如何选择压铸机

如何选用压铸机如何选用压铸机 压力铸造作为一种尺寸精度好 生产效率高的铸造方式 被广泛应用于汽车 摩托车 五金 玩具 电工 电子等行业的有色金属生产 并呈现出强劲的上升趋势 压铸机的选用是压铸生产的一个重要环 节 对后续生产的产品质量 生产效率 产品成本 生产管理等有着非常重要的影响 以下就如何选用 压铸机简要介绍 1 根据产品的特点选择压铸机类型 根据产品的特点选择压铸机类型 1 1 压铸机的分类 压铸机的分类 压铸机通常按其压室的工作状态分为热室压铸机和冷室压铸机 热室压铸机的压室浸在保温坩埚内 的液态金属中 压射机构安装在保温坩埚的上方 冷室压铸机的压室与保温炉是分开的 压铸时从保温 炉中取出金属液注入压室后进行压铸 冷室压铸机按其压室与压射机构的位置区分 将压室和压射位置 处于水平位置的称为卧式冷室压铸机 将压室和压射机构处于垂直位置的称为立式压铸机 立式压铸机 中垂直压射并垂直方向开模的称为全立式压铸机 1 2 热室压铸机的特点热室压铸机的特点 热室压铸机结构简单 操作方便 易于实现自动化生产 不需要浇铸程序 工序简单 生产效率高 热损失少 金属损耗少 金属液始终在密闭通道中 氧化夹杂物不易卷入 进入型腔的金属液干净 铸 件质量好 压射比压小 压射过程中没有增压段 压室 冲头 鹅颈管 喷嘴等热作件寿命短 更换不 方便 目前的压铸生产中 热室机通常压铸生产锌 锡 铅等低熔点合金和小型 薄壁镁合金压铸件 多 数合模力小于 160T 大于 400T 的很少 而镁合金由于其成型特点 采用热室 冷室生产都有 生产镁 合金的热室机 合模力通常小于 650T 1 3 卧式冷室压铸机的特点卧式冷室压铸机的特点 冷室压铸机规格型号全面 对产品尺寸及合金种类的适应范围广 生产操作简便 生产效率高 可与 自动化周边设备联机实现自动化生产 压射行程的分段控制 调节容易实现 对不同要求的压铸件工艺 的满足性好 缺点是压射过程金属液热量损失大 金属液与空气接触 容易卷入氧化夹杂物及空气 对 高致密度或要求热处理的产品须采取特殊的工艺 目前卧式冷室压铸机主要用于铝 镁 铜等有色合金的生产 黑色金属的压铸应用极少 冷室压铸机 合模力从几十吨到几千吨都有 目前最大的冷室压铸机为德国米勒万家顿生产的 5500T 压铸机 1 4 立式压铸机的特点 立式压铸机的特点 立式压铸机的金属液压射过程中卷入气体少 方便于中心浇铸系统设置 维修与操作麻烦 生产过程 中有切断和料饼推出程序 生产效率低 以中小型机为主 生产过程中用量较少 目前立式压铸机主要 用于电机转子等特殊产品的压铸生产 随着卧室冷室压铸机压射性能的不断提高 为提高生产效率 目 前微电机转子已越来越多的采用卧式冷室压铸机生产 2 根据产品与模具方案选择压铸机规格 根据产品与模具方案选择压铸机规格 2 1 计算锁模力计算锁模力 根据压铸产品选择压铸机 一项很重要的工作是计算压铸机的锁模力是否满足 压铸机的锁模力必 须大于压铸时产品产生的涨型力 涨型力通常的计算方式为用模具分型面上承受金属压力部分的投影面 积乘以铸造比压 如下图所示 图图 1 投影面积 A 包括如图 1 所示产品 浇道 料饼 及溢出部分的总面积 特别注意不要漏算排气道部 分 通常在未做模具详细方案的情况下 以产品投影面积的 1 2 1 5 倍作为总的压铸投影面积 压铸比压 Pi 通常采用 400 1000Kg cm 当压铸产品要求耐压和防止渗漏时 往往采取较高的压铸 比压 涨型力 F A Pi 压铸机的锁模力与涨型力须满足 T K F K 为安全系数 一般取为 1 