《金屬壓鑄工藝與模具設計》第3章：壓鑄件設計

1、（時間：2次課，4學時）n壓鑄件設計是壓鑄生產技術中十分重要的壓鑄件設計是壓鑄生產技術中十分重要的環(huán)節(jié)。設計壓鑄件除要滿足使用要求外，環(huán)節(jié)。設計壓鑄件除要滿足使用要求外，同時應該滿足成型工藝要求并且盡量做到同時應該滿足成型工藝要求并且盡量做到模具結構簡單、生產成本低。模具結構簡單、生產成本低。 n3.1 壓鑄件的精度、表面粗糙度及加工余量壓鑄件的精度、表面粗糙度及加工余量 n3.2 壓鑄件基本結構單元設計壓鑄件基本結構單元設計 n3.3 壓鑄件結構設計的工藝性壓鑄件結構設計的工藝性 u3.1.1 壓鑄件的尺寸精度壓鑄件的尺寸精度 u3.1.2 表面形狀和位置表面形狀和位置 u3.1.3 表面粗

2、糙度表面粗糙度 u3.1.4 加工余量加工余量 n壓鑄件的精度較高，表面光潔，且穩(wěn)定性好，壓鑄件的精度較高，表面光潔，且穩(wěn)定性好，因此，壓鑄件具有很好的互換性。因此，壓鑄件具有很好的互換性。n壓鑄件的尺寸精度取決于壓鑄件的設計、模具結構以及模具制造的質量。壓鑄件的尺寸精度取決于壓鑄件的設計、模具結構以及模具制造的質量。通常，壓鑄件的尺寸精度比模具的精度低三到四級左右。壓鑄件尺寸穩(wěn)通常，壓鑄件的尺寸精度比模具的精度低三到四級左右。壓鑄件尺寸穩(wěn)定性取決于工藝因素、操作條件、模具修理次數及其使用期限等各方面定性取決于工藝因素、操作條件、模具修理次數及其使用期限等各方面因素。壓鑄件的尺寸精度一般按機械

3、加工精度來選取，在滿足使用要求因素。壓鑄件的尺寸精度一般按機械加工精度來選取，在滿足使用要求的前提下，盡可能選取較低的精度等級。此外，同一壓鑄件上不同部位的前提下，盡可能選取較低的精度等級。此外，同一壓鑄件上不同部位的尺寸可按照實際使用要求選取不同的精度，以提高經濟性。的尺寸可按照實際使用要求選取不同的精度，以提高經濟性。n1. 長度尺寸n壓鑄件能達到的尺寸公差及配合尺寸公差等級見表壓鑄件能達到的尺寸公差及配合尺寸公差等級見表3.1。 n4. 角度n壓鑄件上的角度公差是由設計要求和工藝能達到的程度共同決定的，對壓鑄件上的角度公差是由設計要求和工藝能達到的程度共同決定的，對于一般要求的角度公差可

4、按表于一般要求的角度公差可按表3.5選取。選取。n5. 孔中心距尺寸n孔中心距尺寸公差按表孔中心距尺寸公差按表3.6選取。若受模具分型面或活動成型零件影響，選取。若受模具分型面或活動成型零件影響，在基本尺寸公差上再加上附加公差。在基本尺寸公差上再加上附加公差。n壓鑄件的表面形狀和位置主要由壓鑄模的成型表面決定，而壓鑄模成型壓鑄件的表面形狀和位置主要由壓鑄模的成型表面決定，而壓鑄模成型表面的形位公差精度較高，所以對壓鑄件的表面形位公差一般不另行規(guī)表面的形位公差精度較高，所以對壓鑄件的表面形位公差一般不另行規(guī)定，其公差值包括在有關尺寸的公差范圍內。對于直接用于裝配的表面，定，其公差值包括在有關尺寸

