壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

1、壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是壓鑄工作的第一步。設(shè)計(jì)的合理性和工藝適應(yīng)性將會(huì)影響到后續(xù)工作的順利進(jìn)行， 如分型面選擇、內(nèi)澆口開設(shè)、推出機(jī)構(gòu)布置、模具結(jié)構(gòu)及制造難易、合金凝固收縮規(guī)律、鑄件精度保證、 缺陷的種類等，都會(huì)以壓鑄件本身工藝性的優(yōu)劣為前提。1、壓鑄件零件設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)、壓鑄件的設(shè)計(jì)涉及四個(gè)方面的內(nèi)容：a、即壓力鑄造對(duì)零件形狀結(jié)構(gòu)的要求；b、壓鑄件的工藝性能；c、壓鑄件的尺寸精度及表面要求；d、壓鑄件分型面的確定；壓鑄件的零件設(shè)計(jì)是壓鑄生產(chǎn)技術(shù)中的重要部分，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下問題：模具分型面的選擇、澆 口的開設(shè)、頂桿位置的選擇、鑄件的收縮、鑄件的尺寸精度保證、鑄件內(nèi)部缺陷的防范、鑄孔的有

2、關(guān)要求、 收縮變形的有關(guān)要求以及加工余量的大小等方面；、壓鑄件的設(shè)計(jì)原則是：a、正確選擇壓鑄件的材料；b、合理確定壓鑄件的尺寸精度；c、盡量使壁厚分布均勻；d、各轉(zhuǎn)角處增加工藝園角，避免尖角。、壓鑄件分類按使用要求可分為兩大類，一類承受較大載荷的零件或有較高相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的零件，檢查的項(xiàng)目有尺寸、表面質(zhì)量、化學(xué)成分、力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、硬度） ；另一類為其它零件，檢查的項(xiàng)目有尺 寸、表面質(zhì)量及化學(xué)成分。在設(shè)計(jì)壓鑄件時(shí)，還應(yīng)該注意零件應(yīng)滿足壓鑄的工藝要求。壓鑄的工藝性從分型面的位置、頂面推桿 的位置、鑄孔的有關(guān)要求、收縮變形的有關(guān)要求以及加工余量的大小等方面考慮。合理確定壓鑄面的分型 面，

3、不但能簡(jiǎn)化壓鑄型的結(jié)構(gòu)，還能保證鑄件的質(zhì)量。、壓鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性：1）盡量消除鑄件內(nèi)部側(cè)凹，使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2）盡量使鑄件壁厚均勻，可利用筋減少壁厚，減少鑄件氣孔、縮孔、變形等缺陷。3）盡量消除鑄件上深孔、深腔。因?yàn)榧?xì)小型芯易彎曲、折斷，深腔處充填和排氣不良。4）設(shè)計(jì)的鑄件要便于脫模、抽芯。5）肉厚的均一性是必要的。6）避免尖角。7）注意拔模角度。8）注意廣品之公差標(biāo)注。9）太厚太薄皆不宜。10）避免死角倒角（能少則少）。11）考慮后加工的難易度。12）盡量減少產(chǎn)品內(nèi)空洞。13）避免有半島式的局部太弱的形狀。14）太長(zhǎng)的成形孔，或太長(zhǎng)的成形柱皆不宜。2、壓鑄件零件設(shè)計(jì)、壓鑄件的形狀結(jié)構(gòu)a、消除

