壓力鑄造(2021)講解

壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.1直澆道設(shè)計(jì)a.立式冷壓室壓鑄機(jī)用直澆道設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定噴嘴直徑d1=2[(1.2~1.4)Ag/π]1/2d3≥[d22-(1.1~1.3)d12]1/2根據(jù)鑄件重量及材質(zhì)確定噴嘴直徑澆口套結(jié)構(gòu)分流錐結(jié)構(gòu)b.臥式冷壓室壓鑄機(jī)用直澆道設(shè)計(jì)

直澆道直徑D根據(jù)壓鑄件所需比壓確定。直澆道厚度H取直徑D的1/3~1/2。直澆道靠近分型面一端在長度15~25mm范圍的內(nèi)孔上加工出1°30′~2°的脫模斜度。1.2橫澆道設(shè)計(jì)a.設(shè)計(jì)原則橫澆道截面積應(yīng)大于內(nèi)澆道截面積橫澆道長度應(yīng)盡可能短，轉(zhuǎn)彎處應(yīng)采取圓弧過渡液體金屬通過橫澆道時(shí)的熱損失應(yīng)盡可能小橫澆道的截面積應(yīng)從直澆道開始向內(nèi)澆口方向逐漸縮小b.橫澆道類型c.橫澆道尺寸的確定b=3Ag/h（一般）b=(1.25~1.6)Ag/h（最?。﹉≥(1.5~2)Hα=15°r=2~3mmb-橫澆道長邊尺寸Ag

–內(nèi)澆道口截面積h–橫澆道深度α–脫模斜度H–鑄件平均壁厚r–圓角半徑d.橫澆道與內(nèi)澆道過渡區(qū)的設(shè)計(jì)鑄件、橫澆道和內(nèi)澆道均設(shè)置在同一模面上鑄件、橫澆道和內(nèi)澆道分別設(shè)置在定模和動(dòng)模上，適用于薄壁鑄件。金屬液從鑄件底部導(dǎo)入，適用于深腔鑄件1.3內(nèi)澆道設(shè)計(jì)a.設(shè)計(jì)原則應(yīng)首先充填深腔難以排氣的部位內(nèi)澆道設(shè)置在鑄件的壁厚和熱節(jié)處內(nèi)澆道的數(shù)量以單道為主薄壁復(fù)雜壓鑄件，宜采用較薄的內(nèi)澆道鑄件上精度要求較高且不宜加工的部位，不宜布置內(nèi)澆道布置內(nèi)澆道時(shí)應(yīng)考慮鑄件切邊或采用其它清理方法的可能b.內(nèi)澆道的類型側(cè)澆口適用于多數(shù)形狀的鑄件，便于在清理鑄件時(shí)除去。切向澆口適用于環(huán)形鑄件，盡量不讓導(dǎo)引的金屬液沖擊型芯?？p隙澆口設(shè)置在較高鑄件的側(cè)壁高度方向上，有利于鑄件的排氣，但不容易清理。環(huán)形澆口僅適用于筒形或半圓筒形鑄件，改善充型和排氣條件，但不容易清理。頂澆口縮短金屬液在充型時(shí)的流程，壓力傳遞較好，但金屬液直接沖擊型壁或型芯，金屬液飛濺劇烈。c.內(nèi)澆道尺寸西方壓鑄公司提出的公式

L=0.85V0.745/T式中

L-內(nèi)澆口寬度(mm)

T-內(nèi)澆口厚度(mm)

V-鑄件和溢流槽體積(mm3)根據(jù)充型速度確定內(nèi)澆口面積

A=V/(tv)式中A-內(nèi)澆口面積(mm3)

V-壓鑄件和溢流槽體積(mm3)

t-充型時(shí)間(ms)v-推薦的充型速度(m/s)根據(jù)凝固模數(shù)確定內(nèi)澆道厚度凝固模數(shù)可由下式計(jì)算：M=V/A式中M-凝固模數(shù)(cm)V-壓鑄件體積(cm3)A-壓鑄件表面積(cm2)1.4澆注系統(tǒng)分析壓鑄件外圓有凸紋，其上不允許有氣孔，壓鑄件平均壁厚為3mm，質(zhì)量為100g，采用ZL107。金屬液直接沖擊型芯，造成粘模。金屬液首先封閉分型面，影響排氣。金屬液首先充填深腔處，又不正面沖擊型芯，排氣條件良好，提高模具壽命。壓鑄件為帶有方法蘭的圓筒，有鑄出的外螺紋，壁厚為2～4mm，要求有較高的同軸度和圓度，材料為Y401鋁合金。能獲得較高的同軸度，去除澆口方便，但排氣困難，螺紋成型不好，脫模困難。排氣條件良好，螺紋清晰，但螺紋位于分型面上，易產(chǎn)生飛邊，影響同軸度和圓度。排氣條件良好，螺紋清晰，但法蘭四角局部充填不良，螺紋位于分型面上，易產(chǎn)生飛邊，影響同軸度和圓度。壓鑄件為長方形殼體，型腔較深，頂部無孔，內(nèi)腔有長凸臺(tái)，壁厚較薄而均勻，一般為2mm。材料為ZL102鋁合金。金屬液流程短而均勻，充型條件較好，模具結(jié)構(gòu)緊湊，模具熱平衡狀態(tài)較好，但直澆道與壓鑄件連接處熱量集中，易出現(xiàn)縮松及粘模。遠(yuǎn)離澆口端充填條件不良，但去除澆口較為方便金屬液流程比端部側(cè)澆口短，需設(shè)置大容量溢流槽改善充填條件。2.溢流與排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.1溢流槽的設(shè)計(jì)a.溢流槽的作用調(diào)節(jié)模具溫度場

