《壓鑄模及其他模具》第三章_壓鑄模設(shè)計

1、壓鑄模與其他模具壓鑄模與其他模具第三章 壓鑄模設(shè)計目目 錄錄l第一節(jié) 壓鑄模的基本組成l第二節(jié) 壓鑄模零部件的設(shè)計l第三節(jié) 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計l第四節(jié) 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)的設(shè)計l第五節(jié) 推出機構(gòu)的設(shè)計l第六節(jié) 冷卻和加熱系統(tǒng)的設(shè)計l第七節(jié) 壓鑄模的設(shè)計步驟和實例l第八節(jié) 壓鑄模的失效分析l第九節(jié) 壓鑄模的缺陷分析與排除措施概述概述 隨著車輛和電動機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例不斷增加，同時，對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度的要求也將提高。 1- 限位塊 2,16,23,28-螺釘 3-彈簧 4-螺栓 5-螺母 6-斜銷 7-滑塊 8-楔緊塊 9-定模套板 10-銷釘 11- 側(cè)型芯 12,15

2、-動模鑲塊 13-定模鑲塊l4-型芯 17-定模座板18-澆口套 19- 導(dǎo)柱20-動模套板 21-導(dǎo)套22-澆道鑲塊 24,26,29-推桿25-支承板 27-限位釘.30- 復(fù)位 桿 31- 推板導(dǎo)套32-推板導(dǎo)柱 33-推板34-推桿固定板 35-墊塊36-動模座板壓鑄模結(jié)構(gòu)圖第一節(jié)第一節(jié) 壓鑄模的基本組成壓鑄模的基本組成一.成型零件 決定壓鑄件幾何形狀和尺寸精度的零件。成形壓鑄機外表面稱為型腔，內(nèi)表面稱為型芯。二.結(jié)構(gòu)零件 包括支承固定零件和導(dǎo)向合模零件。支承固定零件使模具能夠安裝到壓鑄機上；導(dǎo)向合模零件保證合模是正確定位和導(dǎo)向。三.澆注系統(tǒng) 是引導(dǎo)熔融合金從壓鑄機的壓室流到模具型腔的

3、通道。它由直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口和分流錐等組成。四.排溢系統(tǒng) 一般包括排氣槽和溢流槽，根據(jù)熔融合金的充填情況開設(shè)。五.側(cè)向抽芯機構(gòu) 壓鑄機側(cè)面有凸臺或孔穴時，需要用側(cè)向型芯來成型。六.推出與復(fù)位機構(gòu) 推出機構(gòu)是指將壓鑄件從模具的成型零件上脫出的機構(gòu)；復(fù)位機構(gòu)是指合模時將推出機構(gòu)回復(fù)到原始位置的機構(gòu)。七.加熱與冷卻系統(tǒng) 達(dá)到壓鑄模的熱平衡。八.其它 如緊固件、定位件等。第二節(jié)第二節(jié) 壓鑄模零部件的設(shè)計壓鑄模零部件的設(shè)計一.分型面的選擇1.分型面的類型2.分型面的選擇原則（1）盡可能使壓鑄機開模后留在動模；（2）分型面應(yīng)盡量設(shè)計在壓鑄件端面輪廓最大的地方；（3）分型面應(yīng)盡量設(shè)在金屬流動方向的末端；

4、（4）分型面的選擇應(yīng)有利于保證壓鑄件的質(zhì)量；（5）盡可能選擇平直分型面；（6）分型面的選擇應(yīng)保證側(cè)向活動型芯能順利抽出。二.成型零件的設(shè)計 設(shè)計壓鑄模時，需要合理設(shè)計成型零件的結(jié)構(gòu)形式，準(zhǔn)確計算尺寸公差，保證足夠的強度、剛度和良好的表面質(zhì)量。1.成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）成型零件的結(jié)構(gòu)形式（2）鑲塊的固定形式 其安裝形式分為通孔和不通孔兩種形式。（3）型芯的固定形式 型芯通常采用臺階固定、鉚接和螺釘連接等方式。2.成型零件的尺寸計算（1）鑲塊的主要尺寸 1）鑲塊壁厚尺寸見教材表31； 2）整體鑲塊的臺階尺寸見表32； 3）組合形式成型鑲塊固定部分長度見表33。（2）圓型芯的主要尺寸 見表34。（