5、的公差范圍內。對于直接用于裝配的表面，類似機械加工零件，在圖中注明表面形狀和位置公差。類似機械加工零件，在圖中注明表面形狀和位置公差。n對于壓鑄件而言，變形是一個不可忽視的問題，整形前和整形后的平面對于壓鑄件而言，變形是一個不可忽視的問題，整形前和整形后的平面度和直線度公差按表度和直線度公差按表3.7選取。平行度、垂直度和傾斜度公差按表選取。平行度、垂直度和傾斜度公差按表3.8選選取。同軸度和對稱度公差按表取。同軸度和對稱度公差按表3.9選取。選取。 n壓鑄件的表面粗糙度取決于壓鑄模成型零件型腔表面的粗糙度，通常壓壓鑄件的表面粗糙度取決于壓鑄模成型零件型腔表面的粗糙度，通常壓鑄件的表面粗糙度比

6、模具相應成型表面的粗糙度高兩級。若是新模具，鑄件的表面粗糙度比模具相應成型表面的粗糙度高兩級。若是新模具，壓鑄件的表面粗糙度應達到壓鑄件的表面粗糙度應達到GB 103183的的Ra2.50.63 m，要求，要求高的可達到高的可達到Ra0.32 m。隨著模具使用次數增加，壓鑄件的表面粗糙。隨著模具使用次數增加，壓鑄件的表面粗糙度逐漸增大。度逐漸增大。 n當壓鑄件某些部位尺寸精度或形位公差達不到設計要求時，可在這些部當壓鑄件某些部位尺寸精度或形位公差達不到設計要求時，可在這些部位適當留取加工余量，用后續(xù)的機械加工來達到其精度要求。由于壓鑄位適當留取加工余量，用后續(xù)的機械加工來達到其精度要求。由于壓

7、鑄件的表層組織致密、強度高，因此機械加工余量應選用小值。壓鑄件的件的表層組織致密、強度高，因此機械加工余量應選用小值。壓鑄件的機械加工余量按表機械加工余量按表3.10選取。選取。u3.2.1 壁的厚度、連接形式及連接處的圓角壁的厚度、連接形式及連接處的圓角 u3.2.2 脫模斜度脫模斜度 u3.2.3 壓鑄孔和槽壓鑄孔和槽 u3.2.4 肋肋 u3.2.5 壓鑄齒與螺紋壓鑄齒與螺紋 u3.2.6 嵌件嵌件 u3.2.7 凸紋、凸臺、文字與圖案凸紋、凸臺、文字與圖案 n不論零件如何復雜，都可以將其分解為壁、不論零件如何復雜，都可以將其分解為壁、連接壁的圓角、孔和槽、肋、凸臺、螺紋等連接壁的圓角、

8、孔和槽、肋、凸臺、螺紋等部分，這些部分就是組成零件的結構單元。部分，這些部分就是組成零件的結構單元。 n壓鑄件壁的厚薄對其質量有很大的影響。壓鑄件表面約壓鑄件壁的厚薄對其質量有很大的影響。壓鑄件表面約0.81.2 mm的表層由于快速冷的表層由于快速冷卻而晶粒細小、組織致密，因為它的存在使壓鑄件的強度較高。而若是厚壁壓鑄件，其壁卻而晶粒細小、組織致密，因為它的存在使壓鑄件的強度較高。而若是厚壁壓鑄件，其壁中心層的晶粒粗大，易產生縮孔、縮松等缺陷。通常，壓鑄件的力學性能隨著壁厚增加而中心層的晶粒粗大，易產生縮孔、縮松等缺陷。通常，壓鑄件的力學性能隨著壁厚增加而降低，而且也增加了材料的用量和壓鑄件的

9、重量。圖降低，而且也增加了材料的用量和壓鑄件的重量。圖3.1為鑄件壁厚對抗拉強度的影響。為鑄件壁厚對抗拉強度的影響。圖圖3.2為鋁合金壓鑄件壁厚與抗拉強度及比重的關系。當然，壁太薄可能出現欠鑄、冷隔為鋁合金壓鑄件壁厚與抗拉強度及比重的關系。當然，壁太薄可能出現欠鑄、冷隔等缺陷。因此，在保證壓鑄件有足夠強度和剛度的條件下，以薄壁和均勻壁厚為佳。一般等缺陷。因此，在保證壓鑄件有足夠強度和剛度的條件下，以薄壁和均勻壁厚為佳。一般情況下，壁厚不宜超過情況下，壁厚不宜超過4.5 mm，同一壓鑄件內最大壁厚與最小壁厚之比不要大于，同一壓鑄件內最大壁厚與最小壁厚之比不要大于3 1。壓鑄件總體尺寸越大，壁厚也

