第7章 成型零件和模架設計new

第七章成型零件和模架設計（P118）成型零件是構成型腔以形成壓鑄件形狀的零件。通常澆注系統(tǒng)、溢流和排氣系統(tǒng)也在成型零件上加工而成。成型零件的結構、尺寸和質量直接影響著壓鑄件的精度、質量和模型的壽命。成型零件主要指型芯和型腔?！?.成型零件的結構及分類成型零件的結構形式分為：整體式和鑲拼式。一、整體式結構二、鑲拼式結構三、鑲拼式結構的設計要點1、便于機加工，以保證成型部位的尺寸精度和組合部位的配合精度。其結構形式：2、保證鑲塊和型芯的強度及提高鑲塊、型芯與模塊間相對位置的穩(wěn)定性。3、鑲塊及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生產(chǎn)時產(chǎn)生變形和裂紋。4、鑲拼間隙處產(chǎn)生的飛邊方向應與脫模方向一致。5、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，受金屬液直接沖擊的部位，應設計成單獨的鑲塊以便能用時更換和維修。6、不影響壓鑄件的外觀，便于去除飛邊。四、鑲塊的固定形式鑲塊固定時必須保持與相關的零件有足夠的穩(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。套板分為：通孔和盲孔兩種。四、鑲塊的固定形式圖7-3.盲孔套板鑲塊的固定形式。四、鑲塊的固定形式通孔套板分為：通孔臺階式和通孔無臺階式兩種。四、鑲塊的固定形式五、型芯的結構及固定形式成型壓鑄件內形的零件-----型芯。成型壓鑄件整體內形的零件-----主型芯。成型壓鑄件局部內形的零件-----小型芯。（一）主型芯的結構及固定形式圖7-6（二）小型芯的結構及固定形式圖7-7，圖7-8。（二）小型芯的結構及固定形式六、鑲塊和型芯的止轉形式。七、鑲塊和型芯的結構尺寸（一）鑲塊壁厚尺寸（二）整體鑲塊臺階尺寸表7-8整體鑲塊臺階尺寸推薦值（三）組合式成型鑲塊固定部分長度表7-9組合式成型鑲塊固定部分長度推薦值（四）圓型芯結構尺寸圓型芯尺寸推薦值見表7-10。八、型腔鑲塊在分型面上的布置形式（一）臥式冷室壓鑄機用模具型腔鑲塊的布置形式。見圖7-10。八、型腔鑲塊在分型面上的布置形式（一）臥式冷室壓鑄機用模具型腔鑲塊的布置形式。八、型腔鑲塊在分型面上的布置形式（二）熱室或立式冷室壓鑄機用模具型腔鑲塊的布置形式。八、型腔鑲塊在分型面上的布置形式（二）熱室或立式冷室壓鑄機用模具型腔鑲塊的布置形式。見圖7-11。§2.成型零件成型尺寸的計算P122成型部分的尺寸和精度是保證壓鑄件尺寸和精度的主要因素。當零件結構與模具結構確定后，影響壓鑄件尺寸精度的主要因素有：①

成型零件的制造精度；②

設計壓鑄模時，合金計算收縮與實際收縮率的差異；③

壓鑄模在使用過程中的磨損，使得同一模型在新和舊的時候所生產(chǎn)的制品各不相同；④分型面對壓鑄件的影響；⑤壓鑄工藝和生產(chǎn)操作；⑥

壓鑄機性能影響等。只有當所有這些累積誤差在壓鑄件規(guī)定公差范圍內時才能生產(chǎn)出合格的壓鑄件。因此確定成型部分尺寸時要全面考慮影響壓鑄件尺寸的因素，使計算時假設條件盡量接近實際情況。一、壓鑄件的收縮率（一）實際收縮率壓鑄件的實際收縮率----是指室溫下模具成型尺寸與壓鑄件實際尺寸的差與模具成型尺寸之比。即：A型-----室溫下模具的成型尺寸（mm），A實-----室溫下壓鑄件的實際尺寸（mm）。一、壓鑄件的收縮率（二）計算收縮率A’-----計算得到的模具成型零件的尺寸（mm），A-----壓鑄件的公稱尺寸（mm）。常用壓鑄合金的計算收縮率見表7-11（三）收縮率的確定一般規(guī)律：壓鑄件結構復雜，型芯多，收縮受阻大時，收縮率較?。环粗?，收縮率較大。薄壁件的收縮率較??；厚壁件收縮率較大。壓鑄件出模溫度越高，則收縮率越大，反之則小?？拷鼭驳捞幮颓粶囟雀撸颂幍氖湛s率較大。三、成型零件尺寸的分類、計算要點及標注形式成型零件中直接決定壓鑄件幾何形狀的尺寸---成型尺寸。（一）成型尺寸的分類及計算要點成型尺寸主要分為：①型腔尺寸（包括型腔深度尺寸）②型芯尺寸（包括型芯高度尺寸）③成型部分的中心距離和位置尺寸（一）成型尺寸的分類及計算要點成型尺寸計算的要點：因型腔磨損后尺寸增大，故計算型腔尺寸時應使得壓鑄件外形接近于最小極限尺寸。因型芯磨損后尺寸減小，故計算型芯尺寸時應使得壓鑄件內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無關，故應使其尺寸接近于最大和最小兩個極限尺寸的平均值。（二）成型尺寸標注形式及偏差分布的規(guī)定規(guī)定：