1 在实际生产情况下 计算合模力选用压铸机时 需注意考虑以下几个问题 1 分型面位置特殊的方案 对于图 2 所示的产品 长 450mm 宽 300mm 高度 200mm 平均壁厚 7mm 产品重量 2 1Kg 450 图图 2 如果按通常方式核算锁模力 产品投影面积 156cm 压铸投影面积取产品面积的 1 5 倍 压铸投影 面积为 234 cm 产品要求耐压检测 2 5Kg cm 所以压铸比压取 800 Kg cm 计算涨型力为 184T 选用 200T 压铸机可以生产 如果做一下压铸模具结构设计 就会发现 200T 压铸机是远远不能满足该产 品的工艺需要的 产品分型面正好在产品投影面积最小的截面 型腔较深 需要考虑充分的排气结构 因而 压铸投影面积大大超过产品投影面积 为产品投影面积的近 3 倍 产品外形尺寸大 有两个侧抽 芯 需要压铸机具备较大的导柱间距 根据产品浇铸重量 计算压室充满度 压室直径选取 90mm 产品 型腔较深 需要大的充型能量 以保证产品质量 经考虑以上综合因素 最终选用 650T 压铸机生产 2 压射受力中心与设备中心偏离较大的情况 300 如上示意图所示 对同一长方形压铸产品 采用不同的工艺方案时 产生的涨型力可能基本相同 但涨型力在四根导柱上的分布是不均衡的 所需要的压铸机合模力也不相同 采用图 4 所示布局方式 涨型力在四根导柱上的分布基本一致 所需合模力最小 采用图 3 所示结构 在 B 导柱承受的涨型力最 大 所选取合模力应大于 B 导柱承受涨型力的四倍 否则会产生合金从模具右上角喷出的危险 采用图 5 所示结构 在 A B 导柱承受的涨型力大于 C D 导柱承受力 所选取合模力应大于 A 或 B 导柱承受涨型 力的四倍 否则会产生合金从模具上方喷出的危险 上图中 图 3 结构所需合模力最大 图 4 结构所需 合模力最小 当压铸受力中心偏心较大时 应分别核算作用在每一根导柱上的涨型力 按导柱受力最大 值选取压铸机合模力 3 滑块抽芯投影面积较大的情况 参见图 6 图图 6 6 当模具存在滑块抽芯时 压铸过程中 金属液对滑块产生侧推力 Fm 此力作用在锁紧块上 分解为 垂直于锁紧块方向的力及涨型力 Fz 通常情况下角度 15 当抽芯投影面积很小时 涨型力 Fz 可 忽略不计 但当抽芯投影面积较大时 则必须计算抽芯产生的涨型力 否则 会产生合模力不足 金属 液飞溅和滑块压射过程中后退的危险 影响产品精度 Fz tan Fm 根据合模力选型压铸机时 必须将产品的模具具体工艺结构一起考虑 建议不要在涨型力大于压铸 机锁模力条件下生产 否则会产生飞料危险 产品尺寸精度及质量很难保证 同时加剧压铸机运动部分 的磨损 压铸机寿命也会受到极大损害 2 22 2 确认压铸机的相关参数 确认压铸机的相关参数 当选定压铸机的锁模力后 通常需要根据产品的模具方案对压铸机的以下参数进行确认 1 压铸模具厚度是否在压铸机有效模具厚度调节范围内 2 压铸机的开模行程能否保证产品的正常取出 3 压铸机导柱内距能否满足模具的外轮廓尺寸的安装 模具是否在型板 T 型槽的有效范围内 特别注意 确认模具抽芯或其他凸出部位是否与压铸机导柱及其它附属机构干涉 4 根据压铸模具定模厚度 确认压铸机冲头推出距离是否能满足产品料饼的跟出 5 确认压铸机的推出距离 能否保证产品的推出需要 5 根据产品浇铸重量 计算压室充满度 选定压室内径 压室直径需与浇铸重量保持下面的关系 浇铸金属液的体积 压射室容积 包含压射室与模具浇口套部分容积 x100 75 即 要使浇铸金属的体积为压室容积的 