《金属压铸工艺与模具设计》第3章：压铸件设计PPT课件.ppt

第3章压铸件设计 时间 2次课 4学时 1 第3章压铸件设计 压铸件设计是压铸生产技术中十分重要的环节 设计压铸件除要满足使用要求外 同时应该满足成型工艺要求并且尽量做到模具结构简单 生产成本低 2 第3章压铸件设计 3 1压铸件的精度 表面粗糙度及加工余量3 2压铸件基本结构单元设计3 3压铸件结构设计的工艺性 3 3 1压铸件的精度 表面粗糙度及加工余量 3 1 1压铸件的尺寸精度3 1 2表面形状和位置3 1 3表面粗糙度3 1 4加工余量 4 3 1压铸件的精度 表面粗糙度及加工余量 压铸件的精度较高 表面光洁 且稳定性好 因此 压铸件具有很好的互换性 5 3 1 1压铸件的尺寸精度 压铸件的尺寸精度取决于压铸件的设计 模具结构以及模具制造的质量 通常 压铸件的尺寸精度比模具的精度低三到四级左右 压铸件尺寸稳定性取决于工艺因素 操作条件 模具修理次数及其使用期限等各方面因素 压铸件的尺寸精度一般按机械加工精度来选取 在满足使用要求的前提下 尽可能选取较低的精度等级 此外 同一压铸件上不同部位的尺寸可按照实际使用要求选取不同的精度 以提高经济性 1 长度尺寸压铸件能达到的尺寸公差及配合尺寸公差等级见表3 1 6 3 1 1压铸件的尺寸精度 7 3 1 1压铸件的尺寸精度 8 3 1 1压铸件的尺寸精度 9 3 1 1压铸件的尺寸精度 10 3 1 1压铸件的尺寸精度 11 3 1 1压铸件的尺寸精度 4 角度压铸件上的角度公差是由设计要求和工艺能达到的程度共同决定的 对于一般要求的角度公差可按表3 5选取 5 孔中心距尺寸孔中心距尺寸公差按表3 6选取 若受模具分型面或活动成型零件影响 在基本尺寸公差上再加上附加公差 12 3 1 1压铸件的尺寸精度 13 3 1 1压铸件的尺寸精度 14 3 1 2表面形状和位置 压铸件的表面形状和位置主要由压铸模的成型表面决定 而压铸模成型表面的形位公差精度较高 所以对压铸件的表面形位公差一般不另行规定 其公差值包括在有关尺寸的公差范围内 对于直接用于装配的表面 类似机械加工零件 在图中注明表面形状和位置公差 对于压铸件而言 变形是一个不可忽视的问题 整形前和整形后的平面度和直线度公差按表3 7选取 平行度 垂直度和倾斜度公差按表3 8选取 同轴度和对称度公差按表3 9选取 15 3 1 2表面形状和位置 16 3 1 2表面形状和位置 17 3 1 2表面形状和位置 18 3 1 3表面粗糙度 压铸件的表面粗糙度取决于压铸模成型零件型腔表面的粗糙度 通常压铸件的表面粗糙度比模具相应成型表面的粗糙度高两级 若是新模具 压铸件的表面粗糙度应达到GB1031 83的Ra2 5 0 63 m 要求高的可达到Ra0 32 m 随着模具使用次数增加 压铸件的表面粗糙度逐渐增大 19 3 1 4加工余量 当压铸件某些部位尺寸精度或形位公差达不到设计要求时 可在这些部位适当留取加工余量 用后续的机械加工来达到其精度要求 由于压铸件的表层组织致密 强度高 因此机械加工余量应选用小值 压铸件的机械加工余量按表3 10选取 20 3 1 4加工余量 21 3 2压铸件基本结构单元设计 3 2 1壁的厚度 连接形式及连接处的圆角3 2 2脱模斜度3 2 3压铸孔和槽3 2 4肋3 2 5压铸齿与螺纹3 2 6嵌件3 2 7凸纹 凸台 文字与图案 22 3 2压铸件基本结构单元设计 不论零件如何复杂 都可以将其分解为壁 连接壁的圆角 孔和槽 肋 凸台 螺纹等部分 这些部分就是组成零件的结构单元 23 3 2 1壁的厚度 连接形式及连接处的圆角 压铸件壁的厚薄对其质量有很大的影响 压铸件表面约0 8 1 2mm的表层由于快速冷却而晶粒细小 组织致密 因为它的存在使压铸件的强度较高 而若是厚壁压铸件 其壁中心层的晶粒粗大 易产生缩孔 缩松等缺陷 通常 压铸件的力学性能随着壁厚增加而降低 而且也增加了材料的用量和压铸件的重量 图3 1为铸件壁厚对抗拉强度的影响 图3 2为铝合金压铸件壁厚与抗拉强度及比重的关系 当然 壁太薄可能出现欠铸 冷隔等缺陷 因此 在保证压铸件有足够强度和刚度的条件下 