1）壓鑄件的外形尺寸采用單向負偏差，公稱尺寸為最大值；與之相應的型腔尺寸采用單向正偏差，公稱尺寸為最小值。（二）成型尺寸標注形式及偏差分布的規(guī)定2）壓鑄件的內形尺寸采用單向正偏差，公稱尺寸為最小值；與之相應的型芯尺寸采用單向負偏差，公稱尺寸為最大值。（三）中心距離、位置尺寸的計算3）壓鑄件的中心距離、位置尺寸采用雙向等值正、負偏差，公稱尺寸為平均值；與之相應的模具中心距尺寸也采用雙向等值正、負偏差，公稱尺寸為平均值。（四）制造偏差的選取型腔和型芯尺寸的制造偏差△’按下列規(guī)定選取：當壓鑄件尺寸精度為IT11~IT13時，△’取△/5。當壓鑄件尺寸精度為IT14~IT16時，△’取△/4。壓鑄件的中心距離、位置尺寸的制造偏差△’按下列規(guī)定選?。寒攭鸿T件尺寸精度為IT11~IT13時，△’取△/5。當壓鑄件尺寸精度為IT14~IT16時，△’取△/4。成型尺寸計算舉例

殼體壓鑄件如圖所示。?、瘢駷榉中兔?，采用擴張式外側澆口，型腔設在定模鑲塊內。殼體材料為壓鑄鋁合金Ｙ１０２，查表７－１１（），選定平均計算收縮率為０．６％。１．殼體壓鑄件的成型尺寸分類

壓鑄件的①、②、③屬于型腔尺寸；④、⑤、⑥屬于型芯尺寸；⑦、⑧屬于中心距離、位置尺寸。另外，②、⑤受到分型面的影響，高壓、高速的金屬液充填型腔時，閉合的動、定模會出現(xiàn)微小的分離傾向，使與分型面有關的尺寸略微增大。為消除這種影響，通常將計算所得的公稱尺寸減去0.05ｍｍ。２．型腔尺寸計算（按式７－３、７－４計算）壓鑄件尺寸３．型芯尺寸計算（按式７－５、７－６計算）壓鑄件尺寸４．中心距離、位置尺寸計算（按式７－７計算）§3.模架的設計一、模架的基本結構二、模架設計的基本要求1）模架應有足夠的剛度；2）模架不宜過于笨重；3）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；4）模架應設置吊環(huán)螺釘或螺釘孔；5）鑲塊與模架邊緣的分型面之間應留有足夠有位置，以設置導柱、導套、緊固螺釘?shù)攘慵?）模具的總厚度不能大于所選壓鑄機的最小合模距離。三、支承與固定零件的設計包括：動（定）模套板、支承板、動（定）模座板和墊塊等。（一）動、定模套板的設計動、定模套板的作用：鑲嵌（或固定）鑲塊和型芯。對有斜抽芯機構的壓鑄模，常在動模套板一開設滑塊的導滑槽,而在定模套板上設置斜銷和楔緊裝置.套板一般承受拉伸、壓縮、彎曲三種應力作用。設計套板時主要是對套板的邊框厚度的計算。三、支承與固定零件的設計1、圓形套板邊框厚度計算①套板為盲孔時：②套板為通孔時：三、支承與固定零件的設計2、矩形套板邊框厚度計算三、支承與固定零件的設計（二）支承板的設計支承板材料：一般為45。三、支承與固定零件的設計2、支承板的加強形式當間距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以增強以支承板的支承作用。圖7-20三、支承與固定零件的設計（三）座板的設計座板一般不作強度計算。圖7-21定模座板上的澆口套安裝孔的位置尺寸應與所選用的壓鑄機精確配合。三、支承與固定零件的設計（四）墊塊設計圖7-22四、導向零件的設計1、導柱和導套設計要點：（１）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。（２）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。（３）為了便于取出壓鑄件，導柱一般設置在定模上。（４）模具采用卸料板卸料時，導柱設置在動模上，以便于卸料板在導柱上滑動進行卸料。（５）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。四、導向零件的設計2、導柱的主要尺寸

