气、夹渣。此外，为使金属液浇入压室后不致自动流入型腔，浇口宜设在压室上部。目前这类压铸机最大锁模力已超过3600 kN，压铸的铝合金铸件质量已达60 kg。它不仅普遍应用于压铸有色合金，也可用于压铸黑色合金。全立式压铸机出现于20世纪60年代。它的合模机构和压射机构处于垂直位置，模具水平放置。上压式全立式压铸机的压铸过程与卧式冷压室压铸机相似；下压式压铸过程与立式冷压室压铸机相似。全立式上压式压铸机的特点是金属液由下向上充填，比较平稳；压铸模的浇口也可以开得大一些，不需要很高的压射比压；放置嵌件方便，占地面积少，浇口余料少。但操作不便，生产率较低。此类
87、压铸机广泛用于电机转子、定子的压铸。 6.1.2 国产压铸机型号及主要参数 6.2 压铸机的基本结构 u6.2.1 合模机构 u6.2.2 压射机构 6.2 压铸机的基本结构 压铸机主要由合模机构、压射机构、液压系统及控制系统等部分组成。 6.2.1 合模机构合模机构是带动动模完成开模、合模动作以及压射充填时使动定模严密合拢锁紧模具的专门机构。完成合模动作所需的作用力较小。开模时因还要克服压铸件对型芯的包紧力，故所需的作用力比合模时大。锁模所需作用力最大，因为金属液充满型腔瞬间，金属液动能转为压力能并产生增压作用，没有足够大的锁模力，模具动定模分型面可能被胀开。一般合模机构有液压式和液压-曲肘
88、式两种。1. 液压式合模机构全液压合模机构如图6.1所示。它由合模座缸5、内缸4、外缸1和动模安装板2组成。合模座缸、内缸和外缸组成开模腔C1、内合模腔C2和外合模腔C3。当向内合模缸C2通入高压油时，内缸4向右运动，带动外缸1与动模安装板2向右运动，产生合模动作。随着外缸1的移动，外合模腔C3内产生负压，充填阀塞6被吸开，充填油箱中的常压油进入外缸1。动模合拢后，增压装置通过增压器口3对外合模缸中的常压油突然增压，在压射金属液时，使合模力增大，压铸模被锁紧不致胀开。这种结构称全液压复缸增压合模机构。J1113型、J1163型及J1512型压铸机的合模机构就是带有增压装置的。另有一种不带增压装
89、置的合模机构。当常压油进入外缸1后，管路中的压力油由油孔a进入，对外缸内的常压油逐渐充压，合模座缸5内的压力与管路中的压力相同，这种机构称全液压复缸补压合模机构。J116型压铸机的合模机构就是这一种。开模时，将内合模腔C2和外合模腔C3与卸压系统接通，开模腔C1中的高压油使外缸1缓缓向左移动，压铸模随即打开。全液压合模机构结构简单，操作方便，安装不同厚度的压铸模时容易调整。但机构刚度和合模力可靠性差，在胀模力较大时，动模可能会后退。因此，这种机构一般用在小型压铸机上。 6.2.1 合模机构6.2.1 合模机构2. 液压-曲肘式合模机构液压-曲肘式合模机构(见图6.2)是由合模缸1和曲肘机构(连
90、杆3、三角形铰链4及力臂6)组成。当压力油进入合模缸1时，推动合模活塞2带动连杆3，使三角形铰链4绕支点a摆动，通过力臂6将力传给动模安装板，产生合模动作。为了适应不同厚度的压铸模，用齿轮齿条7使动模安装板与动模作水平移动，进行调整，然后用螺母5固定。要求压铸模闭合时，a、b、c三点恰好成一直线，亦称为“死点”，即利用这个“死点”进行锁模。曲肘合膜机构的优点是：可将合模缸的推力放大(约放大1626倍)，因此，与液压合模机构相比，其合模缸直径可大大减小，压力油的耗量也显著减少。其次是该机构运动性能良好，在肘杆离“死点”越近时，动模移动速度越低，两半模可缓慢闭合。同样，在刚开模时动模移动速度也较低
91、，这对于推出压铸件和借助斜导柱实现机械抽芯都是有利的。再其次曲肘合模机构开合速度快，合模时刚度大而且可靠。最后是控制系统简单，使用维修方便。但是这种合模机构存在如下缺点：不同厚度的模具要调整行程比较困难；曲肘机构在使用过程中，由于受热膨胀的影响，合模框架的预应力是变化的，这容易引起压铸机拉杆过载；肘杆精度要求高，使用时其铰链内会出现高的表面压力，有时因油膜破坏产生强烈的摩擦。综上所述，曲肘合模机构是较好的，特别适用于中型和大型压铸机。现代压铸机为解决调整行程困难的问题，增加了驱动装置，通过齿轮自动调节拉杆螺母，从而达到自动调整行程的目的。6.2.1 合模机构6.2.2 压射机构 压射机构是使金
92、属液充填型腔成型为压铸件的机构。它的结构决定了压铸过程中的压射速度、压射比压、压射时间等主要参数，直接影响压铸件的质量。压射机构应有如下 特性：(1)作用在压室中金属液上的比压应为40200 MPa，增压压力建立时间要小于0.03 s，以便在铸件凝固前，使压力传递至型腔内金属液上。增压时压力冲击应尽可能小，以防止产生过大的胀模力。(2)应有三级或四级的压射速度，以满足各压射阶段的需要。各阶段的压射速度应能单独调整。卧式冷压室压射机大多采用三级压射。图6.3是J1113型压铸机的压射机构，是一种三级压射机构。其三级压射过程如下：(1)第一级压射，慢速。压力油从进油孔7进入后腔C5，推开单向阀6，
93、经过U形腔通过通油器3的小孔，推动压射活塞2，使压射冲头慢速前进。这个速度可以通过螺杆4来调节。(2)第二级压射，快速。压射冲头越过加料口的同时，压射活塞尾部脱出通油器3，使压力油从通油器的所有孔口进入压射腔C1。这样，压力油迅速增多，压射速度突然增快。(3)第三级压射，增压。当金属液充填即将结束时，压射冲头前进阻力增大，压射腔C1和U形腔内油压增高，并使单向阀6闭合，于是相通的C1和U形腔成为一个封闭腔。此时，压力油从进油孔7进入后腔C5，且只在后腔作用于增压活塞5上，对封闭腔内的油压进行增压，从而也使压射活塞的压射力增高。增压的大小是通过调节背压腔C4的压力来得到的。当压力油进入回程腔C2
94、的同时，另一路压力油进入尾腔C3，通过回程活塞8推开单向阀6，U形腔和C1腔接通，压射活塞产生回程动作。6.2.2 压射机构 6.3 压铸机的选用及有关参数的校核 u6.3.1 根据压铸件的生产规模和品种选择压铸机 u6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 6.3 压铸机的选用及有关参数的校核 生产中压铸机主要根据产品的品种和生产批量以及铸件的轮廓尺寸和质量来选择。 6.3.1 根据压铸件的生产规模和品种选择压铸机生产的压铸件品种多、批量少时，需要频繁更换模具，全液压压铸机可适应不同厚度的模具。此外，多品种小批量生产时应选择在抽芯、推出、安装方面通用性较高的压铸机。生产的压铸件品种少
95、、批量大时，应选择机械化、自动化程度高的压铸机。如大批量生产单一品种时还可以选择专用压铸机。6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 每种型号的压铸机都有一定的技术参数，选择压铸机最重要的根据是铸件的轮廓尺寸和质量。因为压铸件的轮廓尺寸与锁模力和开模距离有关，而铸件质量则与压室中容纳合金的质量有关。选用压铸机时，要对有关参数进行校核。6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 若已选定压铸机型号，则其锁模力是额定的，压铸件、浇注系统、排溢系统在分型面上的投影面积应小于压铸机额定投影
96、面积。6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 图6.4 楔紧块斜面的法向分力6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 图6.5 型腔偏离压铸机压力中心示意图 6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 图6.7 最大开模距离图6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 4. 模具安装(1)卧式冷压室压铸机的压室与压铸模
97、的浇口套，立式冷压室压铸机和热压室压铸机的喷嘴与浇口套连接处的配合要正确。(2)压铸模不应与压铸机拉杆相碰。(3)压铸模安装于压铸机上，小型压铸模用压板固定，大型模具为确保安全，用螺钉直接固定于压铸机的安装板上。思 考 题 (1)热压室压铸机、卧式及立式冷压室压铸机各有什么特点？(2)合模机构分哪几种？各适用于什么情况？为什么？(3)压铸机哪些参数与模具设计有关？第7章 压铸模设计概述 第7章 压铸模设计概述 压铸模是进行压铸生产的主要工艺设备。压铸生产能否顺利进行，压铸件质量有无保证都与压铸模结构的合理性和先进性有关。设计时必须对铸件结构工艺性进行分析，了解所选用的压铸机的工作特性和技术参数
98、，掌握不同情况下金属液的充填特性以及考虑加工制造条件和经济效果。 第7章 压铸模设计概述 7.1 压铸机特性曲线 7.2 压铸模设计原则 7.3 压铸模结构组成 7.4 分型面设计 7.1 压铸机特性曲线u7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线 u7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 7.1 压铸机特性曲线压铸模是压铸机的负载，压铸模的设计应该使压铸机的性能得到充分利用和有效发挥，也就是压铸模浇注系统应该与压铸机的压射系统相匹配，在金属液充填过程达到最佳状态。为此，首先需要了解压铸机的特性。 7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线压铸机压射机构是一个由压力油驱动的往复式柱塞泵，如图7.1所
99、示。压射活塞的左右两侧(环形侧和头侧)都有压力油流动。当压力油从右端进入时，压射活塞受头侧高压油的推动向左推进，环形侧的压力油则退回到储油槽。压铸机空载时(即压室内未浇入金属液)，压射活塞左移时所受的阻力有：活塞与压射缸壁的摩擦阻力、环形侧的压力油流出时管道的阻力、压室与压射冲头之间的摩擦阻力等。这些阻力对每一种压铸机的作用都不同，甚至于同一型号的压铸机，由于制造厂家不同，新旧程度不同，其作用也都有所不同。压铸机说明书上标明的压射速度是指空载时的速度。经过对压铸机空载状态检测(如图7.2所示测试曲线)，即可作出以压射比压为纵坐标，以金属液流量为横坐标的直角坐标曲线，这种曲线表示了压铸机的压射特
100、性，称压铸机的压力-流量特性曲线。每种压铸机都有自己一定的特性曲线。当纵坐标是比压p、横坐标是流量的平方q2v 时，此特性曲线表现为一直线。图7.3所示为典型压铸机压力-流量特性曲线。由图7.3可知，画该图只需两个点，即该直线与纵、横坐标轴的两个交点。直线与纵坐标轴的交点是压铸机空载结束时的压射比压，直线与横坐标轴的交点是压铸机空载时计算得出的金属液流量平方，这两个值都按测试曲线(见图7.2)计算而得。压铸机压力-流量特性曲线计算作图数据来自压铸机空载测试曲线及压射机构结构尺寸，计算作图步骤如下：(1)压射活塞两侧的面积分别与图7.2(a)及图7.2(b)测试所得的压力相乘， 乘积之差即为作用
101、于压射冲头上的压力。(2)作用于压射冲头上的压力除以压射冲头的面积，其商即为空载时的压射比压，也就是压铸机压力-流量特性曲线与P-q2v 图中纵坐标轴的交点。(3)图7.2(c)中压射冲头行程除以时间，求得压射冲头的压射速度。7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线(4)压射冲头速度乘以压室截面积，其积为空载时的压射流量，此流量的平方即为压铸机压力-量特性曲线与P-q2v图中横坐标轴的交点。(5)连接以上两点，就得到该压铸机的压力-流量特性曲线。由上所得的曲线表示该压铸机压射机构为图7.1所示尺寸时的特性，若压射冲头尺寸变化，储能器压力变化及速度控制阀开度变化，此曲线都随之改变。压射冲头直径不同，
102、压铸机压力-流量特性曲线很容易修正。因为作用在压射冲头上的压力一定时，冲头直径增大，则压射比压变小。而空载压射，冲头速度不变时，冲头面积越大，金属液流量亦越大。所以当压射冲头直径增大时，压铸机压力-流量特性曲线的斜率减小，如图7.4所示。储能器压力增大或降低时，最终压射比压和金属液流量都随之增大或减少，改变储能器内的压力，则所得的压力-流量特性曲线互相平行。因此，求出压铸机储能器某一压力下的压力-流量特性曲线后，若储能器压力变化则可修正成该储能器各种压力时的压力-流量特性曲线，如图7.5所示。压射速度是通过改变速度控制阀的开度来进行调整的。开度增大，压力油通过速度控制阀的流动阻力减小，进入压射
103、腔的压力油流量大为增加，压射速度亦增大，因此，金属液流量随之增加。而速度控制阀开度变化，压铸机储能器压力却不受其影响，亦即压射比压不变。故速度控制阀不同开度的压铸机压力-流量特性曲线在纵坐标轴上交于一点，如图7.6所示。7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线7.1.1 压铸机压力-流量特性曲线7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点
104、7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 金属液流过压铸模浇注系统时，因摩擦等原因会有能量损失，表现为金属液的压力下降，以致测得的金属液流速小于理论流速。实测流速与理论流速之比称为流量系数C0。C0的最大值为1(实测流速就是理论流速，但因摩擦阻力总是存在的，故C0不可能是1)，C0的最小值为0(整个流动系统封闭且静止)。因此流量系数值C0在10之间。相同压射比压之下，摩擦阻力越小，流速越大，金属液流量就越大，压铸模压力-流量特性曲线斜度越小。而要达到同样流量时，流量系数越小需要的压射比压越大，如图7.10所示。C0=0.4是许多压铸模浇注系统流
105、量系数代表值，C0=0.7则是希望值。7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 图7.12 不同流量系数对内浇口处金属液流量的影响7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 图7.13 压射冲头直径对内浇口处金属液流量的影响7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 图7.14 储能器压力对内浇口处金属液流量的影响7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点 图7.15 调整压射速度控制阀对内浇口处金属液流量影响(a)一圈；(b)二圈；(c)三圈及全
106、打开 7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点例：压铸机压射机构尺寸如图7.1所示，压铸铝合金压铸件，压铸件重量(包括浇注系统和溢流系统在内)为6.37 N，密度为2.7 g/cm3，折合压铸件的总体积为261cm3。压铸件的内浇口截面积An为70 mm2，压铸时测量的压铸机测试曲线如图7.16所示。试求压铸机-压铸模体系压力-流量特性曲线、工作点的压射比压和泵出率、流量系数和内浇口流量。解：冲头移动的有效距离为(26119.63) cm13.5 cm，大于图7.9(c)所示的129 mm，因而是合理的。由图7.16得知，在充模时，环形侧的压力为1.36 MPa，头侧的压力为2.6 MPa
107、。那么，金属液通过内浇口时所受的力可用头侧的作用力与环形侧的反作用力之差求得，即：头侧：2.6 MPa785410-6 m2=20.42 kN环形侧：1.36 MPa400610-6 m25.45 kN作用在压射冲头的压力为(20.42-5.45) kN=14.97 kN，这个作用力包括压射时的阻力(即摩擦力)，实际作用在内浇口处的压力小于此力。压射时的冲头速度从图7.16(c)可以算出为(12965) m/s1.98 m/s。内浇口的流速vn为(1.98196370) m/s=55.5 m/s。不考虑摩擦力，压射比压为14.97 kN(196310-6 m2)7626 kPa7.6 MPa。
108、泵出率为1.98 m/sl96310-6 m20.00388 m3/s=3.88 L/s。7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点7.1.2 压铸模压力-流量特性曲线和工作点7.2 压铸模设计原则 压铸模设计应该遵循以下原则：(1)压铸模所成型的压铸件应符合几何形状、尺寸精度、力学性能和表面质量等技术要求。(2)模具应适应压铸生产的工艺要求。(3)在保证压铸件质量和安全生产的前提下，应采用先进、简单的结构。压铸模应操作简单、动作可靠、构件有足够的强度和刚度、装拆方便、便于维修、使用寿命长。(4)模具零件
109、加工工艺性好，技术要求合理。(5)掌握压铸机的技术规范，选用合适的压铸机，充分发挥压铸机的生产能力。(6)在条件许可时，模具尽可能实现标准化、通用化，以缩短设计制造周期，方便管理。 7.3 压铸模结构组成 压铸模由定模和动模两部分组成。定模固定在压铸机定模安装板上，定模上有形成直浇道的浇口套，浇口套与压铸机的喷嘴或压室相接；动模固定在压铸机动模安装板上，并随动模安装板作开合模移动。合模时，动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，金属液在高压下充满型腔。开模时，动模与定模分开，借助设在动模上的推出机构将压铸件推出。压铸模的结构组成较复杂，结构形式多种多样，图7.18所示模具为典型压铸模的结构组成，根据
110、模具上各个零件所起的作用，压铸模分为以下几个部分:7.3 压铸模结构组成 7.3 压铸模结构组成 (1)成型零件。动定模合拢后构成型腔的零件称成型零件。成型零件包括固定的和活动的镶块和型芯。如图7.18中的动模镶块22、定模镶块23、型芯24及侧型芯21。(2)浇注系统。浇注系统是连接模具型腔与压室，引导金属液进入型腔的通道。它是由直浇道、横浇道、内浇口及余料组成的。图7.18中的浇口套25、浇道镶块26等构成浇注系统。(3)导向零件。导向零件是引导动模开合模时可靠地按一定方向进行运动并确保动定模准确定位的零件。导向零件一般由导柱和导套组成，如图7.18中的导柱28、导套30。(4)推出机构。
111、推出机构是指铸件成型后动、定模分开，把铸件从模具中推出的装置。一般情况下，推出机构由推杆、复位杆、推杆固定板、推板以及用于推出机构导向的推板导柱、推板导套等组成。如图7.18中零件4、5、3、10、9及6、7。(5)抽芯机构。铸件的侧面有凹凸或孔穴时，需要用侧型芯来成型。在铸件脱模之前，必须先将侧型芯从铸件中抽出，这个使侧型芯移动的机构称为抽芯机构或侧向抽芯机构。抽芯机构的形式很多，图7.18所示的模具为斜导柱抽芯机构，由斜导柱18、滑块17、楔紧块16、挡块12、弹簧15、螺杆14等组成，由斜导柱驱动侧型芯移动，完成侧向抽芯。(6)排溢系统。排溢系统是指根据金属液在型腔中的充填情况而设计的溢
112、料槽和排气槽，其作用是排除型腔中的气体、涂料残渣以及冷污金属液。溢料槽的设置要与浇注系统相配合，以便更好发挥作用，一般开设在成型零件上，位于最先流入型腔的金属液流的末端；排气槽一般开设在分型面上，也可以用通孔套板的型芯头间隙、推杆间隙等排气。(7)冷却系统。为了平衡模具温度，使模具在要求的温度下工作，防止型腔温度急剧变化而影响铸件质量，模具常设置冷却系统。冷却系统一般是在模具上开设冷却水道。(8)模体。模体包括定模座板、定模套板、动模座板、动模套板、支承板、垫块等。模体起装配、定位和安装作用。如图中的零件27、19、1、32、31、8等。除上述部分之外，压铸模内还有紧固用的螺钉、圆柱销等。7.