5、3）影響鑄件尺寸精度的因素 1）成型零件的制造誤差； 2）壓鑄件的收縮率； 3）成型零件的磨損； 4）模具結(jié)構(gòu)及壓鑄工藝的影響。%100模鑄模LLL（4）成型零件工作尺寸的計算 1）型腔尺寸計算 標(biāo)注制造公差后得： 同理型腔深度尺寸： 2）型芯尺寸計算 標(biāo)注制造公差后得： 同理型芯深度尺寸：2%222cMDDD07 . 0%DDDM07 . 0%HHHM2%222cMddd07 . 0%dddM07 . 0%hhhM 3）中心距尺寸計算 4）螺紋型環(huán)和螺紋型芯尺寸計算 型環(huán)尺寸 型芯尺寸2%LLLM4043%DDDM402222243%DDDM402min11243%1XDDM042243%d

6、ddM042222243%dddM041111143%dddM三.結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計1.動、定模板邊框厚度設(shè)計（1）圓形套板邊框厚度 HHDpbb21 2bDpb （2）矩形套板邊框厚度（3）動、定模套板邊框厚度推薦尺寸 見表36。 HLFHFFb48112222.動模支承板厚度尺寸（1）動模支承板的厚度計算（2）動模支承板厚度推薦尺寸 見表37。 ApFBFLhbW2（3）動模支承板的加強結(jié)構(gòu)3.動、定模座板的設(shè)計（1）定模座板的設(shè)計 定模座板與定模套板構(gòu)成壓鑄模定模部分基體，安裝在壓鑄機的固定模板上。（2）動模座板的設(shè)計 動模座板與墊塊構(gòu)成壓鑄模動模部分基體，安裝在壓鑄機的活動模板上，因此動模

7、座板上也必須留出安裝壓板或緊固螺釘?shù)奈恢谩?.導(dǎo)向零件的設(shè)計（1）導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計要點 導(dǎo)柱應(yīng)有足夠剛度，在開合模時運動靈活，沒有卡死現(xiàn)象。（2）導(dǎo)柱、導(dǎo)套的尺寸和結(jié)構(gòu)形式 在壓鑄模中，一般均設(shè)四根導(dǎo)柱。導(dǎo)向部分的直徑可按下式經(jīng)驗公式計算： 導(dǎo)柱和導(dǎo)套已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有A型和B型兩種。AKd 第三節(jié)第三節(jié) 澆注系統(tǒng)和溢排系統(tǒng)的設(shè)澆注系統(tǒng)和溢排系統(tǒng)的設(shè)計計一.澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)主要由直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口和余料等組成。二.直流道設(shè)計1.立式冷壓室壓鑄機用直澆道（1）噴嘴導(dǎo)入口直徑d1一般為822mm；（2）澆口套與噴嘴連接處的直徑比噴嘴出口處的直徑每邊大0.51.0mm；（3）噴嘴部分脫模斜度

8、130，澆口套的脫模斜度取1303；（4）分流錐出環(huán)形通道的截面積一般為噴嘴導(dǎo)入口截面積的1.2倍，直澆道底部分流錐的直徑d3，一般可按下式計算：（5）直澆道與橫澆道連接處圓角半徑R=620mm。2.臥式冷壓室壓鑄機用直澆道（1）根據(jù)壓室比壓選定壓室直徑D；（2）直澆道厚度H一般取壓室直徑的1/21/3，直澆道脫模斜度1302；（3）壓室內(nèi)徑和澆口套內(nèi)徑應(yīng)保持同軸度。3.熱壓室壓鑄機用直澆道（1）根據(jù)壓鑄件結(jié)構(gòu)和質(zhì)量選擇壓室、噴嘴和澆口套的尺寸；（2）分流錐脫模斜度46，長度L=5070mm，端面至分流錐頂端距離l=1022mm，d=1224，R=45mm，h=2.53.5mm。（3）通常在澆

9、口套及分流錐的內(nèi)部設(shè)置冷卻系統(tǒng)。4.分流錐的作用和結(jié)構(gòu)形式（1）將熔融合金平穩(wěn)地從直澆口引入橫澆口和內(nèi)澆口；（2）可調(diào)整澆注系統(tǒng)的截面積；（3）借助熔融合金對分流錐的包緊力，在開模時能拉住直澆道余料。三.橫澆道設(shè)計1.橫澆道的截面形狀和尺寸 橫澆道最基本的截面形狀有四種：圓形、方形、矩形和梯形。2.橫澆道的布置與長度 橫澆道一般設(shè)置在定模，其截面在長度方向應(yīng)保持緩慢過渡，不允許有突然的擴張或縮小，以免形成低壓區(qū)而使熔融合金產(chǎn)生渦流。 橫澆道的長度一般取3040mm左右，也可按下式計算： 在多型腔壓鑄模中，橫澆道的結(jié)構(gòu) 如圖所示，其尺寸：3.橫澆道與內(nèi)澆口和壓鑄件之間的連接方式四.內(nèi)澆口設(shè)計1.

