第7章成型零件及模架設計

1、復習：澆注系統(tǒng)主要由直流道、橫流道、內(nèi)澆口和余料組成。1.澆口如何設計？2.直澆道如何設計？3.橫澆道如何設計？ 選擇類型，具體尺寸按壓鑄件大小、壁厚、質(zhì)量等因素確定。 第7章 成型零件及模架設計 壓鑄模中構(gòu)成型腔的零件，如定模鑲塊、動模鑲塊、型芯、活動型芯稱為成型零件。一般情況下，澆注系統(tǒng)、溢流排氣系統(tǒng)也加工在成型零件上。 7.1 成型零件的結(jié)構(gòu)及分類 壓鑄模成型零件的結(jié)構(gòu)可分為整體式和鑲拼式。 7.1.1整體式結(jié)構(gòu) 成型部分的型腔直接在模塊上加工而成，模塊和型腔構(gòu)成一個整體，如圖7-1所示。整體式結(jié)構(gòu) 整體鑲拼式結(jié)構(gòu)整體式結(jié)構(gòu)壓鑄模的優(yōu)點為： 模具結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸?。?強度、剛度高，不易

2、變形； 壓鑄件表面光滑平整，沒有鑲拼的痕； 便于開設冷卻水道。整體式結(jié)構(gòu)壓鑄模的主要缺點為： 不能合理使用模具材料； 型腔的局部損害會使得整個模塊報廢。整體式結(jié)構(gòu)適用的場合為： 型腔較淺的小型單型腔壓鑄模； 用于形狀較簡單、精度要求不高、合金熔點較低的壓鑄件的模具； 壓鑄件生產(chǎn)批量較小，可不進行熱處理的壓鑄模。7.1.2 鑲拼式結(jié)構(gòu) 成型部分的型腔和型芯由鑲塊鑲拼，裝入模具的套板內(nèi)加以固定而成。根據(jù)鑲塊的組合情況，可分為整體鑲塊式和組合鑲塊式，如圖7-2所示。這種結(jié)構(gòu)形式在壓鑄模中得到廣泛應用。(b)(b)組合鑲塊式圖組合鑲塊式圖7-2 7-2 鑲拼式結(jié)構(gòu)鑲拼式結(jié)構(gòu)(a)(a)整體鑲塊式整體鑲

3、塊式 7.1.3 鑲拼式結(jié)構(gòu)的設計要點（6條） 便于機械加工，以保證成型部位的尺寸精度和組合部位的配合精度。其結(jié)構(gòu)形式見表7-1。 保證鑲塊和型芯的強度及提高鑲塊、型芯與模板相對位置的穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)形式見表7-2。 鑲塊和型芯不應有銳角和薄壁，以防止鑲塊及型芯在熱處理及壓鑄件生產(chǎn)時產(chǎn)生變形和裂紋。其結(jié)構(gòu)形式見表7-3。 鑲塊間隙處產(chǎn)生的飛邊應與脫模方向一致有利于壓鑄模脫模。其結(jié)構(gòu)形式見表7-4。 便于更換和修理。鑲塊和型芯的個別凸凹易損部分、圓弧部分以及局部尺寸精度要求高的成型零件，以及受金屬液直接沖擊的部位，應設計成單獨的鑲塊以便于及時更換和維修。其結(jié)構(gòu)形式見表7-5。 不影響壓鑄件外觀，便

4、于去除飛邊。設計鑲塊和型芯時，應盡可能減少在壓鑄件上留有鑲拼痕跡，以免影響壓鑄件外觀。鑲塊的拼接位置應選擇在壓鑄件的外角上，便于去除飛邊，保證壓鑄件表面平整。其結(jié)構(gòu)形式見表7-6。7 7. .1 1. .4 4 鑲塊的固定形式鑲塊的固定形式 鑲塊固定時必須保持與相關(guān)的零件有足夠的穩(wěn)定性，還鑲塊固定時必須保持與相關(guān)的零件有足夠的穩(wěn)定性，還要求便于加工和裝卸。鑲塊通常安裝在模具的套板內(nèi)，套板要求便于加工和裝卸。鑲塊通常安裝在模具的套板內(nèi)，套板有盲孔和通孔兩種。有盲孔和通孔兩種。圖圖7-3 7-3 盲孔套板鑲塊的固定形式盲孔套板鑲塊的固定形式圖圖7-4 7-4 通孔套板臺階式固定形式通孔套板臺階式固