113、4 分型面设计 u7.4.1 分型面的形式 u7.4.2 分型面选择原则 7.4 分型面设计 分型面的确定是模具设计中的第一个程序。将模具适当地分成两个或两个以上可以分离的主要部分，可以分离部分的接触表面分开时能够取出压铸件及浇注系统，成型时又必须紧密接触，这样的接触表面称为模具的分型面。分型面的表示一般是：为了分开模具，若分型面两边的模具都移动，就用“|”表示；若一方不动另一方移动，则用“|”表示，“|”表示分型面位置，箭头指向移动方向。假如一副压铸模上有多个分型面，就按分开的先后次序标出“A”、“B”、“C”、或“”、“”、“”、等。 7.4.1 分型面的形式分型面的形状基本上有以下几种形
114、式：(1)平直分型面。分型面为一平面且平行于压铸机动、定模安装板平面。如图7.19(a)所示。(2)倾斜分型面。分型面与压铸机动、定模安装板成一角度，如图7.19(b)所示。(3)阶梯分型面(又称折线分型面)。整个分型面不在同一平面上，由几个阶梯(折线)平面组成，如图7.19(c)所示。(4)曲面分型面。分型面由压铸件外形圆弧面或曲面构成，如图7.19(d)所示。(5)直分型面。分型面垂直压铸机动、定模安装板平面。如图7.19(e)所示有两个分型面，分型面A与动、定模安装板平行，分型面B则垂直于它们。7.4.1 分型面的形式7.4.2 分型面选择原则 模具设计中要划分动、定模各自包含型腔的哪些
115、部分及位置，图7.20为三种基本划分方法。图中(a)是压铸模型腔全部在定模内。(b)是型腔分别布置在动模和定模内。(c)则是型腔全部处于动模内。对压铸件而言，主要问题是如何进行分割，确定动、定模中各容纳压铸件的哪些部分，它的哪个面位于压铸模分型面处。压铸件上位于模具分型面处的面也就是压铸件上的分型面。分型面与铸件在模具中的位置、浇注系统及排溢系统的布置、模具的结构、压铸件的精度等有密切关系。选择分型面应符合以下原则：(1)分型面应选在压铸件外形轮廓尺寸最大的截面处。这是选择分型面最基本的一个原则，否则，开模后压铸件就无法从模具型腔中取出。(2)选择的分型面应使压铸件在开模后留在动模。由于压铸模
116、动模部分设有推出装置，因此，开模后必须保证压铸件脱出定模随着动模移动。为了达到这一点，设计时应使动模部分被压铸件包住的成型表面多于定模部分。图7.21中若采用图(a)所示分型面，由于压铸件凝固冷却后包住定模型芯的力大于包住动模型芯的力，分型时压铸件会留在定模而无法脱出，若改用图(b)所示的分型面，就能满足脱出定模型腔的要求。(3)分型面选择应保证压铸件的尺寸精度和表面质量。同轴度要求高的压铸件选择分型面时最好把有同轴度要求的部分放在模具的同一侧。如图7.22所示的压铸件，两个外圆柱面与中间小孔要求有较高的同轴度，若采用图(a)的形式，型腔分别在动、定模两块模板上加工出来，内孔分别由两个单支点固
117、定的型芯成型，精度不易保证；而采用图(b)形式，型腔同在定模内加工出，内孔用一个双支点固定的型芯成型，精度容易保证。7.4.2 分型面选择原则 由于分型面不可避免地会使压铸件表面留下合模痕迹，严重的会产生较厚的飞边，因此，通常不在要求光滑的表面或带圆弧的转角处分型。如图7.23所示，若采用图(a)形式会影响压铸件外观，而采用图(b)形式比较合理。另一方面，与分型面有关的合模方向尺寸精度也不易保证。如图7.24所示，若采用图(a)所示的分型面，10-0.039 mm的尺寸精度难以达到，采用图(b)的形式，尺寸精度就较容易保证。(4)分型面应尽量设置在金属液流动方向的末端。在确定分型面时，应与浇注
118、系统的设计同时考虑。为了使型腔有良好的溢流和排气条件，分型面应尽可能设置在金属液流动方向的末端。若采用图7.25(a)的形式，金属液从中心浇口流入，首先封住分型面，型腔深处的气体就不易排出；而采用图7.25(b)的形式，分型面处最后充填，造成了良好的排气条件。(5)分型面选择应便于模具加工。分型面选择应考虑模具加工工艺的可行性、可靠性及方便性，尽量选择平直分型面，对于是否需要曲面分型应慎重考虑。如图7.26所示的压铸件，底部端面是球面，若采用图(a)所示的曲面分型，动、定模板的加工十分困难，而采用图(b)所示的平直分型面形式，只需在动模镶块上加工出球面，动、定模板的加工非常简单方便。除了以上介
119、绍的几条原则外，选择分型面时应尽量减小压铸件在分型面上的投影面积，以避免此面积与压铸机最大许用压铸面积接近而产生溢料现象。在几个方向有型芯的情况下，应尽量将抽芯距短的、投影面积小的型芯作侧向型芯，以便有效地采用简单的斜导柱侧向抽芯机构，减少金属液对侧向型芯的压力。分型面的选择还应考虑到金属液的流程不宜太长等。7.4.2 分型面选择原则 7.4.2 分型面选择原则 7.4.2 分型面选择原则 7.4.2 分型面选择原则 7.4.2 分型面选择原则 7.4.2 分型面选择原则 7.4.2 分型面选择原则 思 考 题 (1)什么是压铸机压力-流量特性曲线？何谓压铸模压力-流量特性曲线？它们如何绘制？
120、(2)压铸模由哪些部分组成？(3)什么是分型面？选择分型面时应考虑哪些因素？第8章 浇注系统及排溢系统设计 第8章 浇注系统及排溢系统设计 浇注系统是熔融金属在压力作用下充填模具型腔的通道。排溢系统包括溢流槽和排气槽。溢流槽的作用是储存混有气体和涂料残渣的冷污金属液，它与排气槽配合，迅速引出型腔内的气体。在金属液充填的整个过程中，浇注系统与排溢系统是一个不可分割的整体，共同对充填过程起着控制作用，是决定压铸件质量的重要因素。因此，浇注系统和排溢系统的设计是压铸模设计的一个十分重要的环节。 第8章 浇注系统及排溢系统设计 8.1 浇注系统设计 8.2 溢流与排气系统设计 8.1 浇注系统设计u8
121、.1.1 直浇道设计 u8.1.2 横浇道设计 u8.1.3 内浇口设计 u8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1 浇注系统设计压铸过程中，浇注系统除引导金属液进入型腔之外，还对压力、速度、温度、排气等起调节作用，所以浇注系统对压铸件质量起重要作用。生产中很多废品是由于浇注系统设计不当造成的。因此，正确设计浇注系统是提高铸件质量、稳定压铸生产的关键之一。压铸机类型不同，浇注系统结构组成也不同，表8.1所示为各种结构的浇注系统。立式冷压室压铸机的浇注系统由直浇道1、横浇道2、内浇口3和余料4组成。在开模之前，余料必须由下冲头先从压室中切断并顶出。卧式冷压室压铸机的浇注系统由直浇道1、横浇道2
122、和内浇口3组成，余料与直浇道合为一体。开模时，整个浇注系统和压铸件随动模一起脱离定模。全立式冷压室压铸机的浇注系统组成与卧式冷压室压铸机浇注系统组成相同，只是方向不同。热压室压铸机的浇注系统由直浇道1、横浇道2和内浇口3组成。由于压室和坩锅直接连通，所以没有余料。 8.1 浇注系统设计8.1.1 直浇道设计直浇道是传递压力的首要部分，直浇道形式与所选压铸机有关。1. 立式冷压室压铸机的直浇道立式冷压室压铸机直浇道主要由压铸机上的喷嘴和模具上的浇口套、镶块、分流锥等组成，图8.1所示为典型的立式冷压室压铸机的直浇道。从喷嘴导入口处至最小环形截面 (OA截面)为直浇道的长度。直浇道尺寸大小影响金属
123、液流动速度和充填时间。直浇道直径太小，金属液流速很大，会产生严重的喷射现象，导致涡流、卷气、氧化夹渣、冷隔等缺陷。直径太大，则增加金属消耗，而且储气增多，不利排气。所以直浇道尺寸必须合适。 8.1.1 直浇道设计8.1.1 直浇道设计8.1.1 直浇道设计8.1.1 直浇道设计8.1.1 直浇道设计(2)形成直浇道的浇口套一般镶在定模座板上。采用浇口套可以节省模具钢并且便于加工。浇口套一个端面与喷嘴端面吻合，控制好配合间隙，不允许金属液窜入接合面，否则将影响直浇道从定模中脱出。小批量生产用的简易模具，直浇道直接在定模板上加工，省去浇口套。浇口套在模板上应固定牢固、装拆方便。图8.2所示为立式冷
124、压室压铸机浇口套。(3)直浇道底部的孔是由分流锥形成的。分流锥的作用是防止金属液进入型腔时直冲型壁；避免直浇道底部聚集过多金属；使金属液在转角处流动平稳以及可以利用分流锥尺寸变化来调整直浇道末端面积(图8.1中AA截面处环形面积)。分流锥单独加工后装在模板内，不允许直接在模板上加工出来(见图8.3)。其结构应能起分流金属液和带出直浇道的作用。对直径较大的分流锥可在中心设置推杆，如图8.4所示。推杆能平稳推出直浇道，其间隙有利排气。2. 卧式冷压室压铸机直浇道卧式冷压室压铸机直浇道由压室和浇口套组成。压室和浇口套可以制成整体，也可以分别制造，如图8.5、图8.6所示。若是两者分开，则压室是压铸机
125、的附件(通用件)，浇口套设在定模板上，随压铸零件不同而不同。压室内径D与压射冲头直径d的配合是H7/e8；浇口套内径与压射冲头直径d的配合应制成F8/e8。压室与浇口套在装配时要求同轴度高，否则，压射冲头就不能顺利工作。在设计直浇道时，要选用合适的压室。压室的选用应该考虑压射比压和压室的充满度。首先考虑的是压射比压，压室直径与压射比压的平方根成反比。对于铝合金而言，压射比压范围在25100 MPa内，压射比压大的可选较小直径的压室；压射比压小的可选较大直径的压室。直浇道的厚度H一般取直径D的1/31/2。浇口套靠近分型面一端的内孔，长度在1525 mm范围内时要加工出1302的脱模斜度，与直浇
126、道相连接的横浇道一般设在浇口套的上方，防止金属液在压射前流入型腔。当卧式冷压室压铸机采用中心浇口时，直浇道的设计与立式冷压室压铸机相同。可在浇口套内制成23条螺旋角小于20的螺旋槽，在压射冲头的作用下，余料随着开模动作沿着浇口套中的螺旋槽旋转，而从直浇道上扭断，如图8.7所示。8.1.1 直浇道设计图8.2 立式冷压室压铸机浇口套8.1.1 直浇道设计图8.3 分流锥示意图 8.1.1 直浇道设计图8.4 中心设推杆的分流锥8.1.1 直浇道设计8.1.1 直浇道设计8.1.1 直浇道设计图8.7 螺旋槽扭断浇口余料8.1.1 直浇道设计3热压室压铸机直浇道热压室压铸机直浇道由压铸机喷嘴和模具
127、上的浇口套及分流锥形成(见图8.8)。直浇道尺寸见表8.3。直浇道内的分流锥较长，用于调整直浇道的截面积，改变金属液的流向及减少金属消耗量。为适应热压室压铸机高效率生产的需要，通常要求在浇口套及分流锥内部设置冷却系统。 8.1.1 直浇道设计8.1.1 直浇道设计8.1.2 横浇道设计 横浇道是连接直浇道和内浇口的通道，横浇道的作用就是把金属液从直浇道引入内浇口内。横浇道的结构形式和尺寸取决于内浇口的结构、位置、方向和流入口的宽度，而这些因素是根据压铸件的形状、结构、大小、浇注位置和型腔个数来确定的。1. 横浇道设计原则(1)横浇道截面积应大于内浇口截面积，否则用压铸机压力-流量特性曲线进行的
128、一切计算都是无效的。(2)为了减少流动阻力和回炉横浇道，横浇道的长度应尽可能地短，转弯处应采取圆弧过渡。(3)金属液通过横浇道时的热损失应尽可能地小，保证横浇道比压铸件和内浇口后凝固。(4)横浇道的截面积应从直浇道开始向内浇口方向逐渐缩小。这一点卧式压铸机较立式压铸机易于做到。如果在浇道中出现节流现象，金属液流过时会产生负压，必然会吸入分型面上的空气，从而增加了金属液流动过程中的涡流，降低了内浇口前的压射压力，致使金属液供应不充分，充填结束时增压上升缓慢。但实际上，横浇道的设计在许多情况下并没有遵循这一原则，尤其在那些大而扁平的压铸件上进行横浇道截面积和内浇口截面积协调是比较困难的。但是，在一
129、般情况下应尽可能不违背这一原则。2. 横浇道尺寸的确定推荐铝合金系列的横浇道截面形状如图8.9所示。与横浇道最小深度t相对应的内浇口截面积和横浇道允许长度见表8.4。亦有推荐横浇道形状如图8.10所示。通常横浇道尺寸可按表8.5进行选择。横浇道与内浇口和压铸件之间的连接方式见表8.6。 8.1.2 横浇道设计 8.1.2 横浇道设计 8.1.2 横浇道设计 8.1.2 横浇道设计 8.1.2 横浇道设计 8.1.3 内浇口设计 内浇口是指横浇道末端至铸件之间的一段浇道。内浇口的作用是根据压铸件的结构、形状、大小，以最佳流动状态把金属液引入型腔而获得优质压铸件。整个浇注系统设计中最重要的就是内浇
130、口设计。因为影响它的因素最多，它对压铸件质量的影响也最大，所以设计方案也多。1. 内浇口分类按内浇口在铸件上的位置分，有顶浇口(铸件顶部无孔)、中心浇口(铸件顶部有孔)和侧浇口。按内浇口横截面形状分，有扁梯形、长梯形、环形、半环形、缝隙形(缝隙浇口)、圆点形(点浇口)和压边形。按引入金属液的方向分，有切线、割线、径向和轴向。常用的内浇口大致可分为下列几种形式：侧浇口、中心浇口、顶浇口、环形浇口、缝隙浇口、多支浇口和点浇口(见图8.11)。(1)侧浇口：侧浇口一般开设在分型面上，设置在压铸件最大轮廓处的内侧或外侧。这种形式的浇口不仅适合板类压铸件，也适合盘盖类、型腔不太深的壳体类压铸件；不仅适用
131、于单型腔模，也适用于多型腔模。此种浇口去除方便，适应性强，所以应用最为普遍。(2)中心浇口：当有底的筒类或壳类压铸件的中心或接近中心部位带有通孔时，内浇口就开设在孔口处，同时中心设置分流锥。由于金属液从型腔端面的中心部位流向分型面，因此有利于克服深腔处气体不易排出的缺点，排气通畅。同时，从浇口到型腔各部位的流程最短，流动距离基本接近，金属液分配均匀，也有利于模具的热平衡。这种浇口形式使压铸件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，金属液消耗量小，压铸机受力均匀。其缺点是切除浇口比较困难，在大批量生产中，一般需采用机械加工方法将浇口切除。8.1.3 内浇口设计 图8.11 常见压铸件浇
132、注系统形式(a) 侧浇口；(b) 切线浇口；(c) 缝隙浇口；(d) 环形浇口(1全环形；2半环形)； (e)中心浇口；(f)顶浇口；(g)点浇口；(h)多支浇口8.1.3 内浇口设计 中心浇口一般适用于单型腔模，多用于立式冷压式压铸机或热压室压铸机。如果要用于卧式冷压室压铸机，设计时应注意直浇道小端进料口应设置在压室的上方，防止压室中浇入金属液后，压射冲头尚未工作金属液就流入型腔，造成压铸件冷隔或充填不足。同时，定模部分要定距分型，以便取出余料。(3)顶浇口(又称直接浇口)：顶浇口是直浇道直接开设在压铸件顶面的一种浇注系统形式。一般情况下，压铸件顶部没有通孔，不可设置分流锥，直浇道与压铸件的
133、连接处即为内浇口。顶浇口是中心浇口的一种特殊形式。因此，它具有中心浇口的一系列优点。但由于金属液从内浇口进入型腔后直接冲击型芯，容易造成粘模，影响模具寿命。而且压铸件与内浇口连接处形成热节，容易产生缩孔缺陷。所以设计直浇道时宜采用比较小的锥角。此外，当压铸件顶部壁较薄时，脱模时容易造成顶面变形。为防止变形，可增加顶面壁厚或在顶面浇口处内侧设置环状凸肋。这种浇口切除也较困难。(4)环形浇口：环形浇口主要用于圆筒形或中间带孔的压铸件。金属液在充满环形浇道后，再沿整个环形断面自压铸件的一端向另一端充填。这样，在整个圆周上流速大致相同，充填状态很理想。可避免冲击型芯，提高模具寿命。金属液流动通畅，型腔