10、內(nèi)澆口的種類和特點2.內(nèi)澆口的尺寸選擇（1）內(nèi)澆口的厚度 對于薄壁復(fù)雜壓鑄件，宜采用較薄的內(nèi)澆口，以保持必要的充型速度；一般結(jié)構(gòu)的壓鑄件以取較厚的內(nèi)澆口為主， 使充型平穩(wěn)，并且有利于改善排氣條件。（2）內(nèi)澆口的寬度和長度 內(nèi)澆口的寬度和長度經(jīng)驗數(shù)值見下表：（3）內(nèi)澆口的截面積計算3.內(nèi)澆口位置的選擇原則（1）內(nèi)澆口位置應(yīng)使熔融合金進(jìn)入型腔后，首先充填型腔深處難以排氣的部位；（2）除特大型壓鑄件，一般內(nèi)澆口的數(shù)量以單個為主；（3）內(nèi)澆口的位置應(yīng)盡量避免熔融合金直沖型芯或型腔側(cè)壁；（4）內(nèi)澆口的位置應(yīng)使熔融合金流程最短，不過多改變流向；（5）應(yīng)設(shè)在壓鑄件較厚的部位；（6）內(nèi)澆口的引入位置不應(yīng)引起壓

11、鑄件的收縮變形；（7）有時設(shè)在熱節(jié)處，提高補縮效果；（8）對精度要求較高、表面粗糙值小且不加工的部位，不宜布置內(nèi)澆口。五.排溢系統(tǒng)的設(shè)計 排溢系統(tǒng)由排氣槽和溢流槽兩大部分組成。1.溢流槽的設(shè)計（1）溢流槽位置的選擇通常設(shè)置在熔融合金最后沖擊或最后充填的部位，以及熔融合金匯流、易裹入氣體和產(chǎn)生渦流的部位，或鑄件過厚、過薄的部位。（2）溢流槽的截面形狀和尺寸 溢流槽的截面形狀有三種，生產(chǎn)中常用、型，在調(diào)節(jié)模具熱平衡時用型。2.排氣槽的設(shè)計（1）排氣槽位置的選擇 盡可能設(shè)在分型面上，以便脫模；應(yīng)設(shè)在動?；蚨５耐粋?cè)；為防止熔融合金向外噴濺，可在溢流槽后端開設(shè)曲折形的排氣槽。（2）排氣槽的形狀和尺寸

12、第四節(jié)第四節(jié) 側(cè)向分型抽芯機構(gòu)的設(shè)計側(cè)向分型抽芯機構(gòu)的設(shè)計一.抽芯機構(gòu)的分類和組成1.抽芯機構(gòu)的分類 可分為手動抽芯機構(gòu)、機械抽芯機構(gòu)和液壓抽芯機構(gòu)等。 機械抽芯機構(gòu)又可分為斜銷抽芯機構(gòu)、斜滑塊抽芯機構(gòu)、彎銷抽芯機構(gòu)和齒輪齒條抽芯機構(gòu)等。2.抽芯機構(gòu)的組成 抽芯機構(gòu)由成型零件、運動零件、傳動零件、限位零件和鎖緊零件等組成。二.抽芯力和抽芯距的確定1.抽芯力的計算 影響抽芯力的因素很多，有合金的種類，壓鑄件包住活動型芯的表面積和壁厚等等，要精確計算十分困難。 生產(chǎn)中主要考慮包緊力，根據(jù)力平衡方程：2.抽芯距的計算 抽芯后活動型芯應(yīng)完全脫離壓鑄件，使壓鑄件能順利推出型腔，此時型芯在抽芯方向所移動的

13、距離就稱為抽芯距。 一般抽芯距等于側(cè)孔深度加安全之K，如圖所示，抽芯距為： 當(dāng)按上式計算還會妨礙壓鑄件的脫模時，需根據(jù)壓鑄件和模具結(jié)構(gòu)來確定。如圖所示圓形骨架壓鑄件，圖a、b分別采用二等分和多等分合模機構(gòu)，抽芯距計算方法分別為：三.常用抽芯機構(gòu)的設(shè)計1.斜銷抽芯機構(gòu) 斜銷抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，可利用開模、合模動力實現(xiàn)抽芯和復(fù)位，在中小型壓鑄模中應(yīng)用廣泛。（1）斜銷直徑和長度計算 斜銷上所承受最大彎矩： 斜銷直徑受其抗彎強度的限制： 抗彎截面系數(shù)： 得斜銷直徑： 斜銷長度由具體抽芯機構(gòu)而定：（2）斜銷抽芯機構(gòu)的滑塊設(shè)計 滑塊基本形式： 滑塊的導(dǎo)滑形式：（3）斜銷抽芯機構(gòu)的限位和鎖緊方式 開