10、應越厚。而壁厚一定時，該壁厚的面積也應受到一定的限制。壓鑄件總體尺寸越大，壁厚也應越厚。而壁厚一定時，該壁厚的面積也應受到一定的限制。壓鑄件的最小壁厚與適宜壁厚見表壓鑄件的最小壁厚與適宜壁厚見表3.11。n為有利于金屬液流動和壓鑄件成型，避免壓鑄件和壓鑄模產生應力集中和裂紋，壓鑄件壁為有利于金屬液流動和壓鑄件成型，避免壓鑄件和壓鑄模產生應力集中和裂紋，壓鑄件壁與壁的連接通常采用國內外設計標準推薦的圓角和隅部加強漸變過渡連接。各種過渡連接與壁的連接通常采用國內外設計標準推薦的圓角和隅部加強漸變過渡連接。各種過渡連接形式及尺寸計算見表形式及尺寸計算見表3.12。n脫模斜度又稱鑄造斜度。為了便于壓鑄

11、件從壓鑄模中脫出及防止劃傷鑄脫模斜度又稱鑄造斜度。為了便于壓鑄件從壓鑄模中脫出及防止劃傷鑄件表面，鑄件上所有與模具運動方向件表面，鑄件上所有與模具運動方向(即脫模方向即脫模方向)平行的孔壁和外壁均平行的孔壁和外壁均需具有脫模斜度。最好在設計壓鑄件時就在結構上留有斜度。若壓鑄件需具有脫模斜度。最好在設計壓鑄件時就在結構上留有斜度。若壓鑄件設計時未考慮脫模斜度，則由壓鑄工藝來考慮。設計時未考慮脫模斜度，則由壓鑄工藝來考慮。n脫模斜度一般不計入公差范圍內，其大小根據合金性質、脫模深度、形脫模斜度一般不計入公差范圍內，其大小根據合金性質、脫模深度、形狀復雜程度以及壁厚而定。一般高熔點合金壓鑄件的脫模斜

12、度大于低熔狀復雜程度以及壁厚而定。一般高熔點合金壓鑄件的脫模斜度大于低熔點合金壓鑄件；脫模深度淺的大于深的；形狀復雜的大于形狀簡單的；點合金壓鑄件；脫模深度淺的大于深的；形狀復雜的大于形狀簡單的；厚壁的大于薄壁的；內孔的大于外壁的。一般在滿足壓鑄件使用要求的厚壁的大于薄壁的；內孔的大于外壁的。一般在滿足壓鑄件使用要求的前提下，脫模斜度應盡可能取大值。表前提下，脫模斜度應盡可能取大值。表3.13為最小脫模斜度值。為最小脫模斜度值。 n壓鑄件內鑲入金屬或非金屬制件，與壓鑄件形成牢固不可分開的整體，此鑲入的制件稱為壓鑄件內鑲入金屬或非金屬制件，與壓鑄件形成牢固不可分開的整體，此鑲入的制件稱為嵌件。壓

13、鑄件內鑲入嵌件的目的是使壓鑄件的某一部位能夠具有特殊的性能，如強度、硬嵌件。壓鑄件內鑲入嵌件的目的是使壓鑄件的某一部位能夠具有特殊的性能，如強度、硬度、耐蝕性、耐磨性、導磁性、導電性、絕緣性等，或代替部分裝配工序，或者將復雜件度、耐蝕性、耐磨性、導磁性、導電性、絕緣性等，或代替部分裝配工序，或者將復雜件轉化為簡單件。轉化為簡單件。n設計有嵌件的壓鑄件應注意以下幾點：設計有嵌件的壓鑄件應注意以下幾點：n(1)嵌件與壓鑄件應牢固連接。為防止嵌件受力時在壓鑄件內移動、旋轉或拔出，在嵌嵌件與壓鑄件應牢固連接。為防止嵌件受力時在壓鑄件內移動、旋轉或拔出，在嵌件鑲入壓鑄件的部分，其表面上設計成適當的凹凸狀