5、定形式 圖圖7-5 7-5 通孔套板無臺階式固定形式通孔套板無臺階式固定形式 2）鑲塊的固定形式）鑲塊的固定形式 其安裝形式分為其安裝形式分為通孔和不通孔通孔和不通孔兩種形式。兩種形式。圖7-6 主型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式 1.主型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式主型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式7 7. .1 1. .5 5 型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式 成型壓鑄件內(nèi)形的零件稱為成型壓鑄件內(nèi)形的零件稱為型芯型芯。一般將成型壓鑄件。一般將成型壓鑄件整體內(nèi)形的零件稱為主型芯，或稱為凸模；成型壓鑄件局整體內(nèi)形的零件稱為主型芯，或稱為凸模；成型壓鑄件局部內(nèi)形如局部孔、槽的零件稱為部內(nèi)形如局部孔、槽的零件稱為小型芯小型

6、芯。圖7-7 圓形小型芯的固定形式2.2.小型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式小型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式 小型芯通常單獨制造加工，然后再鑲?cè)雱幽?、定模鑲塊或主小型芯通常單獨制造加工，然后再鑲?cè)雱幽?、定模鑲塊或主型芯鑲塊中構(gòu)成成型部件。型芯鑲塊中構(gòu)成成型部件。異形小型芯的固定形式如圖異形小型芯的固定形式如圖7-8所示。所示。7.1.6 鑲塊和型芯的止轉(zhuǎn)形式7.1.7鑲塊和型芯的結(jié)構(gòu)尺寸1.鑲塊壁厚尺寸 鑲塊壁厚尺寸推薦值見表7-7。2.整體鑲塊臺階尺寸 整體鑲塊臺階尺寸推薦值見表7-83.組合式成型鑲塊固定部分長度 組合式成型鑲塊固定部分長度推薦值見表7-94.圓形型芯結(jié)構(gòu)尺寸 圓形型芯結(jié)構(gòu)尺寸推薦值見表7-10

7、7.2成型零件成型尺寸的計算成型零件成型尺寸的計算7.2.1壓鑄件的收縮率壓鑄件的收縮率1.實際收縮率實際收縮率 壓鑄件的收縮率是指室溫時，模具成型尺寸與壓鑄件對應尺寸的相對變化率。又稱為實際收縮率。即常用壓鑄合金的計算收縮率見表常用壓鑄合金的計算收縮率見表7-11。%100鑄模模LLL 2.計算收縮率計算收縮率（室溫下壓鑄件尺寸與模具尺寸的相對差值）室溫下壓鑄件尺寸與模具尺寸的相對差值） 設計模具時，計算成型零件成型尺寸所采用的收縮率為設計模具時，計算成型零件成型尺寸所采用的收縮率為計算收縮率計算收縮率。它包括了壓鑄件收縮值及模具成型零件在工作。它包括了壓鑄件收縮值及模具成型零件在工作溫度時

8、的膨脹值，即溫度時的膨脹值，即）鑄模%(1 LL%100鑄模鑄計LLL 3.收縮率的確定 壓鑄件的收縮率應根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點、收縮條件、壓鑄件壁厚、合金成分及有關(guān)工藝因素等確定。 壓鑄件結(jié)構(gòu)復雜，型芯多，收縮受阻大時收縮率較??；反之收縮率較大。 薄壁壓鑄件收縮率較??；厚壁壓鑄件收縮率較大。 壓鑄件出模溫度越高，壓鑄件與室溫的溫差越大，則收縮率越大；反之收縮率較小。 壓鑄件的收縮率受到模具型腔溫度不均勻的影響，靠近澆口處型腔溫度高，收縮率較大；遠離澆口處型腔溫度較低，收縮率較小。7.2.2 影響壓鑄件尺寸精度的主要因素 壓鑄件收縮率的影響。冷卻收縮是影響壓鑄件尺寸精度的主要因素。對壓鑄合金在各

9、種情況下冷卻收縮的規(guī)律及收縮率的大小把握得越準確，壓鑄件的成型尺寸精度就越高。但設計時選用的計算收縮率與壓鑄件的實際收縮率難以完全相符，兩者之間的誤差必然會使計算精度受到影響。 壓鑄件結(jié)構(gòu)的影響。壓鑄件結(jié)構(gòu)越復雜，精度就越難把握。 模具成型零件制造偏差的影響。 模具成型零件磨損的影響。 壓鑄工藝參數(shù)的影響。復習：1.成型零件結(jié)構(gòu)(1)整體式、整體鑲拼式、組合鑲拼式(2)成型零件結(jié)構(gòu)尺寸查表確定2.壓鑄件的收縮率表示合金收縮性大小的參數(shù)3.3.影響壓鑄件尺寸精度的主要因素7.2.3成型零件成型尺寸的分類、計算要點及標注形式 1.成型尺寸的分類、計算要點 成型尺寸主要可分為型腔尺寸(包括型腔徑向尺