4、內(nèi)部側(cè)凹；b、避免或減少抽芯部位；c、避免型芯交叉；合理的壓鑄件結(jié)構(gòu)不僅能簡(jiǎn)化壓鑄型的結(jié)構(gòu)，降低制造成本，同時(shí)也改善鑄件質(zhì) 量。、壁厚壓鑄件的壁厚對(duì)鑄件質(zhì)量有很大的影響。以鋁合金為例，薄壁比厚壁具有更高的強(qiáng)度和良好的致密性。因此，在保證鑄件有足夠的強(qiáng)度和剛性的條件下，應(yīng)盡可能減少其壁厚，并保持壁厚均勻一致。鑄件壁太薄時(shí)，使金屬熔接不好，影響鑄件的強(qiáng)度，同時(shí)給成型帶來困難；壁厚過大或嚴(yán)重不均勻則 易產(chǎn)生縮癟及裂紋。隨著壁厚的增加，鑄件內(nèi)部氣孔、縮松等缺陷也隨之增多，同樣降低鑄件的強(qiáng)度。壓鑄件的壁厚一般以 2.54mW宜，壁厚超過 6mm勺零件不宜采用壓鑄。推薦采用的最小壁厚和正 常壁厚見表1。表

5、1壓鑄件的最小壁厚和正常壁厚h壁厚處白面積axb （cm2）鋅合金鋁合金鎂合金銅合金壁厚h(mrm最小正常最小正常最小正常最小正常<250.51.50.82.00.82.00.81.5>25 1001.01.81.22.51.22.51.52.0>1005001.52.21.83.01.83.02.02.5>5002.02.52.54.02.54.02.53.0最大壁厚與最小壁厚之比不要大于3: 1 （應(yīng)設(shè)計(jì)壁厚均勻，保證足夠強(qiáng)度與剛度的前提）。壓鑄件壁厚度（通常稱壁厚）是壓鑄工藝中一個(gè)具有特殊意義的因素，壁厚與整個(gè)工藝規(guī)范有著密切 關(guān)系，如填充時(shí)間的計(jì)算、內(nèi)澆口速度的

6、選擇、凝固時(shí)間的計(jì)算、模具溫度梯度的分析、壓力（最終比壓） 的作用、留模時(shí)間的長(zhǎng)短、鑄件頂出溫度的高低及操作效率；a、零件壁厚偏厚會(huì)使壓鑄件的力學(xué)性能明顯下降，薄壁鑄件致密性好，相對(duì)提高了鑄件強(qiáng)度及耐壓 性；b，鑄件壁厚不能太薄，太薄會(huì)造成鋁液填充不良，成型困難，使鋁合金熔接不好，鑄件表面易產(chǎn)生 冷隔等缺陷，并給壓鑄工藝帶來困難；壓鑄件隨壁厚的增加，其內(nèi)部氣孔、縮孔等缺陷增加，故在保證鑄件有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng) 盡量減小鑄件壁厚并保持截面的厚薄均勻一致，為了避免縮松等缺陷，對(duì)鑄件的厚壁處應(yīng)減厚（減料） 增加筋；對(duì)于大面積的平板類厚壁鑄件，設(shè)置筋以減少鑄件壁厚。1）壓鑄件壁厚與性能有關(guān)。2

7、）壓鑄件壁厚影響金屬液填充型腔狀態(tài)，最終影響鑄件表面質(zhì)量。3）壓鑄件壁厚影響金屬料消耗及成本。在設(shè)計(jì)壓鑄件時(shí)，往往為保證強(qiáng)度和剛度的可靠性，以為壁越厚性能越好；實(shí)際上對(duì)于壓鑄件來說， 隨著壁厚增加，力學(xué)性能明顯下降。原因是在壓鑄過程中，當(dāng)金屬液以高壓、高速的狀態(tài)進(jìn)入型腔，與型 腔表面接觸后很快冷卻凝固。受到激冷的壓鑄件表面形成一層細(xì)晶粒組織。這層致密的細(xì)晶粒組織的厚度 約為0.3m左右，因此薄壁壓鑄件具有更高的機(jī)械性能。相反，厚壁壓鑄件中心層的晶粒較大，易產(chǎn)生內(nèi) 部縮孔、氣孔，外表面凹陷等缺陷，使壓鑄件的機(jī)械性能隨著壁厚的增加而降低。隨著壁厚的增加，金屬料消耗多，成本也增加。但如果單從結(jié)構(gòu)性計(jì)