增大鑄件對(duì)動(dòng)模鑲塊的包緊力方便鑄件存放、運(yùn)輸及加工b.溢流槽的設(shè)計(jì)原則正確布置溢流槽在模具中的位置

溢流槽的溢流口總面積應(yīng)小于內(nèi)澆口總面積不應(yīng)在同一個(gè)溢流槽上開設(shè)幾個(gè)溢流口或一個(gè)很寬的溢流口，以免金屬產(chǎn)生倒流c.溢流槽的容積與尺寸溢流槽的總?cè)莘e應(yīng)不少于壓鑄件體積的40％

為消除鑄件局部熱節(jié)處縮松而設(shè)計(jì)的溢流槽，其容積為熱節(jié)的3～4倍為改善模具溫度場而設(shè)計(jì)的溢流槽，其容積要通過計(jì)算來確定溢流口總截面積為內(nèi)澆口截面積的50％～70％溢流口截面積為排氣槽截面積的50％，以保證溢流槽有效地排除氣體1.2排氣槽設(shè)計(jì)推薦各種合金的排氣槽深度尺寸如下：合金排氣槽深度（mm）錫鉛合金0.05~0.10鋅合金0.08~0.12鋁合金0.10~0.12鎂合金0.10~0.15銅合金0.15~0.20排氣槽寬度為8～25mm，其總面積一般為內(nèi)澆口總面積的一半?？梢栽诜中兔嫔现苯訌男颓恢幸銎街被蚯鄣呐艢獠?，也可以在溢流槽后部布置排氣槽。3.成型零件設(shè)計(jì)3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壓鑄模結(jié)構(gòu)中構(gòu)成型腔以形成鑄件形狀的零件稱為成型零件，主要是指鑲塊和型芯。a.整體式結(jié)構(gòu)b.鑲拼式結(jié)構(gòu)成型部分的型腔和型芯是由鑲塊鑲拼而成，鑲塊裝入模具的套版內(nèi)加以固定，就構(gòu)成了定（動(dòng)）模型腔。整體鑲塊式組合鑲塊式鑲拼式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)鑲塊類型便于機(jī)械加工提高型芯強(qiáng)度和穩(wěn)定性不合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)鑲塊類型避免銳角和薄壁的結(jié)構(gòu)利于壓鑄件的脫模不合理結(jié)構(gòu)合理結(jié)構(gòu)鑲塊的固定方式對(duì)于通孔的套板，用臺(tái)階壓緊鑲塊或直接用螺釘將鑲塊和座板固定，多用于型腔較深或一模多腔的壓鑄型對(duì)于盲孔的套板，鑲塊用螺釘直接固定在套板上，多用于圓形鑲塊或型腔較淺的壓鑄型鑲塊和型芯的止轉(zhuǎn)當(dāng)圓柱形鑲塊或型芯的成型部分有方向性時(shí)，必須采取措施防止其轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的止轉(zhuǎn)形式是采用銷釘止轉(zhuǎn)和平鍵止轉(zhuǎn)。銷釘止轉(zhuǎn)形式加工方便，應(yīng)用范圍較廣，但因接觸面小，經(jīng)多次拆卸后裝配精度會(huì)下降。而平鍵止轉(zhuǎn)形式因接觸面大故精度較高。3.2成型零件的尺寸計(jì)算

a.鑲塊的主要尺寸鑲塊的壁厚尺寸鑲塊臺(tái)階尺寸型腔尺寸的計(jì)算-型腔尺寸

-鑄件外形的最大極限尺寸

-成型部分公稱尺寸的制造偏差型芯尺寸的計(jì)算-型芯尺寸

-鑄件內(nèi)形的最小極限尺寸中心距離、位置尺寸的計(jì)算-成型部分的中心距離、位置的平均尺寸

-鑄件中心距離、位置的平均尺寸

b.模具成型尺寸計(jì)算4.結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)a.動(dòng)、定模套板邊框厚度的設(shè)計(jì)