134、中气体容易排出，压铸件内部及表面质量都较高。采用这种浇口时，往往在浇口的另一端开设环形的溢流槽，在环形溢流槽处可设置推杆，使压铸件不留推杆的痕迹。缺点是金属的消耗量较大，浇口去除困难。(5)缝隙浇口：这种浇口金属液流入型腔的形式与侧浇口类似。不同之处在于这种内浇口的深度方向尺寸大大超过宽度方向尺寸，内浇口沿型腔深度引入金属液，形成长条缝隙顺序充填。这种形式的浇口排气条件较好，且有利于压力的传递。适用于型腔比较深的模具。为便于加工，常在型腔部分垂直分型。如有可能，在内浇口对面开设缝隙式溢流槽，则充填效果更佳，但这类浇口去除也困难。(6)点浇口：点浇口适用于压铸件外形基本对称、壁厚均匀、高度不大、
135、顶部无孔的壳类压铸件，尤其是圆柱形压铸件。它克服了顶浇口与压铸件连接部位面积大，浇口处易缩松的缺点，使压铸件表面光洁、内部结晶致密。内浇口直径一般为34 mm，便于在顺序分型开模时自动被拉断。为了取出浇注系统凝料，在定模部分必须设计顺序分型机构，模具构造复杂。因此，生产中这类浇口的应用受到一定的限制。8.1.3 内浇口设计 2. 内浇口设计原则设计内浇口时，应考虑以下几方面：(1)从金属液流方向考虑。应首先充填深腔难以排气的部位，而不应先流向分型面，以免封闭分型面上的排气槽，影响排气。除低熔点合金外，进入型腔的金属液不应正面冲击型芯，以减少动能损耗，防止型芯被金属液冲击而受侵蚀。(2)从设置内
136、浇口的部位考虑。内浇口位置应选择在充填型腔各部分时具有最短流程的部位，防止金属液在充填过程中热量损失过多而产生冷隔或花纹等缺陷。同时应考虑设置在压铸件的厚壁或热节处，同时以较厚内浇口与之配合，以提高补缩效果。因内浇口处热量较集中，温度较高，所以型腔中带有螺纹的部位不宜直接布置内浇口，以防止螺纹被冲击、受侵蚀。(3)内浇口数量以单个为主，以防止多道金属液流入型腔后相互冲击，产生涡流、卷气、夹渣等缺陷。而大型压铸件、箱体及框架类压铸件和结构比较特殊的压铸件则可采用多道浇口。(4)薄壁复杂压铸件宜采用较薄的内浇口，以保持必要的充填速度。一般结构的压铸件以取较厚的内浇口为主，使金属液充填平稳，有利于排
137、气和有效地传递静压力。(5)对于压铸件上精度要求高和表面粗糙度的数值小且不加工的部位，不宜布置内浇口，以防在去除浇口后留下痕迹。(6)布置内浇口时应考虑采用压铸件切边或其他清理方法的可能性。图8.12所示为几种内浇口位置设置方案的对比。8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 4. 内浇口尺寸内浇口形状除点浇口、顶浇口是圆形，中心浇口和环形浇口是环形之外，其余的基本上是矩形。通过对充填理论的研究可知，内浇口厚度极大地影响着充填形式，亦即影响压铸件内在质量。因此，内浇口厚
138、度是一个重要尺寸。为保证金属液均匀地在内浇口整个宽度上流过，就要确定一个最小厚度。内浇口厚度过小，金属液中杂质可能把内浇口堵住一部分，内浇口有效流动面积变小。厚度过大，去除浇口困难，容易损伤压铸件。内浇口最小厚度不应小于0.15 mm，最大不超过压铸件壁厚的一半。图8.13和图8.14表示了内浇口厚度Sn与凝固模数M之间的关系。8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 已知内浇口面积和厚度，可以计算出内浇口宽度。内浇口宽度一般取压铸件边长或周长的0.40.6倍。内浇口长度一般取23 mm，也有资料介绍越短越好。表8.9为内浇口宽度和长度的经
139、验数据。8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 8.1.3 内浇口设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 每一个压铸件的浇注系统都可以有多个方案进行比较选择。 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 4. 接插件(见图8.19)压铸件外圆有凸纹，其上不允许有气孔。平均壁厚为3 mm，质量为100 g。采用ZL107铝合金。接插件浇注系统分析
140、见表8.13。8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 图8.19 接插件8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.1.4 典型压铸件浇注系统设计 8.2 溢流与排气系统设计 u8.2.1 溢流槽设计 u8.2.2 排气槽设计 8.2 溢流与排气系统设计 模具设计中要将溢流槽、排气槽和浇注系统作为一个整体来考虑。这是因为溢流槽和排气槽的采用和设置是提高压
141、铸件质量，消除局部紊流带来缺陷的重要措施之一，有时还可以弥补由于浇注系统设计不合理而带来的铸造缺陷。其效果取决于溢流槽和排气槽在型腔周围的布局、容量的大小以及本身的结构形式等。 8.2.1 溢流槽设计 溢流槽又称集渣包，是压铸模上的一个重要组成部分。1. 溢流槽的作用溢流槽的主要作用如下：(1)容纳最先进入型腔的冷金属液和混入其中的气体与氧化夹杂，防止压铸件产生冷隔、气孔和夹渣，提高压铸件的质量。(2)溢流槽可与浇注系统一起控制金属液充填的流动状态，防止局部产生涡流。(3)溢流槽内的金属作为热源的一部分，改善模具型腔温度场的分布，减少铸件流痕、冷隔和浇不足的现象。(4)作为压铸件脱模时推杆推出
142、的位置，防止压铸件变形及避免压铸件表面留有推杆的痕迹。(5)型腔分别处于动、定模两侧的压铸件，当对动、定模两侧的包紧力接近时，为了防止压铸件留在定模，可在动模上设置溢流槽，增大压铸件对动模的包紧力，使开模时压铸件能留在动模，便于推出机构脱模。(6)对于真空压铸和定向抽气压铸，溢流槽常作为引出气体的起始点。此外，溢流槽还可作为压铸件存放、运输、加工时的支承、吊挂、装夹或定位的附加部分。8.2.1 溢流槽设计2. 溢流槽的位置溢流槽一般布置在如下的位置(表 8.17)：(1)金属液流入型腔后最先冲击的部位。(2)受金属液冲击的型芯后面或多股金属液相汇合处容易产生涡流、卷气或氧化夹杂的部位。(3)金
143、属液最后充填的部位。(4)型腔温度较低的部位。(5)内浇口两侧或其他金属液不能直接充填的“死角”部位。(6)其他需要控制局部金属液流动状态以消除缺陷的部位。为使溢流槽能充分发挥作用达到其应有的效果，不致消耗过多的金属，增加投影面积，影响铸件尺寸精度，降低充填型腔的有效压力，甚至影响和打乱充填形态或引起其他反作用，应在布置溢流槽时慎重考虑。一般在模具设计时，事先在准备布置溢流槽处保留一定的余地。试压验证后，观察铸件上金属液的流痕和缺陷产生的形态，最后确定合理的布局和容量。8.2.1 溢流槽设计8.2.1 溢流槽设计8.2.1 溢流槽设计8.2.1 溢流槽设计(1)作为冷污金属液的储存器，容量大的
144、溢流槽比容量小的效果好。但容量过大增加了回炉料量，使压铸件成本提高。一般按该处放单个溢流槽的尺寸设计。(2)以改善模具温度场为目的而设计的溢流槽，其容量要通过计算来确定。(3)作为消除局部热节处缩孔、缩松等缺陷而设计的溢流槽，其容积应为热节部位体积的34倍或为缺陷部位体积的22.5倍。4. 溢流槽的形式和尺寸溢流槽的形式和尺寸见表8.19。8.2.1 溢流槽设计8.2.2 排气槽设计 设置排气槽的目的是为了在金属液充填过程中将型腔中的气体尽可能多地排出模具，以减少和防止压铸件气孔缺陷的产生。通常排气槽设在分型面上，只要金属液充填过程中不过早地封闭排气槽，型腔内的气体就能得到很好的排除。分型面上
145、的排气槽可以直接从型腔引出，也可以开设在溢流槽外侧。图8.23为分型面上的几种排气槽形式。图(a)是平直式排气槽，图(b)是经过一段距离后扩张的排气槽。这两种形式的排气槽压射时金属液万一喷溅出来会造成人身伤害事故，所以设计时一定要控制排气槽深度。图(c)是曲折形排气槽。图(d)是与溢流槽配合的排气槽，为防止金属液喷溅出来，排气槽与溢流口要错开。8.2.2 排气槽设计 8.2.2 排气槽设计 思 考 题 (1)举例说明内浇口位置对压铸件质量的影响。(2)各种类型压铸机所用直浇道有何不同？(3)内浇口设计要点是什么？(4)溢流槽和排气槽各起什么作用？它们设在模具的什么部位？ 第9章 压铸模成型零部
146、件与模体设计 第9章 压铸模成型零部件与模体设计 压铸模是由成型零件和结构零件组成的。模具结构中构成型腔的零件称为成型零件。模具所必要的其他零部件统称结构零部件。 第9章 压铸模成型零部件与模体设计 9.1 成型零件结构设计 9.2 压铸模模体设计与计算 9.1 成型零件结构设计u9.1.1 成型零件结构形式 u9.1.2 镶拼式结构设计要点 u9.1.3 成型零件的固定 u9.1.4 成型零件结构尺寸 u9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1 成型零件结构设计压铸模成型零件主要是指镶块和型芯。一般浇注系统、溢流与排气系统也在成型零件上加工而成。这些零件直接与金属液接触，承受着高速金属液流的
147、冲刷和高温、高压作用。成型零件的质量决定了压铸件的精度和质量，也决定了模具的寿命。 9.1.1 成型零件结构形式成型零件在结构上可分为整体式和镶拼式两种。1整体式结构模具成型部分直接在模板上加工而成，如图9.1所示。这种结构的成型零件强度、刚度好，不易变形，铸件外观没有模具镶拼痕迹和披缝，表面光洁平整，结构紧凑，模具外形小，便于设置冷却水通道。但加工困难。整体式结构一般用于型腔较浅的小型单腔模，结构简单，精度要求不高和压铸合金熔点较低的模具以及铸件批量小不需进行热处理的模具。2镶拼式结构模具成型部分的型腔、型芯是由镶块镶拼而成。镶块装入动、定模套板内加以固定，构成动、定模型腔，这种结构在压铸模
148、中广泛应用。镶拼式结构的复杂型腔表面可用机械加工代替钳工操作，简化加工工艺，提高模具制造质量；可以合理使用优质钢材，降低成本；型腔局部结构改变或损坏时，更换、修理方便；拼接处的适当间隙有利排气。但镶拼式增加装配工作量和难度，拼缝处易产生披缝，既影响铸件外表质量，又增加除去披缝的工作量，模具的热扩散条件也变差了。镶拼式结构一般用于型腔较深或较大的模具、多腔模具及成型表面比较复杂的模具。镶拼式结构又分为整体镶块式(图9.2(a)和组合镶块式(见图9.2(b)。整体镶块式应用较广，几乎已属标准化，它具有整体式的优点，强度、刚度好，不易变形，铸件上无拼缝溢流痕迹，节省优质钢材。9.1.1 成型零件结构
149、形式图9.1 整体式结构9.1.1 成型零件结构形式9.1.2 镶拼式结构设计要点 设计镶块、型芯应符合如下要求：(1)便于机械加工。如图9.3(a)所示结构加工困难，如图9.3(b)所示结构则加工方便。(2)避免锐角和薄壁，以免在模具加工、热处理及压铸件生产过程中产生变形和裂纹。如图9.4 (a)所示两个型芯全镶拼，加工虽较简单，但型芯之间的镶块壁很薄，强度较差，易出现材料热疲劳，热处理后易变形和产生裂纹。改为如图9.4(b)所示结构，镶块强度高，使用寿命长。如图9.5(a)所示中镶块边缘A处有锐角影响镶块寿命，改为如图9.4(b)所示结构则镶块强度高。(3)镶拼间隙处的披缝方向与脱模方向应
150、一致，以免影响脱模。如图9.5(a)所示镶拼形式会在铸件上产生与脱模方向不一致的披缝，如图9.5(b)所示结构披缝不影响脱模。(4)提高镶块、型芯与模板相对位置的稳定性。如图9.6(a)所示型芯细长一端固定，稳定性差，易弯曲甚至断裂。如图9.6(b)所示型芯两端固定就避免上述问题。(5)镶块、型芯应便于维修、更换。9.1.2 镶拼式结构设计要点 9.1.2 镶拼式结构设计要点 9.1.2 镶拼式结构设计要点 9.1.2 镶拼式结构设计要点 9.1.3 成型零件的固定 成型零件安装时与相关构件应有足够的稳定性，还要便于加工和装拆。1镶块的固定镶块通常装在模具的套板内并加以固定。套板分通孔和盲孔两
151、种，因而固定的形式有所不同，但都要求固定时保持与相关零件的稳定性和可靠性，以及便于加工和装拆。(1)对盲孔的套板，镶块用螺钉直接紧固在套板上(见图9.7)。该形式多用于圆形镶块或型腔较浅的模具。非圆形镶块只适用于单腔模具。(2)对通孔的套板，用台阶压紧镶块或直接用螺钉将镶块和座板紧固。台阶固定形式如图9.8所示，多用于型腔较深或一模多腔的模具，以及对于狭小的镶块不便于用螺钉紧固的模具。无台阶式则是镶块与支承板(或压板)直接用螺钉紧固(见图9.9)。若动、定模都是通孔的，则动模及定模上镶块安装孔的形状和大小应该一致，以便于组合加工，容易保证动、定模的同轴度，防止压铸件错位。2型芯的固定型芯大多采
152、用台阶式的固定方式。型芯靠台阶固定在镶块、滑块或动模套板内，制造和装配都很方便(见图9.10)。此外，也可采用螺钉式(见图9.11)、螺塞式(见图9.12)、销钉式(见图9.13)等。3螺纹型芯与螺纹型环螺纹型芯和螺纹型环是分别用来成型压铸件内螺纹和外螺纹的。压铸件的螺纹部分脱模有在模内进行，亦有在模外手工进行。模外手工脱模时，螺纹型芯或螺纹型环与模体不固定连接，压铸成型后，将螺纹型芯或螺纹型环与压铸件一起从模内推出，在模外手工将它们分开。合模成型前，再将螺纹型芯或螺纹型环放入模内，也就是说它们是活动的镶件。图9.14是活动螺纹型芯在模内的安装形式。图9.15是活动螺纹型环的安装。4镶块、型芯
153、的止转当圆柱形镶块或型芯的成型部分有方向性时，为了保持动、定模镶块和其他零件的相对位置，必须采用止转措施。常用的止转形式是采用销钉止转和平键止转(见图9.16和图9.17)。销钉止转形式加工方便，应用范围较广，但因接触面小，经多次拆卸后装配精度会下降，而平键止转形式因接触面大故精度较高。9.1.3 成型零件的固定 图9.7 镶块在盲孔套板中的固定形式9.1.3 成型零件的固定 图9.8 通孔套板台阶固定9.1.3 成型零件的固定 图9.9 通孔套板无台阶式9.1.3 成型零件的固定 图9.10 型芯固定形式 9.1.3 成型零件的固定 图9.11 螺钉固定型芯 9.1.3 成型零件的固定 图9
154、.12 螺塞固定型芯 9.1.3 成型零件的固定 图9.13 销钉固定型芯 9.1.3 成型零件的固定 图9.14 活动螺纹型芯的安装 9.1.3 成型零件的固定 9.1.3 成型零件的固定 图9.16 销钉止转形式 9.1.3 成型零件的固定 图9.17 平键止转形式 9.1.4 成型零件结构尺寸 镶块、型芯非成型部分的尺寸称成型零件结构尺寸。1镶块的结构尺寸镶块结构尺寸主要包括镶块壁的厚度、镶块底的厚度、台阶的高度及宽度等。(1)镶块壁厚尺寸推荐值见表9.1。表中型腔的边长L及深度尺寸H1是对整个型腔侧面的大部分面积而言的，对不规则的型腔中的一些小的凸块与凹坑忽略不计。镶块壁厚尺寸S与型腔
155、的侧面积(LH1)成正比。对几何形状复杂、型腔深度H1较小而套板又采用通孔结构的情况，镶块高度应与套板厚度一致。9.1.4 成型零件结构尺寸 9.1.4 成型零件结构尺寸 9.1.4 成型零件结构尺寸 9.1.4 成型零件结构尺寸 9.1.4 成型零件结构尺寸 9.1.4 成型零件结构尺寸 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 成型零件的成型尺寸是指成型零件中直接决定压铸件几何形状的尺寸，又称成型零件工作尺寸。1成型尺寸分类成型尺寸主要可分为：型腔尺寸(包括型腔径向尺寸和深度尺寸)、型芯尺寸(包括型芯径向尺寸和高度尺寸)、成型部分的中心距和位置尺寸、螺纹型芯尺寸和螺纹型环尺寸等五类尺寸。为方便成型