10、寸和深度尺寸)、型芯尺寸(包括型芯徑向尺寸和高度尺寸)、成型部分的中心距離和位置尺寸等。 成型尺寸的計算要點如下： 型腔磨損后尺寸增大，計算型腔尺寸時應使壓鑄件外形接近于最小極限尺寸。 型芯磨損后尺寸減小，計算型芯尺寸時應使壓鑄件內(nèi)形接近于最大極限尺寸。 兩個型芯或型腔之間的中心距離和位置尺寸與磨損量無關(guān)，應使壓鑄件尺寸接近于最大和最小兩個極限尺寸的平均值。 2.成型尺寸標注形式及偏差分布的規(guī)定成型尺寸標注形式及偏差分布的規(guī)定 上述三類成型尺寸，分別采用三種不同的計算方法。上述三類成型尺寸，分別采用三種不同的計算方法。為了簡化計算公式，對標注形式及偏差分布作出以下的規(guī)為了簡化計算公式，對標注形

11、式及偏差分布作出以下的規(guī)定。定。 壓鑄件的外形尺寸壓鑄件的外形尺寸采用單向負偏差，公稱尺寸為最大值；采用單向負偏差，公稱尺寸為最大值；與之相應的與之相應的型腔尺寸采用單向正偏差型腔尺寸采用單向正偏差，公稱尺寸為最小值。，公稱尺寸為最小值。 壓鑄件的內(nèi)形尺寸壓鑄件的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差，公稱尺寸為最小值；采用單向正偏差，公稱尺寸為最小值；與之相應的與之相應的型芯尺寸采用單向負偏差型芯尺寸采用單向負偏差，公稱尺寸為最大值。，公稱尺寸為最大值。 壓鑄件的中心距離壓鑄件的中心距離、位置尺寸采用雙向等值正、負偏差，、位置尺寸采用雙向等值正、負偏差，公稱尺寸為平均值；與之相應的公稱尺寸為平均值；與之相應

12、的模具中心距尺寸也采用雙模具中心距尺寸也采用雙向等值正、負偏差向等值正、負偏差，公稱尺寸為平均值。，公稱尺寸為平均值。 若壓鑄件標注的偏差不符合上述規(guī)定，則應在不改變壓鑄若壓鑄件標注的偏差不符合上述規(guī)定，則應在不改變壓鑄件尺寸極限值的條件下變換其公稱尺寸及偏差值，使之符件尺寸極限值的條件下變換其公稱尺寸及偏差值，使之符合規(guī)定，以適應計算公式。合規(guī)定，以適應計算公式。 1）型腔尺寸計算 標注制造公差后得： 同理型腔深度尺寸： 2%222cMDDD07 . 0%DDDM07 . 0%HHHM3.成型尺寸計算公式圖圖7-12 7-12 型腔尺寸計算型腔尺寸計算直徑代號小寫直徑代號小寫佛愛佛愛2%22

13、2cMddd07 . 0%dddM07 . 0%hhhM2）型芯尺寸計算標注制造公差后得：同理型芯深度尺寸：圖圖7-13 7-13 型芯尺寸計算型芯尺寸計算 圖圖7-14 7-14 中心距離、位置尺寸計算中心距離、位置尺寸計算3）中心距尺寸計算2%LLLM 型腔和型芯尺寸的制造偏差按下列規(guī)定選?。?當壓鑄件尺寸精度為ITllITl3級時，取15； 當壓鑄件尺寸精度為ITl4ITl6級時，取14。 中心距離、位置尺寸的制造偏差按下列規(guī)定選?。?當壓鑄件尺寸精度為ITllITl4級時，取15； 當壓鑄件尺寸精度為ITl5ITl6級時，取14。 根據(jù)成型尺寸標注形式及偏差分布的規(guī)定： 壓鑄件尺寸偏差

14、正負號的選取為 外形尺寸取“一”，內(nèi)形尺寸取“+”； 成型尺寸制造偏差正負號的選取為 型腔尺寸取“+”；型芯尺寸取“一”； 中心距離、位置尺寸的壓鑄件尺寸偏差和成型部分制造偏差均取“”。 4）螺紋型環(huán)和螺紋型芯尺寸計算螺紋型環(huán)尺寸402222243%DDDM402min11243%1XDDM4043%DDDM螺紋型芯尺寸042243%dddM041111143%dddM042222243%dddM圖紙所標螺紋為大徑，如M503，指大徑是50，中徑、小徑與螺距的關(guān)系外螺紋外螺紋 中徑中徑 D2=D-0.6495p 小徑小徑 D1=D-1.0825p外螺紋外螺紋 中徑中徑 d2=D-0.6495p