-套板邊框厚度

-按壓鑄件大小確定

-邊框側(cè)面承受的總壓力

-材料的抗拉強(qiáng)度

-壓射比壓4.1支撐與固定零件的設(shè)計(jì)b.動(dòng)模支撐板的設(shè)計(jì)

-動(dòng)模支撐板厚度

-動(dòng)模支撐板所受壓力

-動(dòng)模支撐板長度

-墊塊間距

-鋼材的許用抗彎強(qiáng)度

當(dāng)墊塊間的距離L較大或支承班厚度h變小時(shí)可采用支柱和推板來增強(qiáng)支承板的支撐作用c.定模座板設(shè)計(jì)d.墊塊的設(shè)計(jì)角架式模座制造方便、質(zhì)量輕，適用于小型模具積木式模座使用較普遍，適用于中小型模具整體式模座強(qiáng)度剛度高，適用于大中型模具4.2導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)

a.導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)要點(diǎn)導(dǎo)柱需具有足夠的剛度，保證開、合型過程中位置正確，無卡死現(xiàn)象導(dǎo)柱應(yīng)高出型芯高度，以免型芯在開合型過程中損壞導(dǎo)柱一般安裝在定模上模具采用卸料板卸料時(shí)，導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模上

b.導(dǎo)柱主要尺寸導(dǎo)柱直徑：

式中A為模具分型面上的表面積K為比例系數(shù)，取0.07~0.09導(dǎo)滑段長度：l2取1.5~2.0d，一般高出型芯高度12~20mm導(dǎo)柱固定段直徑：d1=d+(6~10)mm固定段長度：l1≥1.5d1引導(dǎo)段長度：l=6~12mm

b.導(dǎo)柱導(dǎo)套在模板中的位置導(dǎo)柱、導(dǎo)套一般布置在模板的四個(gè)角上，以保證導(dǎo)柱之間有較大間距。對(duì)于圓形模具，一般可采用三根導(dǎo)柱，三根導(dǎo)柱的中心位置為不等分分布。4.3推出零件的設(shè)計(jì)

a.頂出機(jī)構(gòu)的組成

b.推出距離的確定當(dāng)H≤20mm時(shí)，s推≥H+K當(dāng)H>20mm時(shí)，1/3H≤s推≤H式中H-滯留壓鑄件的最大成型長度

s推-直線推出距離

K-安全值，取3~5mm

c.推出部位的選擇設(shè)在受壓鑄件包緊的成型部位（如型芯）周圍設(shè)在脫模斜度較小或垂直于分型面方向的深凹處的成型表面附近盡量設(shè)在壓鑄件的凸緣、加強(qiáng)肋及強(qiáng)度較高的部位設(shè)在位于動(dòng)模的澆道上或受壓鑄件包緊力較大的分流錐周圍推出元件在壓鑄件上的作用部位應(yīng)對(duì)稱均勻，防止鑄件推出時(shí)變形避免設(shè)置在壓鑄件上的重要部位和基準(zhǔn)面

d.推桿的尺寸推桿截面計(jì)算如下：式中A-推桿推出段端部截面積

Ft-推桿承受的總推力，機(jī)動(dòng)推出時(shí)為壓鑄機(jī)的開模力，液壓推出器推出時(shí)為液壓推出器的推出力

n-推桿數(shù)量-壓鑄件的許用強(qiáng)度推桿穩(wěn)定性的較核：式中Kt-穩(wěn)定安全倍數(shù)，鋼取1.5~3-穩(wěn)定系數(shù)，取20.19

E-彈性模量，鋼取2×105MPa

l-桿的全長

I-推桿最小截面處的抗彎截面慣性矩，圓柱截面為πd3/64

e.卸料板推出機(jī)構(gòu)

推出力分布均勻，推出過程平穩(wěn)、可靠，鑄件變形小推出力作用在鑄件側(cè)壁的端面上，適用于推出側(cè)壁包緊力大的鑄件鑄件上不會(huì)留下推出痕跡，提高了壓鑄件的尺寸精度和外觀質(zhì)量卸料板推出鑄件后遮住了型芯，因此對(duì)型芯噴刷涂料較困難4.4復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在壓鑄生產(chǎn)過程中的每一次循環(huán)中，推出元件推出鑄件后，必須準(zhǔn)確的回到起始位置，這就是推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位，這個(gè)動(dòng)作通常是借助復(fù)位桿來實(shí)現(xiàn)的，并用當(dāng)釘作最后定位。5.抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1抽芯機(jī)構(gòu)的組成常用抽芯機(jī)構(gòu)分機(jī)械抽芯機(jī)構(gòu)、液壓抽芯機(jī)構(gòu)和其它抽芯機(jī)構(gòu)三大類，其中機(jī)械抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為普遍。5.2抽芯力和抽芯距離的確定a.抽芯力的確定抽芯時(shí)需克服由壓鑄件收縮產(chǎn)生的包緊力和抽芯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的各種阻力，兩者的合力即為抽芯力。b.抽芯距離的確定抽芯后活動(dòng)型芯應(yīng)完全拖出壓鑄件的成型表面，使壓鑄件能順利推出型腔。抽芯距離計(jì)算如下