156、尺寸计算，对其作了一些规定：压铸件尺寸偏差的正负符号应按铸件在机械加工或修整、磨损过程中的尺寸变化趋向而定。模具成型部分制造偏差的正负符号应按成型部分在机械加工或修整、磨损过程中的尺寸变化趋向而定。当零件在机械加工过程中，按图纸设计基准顺序，尺寸趋向于增大的偏差符号为“+”；尺寸趋向减小的偏差符号为“-”；尺寸变化趋向稳定的偏差为“”，如中心距离、位置尺寸。(1)型腔类尺寸在计算中采用单向正偏差，它们在加工、磨损后尺寸增大。型芯类尺寸在计算中采用单向负偏差，它们在加工、磨损后尺寸减少。与之相应，压铸件外形尺寸采用单向负偏差，内腔尺寸采用单向正偏差。模具上的中心距与磨损无关，采用双向等值正、负偏
157、差，压铸件上中心距尺寸也同样采用双向等值正、负偏差。(2)凡是有脱模斜度的各类成型尺寸，首先应保证与铸件图上所规定尺寸的大小端的部位一致。如铸件图上未明确规定尺寸的大小端的部位时，则视铸件尺寸是否留有加工余量而定(见图9.18)。对无加工余量的铸件尺寸，以保证铸件装配时不受阻碍为原则，对留有加工余量的铸件尺寸，以保证切削加工时有足够的加工余量为原则。故作如下规定：无加工余量的铸件尺寸(见图9.18(a)：型腔尺寸以大端为基准，另一端按脱模斜度相应减小；型芯尺寸以小端为基准，另一端按脱模斜度相应增大；螺纹型环、螺纹型芯成型部分的螺纹外径、中径及小径尺寸均以大端为基准。两面留有加工余量的铸件尺寸(
158、见图9.18(b)：型腔尺寸以小端为基准；型芯尺寸以大端为基准。单面留有加工余量的铸件尺寸(见图9.18(c)：型腔尺寸以非加工面的大端为基准，加上斜度值及加工余量，另一端按脱模斜度值相应减小；型芯尺寸以非加工面的小端为基准，减去斜度值及加工余量，另一端按脱模斜度值相应增大。一般铸件的尺寸公差应不包括因脱模斜度而造成的尺寸误差。 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 (3)在计算与分型面垂直且有关联的压铸件尺寸时，往往要将计算后的尺寸加以修正。因为在压射时，分型面会有胀开的趋势，胀开的大小与压铸件在分型面上投影面积、金属液的充填压力及锁模力的大小有关。在一般情况下
159、，胀开的数值在0.050.2 mm之间，所以在计算这一类型腔尺寸时，将计算结果减小0.050.2 mm，同时适当提高制造精度。2影响压铸件精度的因素压铸件尺寸精度受压铸件本身结构及合金材料、压铸工艺、压铸模设计制造、压铸机性能等多方面的影响。确定成型尺寸时，应综合考虑各影响因素。(1)压铸件收缩率的影响压铸过程中，合金的凝固收缩是影响压铸件尺寸精度的主要因素。对合金冷却收缩的规律和收缩量掌握得越全面越准确，则计算出成型尺寸准确程度越高。合金收缩过程可分三个阶段。第一阶段是液态收缩。由于金属液的过热度(超过液相线的温度)一般都不高，所以这一阶段的收缩值不大。第二阶段是金属由液态转变为固态的凝固收
160、缩。这阶段的收缩值虽大，但因这个阶段是在模具中完成的，受模具限制，自由收缩很困难，其收缩值在压铸件总收缩值中占的比例也不是最大。第三阶段是压铸件随模冷却到开模脱出的固态收缩。开始收缩仍在模具中，脱模后便处于自由收缩状态。这阶段收缩值的大小根据压铸件脱模时的温度而定。压铸件脱模温度越高，收缩值越大。形状简单的、壁厚较厚的压铸件收缩值比复杂的薄壁压铸件收缩值大。此外，收缩率在同一铸件的各个部位可能是不同的。如压铸件包住型芯的径向尺寸收缩率小于轴向尺寸收缩率。又如在模具中处于模温较高部位的收缩率就要大些。9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸
161、计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 (4)模具结构及压铸工艺影响对于同一个压铸件，分型面选取不同，压铸件在模具中的位置就不同，压铸件上同一部位的尺寸精度就有差异。另外，选用活动型芯还是固定型芯，抽芯部位及滑动部位的形式与配合精度对压铸件在该部位的尺寸精度也有影响。在压射过程中，采用较大的压射比压时，有可能使分型面胀开而出现微小的缝隙，因而从分型面算起的尺寸将会增大。涂料涂刷的方式、涂料涂刷的量及其均匀程度也会影响压铸件尺寸精度。9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸
162、计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.1.5 成型零件成型尺寸计算 9.2 压铸模模体设计与计算 9.2.1 压铸模模体设计 9.2.2 动定模套板边框厚度计算 9.2.3 动模支承板厚度计算 9.2.4 动定模座板设计 9.2.5 导向机构设计 9.2 压铸模模体设计与计算 压铸模模体是将镶块、型芯、抽芯机构和导向机构等加以组合和固定，使之成为模具，并能安装在压铸机上进行生产的部分。模
163、体包括动定模套板、支承板、动定模座板及合模导向机构等。 9.2.1 压铸模模体设计压铸模模体设计时应根据使用要求综合考虑其结构及镶块布置。1模体结构对模体结构有如下要求。(1)模体应有足够的强度和刚度，在模具使用中不破坏、不变形。(2)型腔的胀模力中心应尽可能接近压铸机合模力的中心，以防压铸机受力不均造成锁模不严。(3)镶块到模体边缘的模面上需留有足够的部位设置导柱、导套、销钉、紧固螺钉。当镶块为组合式时，模体边缘的宽度应进行验算。对设有抽芯机构的模具，模边框应满足滑块导滑长度和设置楔紧块的要求。(4)推出机构受力中心要求与压铸机的推出装置基本一致。当推出机构偏心时，应加强推板导柱的刚度，以保
164、证推板推出时平稳。(5)模体不宜过重，以便装卸、修理和搬运，并减轻压铸机负荷。模体上要设置吊运的吊环或螺孔。(6)连接模板用的紧固螺钉和定位销钉的直径和数量应根据受力大小选取，位置分布要均匀。9.2.1 压铸模模体设计2镶块设计原则镶块是型腔的基体，在成型加工后经热处理镶入套板内。设计镶块时应考虑以下几点：(1)一模多腔生产同一种铸件的模具，一个镶块上只宜布置一个型腔，以利于机械加工和减少热处理变形的影响，也便于镶块在制造和压铸生产中损坏时进行更换。(2)一模多腔生产不同种类压铸件的模具，不应将壁厚、体积和复杂程度相差很多的各种铸件布置在一副模具内(尤其是铸件质量要求较高时)，以避免同一个工艺
165、参数不适应不同铸件的要求。(3)凡经金属液流经的部位(如浇道、溢流槽处)均应在镶块范围内。凡受金属液强烈冲刷的部位，宜设置单独镶块，以备更换。(4)镶块的排列应为模体各部位创造热平衡条件，并留有调整的余地。(5)镶块外形根据型腔的几何形状来确定，一般为圆形、方形和矩形，以便于套板孔加工。3镶块在分型面上的基本布置形式压铸模镶块在分型面上的布置按压铸机类型不同而有如下几种：(1)热压室或立式冷压室压铸机压铸模的镶块布置见图9.22。9.2.1 压铸模模体设计9.2.1 压铸模模体设计9.2.1 压铸模模体设计9.2.2 动定模套板边框厚度计算 9.2.2 动定模套板边框厚度计算 9.2.2 动定
166、模套板边框厚度计算 9.2.2 动定模套板边框厚度计算 9.2.2 动定模套板边框厚度计算 9.2.2 动定模套板边框厚度计算 9.2.3 动模支承板厚度计算 9.2.3 动模支承板厚度计算 9.2.3 动模支承板厚度计算 9.2.3 动模支承板厚度计算 9.2.4 动定模座板设计 压铸模是通过动定模座板将动模与定模分别安装在压铸机上的。1定模座板设计定模座板与定模套板构成压铸模定模部分的模体。由于定模座板与压铸机上的定模安装板贴紧，一般不作强度计算，其厚度根据压铸机型号在表9.9中选取。 9.2.4 动定模座板设计 9.2.4 动定模座板设计 9.2.4 动定模座板设计 定模座板上的孔D(见
167、表9.9)是压铸模在压铸机上安装时的定位孔，浇口套安放在此。安装模具时，压铸机压室端面或喷嘴端面与模具上的浇口套端面相吻合，设计时要精确计算模具上浇口套与压室或喷嘴之间的配合尺寸。定模座板上要留出安装压板或紧固螺钉的位置(表9.9图中双点划线到轮廓线的距离，取3060 mm)。可以沿座板四周留出位置，也可以在相对的两边留出位置，以便将定模压紧固定在压铸机上，双点划线处可以是定模座板的外形尺寸。当定模套板上安装镶块的孔是盲孔，即以定模套板替代定模座板时，仍然需要留出安装压板或紧固螺钉的位置。2动模座板、垫块的设计动模座板与垫块一起构成模座。模座与动模套板、动模支承板及推出机构组成压铸模动模部分模
168、体。垫块是支承模体承受机器压力的构件。垫块的一端与动模的支承板相连，另一端则紧固在压铸机的动模安装板上。垫块的两端在压铸生产过程中承受压铸机的锁模力，在推出铸件时又承受较大的推出反力，因此垫块与动模模板的紧固形式必须稳固可靠。在模体较小的情况下垫块还可以用来调整模具的总厚度，满足最小压铸模厚度(压铸机的参数)的要求。垫块还应满足推出机构和推出行程的要求。模座的基本形式有角架式、积木式和整体式三种。角架式模座结构简单、制造方便、质量轻、节省材料，适用于小型模具(见图9.28(a)。积木式模座由垫块和动模座板组合而成，使用较普遍，适用于中小型模具(见图9.28(b)。整体式模座是整体铸出的，强度、
169、刚度都较高，适用于大中型模具(见图9.28(c)。 9.2.4 动定模座板设计 9.2.5 导向机构设计 导向机构的作用：一是导向作用，引导动模按规定的方向移动，以保证在安装和合模时动模运动方向准确。二是定位作用，保证动定模两大部分之间精确对合，从而保证压铸件形状和尺寸精度，并避免模具内各种零件发生碰撞。最常用的导向机构由导柱、导套组成。1导柱的结构和尺寸导柱的典型结构如图9.29所示。其中A型导柱适用于简单模具和小批量生产的模具。B型导柱固定部位尺寸与导套外径一致，便于加工，能保证精度，适用于压铸件精度要求高及生产量大的模具。 9.2.5 导向机构设计 9.2.5 导向机构设计 9.2.5
170、导向机构设计 图9.30 导套的结构9.2.5 导向机构设计 9.2.5 导向机构设计 导柱与导套导向部分的配合精度常用H7/e8；导柱与模板固定部分配合精度常用H7/m6；导套与模板固定部分配合精度常用H7/k8。4导柱导套在模板上的布置导柱导套一般都布置在模板的四个角上，以保持导柱之间有较大间距，如图9.32所示。为防止动定模在合模时错位，可将其中一根导柱取不等分分布。对于圆形模具，一般可采用三根导柱，三根导柱的位置为不等分分布，如图9.33所示。对于大型模具，由于导柱导套的中心距离较大，会因动、定模受热条件不同而使膨胀量有差异，因而影响动、定模的正常配合。为此采用方形导柱、导套，并在膨胀
171、差异量大的配合面上留有0.51 mm的间隙，如图9.34所示。方形导柱、导套在模板上的位置如图9.35所示。导柱、导套中心偏离模板边缘的距离可取导套外径的1.25倍1.5倍。导套周围模板应低于分型面35 mm，作为分模时的撬口。导柱可以固定在动模上，亦可固定在定模上。为了便于取出压铸件，导柱一般装在定模上。如模具采用推件板脱模时，导柱必须安装在动模部分。在卧式压铸机上采用中心浇口时，导柱就必须安装在定模部分。但如果卧式压铸机上既采用中心浇口，又用推件板脱模，则动、定模上都要设置导柱。9.2.5 导向机构设计 图9.32 矩形模具导柱导套布置9.2.5 导向机构设计 图9.33 圆形模具导柱的布
172、置9.2.5 导向机构设计 图9.34 方形导柱、导套结构形式9.2.5 导向机构设计 思 考 题 (1)成型零件为什么要采用镶拼结构？设计此种结构应考虑哪些问题？(2)影响压铸件尺寸精度的因素有哪些？(3)动定模套板、动模支承板各起什么作用？设计时应该注意哪些问题？(4)导向机构起什么作用？在模板上如何布置？第10章 抽芯机构设计 第10章 抽芯机构设计 阻碍压铸件从模具中沿着分型面方向取出的成型部分，都必须在开模前或开模过程中脱离压铸件。模具中，使这种阻碍压铸件脱模的成型部分在开模前脱离压铸件的机构称为抽芯机构。 第10章 抽芯机构设计 10.1 常用抽芯机构及其组成 10.2 抽芯力和抽
173、芯距离的确定 10.3 斜导柱抽芯机构 10.4 弯销抽芯机构 10.5 斜滑块抽芯机构 10.6 齿轮齿条抽芯机构 10.7 液压抽芯机构 10.8 其他抽芯形式 10.1 常用抽芯机构及其组成u10.1.1 常用抽芯机构的特点 u10.1.2 抽芯机构的组成 u10.1.3 抽芯机构的设计要点 10.1 常用抽芯机构及其组成常用抽芯机构有机动抽芯、液压抽芯、手动抽芯三种，其中以机动抽芯机构应用最广。 10.1.1 常用抽芯机构的特点几种常用抽芯机构的特点如下。1机动抽芯机构开模时，依靠开模动力，通过抽芯机构使阻碍铸件脱模的侧向成型零件由压铸件中抽出。机动抽芯机构结构较复杂，但抽拔力大，生产
174、效率高，易实现自动化。机动抽芯机构有斜导柱抽芯、弯销抽芯、斜滑块抽芯、齿轮齿条抽芯等几种形式。2液压抽芯机构模具上安装液压抽芯器，通过液压抽芯器活塞运动进行抽芯及复位。这种机构动作平稳可靠，抽芯力大，抽芯距也较长。但模具上需配置专门液压抽芯器及控制系统，通常用于大中型模具。10.1.1 常用抽芯机构的特点10.1.2 抽芯机构的组成 10.1.2 抽芯机构的组成 各零件根据作用可分为以下几类：(1)成型零件。成型压铸件的侧孔、侧向凹凸表面。如型芯、型块。(2)运动元件。连接型芯或型块并在模板的导滑槽内运动。如滑块、斜滑块。(3)传动元件。带动运动元件作抽芯和插芯动作。如斜导柱、齿轮齿条、液压抽
175、芯器等。(4)锁紧元件。合模后，压紧运动元件，防止压射时成型零件产生位移。如楔紧块、楔紧锥等。(5)限位元件。使运动元件开模后停留在所要求的位置上，保证合模时运动元件顺利工作。如限位块、限位钉等。 10.1.3 抽芯机构的设计要点 10.1.3 抽芯机构的设计要点 (2)型芯与滑块一般用镶接的形式。这种结构便于加工，而且因为两者工作条件不同，选用的材料和热处理工艺也不同。(3)若采用机械抽芯机构，借助开模动力完成抽芯动作，为简化模具结构，尽可能避免定模抽芯。(4)利用开合模运动使抽芯机构动作时，应注意合模时活动型芯复位与推出元件的干扰。一般要求在活动型芯投影面积范围内不设置推出元件。如果是液压
176、和手动抽芯，则应严格控制操作程序或设置安全装置。 10.2 抽芯力和抽芯距离的确定 u10.2.1 抽芯力的估算 u10.2.2 抽芯距离的计算 10.2 抽芯力和抽芯距离的确定 抽芯机构的主要参数是抽芯力和抽芯距离。10.2.1 抽芯力的估算10.2.1 抽芯力的估算10.2.1 抽芯力的估算2. 抽芯力的查图法按式(10.1)取挤压应力和摩擦系数的较大值，作出镁、锌、铝、铜合金压铸时的抽芯力查用图(见图10.5)，可简化设计时的计算过程。10.2.1 抽芯力的估算图10.5 型芯为10 mm长时的抽芯力(为压铸件壁厚)10.2.2 抽芯距离的计算 10.2.2 抽芯距离的计算 10.2.2