以薄壁和均匀壁厚为佳 一般情况下 壁厚不宜超过4 5mm 同一压铸件内最大壁厚与最小壁厚之比不要大于3 1 压铸件总体尺寸越大 壁厚也应越厚 而壁厚一定时 该壁厚的面积也应受到一定的限制 压铸件的最小壁厚与适宜壁厚见表3 11 为有利于金属液流动和压铸件成型 避免压铸件和压铸模产生应力集中和裂纹 压铸件壁与壁的连接通常采用国内外设计标准推荐的圆角和隅部加强渐变过渡连接 各种过渡连接形式及尺寸计算见表3 12 24 3 2 1壁的厚度 连接形式及连接处的圆角 25 3 2 1壁的厚度 连接形式及连接处的圆角 26 3 2 1壁的厚度 连接形式及连接处的圆角 27 3 2 1壁的厚度 连接形式及连接处的圆角 28 3 2 1壁的厚度 连接形式及连接处的圆角 29 3 2 2脱模斜度 脱模斜度又称铸造斜度 为了便于压铸件从压铸模中脱出及防止划伤铸件表面 铸件上所有与模具运动方向 即脱模方向 平行的孔壁和外壁均需具有脱模斜度 最好在设计压铸件时就在结构上留有斜度 若压铸件设计时未考虑脱模斜度 则由压铸工艺来考虑 脱模斜度一般不计入公差范围内 其大小根据合金性质 脱模深度 形状复杂程度以及壁厚而定 一般高熔点合金压铸件的脱模斜度大于低熔点合金压铸件 脱模深度浅的大于深的 形状复杂的大于形状简单的 厚壁的大于薄壁的 内孔的大于外壁的 一般在满足压铸件使用要求的前提下 脱模斜度应尽可能取大值 表3 13为最小脱模斜度值 30 3 2 2脱模斜度 31 3 2 3压铸孔和槽 32 3 2 3压铸孔和槽 33 3 2 3压铸孔和槽 34 3 2 4肋 35 3 2 5压铸齿与螺纹 36 3 2 5压铸齿与螺纹 37 3 2 5压铸齿与螺纹 38 3 2 6嵌件 压铸件内镶入金属或非金属制件 与压铸件形成牢固不可分开的整体 此镶入的制件称为嵌件 压铸件内镶入嵌件的目的是使压铸件的某一部位能够具有特殊的性能 如强度 硬度 耐蚀性 耐磨性 导磁性 导电性 绝缘性等 或代替部分装配工序 或者将复杂件转化为简单件 设计有嵌件的压铸件应注意以下几点 1 嵌件与压铸件应牢固连接 为防止嵌件受力时在压铸件内移动 旋转或拔出 在嵌件镶入压铸件的部分 其表面上设计成适当的凹凸状 最常采用的有滚花 滚纹 切槽 铣扁等方法 2 嵌件放入模具内时与模具应有可靠的定位和合理的公差配合 3 嵌件周围的金属层厚度不能过薄 以提高铸件对嵌件的包紧力及防止金属层产生裂纹 金属层厚度可按嵌件直径选取 包住嵌件的金属层最小厚度见表3 19 4 嵌件镶入铸件的部分不应有尖角 以免压铸件在尖角处开裂 5 嵌件与压铸件基体之间不应产生电化学腐蚀 必要时嵌件外表面可加镀层 6 有嵌件的压铸件应避免热处理 以免两种材料的热膨胀系数不同而产生不同的体积变化 导致嵌件在压铸件内松动 39 3 2 6嵌件 40 3 2 7凸纹 凸台 文字与图案 压铸件上可以压铸出凸纹 凸台 文字和图案 它们最好是凸体 以便模具加工 文字大小一般不小于GB4457 3 84规定的5号字 文字凸出高度大于0 3mm 一般取0 5mm 线条最小宽度为凸出高度的1 5倍 常取0 8mm 线条最小间距大于0 3mm 脱模斜度为10 15 线端应避免尖角 图案应尽量简单 41 3 3压铸件结构设计的工艺性 3 3 1简化模具结构 延长模具寿命3 3 2有利于脱模与抽芯3 3 3防止压铸件变形 42 3 3压铸件结构设计的工艺性 设计压铸件时除了结构 形状等方面有一定要求外 还应使铸件适应压铸工艺性 43 3 3 1简化模具结构 延长模具寿命 44 3 3 1简化模具结构 延长模具寿命 45 3 3 1简化模具结构 延长模具寿命 46 3 3 1简化模具结构 延长模具寿命 47 3 3 2有利于脱模与抽芯 48 3 3 2有利于脱模与抽芯 49 3 3 3防止压铸件变形 压铸件形状结构设计不当 收缩时会产生变形或出现裂纹 解决的方法除设加强肋外也可采用改变铸件结构的方法 图3 15 a 中压铸件断面厚薄不匀 容易产生翘曲变形 改成均匀壁厚可避免 如图3 15 b 所示 图3 16 a 中板状零件收缩时容易产生翘曲变形 如图3 16 b 所示改为有凹腔 避免或减少翘曲