14、模后，滑塊必須停留在剛剛脫離斜銷的位置上，不可任意移動。同時必須依靠鎖緊裝置來保證滑塊的精確位置。（4）斜銷的延時抽芯 延時抽芯是指開模后，抽芯機構(gòu)不立即開始工作，而是當(dāng)動、定模分開一定的距離后才開始抽芯。 按模具的設(shè)計需要已知延時抽芯的行程sy，則滑塊斜孔的增長量按下式計算：（5）斜銷抽芯機構(gòu)的基本形式2.彎銷抽芯機構(gòu) 其工作原理與斜銷抽芯機構(gòu)相同，不同的是以矩形截面的彎銷替代了圓柱形的斜銷。具有以下特點：（1）能承受較大彎矩；（2）彎銷各段可做成不同斜段甚至直段；（3）彎銷的截面和長度均可縮??；（4）可在彎銷端部裝支承塊增加強度；（5）可以不設(shè)限位裝置；（6）彎銷制造困難，順暢性欠缺。3.

15、斜滑塊抽芯機構(gòu) 注意以下要點：（1）準(zhǔn)確計算斜滑塊高度；（2）滑塊推出行程的計算（3）動模上應(yīng)設(shè)置中心支柱或型芯4.齒輪齒條抽芯機構(gòu)5.液壓抽芯機構(gòu)第五節(jié)第五節(jié) 推出機構(gòu)的設(shè)計推出機構(gòu)的設(shè)計一.推出機構(gòu)的組成和分類1.推出機構(gòu)的組成 推出機構(gòu)主要由推出元件、復(fù)位元件、限位元件、導(dǎo)向元件和結(jié)構(gòu)元件等組成。2.推出機構(gòu)的分類（1）按動力源分類手動推出機構(gòu)、機動推出機構(gòu)、液壓推出機構(gòu)（2）按推出元件的類別分類推桿推出機構(gòu)、推管與推叉推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)、斜滑塊推出機構(gòu)和組合推出機構(gòu)。（3）按模具結(jié)構(gòu)特征分類常用推出機構(gòu)、二級推出機構(gòu)和定模推出機構(gòu)。二.常用推出機構(gòu)1.推桿推出機構(gòu)（1）推桿的基本

16、形式和固定方式 推桿的基本形式： 推桿的固定方式：（2）推桿的位置選擇 1）應(yīng)設(shè)置在壓鑄件受包緊力最大的位置； 2）推出元件的分布應(yīng)均勻； 3）分流錐周圍應(yīng)均布設(shè)置推桿； 4）壓鑄件表面不允許留有推痕時，應(yīng)將推件設(shè)在壓鑄件外，通常將推桿設(shè)在溢流槽上； 5）推桿應(yīng)與型腔面平齊或凸出型腔表面0.1mm。2.推管推出機構(gòu) 主要適用于薄壁筒形壓鑄件的推出。它的結(jié)構(gòu)特點是推力分布均勻，壓鑄件變形小，無推出痕跡，運動較平穩(wěn)，但型芯噴涂涂料困難。3.推件板推出機構(gòu) 推件板推出力均勻，推出平穩(wěn)，壓鑄件變形小，且無推痕，但型芯噴涂涂料困難。第六節(jié)第六節(jié) 加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 壓鑄模的溫度控制

17、通過模具的加熱和冷卻系統(tǒng)來實現(xiàn)。模具在壓鑄生產(chǎn)前應(yīng)進(jìn)行充分預(yù)熱，連續(xù)的壓鑄生產(chǎn)后，又需要有充分的冷卻。一.加熱系統(tǒng)的設(shè)計1.壓鑄模預(yù)熱作用1）避免熔融合金受激冷而很快失去流動性；2）避免模具因激熱而脹裂，同時減少模具工作時的冷熱交變應(yīng)力；3）調(diào)整模具滑動部分配合間隙，以免產(chǎn)生溢料；4）可降低型腔中空氣的密度，有利于排氣。2.模具的加熱方法 主要有火焰加熱和電加熱法?；鹧婕訜岱椒ú僮骱唵危A(yù)熱效果理想。 目前最常用的是電熱管加熱：管狀電熱元件加熱法、低電壓大電流加熱法。3.電加熱裝置的設(shè)計（1）加熱孔的分布 一般設(shè)置在動、定模套板，支承板和動、定模板上，按實際需要設(shè)置電熱元件的安裝孔。（2）加