177、 抽芯距离的计算 10.3 斜导柱抽芯机构 u10.3.1 斜导柱抽芯机构的抽芯过程u10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 u10.3.3 抽芯机构与推出机构的干扰 10.3 斜导柱抽芯机构 斜导柱抽芯机构组成如图10.2所示。其成型零件是活动型芯10；运动元件是滑块4；传动元件是斜导柱3；锁紧元件是楔紧块2；限位元件是限位块8。10.3.1 斜导柱抽芯机构的抽芯过程10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 斜导柱抽芯机构设计包括斜导柱、活动型芯与滑块、楔紧块及限位机构的设计。1. 斜导柱设计斜导柱又称斜销或斜拉杆，在抽芯机构中带动滑块侧向抽芯。1)斜导柱的结构形式斜导柱的基本形式如图10.8所示。其
178、中是斜导柱安装倾斜角。斜导柱安装固定段长度为L1，L1的长度根据模板厚度而定，与模板配合部分直径为d1，长度l与孔配合取H7/m6，一般l1.5d。斜导柱工作段L2在工作中驱动滑块运动，一般在1040 mm范围内，为减少与孔的摩擦两侧面削平，宽度B一般为0.8d。工作段长度L2按需要进行计算，工作段与滑块孔的配合可取H11/h11，或留0.51 mm间隙。长度L3部分是斜导柱插入滑块孔的引导段，常取810 mm，倾角取=+23或=30。固定端台阶D=d+(68)，h5 mm。2)斜导柱倾斜角的确定斜导柱轴线与开模方向夹角称斜导柱倾斜角。当抽芯方向与分型面平行时，斜导柱倾斜角的选择与抽芯力的大小
179、、抽芯行程的长短、斜导柱承受的弯曲应力及开模阻力有关，如图10.9所示。由图可知：10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 图10.8 斜导柱的基本形式10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 图10.9 斜导柱受力简图斜导柱倾斜角；s抽芯距离；Fc抽芯阻力；Fw斜导柱抽芯时受的弯曲力；Fz开模阻力；H斜导柱受力点到固定端距离；h斜导柱受力点到固定端的垂直距离；L开模行程；L2斜导柱有效工作段长度10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设
180、计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 图10.11 延时抽芯参数10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 2. 滑块设计滑块是连接活动型芯或型块作抽芯运动的元件。1)滑块的基本形式及主要尺寸在各种抽芯机构中，除斜滑块抽芯机构中斜滑块形式较特殊外，其他各类抽芯机构的滑块形式基本相同。图10.12所示为滑块的几种基本形式。图(a)为滑块较薄时用滑块底部T形导滑面导滑的形式。型芯中心靠近T形导滑面，因此，抽芯时滑块稳定性较好。图(b)为滑块较厚时T形导滑面设在滑
181、块中部的形式，使型芯中心尽量靠近T形导滑面，以提高抽芯时滑块的稳定性。图(c)为圆形截面的滑块，用于抽拔圆柱型芯。当圆柱型芯在分型面上时，圆形滑块在固定于动模面上的矩形导套内滑动，导滑块设在导套内，运动平稳，制造简便。如活动圆柱型芯远离分型面，则圆形截面的滑块直接在模套内滑动，不另加导套。10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 图10.13 滑块主要尺寸10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 滑块在导滑槽内运动时，为了使其不偏斜、不卡住，滑块的导滑面应有足够长度，此长度要求为滑块宽度C的一倍半以上。而且滑块在完成抽芯动作之后留在套
182、板导滑槽内的长度不少于滑块长度L的2/3。抽拔较长型芯时，为满足此要求，如套板边框不够宽时，可在套板外侧局部接长。2)滑块与型芯的连接形式如前所述滑块与型芯多为镶接形式。其结构如图10.14所示。图(a)用销连接滑块与型芯。此种结构用于型芯较大的情况；图(b)用螺纹连接，用于小型芯；多片薄型芯固定可按图(c)所示结构；图(d)所示为小型芯在大型芯内用台阶固定，再用燕尾槽把大型芯与滑块连接起来；多个型芯可用图(e)、图(f)的固定形式。3)滑块导滑部分的结构滑块运动要求平稳顺利，故对导滑部分要求有正确的结构和恰当的配合。矩形截面滑块导滑结构如图10.15所示。图(a)为整体式，强度高，稳定性好，
183、但导滑部分磨损后修正困难，用于较小滑块。图(b)、(c)为滑块与导滑件组合式。导滑部分磨损后可修正，加工方便，用于中型滑块。图(d)、(e)、(f)都是导滑槽组合相拼式，便于热处理，加工方便，也易更换，其中图(f)用于套板上不能设置导滑槽的场合。圆形截面滑块的导滑结构如图10.16所示。这种结构是在滑块上开槽，导滑板用螺钉和销钉安装固定在动模套板的平面上，用于较小的滑块导滑，而图10.12(c)所示为单块导滑板布置在动模分型面上，这种单块导滑板也可用于远离分型面的小型芯滑块的导滑。10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 图10
184、.16 圆形截面滑块的导滑结构10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 4滑块锁紧装置的设计铸件成型时型腔中金属液推动侧向成型零件使滑块移动，不但影响铸件精度，还可能导致斜导柱弯曲变形。为此，铸件成型时要有锁紧装置，阻止滑块移动。如图10.18所示为常用的几种锁紧装置。图(a)为楔紧块装在模外，使用于胀模力小的情况。要求紧固螺钉尽量靠近受力点，并用销钉定位。这种结构制造简单，便于调整压紧力，但楔紧块刚度较差，螺钉易松动。图(b)的结构是将楔紧块端部延长，在动模模体外侧加接辅助楔紧块，以增加原有楔紧块的刚度。图(c)、图(d)的结
185、构均为楔紧块装在模套内，提高了楔紧块的强度和刚度，用于胀模力较大的场合。图(e)、图(f)均采用整体式楔紧块，对滑块的锁紧力大，但浪费材料，且图(e)中的套板未经热处理，表面强度低，使用寿命短。可以改成图(f)结构，增加一镶块。镶块可以热处理，耐磨性好，便于调整压紧力，维修也方便。10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.2 斜导柱抽芯机构的设计 10.3.3 抽芯机构与推出机构的干扰 10.3.3 抽芯机构与推出机构的干扰 10.4 弯销抽芯机构 u10.4.1 弯销抽芯机构的组成及抽芯过程 u10.4.2 弯销抽芯机构的特点 u10.4.3 弯销设计 10.4 弯销抽芯机构 弯销抽芯机
186、构的工作原理与斜导柱抽芯机构相同，也是通过开模动作使弯销与滑块之间产生相对运动，从而带动成型零件从压铸件中抽出。弯销抽芯机构主要用于延时抽芯或活动型芯离分型面较远的情况。 10.4.1 弯销抽芯机构的组成及抽芯过程10.4.1 弯销抽芯机构的组成及抽芯过程10.4.1 弯销抽芯机构的组成及抽芯过程10.4.2 弯销抽芯机构的特点 弯销抽芯机构与斜导柱抽芯机构比较，有如下特点：(1)弯销为矩形截面，比圆形截面的斜导柱可承受的弯曲力大。(2)由于抽芯各阶段需要的抽芯力和抽芯速度不同，弯销各段可加工成不同斜度以满足要求。如抽芯开始时要求抽芯力大、速度慢，弯销斜度可小些。然后，采用较大的斜度，以获得较
187、大的抽芯距。当弯销各段斜度不同时，滑块上的弯销孔也应分段与之配合。(3)弯销抽芯结束后，滑块可以不脱离弯销，所以滑块可不设限位装置。但若抽芯结束后滑块也脱离弯销，则仍需设限位装置。(4)弯销孔加工制造困难。 10.4.3 弯销设计 弯销抽芯机构中，弯销作为传动元件，有时还可起定位、锁紧作用。1弯销的结构形式弯销的结构形式通常根据抽芯力的大小、抽芯距离的长短、是否需要延时抽芯等因素决定。弯销截面大，多为方形或矩形。如图10.22所示为弯销的基本形式。图(a)所示结构的刚度比斜导柱好，但制造成本高。图(b)所示结构用于抽拔无延时抽芯要求、离分型面垂直距离较近的型芯。图(c)所示结构用于抽拔有延时抽
188、芯要求和离分型面垂直距离较远的型芯。2弯销的固定形式弯销的固定形式如图10.23所示。图(a)及图(b)所示为弯销固定于模外，模套强度高，结构紧凑，但滑块较长。前者用于抽芯距较小的场合，后者用于需较大抽芯力的场合。图(c)及图(d)为弯销固定于模内，为保持模套强度，需增大模套尺寸。前者抽芯力大时，弯销稳定性差，后者辅助块A与弯销同时压入模套，可承受较大抽芯力，稳定性较好。图(e)所示为弯销固定于动模支承板或推板上。用于抽芯距离短、抽芯力不大的场合。 10.4.3 弯销设计 10.4.3 弯销设计 10.4.3 弯销设计 10.4.3 弯销设计 图10.24 弯销与滑块孔的配合10.4.3 弯销
189、设计 10.4.3 弯销设计 10.4.3 弯销设计 10.4.3 弯销设计 10.5 斜滑块抽芯机构 u10.5.1 斜滑块抽芯机构的组成及抽芯过程 u10.5.2 斜滑块抽芯机构设计要点 u10.5.3 斜滑块的设计 10.5 斜滑块抽芯机构 斜滑块抽芯机构的特点是抽芯与压铸件推出重合在一起同时完成。对抽芯距离较短，侧面凹凸形状较多但又不深(或不高)的中、小型压铸件，采用斜滑块抽芯机构比较合适。10.5.1 斜滑块抽芯机构的组成及抽芯过程斜滑块抽芯机构组成如图10.25所示。合模时，斜滑块端面与定模分型面接触，使斜滑块进入动模套板内复位，直至动定模分型面闭合。斜滑块间各密封面由压铸机锁模力
190、锁紧。开模时，压铸机顶杆推动模具推板，推杆推动滑块向右。在推出过程中，由于动模套板内斜导向槽的作用，使斜滑块在向前运动的同时，向两侧分型，在推出铸件的同时，抽出铸件侧面的凹凸成型零件，如图10.25(b)所示。10.5.1 斜滑块抽芯机构的组成及抽芯过程10.5.2 斜滑块抽芯机构设计要点 10.5.2 斜滑块抽芯机构设计要点 图10.26 排屑槽位置示意图10.5.2 斜滑块抽芯机构设计要点 (4)在定模型芯包紧力较大的情况下，开模时，斜滑块和压铸件可能被留在定模型芯上或斜滑块产生位移，使铸件变形。为此，应增设强制装置，确保开模后斜滑块稳定地留在动模套板内，如图10.27所示。图中限位销未抽
191、出斜滑块前，斜滑块不能径向移动，被强制留在动模套板内。 (5)动模部分应设可靠的导向元件，使压铸件在承受侧向拉力时，仍能沿推出方向在导向元件上滑移，以防止铸件在抽芯时，由于斜滑块的抽芯力大小不同，将铸件拉向抽芯力大的一侧，造成取件困难(如图10.28)。(6)斜滑块端面上设置浇注系统时，要防止金属液窜入套板和斜滑块的配合间隙。垂直分型面上设置缝隙式浇口，则以不阻碍斜滑块径向顺利移动为原则。10.5.2 斜滑块抽芯机构设计要点 图10.27 限位销强制斜滑块留在动模套板内10.5.2 斜滑块抽芯机构设计要点 10.5.3 斜滑块的设计 10.5.3 斜滑块的设计 10.5.3 斜滑块的设计 10
192、.5.3 斜滑块的设计 (4)斜滑块的配合间隙斜滑块与模套的配合间隙按滑块宽度选取，见表10.7。2斜滑块导向部分的形式与参数(1)斜滑块导向部位常用基本形式适用于抽芯力较大和导向倾斜角较大的场合有T形槽式和燕尾槽式斜滑块(如图10.30和图10.31)两种。这两种导向形式牢固可靠，得到广泛的应用。双圆柱销式(如图10.32)适用于抽芯力和导向倾斜角中等的场合，多块斜滑块镶拼的结构也多采用这种导向形式。单圆柱销式(如图10.33)适用于抽芯力和倾斜角均较小的场合。斜导销式(如图10.34)适用于抽芯力较小而导向倾斜角较大的场合。(2)斜滑块导向部位的参数斜导块导向部位参数见表10.8。3斜滑块
193、的拼合形式斜滑块的各拼合面之间应密封可靠，防止压铸时金属液窜入导滑部分，影响斜滑块正常滑动。常用的拼合密封形式如图10.35所示。10.5.3 斜滑块的设计 10.5.3 斜滑块的设计 10.5.3 斜滑块的设计 10.5.3 斜滑块的设计 10.5.3 斜滑块的设计 10.5.3 斜滑块的设计 10.5.3 斜滑块的设计 10.5.3 斜滑块的设计 10.6 齿轮齿条抽芯机构 u10.6.1 齿轮齿条抽芯机构的组成与抽芯过程 u10.6.2 齿轮齿条抽芯机构设计要点 10.6 齿轮齿条抽芯机构 齿轮齿条抽芯机构适用于抽芯距离较长，抽芯方向的轴线与分型面成任何角度的抽芯。10.6.1 齿轮齿条
194、抽芯机构的组成与抽芯过程 齿轮齿条抽芯机构主要由齿轮齿条传动机构和滑块限位机构、锁紧机构组成。如图10.36所示为传动齿条布置在定模内的齿轮齿条抽芯机构。图示为合模状态，定模侧面的楔紧块6与齿轴5端面的斜面楔紧，齿轴产生顺时针方向的力矩，通过齿轴上的齿作用于齿条滑块4的齿上，使滑块楔紧。开模时，楔紧块脱开，此时传动齿条3上有一段延时抽芯距离，因此与齿轴的齿不啮合，待楔紧块全部脱离，铸件脱出定模后，传动齿条与齿轴的齿啮合，带动齿条滑块抽出斜向型芯。抽芯结束时，齿条滑块由可调限位螺钉1限位，以便复位时齿轮齿条顺利啮合。整个抽芯动作应在压铸件开始推出前的开模过程中完成。10.6.1 齿轮齿条抽芯机构
195、的组成与抽芯过程 10.6.2 齿轮齿条抽芯机构设计要点 10.6.2 齿轮齿条抽芯机构设计要点 10.6.2 齿轮齿条抽芯机构设计要点 (4)带有成型部分的齿条应有导向部位。如果是圆柱形齿条则应有止转结构。(5)带有成型部分的齿条和型芯尽可能做成镶拼式，以免热处理时齿条变形。10.7 液压抽芯机构 u10.7.1 液压抽芯机构的组成及抽芯过程 u10.7.2 液压抽芯机构设计要点 10.7 液压抽芯机构 液压抽芯机构利用抽芯器抽芯，适用于抽芯力较大、抽芯距离较长的型芯。它的特点是能抽出任何方向的型芯；可单独使用随时开动抽芯器进行抽芯；在不用楔紧块时，可在开模前抽芯；传动平稳，铸件不易变形。抽
196、芯器为通用件，模具结构简单且体积小，但装卸较复杂。 10.7.1 液压抽芯机构的组成及抽芯过程10.7.2 液压抽芯机构设计要点 液压抽芯机构设计要点如下：(1)根据抽芯力和抽芯距离选用抽芯器的规格，选用时应按计算所得的抽芯力的1.3倍来选用抽芯器。(2)无特殊要求不宜将抽芯器的抽芯力作为锁紧力，需另设锁紧装置。(3)抽芯器上应设行程开关，使其按一定程序进行工作，以防构件相互干扰。合模前应先使型芯复位，当抽芯器设在定模时，需先抽芯再开模。(4)合模前型芯需先复位，因此，活动型芯投影面积下一般不设推杆，以防止两者干扰。(5)抽芯器不宜设置在操作者一侧，以防止发生事故。10.8 其他抽芯形式 压铸
197、模的抽芯机构除上述几种常用的形式之外，还有很多抽芯形式。本节介绍几种结构形式如下：(1)并列多个型腔抽芯，固定型芯的销钉插入斜槽滑板的斜槽内，抽芯时利用斜槽滑板带动滑块完成抽芯和复位(如图10.39)。(2)平行于分型面的平面上有多个要朝不同方向抽出的型芯，与上相同也利用斜槽带动滑块完成抽芯，不同的是用圆盘转动代替斜槽滑板往复运动(如图10.40)。(3)内侧凹单活动镶块从燕尾槽插入动模型芯，合模后由定模压紧。开模推出铸件，同时将活动镶块推出，在模外取下。这种抽芯形式模具需要设置推杆预复位机构，使活动镶块在合模前能先放入型腔(如图10.41)。(4)内侧凹双活动镶块抽芯方式与上相同，脱模后用专