15、 小徑小徑 d1=D-1.0825p計算案例： 壓鑄模型芯、型腔計算實例，壓鑄件如下圖。材料ZL102(鋁硅合金)，自由收縮率0.50.75%，受阻收縮率0.40.65(%)。 零件結(jié)構(gòu)簡單，收縮率按0.6計算。 50的尺寸要換算成單向公差尺寸，其結(jié)果是：022. 09 .49序號序號類別類別壓鑄件壓鑄件尺尺 寸寸計算公式計算公式 模具尺寸模具尺寸1 1型型腔腔尺尺寸寸徑向徑向2 2深度深度3 3型型芯芯尺尺寸寸徑向徑向4 45 5高度高度6 6中心距中心距 計算結(jié)果如下表：計算結(jié)果如下表：2%LLLM10. 032. 05022. 004408.006012. 02010. 001715.

16、030038. 018.30055. 0005.500055. 042.440025. 003.17002. 009. 603.0004.207.3模架的設計 模架是將壓鑄模各部分按一定的規(guī)律和位置加以組合和固定，組成完整的壓鑄模具，并使壓鑄模能夠安裝到壓鑄機上進行工作的構(gòu)架。模架的設計主要是根據(jù)已確定的設計方案，對有關(guān)零件進行合理的計算、選擇和布置。7.3.1 模架的基本結(jié)構(gòu)模架的基本結(jié)構(gòu)如圖7-16所示。圖圖7-16 7-16 壓鑄模模架的基本結(jié)構(gòu)壓鑄模模架的基本結(jié)構(gòu) 7.3.2 模架設計的基本要求 模架應有足夠的剛度，在承受壓鑄機鎖模力的情況下不發(fā)生變形。 模架不宜過于笨重，以便于模具裝

17、拆、修理和搬運。 模架在壓鑄機上的安裝位置應與壓鑄機規(guī)格或通用模座規(guī)格一致。 模架上應設有吊環(huán)螺釘或螺釘孔，便于模架的吊運和裝配。 鑲塊到模架邊緣的分型面上應留有足夠的位置以設置導柱、導套、緊固螺釘、銷釘?shù)攘慵?模具的總厚度應大于所選用壓鑄機的最小合模距離。7.3.3支承與固定零件設計 支承與固定零件包括動、定模套板，支承板，動、定模座板和墊塊等。1.動、定模套板設計、(1)圓形套板邊框厚度計算(見圖7-17)(2)矩形套板邊框厚度計算(見圖7-18) 圖圖7-17 7-17 圓形套板邊框厚度計算示意圖圓形套板邊框厚度計算示意圖 圖圖7-18 7-18 矩形套板邊框厚度計算示意圖矩形套板邊框

18、厚度計算示意圖(3)動、定模套板邊框推薦尺寸 邊框厚度推薦值見表7-12。2.支承板設計 (1)支承板的厚度計算(3)支承板的加強形式 當墊塊間距L較大或支承板厚度h偏小時，可借助推板導柱或采用支柱，增強對支承板的支承作用，如圖7-20所示。3.座板的設計 座板一般不作強度計算，設計時應考慮以下幾點。 座板上要開設U形槽或留出安裝壓板的位置，借此使模具固定在壓鑄機動、定模安裝板上。U形槽尺寸應與壓鑄機安裝板上的T形槽尺寸一致，如圖7-21所示。 定模座板上的澆口套安裝孔的位置尺寸應與選用的壓鑄機精確配合。4.墊塊的設計 墊塊在動模座板與支承板之間，形成推出機構(gòu)工作的活動空間。對于小型壓鑄模具，

19、還可以利用墊塊的厚度來調(diào)整模具的總厚度，滿足壓鑄機最小合模距離的要求。墊塊在壓鑄生產(chǎn)過程中承受壓鑄機的鎖模力作用，必須要有足夠的受壓面積。墊塊與動模座板組合形成動模的模座，模座的基本結(jié)構(gòu)形式如圖7-22所示。7.3.4 導向零件設計 導向零件的作用是引導動模按一定的方向移動，保證動、定模在安裝和合模時的準確對合，防止型腔、型芯錯位。最常用的導向零件為導柱和導套。1. 導柱和導套的設計 (1)導柱和導套的設計要點 導柱應具有足夠的剛度，保證動、定模在安裝和合模時的正確位置。 導柱應高出型芯高度，以避免型芯在模具合模、搬運時受到損壞。 為了便于取出壓鑄件，導柱一般設置在定模上。 模具采用推件板卸料