8、算出最小壁厚，而忽略了鑄件的 復(fù)雜程度時(shí)，也會(huì)造成液態(tài)金屬充填型腔狀態(tài)不理想，產(chǎn)生缺陷。在滿足產(chǎn)品使用功能要求前提下，綜合考慮各后工序過程的影響，以最低的金屬消耗取得良好的成型 性和工藝性，以采取正常、均勻的壁厚為佳。、鑄造圓角壓鑄件各部分相交應(yīng)有圓角（分型面處除外），使金屬填充時(shí)流動(dòng)平穩(wěn)，氣體容易排出，并可避免因 銳角而產(chǎn)生裂紋。對(duì)于需要進(jìn)行電鍍和涂飾的壓鑄件，圓角可以均勻鍍層，防止尖角處涂料堆積。壓鑄件的圓角半徑 R一般不宜小于1mm最小圓角半徑為 0.5 mm,見表2。鑄造圓角半徑的計(jì)算見表 3。表2 壓鑄件的最小圓角半徑（mm壓鑄合金圓角半徑R壓鑄合金圓角半徑R鋅合金0.5鋁、鎂合金1

9、.0鋁錫合金0.5銅合金 15表3鑄造圓角半徑的計(jì)算（mm相連接兩壁的厚度圖例圓角半徑相等壁厚hrmin=Kh rmax=Kh R=r+ h1r尊廠hlR/不等壁厚r一r > (h+h1) /3R= r + ( h + h1) /2*J 產(chǎn)1J . . "/說明：、對(duì)鋅合金鑄件，K=1/4;對(duì)鋁、鎂、合金鑄件，K=1/2。、計(jì)算后的最小圓角應(yīng)符合表2的要求。壓鑄件上凡是壁與壁的連接，不論直角、銳角或鈍角、盲孔和凹槽的根部，都應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角，只有當(dāng) 預(yù)計(jì)確定為分型面的部位上，才不采用圓角連接，其余部位一般必須為圓角，圓角不宜過大或過小，過小 壓鑄件易產(chǎn)生裂紋，過大易產(chǎn)生疏松縮孔，壓

10、鑄件圓角一般?。?/2壁厚 RW壁厚。圓角的作用是有助于金屬的流動(dòng)，減少渦流或湍流；避免零件上因有圓角的存在而產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo) 致開裂；當(dāng)零件要進(jìn)行電鍍或涂覆時(shí)，圓角可獲得均勻鍍層，防止尖角處沉積；可以延長(zhǎng)壓鑄模的使用壽 命，不致因模具型腔尖角的存在而導(dǎo)致崩角或開裂。圓角可使金屬液流動(dòng)順暢，改善充型持性，氣體容易排出。同時(shí)，避免尖角產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂紋 缺陷。特別是壓鑄件需要電鍍處理時(shí)，圓角對(duì)于保證其良好的電鍍效果是十分必要的。、拔模斜度設(shè)計(jì)壓鑄件時(shí)，就應(yīng)在結(jié)構(gòu)上留有結(jié)構(gòu)斜度，無結(jié)構(gòu)斜度時(shí)，在需要之處，必須有脫模 的工藝斜度。斜度的方向，必須與鑄件的脫模方向一致。推薦的脫模斜度見表4。表4脫

11、模斜度H合金配合面的最小脫模 斜度非配合面的最小脫 模斜度1iI二1T2 h L,外表面a內(nèi)表面3外表面a內(nèi)表面3r鋅合金0° 10'0° 15'0° 15'0° 45'鋁、鎂合金0° 15'0° 30'0° 30'1。銅合金0° 30'0° 45'1°1° 30'31說明：、由此斜度而引起的鑄件尺寸偏差，不計(jì)入尺寸公差值內(nèi)。、表中數(shù)值僅適用型腔深度或型芯高度W50mm表面粗糙度在 Ra0.1 ,大端與小端