198、用夹具由铸件上取下活动镶块(见图10.42)。 (5)如图10.43所示的铸件外侧凹由安装在定模的活动摆块成型。活动摆块在开模的同时向外摆动，抽出侧凹成型部分。合模时由动模压紧摆块，定位并密闭。(6)如图10.44所示是由弯销抽出铸件斜向内侧凹的型芯。开模后，先打开-面至L2距离，限位螺钉7拉住动模2，附加分型面-打开，弯销抽出型芯。若先打开-面，则先抽芯，开模行程由限位螺钉6控制。(7)抽拔直径大而长的型芯时，需要的抽拔力大，可用弯销液压复式抽芯机构(见图10.45)。开模时先以弯销作起始抽芯，抽出距离S，再由抽芯器作相继抽芯(可减少抽芯器所需抽芯力)。合模时型芯先由抽芯器复位，再合模。弯销
199、作第二复位。为配合开合模动作，应使S=X=Y。 (8)利用推出机构推动齿轮齿条的抽芯机构如图10.46所示。在合模时因分型面上传动齿条14比复位杆高，使推板2后退，同时带动齿轴16、图10.46中15为齿条齿轴复位。合模结束后，推板5与支柱7接触。开模时铸件先脱离定模，压铸机顶杆推动推板2，使齿条4带动齿轴而使齿条滑块12抽芯。抽芯结束后，推板2碰到推板5，推动推板5向前，将铸件推出。10.8 其他抽芯形式 10.8 其他抽芯形式 10.8 其他抽芯形式 10.8 其他抽芯形式 10.8 其他抽芯形式 10.8 其他抽芯形式 10.8 其他抽芯形式 10.8 其他抽芯形式 思 考 题 (1)抽
200、芯力和抽芯距是怎样确定的，举例说明。(2)斜导柱抽芯机构由哪些零部件组成，它们各起什么作用？抽芯过程是如何进行的？(3)弯销抽芯、斜滑块抽芯与斜导柱抽芯有何异同？各用于什么场合？(4)齿轮齿条抽芯与液压抽芯各应用于什么场合？第11章 推出机构设计 第11章 推出机构设计 开模后，使压铸件从成型零件上脱出的机构称推出机构，也有称脱模机构、顶出机构的。推出机构一般设置在动模部分。 第11章 推出机构设计 11.1 推出机构分类及组成 11.2 推杆推出机构 11.3 推管推出机构 11.4 推件板推出机构 11.5 复位与预复位机构设计 11.6 推出机构的导向 11.7 其他推出机构 11.1
201、推出机构分类及组成u11.1.1 推出机构的分类 u11.1.2 推出机构的组成 u11.1.3 推出机构设计要点 11.1 推出机构分类及组成11.1.1 推出机构的分类 根据推出机构的基本传动形式，推出机构可分为：手动推出、机动推出和液压推出。手动推出是开模后压铸件随动模移至最大开模距离，手工操作推出机构，使压铸件脱出成型零件；液压推出也是要将动模移到最大开模距离，用液压推出器推动推出机构，使压铸件脱模；机动推出是开模过程中铸件随动模移动，当压铸机顶杆接触推出机构的推板时，推出机构与压铸件停止运动，而动模继续开模移动，成型零件与压铸件脱开。根据推出元件分：有推杆推出机构、推管推出机构、推件
202、板推出机构等。根据推出动作形式分：有一次推出机构、二次推出机构、多次分型推出机构、定模推出机构等。11.1.2 推出机构的组成 推出机构(见图11.1)由以下几部分组成：(1)推出元件。推出机构中直接接触、推动铸件的零件称为推出元件。常用的推出元件有推杆、推管、推件板、成型推板等。图11.1中的推出元件为推杆3和推管1。(2)复位元件。复位元件的作用是使推出机构在推出铸件后，在合模状态时回复到推出铸件前的准确位置。复位元件一般为复位杆，如图11.1中的复位杆2。(3)导向元件。导向元件的作用是保证推出机构按既定方向平稳可靠地往复运动，有时还承受推板等构件的重量。图11.1中的导向元件为推板导柱
203、8、推板导套5。(4)限位元件。限位元件保证推出机构在压射力作用下不改变位置，起到止退、限位作用。常用的限位元件有档钉(见图11.1中元件4)、挡圈等。(5)结构元件。使推出机构各元件装配、固定成一个整体的元件为结构元件，如推板、推杆固定板、连接件等。图11.1中结构元件为推板6、推杆固定板7。 11.1.3 推出机构设计要点 推出机构设计是否合理，对压铸件质量有直接影响。因此，设计推出机构时先要对推出力、推出部位进行分析研究。1. 推出部位的选择推出部位是指压铸件上受推出元件作用的部位，这一部位的选择原则是要保证压铸件质量。如：(1)推出部位应设在受压铸件包紧的成型部分(如型芯)周围以及收缩
204、后互相拉紧的孔或侧壁周围(见图11.2)。 (2)推出部位应设在脱模斜度较小或垂直于分型面方向的深凹处的成型表面附近(见图11.3、图11.4)。(3)推出部位尽量设在压铸件的凸缘、加强肋及强度较高的部位(见图11.5)。(4)推出部位应位于动模浇道上或受压铸件包紧力较大的分流锥周围。(5)推出部位在压铸件上的分布应对称、均匀，防止推出时变形。(6)推出部位不设在铸件重要表面或基准面，防止在这些部位留下推痕。(7)设置推出元件应避免与活动型芯发生干扰。11.1.3 推出机构设计要点 图11.2 型芯周围及分流锥头部设置推杆11.1.3 推出机构设计要点 图11.3 脱模斜度小且型腔较深处设推出
205、元件11.1.3 推出机构设计要点 图11.4 垂直分型面方向长度较大的成型表面设推出元件11.1.3 推出机构设计要点 图11.5 压铸件凸台处设推出元件11.1.3 推出机构设计要点 11.1.3 推出机构设计要点 11.1.3 推出机构设计要点 11.1.3 推出机构设计要点 图11.6 推出距离计算11.2 推杆推出机构 u11.2.1 推杆推出机构的特点 u11.2.2 推杆设计 u11.2.3 推板尺寸 11.2 推杆推出机构 11.2.1 推杆推出机构的特点推杆推出机构被广泛应用是因为它有如下特点：(1)作为推出元件的推杆，形状较简单，制造维修方便。(2)可根据铸件对成型零件包紧
206、力的大小，灵活选择推杆直径、数量和推出部位，使推出力均衡。(3)推出动作简单，不易发生故障，安全可靠。(4)某些情况下，推杆可兼作复位杆用，简化模具结构(见图11.8)。(5)推杆设置在动模或定模深腔时可兼排气、溢流用(见图11.9)。(6)推杆头部制成特定形状后可兼承托嵌件之用(见图11.10)。(7)推杆端面可用来成型压铸件标记、图案。(8)压铸件表面会留下推杆印痕，有碍表面美观。如印痕在铸件基准面上，则影响尺寸精度。(9)推杆截面小，推出时铸件与推杆接触面积小，受推压力大，若推杆设置不当会使铸件变形或局部破损。 11.2.1 推杆推出机构的特点图11.8 推杆兼作复位杆11.2.1 推杆
207、推出机构的特点11.2.1 推杆推出机构的特点11.2.2 推杆设计 推杆位置按11.1.3所述进行选择，本节介绍推杆形状、尺寸、配合及固定等。1推杆的形状推杆推出端截面形状受压铸件被推部位的形状和镶块镶拼结构的影响较大，常见的形状有圆形、正方形、矩形、半圆形。圆形制造最为方便，应用最广；矩形用于深腔薄壁铸件的推出。在特殊情况下，也可用异形推杆(见图11.11)。推杆推出端表面形状根据压铸件被推部位表面形状不同而有所不同。常见有平面形、圆锥形、凹面或凸面形、斜钩形等(见图11.12)，一般应用的是平面形圆截面推杆。当推杆推出端直径小于8 mm时，应考虑加强推杆后部以增加推杆刚度(见图11.12
208、(b)。11.2.2 推杆设计 图11.11 推杆推出端截面形状11.2.2 推杆设计 11.2.2 推杆设计 11.2.2 推杆设计 图11.13 推杆直径与推出力关系曲线图11.2.2 推杆设计 11.2.2 推杆设计 11.2.2 推杆设计 11.2.2 推杆设计 11.2.2 推杆设计 11.2.2 推杆设计 11.2.2 推杆设计 11.2.2 推杆设计 3推杆的固定推杆的固定应保证推杆定位准确；能将推板作用的推出力由推杆尾部传到端部推出压铸件；复位时尾部结构不应松动和脱落。推杆固定方法有多种，生产中广泛应用的是如图11.14(a)所示的台阶沉入固定式。凡推杆有方向性要求而动模镶块上
209、的推杆孔又不能给予定位时，可在推杆尾部设置定位结构，以防止推杆转动。11.2.2 推杆设计 11.2.3 推板尺寸 11.2.3 推板尺寸 图11.15 推板厚度计算简图11.2.3 推板尺寸 11.2.3 推板尺寸 11.3 推管推出机构 u11.3.1 推管推出机构特点和常见组装形式 u11.3.2 推管设计 11.3 推管推出机构 推管是推杆的一种特殊形式。其传动方式与推杆基本相同，而推出元件是管状零件，设置在型芯外围以推出压铸件。 11.3.1 推管推出机构特点和常见组装形式 推管推出机构由推管、推板、推管紧固件及型芯紧固件等组成，如图11.16所示。1推管推出机构的特点与推杆推出机构
210、比较，推管推出机构有如下特点：(1)推出力作用点离包紧力作用点距离较近，推出力平稳、均匀，是较理想的推出机构。(2)推管推出的作用面积大，压铸件受推部位的受推压力小，压铸件变形小。(3)推管与型芯配合间隙有利于型腔气体的排出。(4)适合推出薄壁筒形压铸件。但铸件过薄(壁厚小于1.5 mm)时，因推管加工困难、容易损坏，故不宜采用推管推出。(5)对型芯喷刷涂料比较困难。2推管推出机构常见组装形式如图11.16所示推管装在推板上，型芯装在动模座板上，加工装配方便，但增加了型芯长度和模具厚度，这种组装形式多用于较大的厚壁筒形铸件压铸模。如图11.17所示中，型芯装在动模板上，推管装在内推板上，由推板
211、上的推杆推动内推板，带动推管。这种形式加工和装配都比较方便，推管强度增高，但动模厚度增加，推出距离不宜过大。如图11.18所示为型芯由方销固定在动模上而推管装在推板上。推管中部轴向有两长槽，以便推管往复运动时方销可在槽内滑动。此种形式结构比较紧凑，但型芯的紧固力较小，用于小型芯的压铸模。11.3.1 推管推出机构特点和常见组装形式11.3.1 推管推出机构特点和常见组装形式图11.17 缩短推管、型芯的组装形式11.3.1 推管推出机构特点和常见组装形式图11.18 方销固定型芯的组装形式11.3.2 推管设计 11.3.2 推管设计11.4 推件板推出机构 推件板又称卸料板。推件板推出机构是
212、利用推件板的推出运动，从固定型芯上推出铸件的机构。其特点与推管推出机构相似。推件板推出机构适用于铸件面积大、壁薄而轮廓简单的深腔铸件。推件板推出机构的组成如图11.20所示。它主要由推件板3、动模镶块2、推件板推杆6、推板7、导柱5和导套4等零件组成。推出力通过推板、推件板推杆作用到推件板上将压铸件从型芯1上推出。如图11.21所示为常用的两种推件板推出机构。图(b)推出形式易堆积金属残屑，而图(a)是整块推件板，推出后推件板底面与动模分开一段距离，清理方便，有利排气，应用较广。推件板推出机构设计要点为：(1)推出压铸件时动模镶块推出距离L不得大于动模镶块与动模固定型芯接合面长度的2/3，以使
213、模具在复位时保持稳定。(2)推件板推杆可以设在模具分型面的水平投影面内，也可以设在水平投影面外，视具体情况而定。(3)型芯与推件板(动模镶块)间的配合一般在H7/e8H7/d8之间。若型芯直径较大，与推件板配合段可做成13的斜度，以减少推出阻力。11.4 推件板推出机构 11.4 推件板推出机构 11.5 复位与预复位机构设计 u11.5.1 推出机构的复位 u11.5.2 预复位机构 11.5 复位与预复位机构设计 在压铸生产过程的每一次循环中，推出元件推出压铸件后，都必须准确地回到起始位置，这就是推出机构的复位。 11.5.1 推出机构的复位推出机构的复位动作常用复位杆来完成。1复位杆复位
214、动作过程复位杆复位动作过程如图11.22所示。合模状态时复位杆端面与动定模分型面平齐。开模后，当动模、铸件、推出机构一起移动到一定距离时，压铸机顶杆接触推板，推出机构与铸件一起被顶住。动模继续移动从铸件中抽出，此时复位杆高出动模分型面。合模时，推出机构随动模一起向定模靠拢，复位杆先与定模分型面接触使推出机构停止运动，而动模继续合模，待动定模合拢时推出机构也就恢复到初始位置。2限位元件限位元件是使推出机构复位后能处于准确可靠位置的零件。常用的限位元件有如图11.23所示几种形式。其中(a)用L型模脚限位，限位精度不高，用于不用通用动模座板的小型模具。图(b)限位调整较灵活，但限位精度也不高，用于
215、小型模具。图(c)中推板导柱兼对支承板起支承作用，限位挡圈限位精度较高，用于中型模具。大中型模具用图(d)所示限位钉(又称挡钉)，限位精度高，刚度高。3复位杆复位设计要点(1)复位元件及限位元件的位置通常在型腔、抽芯机构、推出机构设计确定后，选择合理空间位置设置4根或2根复位杆和4个限位钉。应对称布置，使推板受力均衡。(2)限位元件尽可能布置在压铸件投影面积范围内，以改善推板受力状况。(3)采用推杆或推管推出机构时，应设复位杆。设计中也可用复位杆兼作推杆推出压铸件。(4)在推件板推出机构和斜滑块推出机构中，推件板和斜滑块本身具有使推出机构复位的功能，可不另设复位机构。11.5.1 推出机构的复
216、位11.5.1 推出机构的复位11.5.2 预复位机构 预复位机构是合模前或合模过程中，在动、定模闭合前，将推出元件准确地送回到原来的起始位置的一种装置。预复位通常在下列两种情况下采用：推出元件推出压铸件后所处的位置影响到嵌件或活动镶件(型芯)的安放；推出元件与活动型芯的运动路线相交，插芯动作受到干扰。1机动推出机构的预复位由10.3.3节可知，当推出元件设置在活动型芯的投影面积以内时，就有可能使推出元件与活动型芯两者动作发生干扰。因此，推出元件需预先复位。通常采用摆板式、三角滑块式等预复位机构。如图11.24所示为摆板式预复位机构。机构中的预复位杆安装在定模上，合模时，在斜导柱驱动滑块动作之
217、前，预复位杆推动摆板绕轴旋转，摆板推动推板复位。摆板式预复位是在合模过程中进行的，用于推出距离较大的预复位。如图11.25所示的三角滑块式预复位机构与摆板式预复位机构相似，只是摆板换成了可在推板上滑动的三角块。合模时，预复位杆推动三角块，因受动模上斜面制约，三角块在推板上滑动的同时推动推板复位。这种机构用于推出距离小的预复位。2液压推出器推出机构的预复位这种推出机构的预复位可由液压推出器来完成。预复位可在合模前完成。3手动推出机构的预复位由齿轮齿条传动的手动推出机构的预复位只要改变操作程序即可。这类预复位是在合模前完成的。11.5.2 预复位机构 11.5.2 预复位机构 11.6 推出机构的
218、导向 引导推板带动推出元件平稳地作往复运动的导柱通常称推板导柱。有的推板导柱还起支承作用。推板导柱一般与推板导套配合使用。最简单的导向元件是推件板推杆或复位杆兼作推板导柱用，适用于推板重量轻的小型模具。如图11.26所示是专用推板导柱的几种形式。图(a)的导柱两端分别装在支承板和动模座板上，使模具后部组成一个框架结构，刚度好。推板导柱还起支撑作用，支承板刚度亦有提高。这种结构适用于大型模具。图(b)结构简单，推板导柱与推板导套易达到配合要求，但推板导柱会单边磨损，且不起支承作用。推板复位时靠定位圈定位。定位圈用螺钉紧固，生产中易松动，适用于小型模具。图(c)中导柱加工方便，精度易保证，推板导柱
