壓鑄模具系統(tǒng)澆道參數(shù)PQ2設(shè)計(jì)技術(shù).doc

窗體底端壓鑄模具系統(tǒng)澆道參數(shù)PQ2設(shè)計(jì)技術(shù) 發(fā)布時(shí)間:2011-5-12 17:33:24 來源：互聯(lián)網(wǎng)文字【大 中 小】 李湘生 ，柳百成z(1.浙江工程學(xué)院機(jī)控學(xué)院，浙江杭州310018;2.清華大學(xué)機(jī)械工程系，北京100084)摘要：壓鑄技術(shù)中，澆道參數(shù)的確定是一項(xiàng)最復(fù)雜的工作，也是一項(xiàng)最重要的工作。本文在PQ2 圖的基礎(chǔ)上提出了確定澆道參數(shù)的一個(gè)新方法，該方法不僅考慮了所成形零件的有關(guān)因素， 而且考慮了壓鑄機(jī)的有關(guān)參數(shù)，從而可以更科學(xué)，更實(shí)用，該方法在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用后取得了良好的效果。關(guān)鍵詞：壓鑄;模具;澆道中圖分類號(hào)：TG249.2;TG241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1001.4977(2004)11.0929.03PQ2 Design Techn ique of Gating Parameters for D ieCastingDie SysternLI Xiang.sheng。， L IU Bai.cheng(1.School of Mechanic and Control，Zhejiang Institute of Science and Tecnology，Hangshou 310018，Zhejiang。China;2.Department of Mechanical Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China)壓鑄技術(shù)在發(fā)展的過程中，澆道系統(tǒng)常常比壓鑄的其他課題更容易引起人們的爭(zhēng)議和論述，說明澆道系統(tǒng)包含了許多學(xué)科的知識(shí)。壓力鑄造自問世以來。較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)。澆道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一直是建立在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。具體做法是根據(jù)鑄件品質(zhì)對(duì)澆道的設(shè)計(jì)做出評(píng)估，然后反復(fù)修改澆道，直到所得鑄件滿足要求為止。只是到了最近的20多年來，PQ2 圖這一新技術(shù)產(chǎn)生以后， 澆道設(shè)計(jì)才將理論設(shè)計(jì)、科學(xué)計(jì)算和參數(shù)測(cè)定結(jié)合在一起，po2圖標(biāo)志著壓鑄技術(shù)的重大進(jìn)步1，2l。1 澆道計(jì)算模型金屬液在型腔內(nèi)的填充，是一個(gè)高壓、高速流動(dòng)過程。填充過程中， 填充條件由壓力、速度、溫度、時(shí)間和排氣等因素組成。澆道系統(tǒng)與壓力傳遞、填充速度、填充時(shí)間、凝固時(shí)間、型腔溫度、金屬溫度以及排氣條件等方面有密切關(guān)系。在有些研究中。PQ2 圖主要應(yīng)用于核查已設(shè)計(jì)的澆道系統(tǒng)和壓鑄機(jī)所提供的能量。但是根據(jù)本研究。PQ2 圖還有一個(gè)重要的用途，就是直接根據(jù)PQ2 圖設(shè)計(jì)澆道的關(guān)鍵參數(shù)。壓鑄機(jī)的壓鑄過程是二個(gè)液壓系統(tǒng)：一個(gè)液壓系統(tǒng)是壓鑄機(jī)的液壓系統(tǒng);另一個(gè)液壓系統(tǒng)是金屬液從坩堝到型腔的液體傳遞系統(tǒng)。為了表述的方便，先對(duì)本文所用的一些符號(hào)進(jìn)行說明。Ps ， 作用于壓室內(nèi)金屬液的壓射比壓; ，金屬液的密度;應(yīng)用伯努利定律的一個(gè)簡(jiǎn)化形式3J，可以得出金屬液的流動(dòng)系統(tǒng)中內(nèi)澆遭處的壓射壓力：則內(nèi)澆道速度等于金屬的流量Q 除以內(nèi)澆道面積F 的乘積所以有：此式揭示了壓射壓力與流量的函數(shù)關(guān)系。如果用線圖表示就是模具的澆遭系統(tǒng)應(yīng)有的壓力與流量關(guān)系線。壓鑄機(jī)壓射過程的液體流動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示，當(dāng)壓射沖頭移動(dòng)時(shí)，蓄能器的部分壓力用于提供壓射缸的液體流動(dòng)所需能量。剩余的能量則作為推動(dòng)沖頭的有效壓力，液體流動(dòng)所需的壓力則與壓射逐度的平方成正。根據(jù)伯努利定律 有：式(5)表明了壓鑄機(jī)能夠提供的壓射比壓與流量的關(guān)系，即壓射比壓與流量的平方冪呈一次線性關(guān)系式(2)是金屬壓鑄所需的能量，式(5)是機(jī)床能夠提供的能量。