12、尺寸的單面差的最小值為 0.03mm=當(dāng)深度或高度50mm或表面粗糙度超過 Ra0.1時(shí)，則脫模斜度可適當(dāng)增加。 斜度作用是減少鑄件與模具型腔的摩擦，容易取出鑄件；保證鑄件表面不拉傷； 延長(zhǎng)壓鑄模使用壽命,鋁合金壓鑄件一般最小鑄造斜度如下：鋁合金壓鑄件最小的鑄造斜度外表向內(nèi)表向型芯孔（單邊）1°1。30'2為了順利脫模，減少推出力、抽芯力，減少模具損耗，在設(shè)計(jì)壓鑄件時(shí)，應(yīng)在結(jié)構(gòu)上有盡可能大的斜 度。從而減少壓鑄件與模具的摩擦，容易取出鑄件，也使鑄件表面不被拉傷，保證表面光潔。、加強(qiáng)電加強(qiáng)筋的設(shè)置可以增加零件的強(qiáng)度和剛性，同時(shí)改善了壓鑄的工藝性。但須注意：分布要均勻?qū)ΨQ； 與鑄

13、件連接的根部要有圓角；避免多筋交叉； 筋寬不應(yīng)超過其相連的壁的厚度。當(dāng)壁厚小于1.5mm時(shí)，不宜采用加強(qiáng)筋;大于或等于 設(shè)計(jì)原則：234 加強(qiáng)筋的脫模斜度應(yīng)大于鑄件內(nèi)腔所允許的鑄造斜度。rt1壁厚t <3t >3p1t1=0.6t thR1 !1 t2t2=0.75t t(0.4 0.7 ) tJ:高度hhw 5t(0.6 1) t最小圓角rr < 0.5mm:最小圓角RR> 0.5t t產(chǎn)/產(chǎn)（t壓鑄件壁厚，最大不超過 68mm/X X A tJJt2n4般采用的加強(qiáng)筋的尺寸按表5選取:2.5 mm,會(huì)降彳抑|拉強(qiáng)度，易產(chǎn)生氣孔，縮孔。1、受力大，減示壁厚，改善強(qiáng)度。

14、、對(duì)稱布置，壁厚均勻，避免縮孔氣孔。、與料流方向一致，避免亂流。、避免在肋上設(shè)置任何零部件。筋的作用是壁厚改薄后，用以提高零件的強(qiáng)度和剛性，防止減少鑄件收縮變形，以及避免工件從模具 內(nèi)頂出時(shí)發(fā)生變形，填充時(shí)用以作用輔助回路（金屬流動(dòng)的通路），壓鑄件筋的厚度應(yīng)小于所在壁的厚度,一般取該處的厚度的 2/33/4 。壓鑄件傾向采用均勻的薄壁，為了提高其強(qiáng)度和剛性，防止變形，不應(yīng)單純用增加壁厚的方法，而應(yīng) 采用適當(dāng)?shù)谋”诩訌?qiáng)筋達(dá)此目的。加強(qiáng)筋應(yīng)對(duì)稱布置，厚度均勻，避免新的金屬堆聚。為減少脫模時(shí)的阻力，加強(qiáng)筋應(yīng)有鑄造斜度。、壓鑄孔和孔到邊緣的最小距離1）鑄孔壓鑄件的孔徑和孔深，對(duì)要求不高的孔可以直接壓出

15、，按表 5。表5最小孔徑和最大孔深孔徑 合A*、 類別 、最小孔徑d （mm最大孔深（mm孔的最小斜度一M的技術(shù)上可 能的盲孔通孔d>5d<5d>5d<5鋅合金1.50.86d4d12d8d0 0.3%鋁合金2.52.04d3d8d6d0.5 % 1%鎂合金2.01.55d4d10d8d0 0.3%銅合金4.02.53d2d5d3d2 % 4%說明：、表內(nèi)深度系指固定型芯而言，對(duì)于活動(dòng)的單個(gè)型芯其深度還可以適當(dāng)增加。、對(duì)于較大的孔徑，精度要求不高時(shí)，孔的深度亦可超出上述范圍。鑄件的孔應(yīng)盡量鑄出，這不僅可使壁厚均勻，減少熱節(jié)，節(jié)約金屬，而且可節(jié)省機(jī)加工工時(shí)。壓鑄件可壓鑄出