s抽=s移+k式中

s抽-抽芯距離

s移-滑塊型芯完全脫出成型處的移動(dòng)距離

k-安全值，一般取3～15mm5.3斜銷抽芯機(jī)構(gòu)a.斜銷抽芯機(jī)構(gòu)的抽芯過程b.滑塊的導(dǎo)滑結(jié)構(gòu)形式“T”形滑塊結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，是最常用的結(jié)構(gòu)形式方導(dǎo)套圓滑快結(jié)構(gòu)：圓滑塊在方導(dǎo)套內(nèi)滑動(dòng)，壓射時(shí)金屬液不宜竄入導(dǎo)滑槽內(nèi)，保持合模后滑塊的正確位置c.斜銷孔位置的確定在滑塊頂面長度為1/2處取B點(diǎn)，通過B點(diǎn)作出斜角為α的直線段與模具外平面相交于A點(diǎn)計(jì)算A點(diǎn)到模具中心線的距離，并圓整為整數(shù)，此數(shù)即為斜銷孔距的基本尺寸s斜銷中心線上B、C、D各點(diǎn)至模具中心線的距離為：S1=S+tg

αH

、S2=S1+tgαH1

、S3=S2+tgαH2

斜銷中心線在滑塊頂面上的投影應(yīng)與滑塊抽芯方向的軸線相重合或平行c.斜銷直徑的估算式中h-滑塊端面至受力點(diǎn)的垂直距離

F-抽芯力d.斜銷長度的確定取滑塊端面斜孔與斜銷外側(cè)斜面接觸處為A點(diǎn)自A點(diǎn)作平行于分型面的直線AC，使AC等于s抽自C點(diǎn)作垂直于AC線的BC線，交于斜銷處側(cè)斜面于B點(diǎn)AB線段的長度L`為斜銷的有效工作長度d.其它抽芯機(jī)構(gòu)彎銷抽芯機(jī)構(gòu)斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)6.加熱與冷卻系統(tǒng)6.1加熱系統(tǒng)a.加熱方法用燃?xì)饧訜嵊媚＞邷囟瓤刂蒲b置加熱（以高溫導(dǎo)熱油為載體）用電熱棒加熱b.模具的預(yù)熱規(guī)范合金種類鉛合金錫合金鋅合金鋁合金鎂合金銅合金預(yù)熱溫度/℃

60~12060~120150~200180~300200~250300~350c.電加熱裝置的設(shè)計(jì)根據(jù)預(yù)熱模具所需功率，選擇熱電棒的型號(hào)和數(shù)量。按右圖所示安裝熱電棒，布置時(shí)應(yīng)避免與活動(dòng)型芯或推桿發(fā)生干擾。避免將熱電棒和熱電偶的連線布置在模具操作者的一側(cè)，以便操作和安全門的啟閉。6.1冷卻系統(tǒng)a.風(fēng)冷法利用來自鼓風(fēng)機(jī)或壓縮空氣機(jī)的風(fēng)力加強(qiáng)模具的散熱，結(jié)構(gòu)簡單，冷卻速度慢，適用于要求散熱量較小的模具。b.水冷法通常在模具側(cè)面鉆孔接水管通冷水直接冷卻鑲塊。冷卻孔離鑲塊表面至少在20mm以上，小型模具冷卻孔直徑為8～10mm，大型模具為15~20mmc.在模具形成熱節(jié)的部位，用傳熱系數(shù)高的合金（鈹青銅、鎢基合金等）間接冷卻。d.熱管冷卻冷卻部位結(jié)構(gòu)簡圖澆口套的冷卻分流錐的冷卻冷卻部位結(jié)構(gòu)簡圖型芯的冷卻厚壁或凸臺(tái)處模具的冷卻壓力鑄造特殊工藝1.真空壓鑄1.1真空壓鑄的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果提高鑄件致密度（強(qiáng)度提高15％，強(qiáng)化層厚度達(dá)0.5mm）鑄件可進(jìn)行熱處理，改善鑄件服役性能鑄件便面質(zhì)量提高提高壓鑄機(jī)的自動(dòng)化減小澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)對(duì)鑄件質(zhì)量的影響1.2真空壓鑄工藝a.分型面抽真空通過鑄型分型面上排氣槽對(duì)型腔抽真空，用于臥式冷壓室壓鑄機(jī)上的壓鑄型抽真空系