14、，最常采用的有滾花、滾紋、切槽、件鑲入壓鑄件的部分，其表面上設計成適當的凹凸狀，最常采用的有滾花、滾紋、切槽、銑扁等方法。銑扁等方法。n(2)嵌件放入模具內時與模具應有可靠的定位和合理的公差配合。嵌件放入模具內時與模具應有可靠的定位和合理的公差配合。n(3)嵌件周圍的金屬層厚度不能過薄，以提高鑄件對嵌件的包緊力及防止金屬層產生裂嵌件周圍的金屬層厚度不能過薄，以提高鑄件對嵌件的包緊力及防止金屬層產生裂紋。金屬層厚度可按嵌件直徑選取，包住嵌件的金屬層最小厚度見表紋。金屬層厚度可按嵌件直徑選取，包住嵌件的金屬層最小厚度見表3.19。n(4)嵌件鑲入鑄件的部分不應有尖角，以免壓鑄件在尖角處開裂。嵌件鑲

15、入鑄件的部分不應有尖角，以免壓鑄件在尖角處開裂。n(5)嵌件與壓鑄件基體之間不應產生電化學腐蝕，必要時嵌件外表面可加鍍層。嵌件與壓鑄件基體之間不應產生電化學腐蝕，必要時嵌件外表面可加鍍層。n(6)有嵌件的壓鑄件應避免熱處理，以免兩種材料的熱膨脹系數不同而產生不同的體積有嵌件的壓鑄件應避免熱處理，以免兩種材料的熱膨脹系數不同而產生不同的體積變化，導致嵌件在壓鑄件內松動。變化，導致嵌件在壓鑄件內松動。n壓鑄件上可以壓鑄出凸紋、凸臺、文字和圖案。它們最好是凸體，以便壓鑄件上可以壓鑄出凸紋、凸臺、文字和圖案。它們最好是凸體，以便模具加工。文字大小一般不小于模具加工。文字大小一般不小于GB 4457.3

16、84規(guī)定的規(guī)定的5號字，文字凸號字，文字凸出高度大于出高度大于0.3 mm，一般取，一般取0.5 mm。線條最小寬度為凸出高度的。線條最小寬度為凸出高度的1.5倍，常取倍，常取0.8 mm。線條最小間距大于。線條最小間距大于0.3 mm，脫模斜度為，脫模斜度為1015。線端應避免尖角，圖案應盡量簡單。線端應避免尖角，圖案應盡量簡單。n3.3.1 簡化模具結構、延長模具壽命簡化模具結構、延長模具壽命 n3.3.2 有利于脫模與抽芯有利于脫模與抽芯 n3.3.3 防止壓鑄件變形防止壓鑄件變形 n設計壓鑄件時除了結構、形狀等方面有一定設計壓鑄件時除了結構、形狀等方面有一定要求外，還應使鑄件適應壓鑄工藝性。要求外，還應使鑄件適應壓鑄工藝性。 n壓鑄件形狀結構設計不當，收縮時會產生變形或出現裂紋。解決的方法壓鑄件形狀結構設計不當，收縮時會產生變形或出現裂紋。解決的方法除設加強肋外也可采用改變鑄件結構的方法。圖除設加強肋外也可采用改變鑄件結構的方法。圖3.15(a)中壓鑄件斷面中壓鑄件斷面厚薄不勻，容易產生翹曲變形。改成均勻壁厚可避免，如圖厚薄不勻，容易產生翹曲變形。改成均勻壁厚可避免，如圖3.15(b)所所示。圖示。圖3.16(a)中板狀零件收縮時容易產生翹曲變形，如圖中板狀零件收