一般來說總是要求壓鑄機(jī)能夠提供的能量大于模具所要求的能量。那么在實(shí)際工作過程中的工作狀態(tài)則是由這兩種關(guān)系決定的。聯(lián)立方程(1)和方程(4)則有：解上述方程組，可得到：將a、b分別代入上式可得這個(gè)公式說明了確定澆道面積的依據(jù)。澆道面積主要根據(jù)壓鑄機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)和零件充填速度確定，當(dāng)要求零件充填速度高時(shí)，澆道面積就要減小，同時(shí)如果壓鑄機(jī)所能提供的能量較高，那么澆道面積可以增加。另一方面， 澆道面積還受到澆道流動(dòng)效率、合金密度的影響，當(dāng)澆道流動(dòng)效率高時(shí)，澆道面積可以減小，相反，如果所設(shè)計(jì)澆道不能滿足要求，也可以通過修改澆道參數(shù)提高流動(dòng)效率。對(duì)于輕合金，必須采用較大的澆道面積才能滿足要求。這些與現(xiàn)有的壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊(cè)4 里的結(jié)論不同。2 極限澆道速度式(8)說明當(dāng)澆道速度增加，那么澆道的面積就必須減小，但是極限澆道面積最小是0，所以澆道速度存在一個(gè)上限。這個(gè)上限大致可以按下式估計(jì)：最大澆道速度可以提供一個(gè)設(shè)計(jì)參考：如果模具系統(tǒng)和壓鑄機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)不匹配，那么這個(gè)最大速度值可能小于壓鑄高質(zhì)量零件所需要的壓鑄速度。那么就無論怎么修改模具都不能得到合格品，這是成品率低下的一個(gè)根本原因。而薄壁鋅合金壓鑄件所需要的澆道速度一般為(根據(jù)研究的結(jié)果)4050m/s對(duì)于拉鏈壓鑄件一般采用150kN壓鑄機(jī)，壓鑄合金采用鋅合金， 有如下的一些基本參數(shù)：Ds =38ram，Dg 38 mm 2.4=91.2mm則得到最大澆道速度為55.84m/s。3 澆道速度校核公式從另一個(gè)角度考慮，從實(shí)際的澆道截面積可以得到實(shí)際的澆道速度：對(duì)于150kN壓鑄機(jī)，澆道截面積為24mm2的情況(公司很多模具的澆道截面積都是24mm2)時(shí)，計(jì)算得n =52m/s。這個(gè)速度超過了一般壓鑄的要求速度，這樣有可能引起壓鑄件中出現(xiàn)漩渦現(xiàn)象。對(duì)此可以通過調(diào)整澆道大小來改變壓鑄速度。4 填充時(shí)間上面的討論主要是關(guān)于從澆道的設(shè)計(jì)來保證零件的表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量， 但是還有一個(gè)問題必須注意，就是體積較大的零件采用小面積澆道時(shí)，將導(dǎo)致填充時(shí)間太長(zhǎng)，不能完全填充或者填充不滿。這就要求實(shí)際填充時(shí)間必須小于該零件所要求的填充時(shí)間。零件所要求的填充時(shí)間與零件的材料、溫度和零件最小壁厚有關(guān)，在過去的研究中已經(jīng)針對(duì)不同的材料提出了計(jì)算模型，這方面已經(jīng)有許多可用的資料。但是，對(duì)于一種特定的零件、特定的壓鑄模具和特定壓鑄機(jī)，實(shí)際填充時(shí)間是很難計(jì)算準(zhǔn)確的，這里可以根據(jù)上面的研究給出一個(gè)大概的估計(jì)，這個(gè)估計(jì)可以作為設(shè)計(jì)師的一個(gè)參考：式中:ts 實(shí)際填充時(shí)間k 損耗系數(shù)Qp壓鑄件金屬液的體積只有當(dāng)實(shí)際壓鑄時(shí)間小于零件所需要的壓鑄時(shí)間時(shí)，零件才能充滿。例如， 對(duì)于壓鑄金屬液的總體積為6000mm0。澆道面積為24ram2，計(jì)算所需的實(shí)際填充時(shí)間為0.005s，而一般薄壁鋅合金的要求填充時(shí)間為0.01s，所以能滿足要求。如果不能滿足要求，那么主要通過調(diào)整壓鑄件金屬液的體積來縮短填充時(shí)間，也可以采用大的壓鑄機(jī)來生產(chǎn)，通過修改澆道是不能達(dá)到高質(zhì)量填充目的的。5 結(jié)論(1)確定壓鑄模具澆道面積應(yīng)該主要依據(jù)壓鑄機(jī)的技術(shù)參數(shù)、零件所要求的壓鑄速度，而不能根據(jù)壓鑄件的重量來確定。(2)壓鑄模具極限澆道速度是與壓鑄機(jī)所提供的能量和模具澆道系統(tǒng)效率有關(guān)的，提高澆道系統(tǒng)的效率對(duì)提高壓鑄生產(chǎn)效率、提高壓鑄質(zhì)量是重要的。(3)壓鑄填充時(shí)間是由壓鑄件的重量確定的，如果填充時(shí)間不能滿足要求可以采用大的壓鑄機(jī)，對(duì)于一型多件也可以通過調(diào)整壓鑄件的重量來滿足需要。參考文獻(xiàn)：(1 陳金城.壓鑄澆口技術(shù)