16、的孔的最小尺寸和深度，受到形成孔的型芯在型腔中的分布位置的制約。細(xì)型芯在抽 出時(shí)易彎曲或折斷，因此孔的最小尺寸和深度受到一定限制。其深度應(yīng)帶有一定斜度，以便于抽芯。對(duì)于壓鑄件自攻螺釘用的底孔，推薦采用的底孔直徑見表6。表6自攻螺釘用底孔直徑（mrm螺紋規(guī)格dM2.5M3M3.5M4M5M6M8d22.30 2.402.75 2.853.18 3.303.63 3.754.70 4.855.58 5.707.45 7.60d32.20 2.302.60 2.703.08 3.203.48 3.604.38 4.505.38 5.507.15 7.30d4>4.2>5.0>5.8

17、>6.7>8.3>10>13.3旋入深度tt >1.5dd2d3tM43.840-0.13.59+0.1 010M54.840-0.14.54+0.1 020,鑄孔到鑄件邊緣應(yīng)保持一定的壁厚，見圖鑄件較為常用的自攻螺釘規(guī)格為M4與M5,其采用的底孔直徑如下表:2）鑄孔到邊緣的最小品為了保證鑄件有良好的成型條件2。圖2b>（1/4 1/3）t當(dāng) t <4.5 時(shí)，b> 1.5mm3）長(zhǎng)方形孔和槽壓鑄件上的長(zhǎng)方形孔和才t的設(shè)計(jì)推薦按表7采用。表7長(zhǎng)方形孔和槽（mmi 則1_ LL1 領(lǐng). _ 11 .合金類別鉛錫合金鋅合金鋁合金鎂合金銅合金最小寬度b

18、0.80.81.21.01.5取大深度H1012101210厚度h101210128說明：寬度b在具有鑄造斜度時(shí)，表內(nèi)值為小端部位值。、文字、標(biāo)志、圖案1）用壓鑄鑄出，應(yīng)采用凸紋。凸紋高度大于0.3m,以適應(yīng)模具制造的特點(diǎn)。2）采用目前開始流行的新技術(shù)：“轉(zhuǎn)移彩膜”，可將彩色的文字、 標(biāo)志、圖案彩膜轉(zhuǎn)印到壓鑄件表面。3）壓鑄出鑄件后，用激光在鑄件表面打出文字、標(biāo)志、圖案，可以打出非常細(xì)微的文字。例：平行紋（直紋）高 0.7MM,間距1MM角度60.5。外徑34.5mm共104牙。、收縮率收縮率通常稱為縮水。它是指合金由液態(tài)凝固為固態(tài)，并冷卻至室溫時(shí)尺寸縮小的百分?jǐn)?shù)，可用下式 表不：K=（L模-

19、L件）/L件式中：L模為模腔尺寸，L件為鑄件尺寸。收縮率的大小與壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、壁厚、合金的化學(xué)成分和工藝因素等有關(guān)。鋅合金的線收縮率一 般為：自由收縮時(shí)取 0.6%0.8%,受阻收縮時(shí)取 0.3%0.6%。表5為有型芯的鋅合金壓鑄件不同壁厚 時(shí)的線收縮率參考值。、螺紋1)外螺紋可以鑄出，由于鑄件或模具結(jié)構(gòu)的需要，采用兩半分型的螺紋型環(huán)時(shí)，需留有0.20.3mm加工余量?？设T出的最小螺距為0.75mm,最小螺紋外徑 6mm最大螺紋長(zhǎng)為螺距的 8倍。2)內(nèi)螺紋雖然可以鑄出，但要通過使用機(jī)械裝置轉(zhuǎn)動(dòng)壓鑄模中的型芯，使模具結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，而增加成 本。所以一般先鑄出底孔，再由機(jī)械加工成內(nèi)螺紋。臺(tái)金最小