219、也起支承作用，适用于中型模具。11.6 推出机构的导向 11.7 其他推出机构 某些压铸件在结构或工艺上若有特殊要求，设计模具时就要考虑要有满足这些要求的机构。1两级推出机构前面介绍的推出机构一个推出动作就使铸件脱模，这种推出机构称一级推出机构或一次推出机构。有时，一次推出铸件会使铸件变形，就需要考虑使用两个推出动作，以分散脱模力。第一个推出动作使铸件先从部分成型零件上脱出，再由第二个推出动作使铸件完全从成型零件上脱出。如图11.27所示为摆杆式两级推出机构，图(a)为推出前状态。开模时压铸机顶杆顶住推板8，使之不动，推板8通过定距块7使推板5也停止运动。动模继续开模运动，铸件从型芯2上脱出。
220、动模运动带动摆杆6移到推板8处被迫转动，从而推动推板5，使铸件从模板1上脱出。 如图11.28所示为三角块式二级推出机构。楔杆4装在定模上，三角块7装在推板8上并能在推板上滑动。开模时，压铸机顶杆顶住推板8，推板8带动推板6一起停止运动。动模继续开模运动，铸件从型芯上脱出。当楔杆接触三角块后，将三角块推动并在推板8上滑动。三角块斜面推动推板6，使铸件从模板2上脱出。2定模推出机构铸件有时可能留在定模，需要将铸件强制脱离定模，就需在定模部分设置推出机构。如图11.29所示为一定模推出机构。该铸件有侧孔，但主要包紧力是对定模型芯3的包紧力。为避免分型时单靠型芯6拉动铸件脱出定模引起铸件变形，要求在
221、开模同时用定模推件板4将铸件脱出定模。定模推件板由滑块5上的凸台带动在开模时一同推出。当滑块5抽芯距达到凸台凸出距离时，滑块5与推件板4分离，此时铸件对型芯3的包紧力已大部分卸除，可借助侧型芯6带动继续脱出定模。11.7 其他推出机构 3多次分型机构为使铸件脱模，有时需要有多个分型面。各分型面要依次打开，并要设定打开的距离。(1)摆钩式二次分型机构摆钩式二次分型机构如图11.30所示。摆钩机构设在模具两侧。摆钩7可以以轴6为中心转动。合模时摆钩钩住动模套板8。开模时，动模套板带动定模套板5一起移动，-分型面打开。开模行程逐渐增大，当摆钩的尾部受滚轮3压迫时绕轴6旋转，头部脱离动模套板而-分型面
222、打开。定距螺钉1控制-分型面打开距离。(2)摆块式三次分型机构图11.31所示为摆块式三次分型机构。开模后由压射冲头作用-分型面首先打开。动模继续移动，当双钩杆3钩住定模套板2时，-分型面打开。当双钩杆钩住摆块6时，使摆块6转动，强制动模套板4与动模垫板8分离，分型面-打开。4齿轮传动推出机构图11.32中齿条1固定于定模，并与动模上直齿轮3啮合，锥齿轮4与直齿轮3为刚性连接，并与大锥齿轮9啮合，螺纹型芯6端部直齿轮5由中心齿轮7传动。开模时，通过齿条齿轮传动使型芯转动而脱出铸件。多腔模时可在中心齿轮7周围设置多个螺纹型芯6。11.7 其他推出机构 11.7 其他推出机构 11.7 其他推出机
223、构 11.7 其他推出机构 11.7 其他推出机构 11.7 其他推出机构 11.7 其他推出机构 思 考 题 (1)比较推杆、推管及推件板三种推出机构的优缺点及其适用场合。(2)推出部位选择的原则是什么？(3)推出机构设复位、导向机构的作用是什么？(4)什么情况下要设预复位机构？第12章 加热与冷却系统设计 第12章 加热与冷却系统设计 模具温度是影响压铸件质量的一个重要因素，但在生产过程中往往未被严格地控制。大多数形状简单、压铸工艺性好的压铸件对模具温度控制要求不高，模具温度在较大范围内变动仍能生产出合格的压铸件。而生产某些复杂压铸件时，只有当模具温度控制在某一较窄范围内时，才能生产出合格
224、的压铸件，此时，必须严格控制模具温度。在每一个压铸循环中，模具型腔内的温度是变化的。图12.1所示为某铝合金在650时压铸厚度为4 mm的压铸件，其型腔温度的变化。压射前模具温度为200，循环持续时间为24 s。使模具升温的热源，一是由金属液带入的热量，二是金属液充填型腔所消耗的一部分机械能转换成的热能。模具在得到热量的同时也向周围散发热量，如果在单位时间内模具吸收的热量与散发的热量相等而达到一个平衡状态，则称为模具的热平衡。模具的温度控制就是把模具在热平衡时的温度控制在模具的最佳工作温度内。模具的温度控制是通过模具的加热和冷却系统来达到的。加热与冷却系统的主要作用是提高压铸件的内部质量和表面
225、质量；稳定压铸件的尺寸精度；提高压铸机生产效率；降低模具热交变应力，提高模具使用寿命。第12章 加热与冷却系统设计 第12章 加热与冷却系统设计 12.1 模具的加热 12.2 模具的冷却 12.1 模具的加热压铸模常用的加热方法有以下几种。1煤气、天然气加热这种加热方法方便，成本低，但会使模具型腔表面尤其是型腔中较小的凸起部分过热，最后使型腔软化，从而降低模具寿命，而且加热时间长。2低熔点合金加热用煤气、天然气和电加热模具是利用外部热源加热模具，这种加热方法是比较合理的。对于压铸锌合金之类低熔点合金，也可以不用外部热源加热压铸模，而是在冷的压铸模中直接浇入金属液，利用金属液热量加热模具。开始
226、压铸的几个铸件表面质量是很差的，舍弃不要。这种预热方法一般对压铸模使用寿命影响不大，但有时也出现铸件会粘附在动、定模上的现象，如果压铸铝合金等高熔点合金也用这种方法时，就会大大降低模具寿命。3电加热电加热器有电阻加热器、电感应加热器和红外线加热器。其中最常采用的是电热管加热，可以根据需要选用合适的规格。电热管一般布置在动定模套板(也可以通过镶块)、支承板和座板上，按实际需要设置电热管的安装孔，布置时应避免与活动型芯或推杆发生干扰。电加热清洁方便、操作安全，但成本较高。如果用SRM3型电热管时，模具的孔径与电热管外径的配合间隙不应大于0.8 mm，否则会降低传热效率。在动、定模上可布置供安装热电
227、偶的测温孔，以便控制模温。12.2 模具的冷却 模具的冷却方式主要有风冷和水冷两种。1风冷的特点风冷用于散热量要求较小的模具，如压铸低熔点、中小型薄壁铸件的模具。(1)风力来自鼓风机或压缩空气。(2)模具内不设冷却装置，结构简单。(3)能将模具涂料吹匀，并加速驱散涂料所挥发的气体，减少铸件气孔。(4)冷却速度慢，生产效率低。图12.2所示为型芯风冷的结构。 2水冷的特点在连续大批量生产大、中型铸件或厚壁铸件时，为保持模具热平衡，多用水冷却模具。在模具内设置冷却水通道，使热量随冷却水流动而迅速排出。水冷的特点为：(1)模具内增设冷却水通道，增加了模具的复杂程度。(2)冷却速度比风冷快，生产效率高
228、，控制方便。(3)冷却水温度要控制。(4)要防止冷却水通道内沉积沉淀物。(5)冷却水通道直径推荐为816 mm，其孔壁距浇口或型腔的壁面一般取1015 mm。12.2 模具的冷却 12.2 模具的冷却 3水冷却装置的设计要点由4.3.2一节得知使模具热量平衡的冷却水通道直径与数量的有关计算公式。冷却水通道设计要点为：(1)冷却水通道要求布置在型腔内温度最高，热量比较集中的区域。要使通道通畅，不出现堵塞现象。(2)模具镶拼结构上有冷却水通道通过时，要求采取密封措施，防止泄漏。可以用密封垫圈或用铜管、不锈钢管作为冷却通道穿过镶拼结构交界处。(3)水管接头尽可能设置在模具的下面或操作者的对面一侧。其
229、外径尺寸应统一，以便接装输水胶管。4冷却水通道的布置形式图12.3、图12.4、图12.5及图12.6是常用的几种型腔、型芯冷却通道布置形式。分流锥冷却如图12.7所示。浇口套冷却如图12.8所示。内浇口冷却如图12.9所示，冷却通道布置在内浇口正下方(图(a)会加强内浇口处金属液的凝固，所以位置应加以调整(图(b)。图(c)是兼顾内浇口和型腔冷却。 12.2 模具的冷却 12.2 模具的冷却 12.2 模具的冷却 12.2 模具的冷却 12.2 模具的冷却 12.2 模具的冷却 12.2 模具的冷却 12.2 模具的冷却 思 考 题 (1)压铸模预热有何作用和常用哪些方法？(2)设计压铸模冷
230、却装置时要注意哪些问题？第13章 压铸模的技术要求 第13章 压铸模的技术要求 压铸模技术要求包括压铸模零件技术要求和压铸模总体安装技术要求。 第13章 压铸模的技术要求 13.1 压铸模零件技术要求 13.2 压铸模总体安装技术要求 13.3 压铸模常用材料的选用及热处理要求 13.1 压铸模零件技术要求u13.1.1 压铸模零件的公差与配合 u13.1.2 压铸模零件的形位公差 u13.1.3 压铸模零件表面粗糙度 u13.1.4 压铸模零件技术要求 13.1 压铸模零件技术要求为了确保模具的使用性能和维持应有的使用寿命，在模具的结构和尺寸确定以后，对于装配方面和各种零件的加工制造方面，还
231、应符合有关的技术要求。 13.1.1 压铸模零件的公差与配合压铸模各个配合部分室温下的配合间隙，在100350的工作温度下，必将发生变化。间隙总是变小，这就常常造成零件相互之间拉伤、粘咬等故障，使生产不能顺利进行，甚至造成零件损坏。但是，如果在热状态下的配合间隙过大，将会窜入金属，同样也会发生故障。配合间隙的变化与模具零件的材料、体积、形状、工作部位的受热程度以及加工装配后实际的配合性质有关。因而，压铸模零件在工作时的配合状态是十分复杂的。所以，在选择结构零件的配合公差时，不仅要求在室温下达到一定的装配精度，而且要求在工作温度下保证各部分结构件尺寸稳定、动作可靠。通常要使配合间隙满足以下两点要
232、求：(1)对于装配后固定的零件，在金属液冲击下不产生位置偏移，受热膨胀变形后不能配合过紧，而使模具(主要是模套)受到过大的应力，导致模具因过载而开裂。(2)对于工作时滑动的零件，在充填过程中金属液不致窜入配合处的间隙，受热后应维持间隙配合的配合性质，保证能正常动作。根据国家标准(GB 1801180379、GB 180492)，结合国内外压铸模制造和使用的实际情况，压铸模主要零件的配合类别和精度等级推荐如下：(1)成型尺寸。一般公差等级规定为IT9级，个别特殊尺寸必要时可取IT68。(2)零件固定部位轴与孔的径向配合见表13.1。(3)零件滑动部位轴与孔的径向配合见表13.2。 (4)镶块、型
233、芯、导柱、导套、浇口套和套板的轴向配合见表13.3。 (5)推板导套、推杆、复位杆、定距垫圈和推杆固定板的轴向配合见表13.4。 13.1.1 压铸模零件的公差与配合13.1.1 压铸模零件的公差与配合13.1.1 压铸模零件的公差与配合13.1.1 压铸模零件的公差与配合13.1.1 压铸模零件的公差与配合13.1.2 压铸模零件的形位公差 压铸模零件的几何形状应符合图纸要求。成型零件的成型部位以及所有结构零件的基准部位的形位公差的偏差范围应在尺寸公差范围内，图纸上不再另加标注。其他表面的形位公差可按GB 118480的精度等级选用(表13.5)。斜导柱固定孔轴线的偏差见表13.6。型腔、型
234、芯脱模斜度的偏差见表13.7。13.1.2 压铸模零件的形位公差 13.1.2 压铸模零件的形位公差 13.1.2 压铸模零件的形位公差 13.1.3 压铸模零件表面粗糙度 压铸模零件表面粗糙度直接影响压铸件表面质量、模具机构的正常工作和使用寿命。成型零件表面加工后所遗留的加工痕迹是导致成型零件表面产生裂纹的根源。因此，对型腔、型芯的表面粗糙度要求小于Ra为0.160.32，其抛光方向要求和压铸件推出方向一致。此外，成型表面粗糙也是产生金属黏附的原因之一。导滑部位(如推杆和推杆孔等)的表面粗糙度高，会使结构零件过早磨损或产生咬合。压铸模零件工作部位的推荐表面粗糙度见表13.8。13.1.3 压
235、铸模零件表面粗糙度 13.1.4 压铸模零件技术要求 设计压铸模时应优先按GB 4678.11584压铸模零件选用模具标准件(见附录C及附录D)。压铸模零件技术条件对公差配合、形位公差和表面粗糙度的要求按表13.1表13.8选取。此外，成型零件成型部位尺寸未注公差的极限偏差按表13.9选取。螺钉安装孔、推杆孔、复位杆孔等未注孔距公差的极限偏差按GB 180492中JS12级选用。成型部位转接圆弧时，圆弧尺寸未注公差的极限偏差按表13.10选取。成型部位未注角度和锥度公差以及成型部位未注脱模斜度分别按表13.11及表13.12选取。圆型芯的脱模斜度按表13.13选取。文字与图案的脱模斜度取101
236、5。图纸中未注脱模斜度方向时，按减小压铸件壁厚方向制造。成型零件和浇注系统零件的材料和热处理硬度按13.3.1节选用。压铸锌、镁、铝合金的成型零件经淬火工艺处理后，成型面进行液氮碳共渗或液氮处理，氮化层深度为0.080.15 mm，硬度Hv600。对压铸模零件的要求还有：(1)零件表面不应有裂纹，成型零件的工作表面上更不得有任何细小的裂纹、凹坑、划线痕迹及不平整的现象。(2)大模具上，每件模板和大零件上都应有搬运、起重的吊钩螺孔。大的成型零件亦应有吊钩螺孔，但螺孔位置不得与成型表面穿通，也不应露在分型面上。(3)模板外缘四周棱边应倒棱角245以上，或倒大于R2的圆角。13.1.4 压铸模零件技
237、术要求 13.1.4 压铸模零件技术要求 13.1.4 压铸模零件技术要求 13.1.4 压铸模零件技术要求 13.1.4 压铸模零件技术要求 13.2 压铸模总体安装技术要求 压铸模总体装配应符合以下要求：1压铸模装配图上需注明的技术条件(1)压铸件主要尺寸及浇注系统尺寸。(2)模具最大外形尺寸(长宽高)。(3)选用的压铸机型号。(4)选用的压室内径、比压或喷嘴直径。(5)模具有关附件规格、数量和工作程序。(6)特殊机构的动作过程。2压铸模总体装配的技术要求(1)模具装配后，分型面对动定模座板的安装平面的平行度可按表13.14选取。合模后分型面上的局部间隙不大于0.05 mm(不包括排气槽)
238、。(2)分型面上镶块平面应分别与动定模套板齐平，允许稍高于套板平面，但不得大于0.05 mm。(3)导柱、导套对动定模座板安装平面的垂直度可按表13.15选取。13.2 压铸模总体安装技术要求 13.2 压铸模总体安装技术要求 13.2 压铸模总体安装技术要求 (4)推杆复位后，与型腔表面齐平，不允许低于型腔表面。但可凸出表面，凸出高度不大于0.10 mm。(5)复位杆复位后应与分型面齐平。允许低于分型面，但必须不超过0.05 mm。(6)滑块运动平稳，合模后滑块与楔紧块压紧，两者实际接触面积应大于或等于设计接触面积的3/4。抽芯结束后，定位准确可靠，抽出的型芯端面与铸件上相对应孔的端面距离不
239、小于2 mm。(7)所有活动机构应滑动灵活、运动平稳、动作可靠、位置准确，不得出现歪斜和卡滞现象。(8)固定的零件不得窜动。(9)所有型腔在分型面的转角处均应保持锐角，不得有圆角和倒角。(10)浇道转接处应光滑连接，镶拼处应密合，未注脱模斜度不小于5，表面粗糙度Ra不大于0.4 mm。(11)分型面上除导套孔、斜导柱孔外，所有模具制造过程中的工艺孔、螺钉孔都应堵塞，并与分型面齐平。(12)模具冷却水通道应畅通，不得有渗漏现象，进水口与出水口应有明显标记。13.3 压铸模常用材料的选用及热处理要求 u13.3.1 成型零件材料选用及热处理要求 u13.3.2 非成型零件的材料选用及热处理要求 1