20、時，導柱設置在動模上，以便于推件板在導柱上滑動進行卸料。 臥式壓鑄機上采用中心澆口的模具，導柱設置在定模座板上。(2)導柱的主要尺寸導柱的主要尺寸如圖7-23所示。(3)導套的主要尺寸 導套的主要尺寸如圖7-24所示。(4)導柱、導套的配合要求 導柱、導套的配合要求如圖7-25所示。2.導柱、導套在模板中的位置 矩形模具導柱、導套一般都布置在模板的四個角上，保持導柱之間有最大開檔尺寸，以便于取出壓鑄件。為了防止動、定模在裝配時錯位，可將其中一根導柱取不等分分布，如圖7-26所示。7.4加熱與冷卻系統(tǒng)設計7.4.1 加熱與冷卻系統(tǒng)的作用 模具溫度是影響壓鑄件質(zhì)量的一個重要因素，但在生產(chǎn)過程中往往

21、未得到嚴格的控制。 大多數(shù)形狀簡單、成型工藝性好的壓鑄件對模具溫度控制要求不高，模具溫度在較大區(qū)間內(nèi)變動仍能生產(chǎn)出合格的壓鑄件。而生產(chǎn)形狀復雜、質(zhì)量要求高的壓鑄件時，則對模具溫度有嚴格的要求，只有把模具溫度控制在一個狹窄的溫度區(qū)間內(nèi)，才能生產(chǎn)出合格的壓鑄件。因此，必須嚴格控制模具溫度。 壓鑄生產(chǎn)中模具的溫度由加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)進行控制和調(diào)節(jié)。 加熱系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的主要作用：使壓鑄模達到較好的熱平衡狀態(tài)和改善壓鑄件順序凝固條件；提高壓鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量；穩(wěn)定壓鑄件的尺寸精度；提高壓鑄生產(chǎn)效率；降低模具熱交變應力，提高壓鑄模使用壽命。 在一個壓鑄循環(huán)中，模具型腔的溫度要發(fā)生很大的變化。如圖7

22、-28所示，鋁合金壓鑄時，模具型腔溫度上下波動可達300左右。7.4.2加熱系統(tǒng)設計1.模具的加熱方法 壓鑄模的加熱系統(tǒng)主要用于預熱模具，模具的加熱方法介紹如下。 (1)火焰加熱 (2)加熱裝置加熱 常用的電加熱裝置為電阻式加熱器，包括電熱棒、電熱板、電熱圈、電熱框等， (3)模具溫度控制機加熱 模具溫度控制機利用熱交換原理，以高溫導熱油為載體，通過加熱或冷卻控制其溫度，泵入壓鑄模中的通道，從而精確地控制模具的溫度。模具溫度控制機可以用來預熱壓鑄模以及在壓鑄過程中將模具的溫度保持在一定的區(qū)間內(nèi)，以滿足提高壓鑄件質(zhì)量及壓鑄生產(chǎn)自動化的需要。采用模具溫度控制機不但能有效地控制模具的溫度，還能延長壓

23、鑄模的使用壽命。7.4.3 冷卻系統(tǒng)設計1.模具的冷卻方法 壓鑄模的冷卻系統(tǒng)用于冷卻模具，帶走壓鑄生產(chǎn)中金屬液傳遞給模具的過多熱量，使模具冷卻到最佳的工作溫度。模具的冷卻方法介紹如下。 (1)水冷卻 水冷是在模具內(nèi)設置冷卻水通道，使冷卻水通入模具帶走熱量。水冷的效率高，易控制，是最常用的壓鑄模冷卻方法。 (2)風冷卻 風冷是用鼓風機或空氣壓縮機產(chǎn)生的風力吹走模具的熱量。風冷方法簡便，不需要在模具內(nèi)部設置冷卻裝置，但風冷的效率低，適用于壓鑄低熔點合金或中、小型薄壁件的要求散熱量較小的模具。另外，對于壓鑄模中難以用水冷卻的部位，可考慮采用風冷的方式。如圖7-30所示，開模后滑塊開啟鑲塊內(nèi)的壓縮空氣通道，冷卻薄片狀型芯。 (3)用傳熱系數(shù)高的合金(鈹青銅、鎢基合金等)冷卻 如