75 以下 一般超过 75 浇铸口在被冲头封住之前 金属液就 会从浇铸口溢出 通常情况下 以最大值为 60 为标准 在实际生产时 选取压室的充填率既要考虑利 于排出压室内的气体 又要考虑 金属液充填动能的损失 当压室充满度较高时 高速充填段较长 由 于金属液通过内浇口产生很大的阻力 冲头运动被减速 导致后充填部位能量不足 产品末端易产生流 动缺陷 所以实际使用压室的充填率一般在 30 50 2 3 核算压铸机压射性能是否满足产品需要 核算压铸机压射性能是否满足产品需要 压铸机的压射性能是影响产品质量的关键因素 对一些大型 性能要求高的产品 还需要对压射系统 的特性 P Q 图进行分析 核算所选用压铸机的压射性能是否满足产品压射能量的需求 在压射系统能量 满足的情况下 对要求致密 耐压的压铸件 要求压射系统具有良好的低速性能 加速性能与增压性能 对薄壁或外观要求高的产品 则要求压射系统具有良好的高速与加速性能 根据以上参数的计算 通常即可以选定压铸机的机型 3 根据生产工艺管理的要求与产品需要选配压铸机附属功能 根据生产工艺管理的要求与产品需要选配压铸机附属功能 随着近年来对产品精密化 轻量化的要求 压铸作为一种高效的精密成型技术得到了更广泛的应用 不同的使用环境 对压铸件提出了更高的使用要求 比如无气孔 可焊接 可热处理等等 为适应产品 的需要 压铸机的控制系统 压射性能 自动化及辅助工艺等方面有了很大发展 这些新的技术有些属 于压铸机的标准配置 有些属于选配装置 在选择压铸机时 需要根据企业和产品的实际需要 对这些 功能进行选取 3 13 1 快速模具交换系统快速模具交换系统 适应多品种 小批量生产和大型模具交换的需要 大大减少模具交换的时间 提高生产效率 1 模具快速压紧装置 采用液压自动锁紧系统 替代原来的模具压板螺栓锁紧机构 参见图 7 图 7 图 8 2 导柱抽出装置 在模具交换时将上侧一根或两根导柱抽出 对于有油缸抽芯或水平宽度超出导柱内距 的大型模具 可以方便的装入 不需拆装油缸 参见图 8 图 9 图 10 3 模具放置定位装置 在压铸机上安装模具放置定位台或 V 型导轨托架 在模具安装过程中 实现 模具与压室法兰及型板的快速定位 参见图 9 4 C 板夹具装置 通过压铸机 C 板的液压缸驱动 C 板的错位运动 实现压铸机推出板与模具推出板的快 速连接 相比采用拉杆螺栓连接大大缩短了时间 参见图 10 5 抽芯油缸接口的快速连接 压铸机与模具抽芯油缸的电及油管的接口 都采用快速接头对接 以上装置 除模具油缸的连接外 全部与压铸机的控制系统连为一体 通过操作面板既可以实现模 具的交换操作 采用上述快速模具交换系统 已可以将大型压铸机复杂模具的交换时间缩短到 10 分钟以 内 对提高设备开动率效果显著 3 23 2 压射曲线的显示与自动修正控制技术压射曲线的显示与自动修正控制技术 目前压铸机压射曲线的控制主要有以下三种形式 1 开环的控制形式 压射行程通常分三级 慢压射 快压射 增压 或四级 慢压射 一级快压射 二级快压射 增压 压射 通过电调或手动调整手轮对各段的速度和压力进行设定 实际达到的参数与 压射曲线状况根据显示画面或工艺人员的经验判定 并进行手动调节修正 2 半闭环控制形式 人们通过控制系统对压射的压力 速度 行程等参数进行设定 控制系统通过 传感器与位移编码器对压射过程的实际参数进行检测 显示实际参数与压射曲线 并将测定值与设定值 进行比对 在下一个压铸循环时通过调整阀的开度对压铸参数进行修正 使之接近目标值 压射行程分 三段或多段进行控制 