240、3.3 压铸模常用材料的选用及热处理要求 压铸模零件所用材料是根据其工作条件、作用部位及其受力大小、装配的配合形式和热处理要求等方面来考虑。13.3.1 成型零件材料选用及热处理要求压铸模零件中最重要的零件是与金属液接触的成型零件。压铸过程中，成型零件在工作时经受机械损伤、化学侵蚀和热疲劳的反复作用。(1)在生产每一个压铸件的过程中，型腔表面除受金属液冲刷之外，还吸收金属液在凝固过程中放出的热量。由于热传导，型腔表面层温度急剧上升，与内部产生很大的温度梯度，从而产生内应力。金属液充填时，型腔表面先达到高温而膨胀，模具内部温度低，相对的膨胀量较小，使表面层产生压应力。开模后，型腔表面与空气接触受
241、到压缩空气及涂料的激冷而收缩，从而产生拉应力。这种交变应力随着压铸次数增加而增加，当超过模具材料的疲劳极限时，表面层即产生塑性变形，在晶界处产生裂纹，此即为热疲劳。(2)含有氢、氧等活性气体的金属液与模具型腔表面接触，使其被氧化、氢化和气体腐蚀。此外，金属液高压高速冲刷、冲击型腔表面，使型腔表面冲蚀磨损，金属向型壁粘附或焊合，加剧表面层的应力状态。(3)压铸件从模具中推出时，模具还要承受机械载荷。由上可知，成型零件的工作条件是极其恶劣的，而热疲劳导致的热裂纹是成型零件被破坏的最常见原因。成型零件选用的材料应该在高温时仍具有足够强度和适当硬度；导热性好，抗热疲劳性能良好；膨胀系数小，热处理时变形
242、小；高温下不易氧化，能抵抗熔融金属的黏附和侵蚀以及有良好的加工性能。由于被压铸材料的温度差别较大，因而对压铸模的材料及性能要求也不同。锌合金、镁合金、铝合金压铸模的材料必须具有高的回火抗力和冷热疲劳抗力及良好的渗氮(或氮碳共渗)工艺性能。铜合金压铸模因工作条件更差，故模具材料还需有高的热强度，以防止变形和开裂，还要有高的导热性，以减少温度梯度，从而降低热应力。目前，常用的压铸模成型零件材料为低碳铬钨钒耐热钢(合金工具钢中的一种)，牌号为3Cr2W8V。同时，对新钢种进行研究开发，如4Cr5MoSiV1。压铸模成型零件、浇注系统常用的材料和热处理要求见表13.16。13.3.1 成型零件材料选用
243、及热处理要求13.3.2 非成型零件的材料选用及热处理要求 各类非成型零件材料根据各自受力情况、装配性质、热处理要求等不同而有所不同。如对于间隙配合的零件应具有适当的淬透性、良好的耐磨性、较小的热处理变形率和适当的强度。对于受力零件、结构零件和紧固零件等，则应有足够的强度和刚度。非成型零件常用材料和热处理要求见表13.17。此外，模具材料均应有良好的可锻性和切削性能，并应兼顾市场来源考虑经济性。13.3.2 非成型零件的材料选用及热处理要求 思 考 题 (1)压铸模成型零件工作时处于何种状况？(2)压铸模装配图应说明哪些技术条件？第14章 压铸模设计程序及图例 第14章 压铸模设计程序及图例
244、由于压铸件的品种繁多，模具的结构特征和要求各不相同，而且不同的设计者和加工单位也有各自的特点和习惯，因此压铸模设计程序也会有些差异。不过，基本的设计程序应该是相同的。 第14章 压铸模设计程序及图例 14.1 压铸模设计程序 14.2 压铸模设计举例 14.3 压铸模结构图例 14.1 压铸模设计程序压铸模设计程序一般包括以下几个方面：1取得必要的资料和数据设计前，设计者必须向模具用户取得如下资料和数据：(1)压铸件的零件图。图中零件的尺寸、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、材质、热处理要求以及其他技术要求等应该齐全。(2)压铸件的生产数量及交货期限。(3)压铸件生产单位的设备情况(即压铸机的型
245、号)。(4)模具加工单位的加工能力和设备条件。(5)用户的其他要求。14.1 压铸模设计程序2分析压铸件的结构、合金材料的性能及技术要求(1)分析压铸件的结构能否保证铸件质量及有利成型。如压铸件的壁厚是否均匀合理；壁的转角处是否有圆角；孔的直径和深度比例是否合适；要求的尺寸精度和表面粗糙度是否恰当；是否要另加脱模斜度；有没有嵌件等。(2)分析压铸件合金材料对模具材料的要求及适用的压铸机。对有不合理或不恰当的结构和要求，提出修改意见与用户商榷。产品设计、模具设计、模具制造与产品生产几方面很好的结合，才能得到质量完美的压铸件。3确定型腔数目，选择分型面及浇注系统、排溢系统(1)根据压铸机及压铸件生
246、产批量初步确定压铸模的型腔数目。(2)根据7.4.2节所述分型面选择基本原则合理选择分型面的位置。(3)根据铸件的结构特点，合理选择浇注系统类型及浇口位置，使铸件有最佳的成型条件。(4)决定排溢系统的形式、位置。14.1 压铸模设计程序4选择压铸机型号根据压铸件的质量、压铸件在分型面上的投影面积计算所需的锁模力并结合压铸件生产单位实际拥有的压铸机情况，初步选择压铸机(对压铸模与压铸机有关参数校核后，最后确定压铸机型号)。5确定模具结构组成在分型面与浇注系统、排溢系统确定后，需考虑以下几方面：(1)确定成型零件的结构形式。如果是镶拼式，确定镶块、型芯的组合形式、固定形式。(2)根据侧孔、侧凹的形
247、状特点，确定抽芯机构的结构形式、结构组成。(3)确定导向机构的形式、布置。(4)根据压铸件结构特点选择推出机构的类型；确定压铸件的推出部位及推出机构的复位和导向形式。(5)决定温度调节系统的形式，初步考虑冷却通道的布置(有待于模具总装图中各机构组成的位置、大小确定之后才能最后决定冷却通道的位置和大小尺寸)。(6)在考虑模具各机构组成时，要兼顾零件的加工性能。14.1 压铸模设计程序6选择模具零件材料及热处理工艺7绘制模具结构草图绘制模具结构草图可以检查所考虑的结构相互间的协调关系。对经验不足的设计人员来说，以此草图征求模具制造和模具操作人员的意见，以便将他们丰富实践经验引入设计中。8参数的计算
248、与校核(1)计算成型零件成型尺寸。(2)计算校核成型零件型腔侧壁与底板厚度，以决定模板的尺寸(亦可由图、表查得)。(3)计算抽芯力、抽芯距离、抽芯所需开模行程及斜导柱尺寸。(4)推杆抗压失稳校核。(5)压铸机有关参数的校核，如：锁模力、压室容量、开模行程及模具安装尺寸。(6)计算温度调节系统参数(亦可选用经验数据)。14.1 压铸模设计程序9绘制压铸模装配图压铸模装配图除需表明各零件之间的装配关系之外，还应注明：(1)模具最大外形尺寸、安装尺寸；(2)选用的压铸机型号；(3)最小开模行程及推出机构推出行程；(4)铸件浇注系统及其主要尺寸；(5)特殊机构动作过程；(6)模具零件的名称、数量、材料
249、、规格；(7)压铸模装配技术要求(参考13.2节)。10绘制压铸模零件图绘制压铸模零件图应从成型零件开始，再设计动定模套板、滑块、斜导柱等结构零件。模具零件图应正确反映零件形状、标明零件尺寸、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、技术要求和材料热处理要求。14.2 压铸模设计举例 压铸件支架如图14.1所示，材料为ZL102。14.2 压铸模设计举例 图14.1 压铸件支架14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例 图14.2 铸件分型面14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例
250、14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例 技术条件：1. 材料：3Cr2W8V2. 成型部分表面粗糙度Ra 0.8 m，其余未注表面粗糙度Ra1.6 m3. 4550HRC，试模后氮化，氮化深度0.080.15 mm，硬度Hv60014.2 压铸模设计举例 图14.6 动模镶块 14.2 压铸模设计举例 技术条件：1. 材料：3Cr2W8V2. 成型部分表面粗糙度Ra 0.8 m，其余未注明表面粗糙度Ra1.6 m3. 4550HRC，试模后氮化，氮化深度0.080.15 mm，硬度Hv6004. 浇道处脱模斜度为3，其余地方都为114.2 压铸模设计举例
251、图14.7 侧型芯(一)14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例 14.2 压铸模设计举例技术条件：1. 材料：45钢4045HRC2. 其余表面粗糙度Ra3.2 m14.2 压铸模设计举例图14.12 动模套板14.2 压铸模设计举例技术条件：1. 材料：45钢2832HRC2. 430 孔位置与定模套板一致14.3 压铸模结构图例 前面各章介绍了压铸模的组成、各组成部分的作用及设计要点。本节介绍几种压铸件的模具结构，以供参考。1外壳压铸模(图14.13)外壳是一壳体零件，材料为铝合金，最大外形尺寸170 mm110 mm70 m
252、m，壁厚大部分为2 mm，六个圆柱体较粗大，与壳顶连接处易产生缩松。选用立式冷压室压铸机，一模一件。平直分型面取在壳底，铸件全部在定模。采用顶浇口，铸件对型芯8包紧力大，故开模后铸件能跟随动模移动。溢流槽在四周共十个。壳顶四角的四个盲孔由安装在定模上的型芯13成型。壳体内腔由动模上的型芯8成型。该零件由推件板4及推杆6联合推出。限位螺杆18控制推件板推出距离。壳顶有一环状凹槽a，使直浇口在开模时因该凹槽的作用而可靠地脱出定模。同时，亦避免铸件薄壁顶面产生变形。2支架压铸模(见图14.14)此零件是一块曲折板状铝合金件，壁厚均匀为45 mm。选用卧式冷压室压铸机，一模一件，侧浇口。分型面按铸件外
253、形轮廓为阶梯分型，以便金属液充填的最后部位开设的溢流槽在分型面上。采用推杆推出，推杆2、10设在溢流槽处，推杆26在浇口处。用复位杆3复位。14.3 压铸模结构图例 14.3 压铸模结构图例 14.3 压铸模结构图例 3法兰盘压铸模(见图14.15)此零件为铝合金件，中间是一圆筒，两端各有一方形法兰盘，除一端法兰厚2.5 mm之外，其余壁厚均为1.2 mm左右。选用立式冷压室压铸机，一模二件，平直分型面，采用侧浇口，缝隙式过道的纵向溢流槽。铸件侧凹外形由对接滑块26成型，斜导柱27传动滑块在成型推板8上滑动，在开模的同时抽出滑块。由推杆4推动成型推板，使铸件脱出型芯7。4盖子压铸模(见图14.
254、16)此零件材质为铝合金，是一均匀壁厚的壳体，壁厚为2 mm。选用卧式冷压室压铸机，一模一件。侧浇口开在靠近盖子顶部的附加分型面-上。溢流排气槽开在-分型面上。充填条件好。此零件由推杆4、6推出，复位杆22复位，动作过程如下：(1)开模时，在压射冲头推出余料的力的作用下，推动定模活动套板16，打开了附加分型面-。(2)开模动作继续，压射冲头虽然抽回，但由于动模大型芯12所受包紧力较大，仍能带着铸件和浇口强制定模活动套板16继续跟随动模移动。(3)当限程块29被钩子30钩住时，定模活动套板停住，打开分型面-。与此同时，铸件因包紧大型芯，随动模移动，脱出定模活动套板，因而浇口被切断，自行落下。(4
255、)开模动作继续，铸件由推杆顶出。附加分型面-的打开距离L应大于浇口余料的总厚度，以便浇口脱落及清理工作的进行。14.3 压铸模结构图例 14.3 压铸模结构图例 续图续图14.3 压铸模结构图例 14.3 压铸模结构图例 续图续图14.3 压铸模结构图例 5绳轮压铸模(见图14.17)绳轮铸件材料是铝合金，周围有梯形槽，外形尺寸为100 mm5.5 mm。选用立式冷压室压铸机，一模一件。中心浇口，平直分型面。侧凹由四块斜滑块24成型，以便减少抽芯距离，减小模具体积。斜滑块由顶杆20推动沿斜导板23的燕尾槽滑动抽芯。6壳子压铸模(见图14.18)此零件选用卧式冷压室压铸机压铸，采用半环形浇口，两
256、个溢流槽，一模一件。定模型芯10形成铸件内孔，所受包紧力较大。滑块17、28形成铸件的全部凹凸外形，各由两根斜导柱16进行抽拔。开模时，为确保滑块带动铸件脱出定模，斜导柱延时抽芯(滑块斜孔留有加长量)。滑块受到的胀模力较大，故用定模座板12整体楔紧。此零件由推杆21推出，复位杆18复位。7手轮压铸模(见图14.19)此零件轮毂处及轮缘处各有一嵌件，材质是铝合金。选用立式冷压室压铸机，一模一件，中心浇口，模具四周开排气槽。动模4和定模1沿铸件锥面构成一锥形分型面，有助于动、定模型腔中心对准和排气系统设置。采用推管3和推杆5联合推出，复位杆20复位。为便于在型芯上放置嵌件，采用手动齿轮齿条机构使推
257、管先复位。14.3 压铸模结构图例 14.3 压铸模结构图例 续图续图14.3 压铸模结构图例 14.3 压铸模结构图例 续图续图14.3 压铸模结构图例 14.3 压铸模结构图例 8罩壳压铸模(见图14.20)铝合金罩壳是一深腔壳体零件，壁厚较均匀，侧面有凹凸及侧孔。选用立式冷压室压铸机，一模一件。中心浇口，纵向溢流槽设在侧面，以缝隙式过道连接。斜滑块20、23成型铸件的全部外形，同时还成型铸件大端的端面，即推出部位。开模推出时，由斜滑块沿动模套板9内的“T”形斜槽滑动，进行抽芯和顶出。合模时，定模13的分型面与斜滑块顶面接触，使其复位。斜滑块合拢由整体的动模套板楔紧，足以承受较大的侧面胀模
258、力。斜滑块的接合面上的溢流槽能较好地改善深腔的排气条件。14.3 压铸模结构图例 14.3 压铸模结构图例 续图续图14.3 压铸模结构图例 14.3 压铸模结构图例 续图续图14.3 压铸模结构图例 表壳的材质是铝合金，以平直的底面为分型面，选用卧式冷压室压铸机，一模一件，点浇口。此零件侧面缺口不允许有垂直于分型面方向的斜度，故缺口不能由动模成型，而由侧型芯成型，采用斜导柱抽芯机构。点浇口的浇注系统呈喇叭状，便于从模具内脱出。其最小直径为4mm，即为内浇口。充填效果符合要求，去除浇口的工作较为方便，尤其是浇口去除后外露气孔得以消除。为将内浇口拉断和便于取下浇口(包括余料)，采用定模附加分型面
259、-的结构。其脱模过程如下：(1)开模时，压射冲头推出余料(浇口)并推动定模活动套板17，使附加分型面-打开。(2)当冲头推送行程刚结束的瞬间，由于开模动作还在继续，浇口则因包紧冲头的抽拔头而与铸件断开，浇口便在冲头的抽回动作作用下脱出定模镶件。如果这时抽拔头不能带动浇口使之与铸件断开，则浇口跟随定模活动套板移动，直至打开分型面-，此时也同样能使浇口与铸件断开。当冲头将浇口抽回时，由于浇口的喇叭口直径大于压室(冲头)直径，形成台阶，冲头一抽入压室，这个台阶就起到了将浇口拔出抽拔头的作用。(3)在浇口拉断的过程中，定模活动套板所处空间位置有两种可能：定模活动套板停止移动，这时分型面-打开。为避免定
260、模活动套板受冲头抽回浇口的作用亦被带回，设置了止回机构。14.3 压铸模结构图例 定模活动套板在铸件侧壁带动下继续跟随动模移动，直至被拉杆32上的螺母42挡住，此时打开分型面-。(4)在打开分型面-时，滑块13抽出。(5)继续开模，推杆29及顶杆4推动动模活动套板8共同推出铸件。止回机构的运动过程如下：(1)附加分型面-打开时，止动摆杆38沿着托杆39的斜面下落。(2)当定模活动套板停住时，其上的止动块35即被止动摆杆棘齿卡住，故定模活动套板在压射冲头抽回时不会被带回。(3)合模时，伸出适宜长度的托杆先将止动摆杆沿其斜面托上，使其脱开止动块，即可顺利合模。 止动摆杆上设有三个不同位置的棘齿，以适应因余料厚度不同而造成分型面-打开距离不一的情况，能保证在任一棘齿上卡住止动块。思 考 题选择一个结构简单但有侧凹的压铸件，试设计其用斜导柱抽芯，机动推出的压铸模。