18、熱孔的方向 采用低電壓大電流法時，加熱孔的方向應(yīng)設(shè)置在模具工作位置的垂直方向上。（3）測溫孔位置 在動定模套板上可布置供安裝熱電偶的測溫孔，以便控制模溫。二.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計1.壓鑄模的冷卻方法 模具的冷卻方法主要有風(fēng)冷和水冷。2.水冷卻裝置的設(shè)計 冷卻水道布置在型腔內(nèi)溫度最高、熱量比較集中的區(qū)域，流道要暢通。（1）型芯和型腔的冷卻（2）澆注系統(tǒng)的冷卻 結(jié)構(gòu)較大的分流錐，其冷卻水道采用噴嘴式，澆口套的冷卻水道設(shè)計成循環(huán)式。第七節(jié)第七節(jié) 壓鑄模的設(shè)計步驟和實例壓鑄模的設(shè)計步驟和實例一.壓鑄模分類 通常按模具結(jié)構(gòu)上的某一特征 進(jìn)行分類，可分為單分型面和多分型面壓鑄模、側(cè)向分型抽芯機構(gòu)壓鑄模、螺紋旋出

19、機構(gòu)壓鑄模、兩次推出機構(gòu)壓鑄模等。二.壓鑄模設(shè)計的主要內(nèi)容和步驟1.對壓鑄件進(jìn)行工藝分析，并制訂壓鑄工藝規(guī)程；2.選擇分型面及澆注排溢系統(tǒng)的設(shè)計；3.確定壓鑄模的結(jié)構(gòu)；4.繪制壓鑄模裝配圖；5.繪制壓鑄模零件圖。三.壓鑄模零件的材料選擇及熱處理要求1.壓鑄模零件的材料 盡可能滿足耐高溫、導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)小、熱處理變形小、淬透性好，滿足強度、剛度要求的材料。2.壓鑄模零件的熱處理要求 采用真空或保護(hù)氣氛熱處理，可減少脫碳、氧化、變形和開裂。成型零件淬火后應(yīng)采用2次或多次的回火，必要時成型面可進(jìn)行軟氮化和氮化處理，氮化層深度為0.080.15mm，硬度HV600。第八節(jié)第八節(jié) 壓鑄模的失效分析

20、壓鑄模的失效分析一.壓鑄模的失效形式及原因 壓鑄模失效形式主要有：侵蝕、磨損、變形、冷熱疲勞和開裂五種。 模具失效的主要原因有以下三點： 1.熱交變應(yīng)力引起的熱疲勞； 2.熔融合金對模具材料的化學(xué)物理作用； 3.壓鑄件脫模時，模具產(chǎn)生的局部應(yīng)力。二.提高壓鑄模使用壽命的措施 為了提高壓鑄模的使用壽命，從以下幾方面加以考慮： 1.壓鑄件的設(shè)計； 2.壓鑄模的設(shè)計； 3.模具的加工質(zhì)量。第九節(jié)第九節(jié) 壓鑄件的缺陷分析與排除措施壓鑄件的缺陷分析與排除措施一.影響壓鑄件質(zhì)量的因素 影響壓鑄件質(zhì)量的因素是多方面的，主要有壓鑄機性能的穩(wěn)定性，壓鑄工藝參數(shù)的選用、合金的成分及熔煉工藝、涂料的使用，模具結(jié)構(gòu)的合理和制造質(zhì)量。 與模具有關(guān)的影響鑄件質(zhì)量的因素如下： 1.成型零件的精度、表面質(zhì)量和強度、剛度； 2.橫澆道的形式和截面面積； 3.內(nèi)澆口的截面面積和內(nèi)澆口的開設(shè)、位置設(shè)計； 4.排溢系統(tǒng)； 5.澆注溫度和模具溫度。二.壓鑄件的缺陷分析及排除措施1.流痕 流痕是首先進(jìn)入模腔的熔融合金，形成一個極薄而不均勻的金屬層，被后來的熔融合金所彌補留下的痕跡。2.冷隔 冷隔是溫度較低的金屬流相互對接但未融合而出現(xiàn)的縫