包括末段减速功能 使实际压射曲线更接近于设定曲线 3 实时控制形式 压射行程分多段控制 国外高性能压铸机已做到 20 段控制 包括末端减速 人 们可以对不同行程段的参数进行编程 由于高精度伺服阀的采用 提高了检测与反馈修正的应答速度 可达到 5ms 左右 压射过程中对压力与速度信息不断检测并进行反馈修正 弥补生产条件波动对压射 参数带来的影响 使每一循环过程的实际压射曲线与设定值高度符合 使压铸生产具有高的稳定性与可 靠性 满足高性能压铸件的工艺需要 3 33 3 超速压射性能超速压射性能 传统的压铸机空压射速度通常在 4 5m s 6m s 超高速的压铸机空压射速度达到 8m s 甚至 10m s 以 上 既可以实现镁 铝合金的共用 又因为采用高的充型速度 缩短了充型时间 在充型结束时金属液 温度处在较高的水平 利于增压压力的传递 使压铸件内部气孔弥散程度越高 有利于改善产品内部及 外观质量 超低速压铸机可以在 0 05 0 7m s 的低速范围内进行多段速度设定 实现产品的层流充型 减少内部 气体含量 可生产进行 T6 处理的高性能压铸件 一般适用于产品结构相对简单 壁厚较厚的压铸件 内 浇口截面积较大 通常要与热压室 模温控制等技术配合使用 3 43 4 局部加压压实销装置局部加压压实销装置 主要应用于产品局部壁厚较大 容易产生缩松 缩孔缺陷的部位 通过在压射结束至产品凝固期间 对局部进行加压压实 以获得致密的压铸件 目前在机械性能要求较高的汽车连接件 如 发动机支架 方向盘支柱等产品上应用广泛 3 53 5 抽芯喷雾功能抽芯喷雾功能 以往压铸机的抽芯动作 在喷雾的时候处在抽出位置 部分型芯此时埋在模具型腔之中 得不到喷涂 尤其对成型尺寸较长并冷却效果不好的抽芯 特别容易造成产品的粘附拉伤 并缩短型芯的寿命 采用 抽芯喷雾功能时 抽芯控制信号与喷雾机信号相连 可以设定在产品取出后 喷雾动作前 抽芯油缸推 出 喷雾后抽芯返回 改善抽芯的脱模与冷却效果 3 63 6 生产管理系统与远程诊断功能生产管理系统与远程诊断功能 现在的压铸机提供生产管理 产品工艺参数存储 故障显示与品质管理功能 可以记录产品的批量 与生产数量 存储不同产品 模具 的工艺参数 供下次生产时调用 保证生产的一致性并减少调整时 间 实时显示压铸机及周边设备信息 警告 故障 状态 错误 并提供服务和检修的提示 根据压铸实 际参数与设定参数比较的偏离情况 记录产品可疑或不良信息 国外的实时控制压铸机除了能够在生产 过程中提供给用户及时的参考信息 还具备有远程诊断的功能 通过电话线进行故障诊断 软件可 实现远程更新 3 73 7 全自动化生产单元全自动化生产单元 压铸自动化生产单元 是将自动化的给汤 喷雾 取件等周边设备的控制系统与压铸机的控制系统 集成为一体 操作简便快捷 可实现自动化生产 近年来伺服工业机器人在压铸周边设备上得到广泛应 用 采用伺服机器人的自动喷雾机 具备了喷雾曲线记忆与多点喷雾量的控制 由于具备六轴旋转 更 能适应复杂模具的喷雾要求 喷雾操作的一致行与可靠性大大提高 采用伺服机器人的取件机可根据控 制系统对实际压射参数与设定目标值的偏离情况的比较信息 对产品进行分检 并按设定要求实现镶嵌 件安装 产品冷却 以及与切边机联动实现自动切边等 由于伺服机器人的应用 使压铸机与周边设备 控制系统的集成控制度越来越高 目前的压铸自动化生产单元已能够实现压铸 产品检测 切边 修毛 刺 表面处理等全过程的自动化无人操作 生产的效率与稳定性得到很好的保证 以上为压铸机选型时从技术工艺角度通常需要考虑的一些环