20、螺距(P)最小螺紋外徑最大螺紋長(zhǎng)度鋅0.75外內(nèi)外內(nèi)6108P5P鋁110206P4P(10)、齒輪齒輪可以鑄出，鋅合金壓鑄齒輪最小模數(shù)m為0.3。對(duì)要求高的齒輪齒面應(yīng)留有0.20.3mm的加工余量。(11)、表皮鑄態(tài)零件其外表面有致密的激冷表皮層比鑄件其它部分有較高的力學(xué)性能。因此設(shè)計(jì)者應(yīng)避免機(jī)械加工去掉鑄件表皮致密層，尤其是對(duì)要求耐磨的鑄件。、嵌件壓鑄件內(nèi)采用嵌件的目的：改善和提高鑄件上局部的工藝性能，如強(qiáng)度、硬度、耐磨性等；鑄件的某些部分過于復(fù)雜，如孔深、內(nèi)側(cè)凹等無法脫出型芯而采用嵌件；可以將幾個(gè)部件鑄成一體。設(shè)計(jì)帶嵌件的壓鑄件的注意事項(xiàng)： 嵌件與壓鑄件的連接必須牢固，要求在嵌件上開槽、

21、凸起、滾花等； 嵌件必須避免有尖角，以利安放并防止鑄件應(yīng)力集中； 必須考慮嵌件在模具上定位的穩(wěn)固性，滿足模具內(nèi)配合要求； 外包嵌件的金屬層不應(yīng)小于 1.52mm 鑄件上的嵌件數(shù)量不宜太多；鑄件和嵌件之間如有嚴(yán)重的電化腐蝕作用，則嵌件表面需要鍍層保護(hù)； 有嵌件的鑄件應(yīng)避免熱處理，以免因兩種金屬的相變而引起體積變化，使嵌件松動(dòng)。當(dāng)設(shè)計(jì)要求將不同材料的零件組合成一個(gè)部件時(shí)，可采用插入件壓鑄，先把嵌件裝放到壓鑄模型腔內(nèi)，然后在嵌件周圍壓鑄成形鋅合金部件。、功能組合在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，降低成本最有效的方法是將幾個(gè)零件組合成一個(gè)壓鑄件。圖4是一個(gè)設(shè)計(jì)典范,原設(shè)計(jì)的部件由一個(gè)鋼沖壓件和兩個(gè)帶螺紋的機(jī)加工鋼件組

22、成。新設(shè)計(jì)是一個(gè)壓鑄件。(14)、壓鑄件的加工余量壓鑄件由于尺寸精度或形位公差達(dá)不到產(chǎn)品圖紙要求時(shí)，應(yīng)首先考慮采用精整加工方法，如校正、拉 光、擠壓、整形等。必須采用機(jī)加工時(shí)應(yīng)考慮選用較小的加工余量，并盡量以不受分型面及活動(dòng)成型影響 的表面為毛坯基準(zhǔn)面。推薦采用的機(jī)加工余量及其偏差值見表8。較孔余量見表9。表8推薦機(jī)加工余量及其偏差(mrm基本尺寸< 100>100 250> 250400> 400630> 6301000每面余量0.5+0.4-0.10.75+0.5-0.21.0+0.5-0.31.5+0.6-0.42.0+1-0.4表9 推薦錢孔加工余量(mr

23、m公稱孔徑D4 6>610> 10 18>18 30>30 50>50 60餃孔余量0.050.10.150.20.250.3機(jī)加工余量一般取 0.30.5mmo3、壓鑄件的公差等級(jí)與精度IT13 級(jí)。一般壓鑄件精度為IT11級(jí)；高精度壓鑄件為 壓鑄件公差等級(jí)CT: 46（見表8）。« S 件尺寸心蒙RUI Gfi/TMH 1997 JSCWea：mmM件事率尺寸CT4加3055IW煩400 jUti*率尺寸Mini10-1616-2523rM帛17M 100-MO 16D-2S0 2如翱0實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性這三精密壓鑄件的尺寸分類由產(chǎn)品圖要求的合理性，壓鑄技術(shù)保證的可能性, 方面考慮，從壓鑄毛坯到成品零件的全過程來擇定各個(gè)