引導段導滑段固定段導滑段導柱導滑段直徑ｄ：當模具設計四根導柱時，計算導柱直徑的經(jīng)驗公式為：

式中ｄ——導柱導滑段直徑（ｍｍ）；Ａ——模具分型面上的表面積（ｍｍ２）；Ｋ——比例系數(shù)，一般為０．０７～０．０９。當Ａ＞２×１０５ｍｍ２時，Ｋ＝０．０７；Ａ＝０．４×１０５～２×１０５ｍｍ２時，Ｋ＝０．０８；Ａ＜０．４×１０５ｍｍ２時，Ｋ＝０．０９。導柱導滑段部分在合模過程中插入導套內起導向作用，為了加強潤滑效果，可在導滑段上開設油槽。導柱、導套的其它尺寸見P119經(jīng)驗公式導柱、導套的配合要求：四、導向零件的設計3、導柱、導套在模板中的位置。1）、對矩形模具，導柱、導套布置在模板的四個角上；2）、對圓形模具，采用三根導柱（套），其中心位置為不對稱分布?！?.加熱與冷卻系統(tǒng)的設計一、加熱與冷卻系統(tǒng)的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；提高壓鑄件的內部質量和表面質量；穩(wěn)定壓鑄件的尺寸精度；提高壓鑄生產(chǎn)率；降低模具熱交變應力，提高模具的使用壽命?！?.加熱與冷卻系統(tǒng)的設計二、加熱系統(tǒng)設計加熱系統(tǒng)主要用于預熱模具。加熱方法：①火焰加熱②電加熱裝置加熱電熱管加熱③模具溫度控制裝置加熱例如，管狀電熱元件SRM3型。其外殼材料為不銹鋼管，管內放入螺旋形金屬電阻絲。§4.加熱與冷卻系統(tǒng)的設計模具的預熱規(guī)范§4.加熱與冷卻系統(tǒng)的設計模具預熱功率的計算.§4.加熱與冷卻系統(tǒng)的設計電加熱裝置設計根據(jù)預熱模具所需功率選擇電熱棒的型號和數(shù)量。設計電熱棒的安裝孔和測溫孔位置(如圖示)。加熱孔一般布置在動、定模套板（也可通過鑲塊），支承板和定模座板上。布置時應避免與活動型芯或推桿發(fā)生干擾。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。盡量避免將電熱棒和熱電偶的連接線布置在模具操作者的一側。為安全起見，通過低電壓變壓器輸出低電壓大電流給電熱棒。三、冷卻系統(tǒng)設計（一）模具的冷卻方法,主要有：1）風冷法

冷法的風力來自鼓風機或壓縮空氣機?？匡L力加強模具的散熱，模具內不需冷卻裝置，結構簡單，但冷卻速度慢，生產(chǎn)效率低。適用于要求散熱較小的模具。2）水冷法

在連續(xù)大批量生產(chǎn)大、中型鑄件或厚壁鑄件時，為保持模具熱平衡，多用水冷卻模具。在模具內設置冷卻水通道，使熱量隨冷卻水流動而迅速排出。水冷法的特點：(1)模具內增設冷卻水通道，增加了模具的復雜程度。(2)冷卻速度比風冷快，生產(chǎn)效率高，控制方便。(3)冷卻水溫度要控制。(4)要防止冷卻水通道內沉積沉淀物。(5)冷卻水通道直徑φ推薦為8～16mm，其孔壁距澆口或型腔的壁面一般取10～15mm。3）熱管冷卻

熱管冷卻是一種高效的傳熱元件，即使在溫度梯度較小情況下也能迅速地傳熱。熱管是裝有傳熱介質（如酒精、氨水、氟得昂等）的密封金屬管，管內壁敷有毛細層，工作原理如圖７-３２所示。傳熱介質從熱管的高溫端（蒸發(fā)區(qū)）吸收熱量后蒸發(fā)，蒸汽在低溫端（冷凝區(qū)）放出熱量冷凝，再通過管內的毛細層回到高溫端。熱管垂直設置，冷凝區(qū)在上部時散熱效率最高，冷凝區(qū)一般可采用水冷或風冷。三、冷卻系統(tǒng)設計（二）冷卻水道的布置形式冷卻水道的直徑一般為6~16mm。三、冷卻系統(tǒng)設計三、冷卻系統(tǒng)設計（三）冷卻水道的設計計算1.計算壓鑄過程中金屬液傳入模具的熱流量Q1.2.計算冷卻水道的長度。水冷卻裝置的設計要點：(1)冷卻水通道要求布置在型腔內溫度最高，熱量比較集中的區(qū)域。要使通道通暢，不