压铸模参考论文.doc

苏州大学本科生毕业设计（论文）摘 要金属压铸是将熔融状态或半熔融状态的合金浇压铸机的压室，在高压力的作用下，以极高的速度充填在压铸模的型腔内，并在高压下使熔融合金冷却而成形的高效益、高效率的精密铸造方法。压铸模是铸造生产的关键工艺装备，生产能否顺利进行，铸件质量能否保证，在很大程度上取决于模具结构的合理性。本次设计的主要内容如下：第一章介绍压铸技术的特点、应用范围和压铸模的国内外发展情况；第二章介绍金属压铸技术的基本知识和压铸模的结构和使用；第三章进行分型面、浇注系统和排溢系统的设计；第四章进行压铸模的抽芯机构、推出机构的设计；第五章进行模架与成形零件的设计；第六章介绍压铸模的材料选择及技术要求。 关键字：金属、压铸成型、模具设计AbstractMetal die-casting is to sprinkle the metal alloy of meltdown appearance or half meltdown appearance to die-casting press of machine room, under the function of high pressure dint, with the very high speed, fill in die-casting the chamber of die-casting mold, and make the meltdown metal alloy cool off to take shape at the high pressure. This is a benefit, high-efficiency cast method.Die-casting mold is the key equipment of cast production. If production can go on wheel and the cast quality can promise, in a large extent be decided by the rationality of molding tool structure.The main contents of this design is as follows:Chapter 1 introduction of pressure-casting s characteristics, application with pressure-casting the domestic and international development of mold;Chapter 2 introduction of metals die-castings technicals basic knowledge and the structure and usage of mold;Chapter 3 design of pouring and exclusive overflow system;Chapter 4 design of core pulling and pushing out structure;Chapter 5 design of die-forming and parts;Chapter 6 introduction of pressure-castings material selection and technique request of mold. Key word：Metal, die-casting molding, mold design前 言据文献报道，压铸最初用于压铸铅字。早在1822年，威廉姆乔奇（Willam Church）博士曾制造一台日产1.22万铅字的铸造机，已显示出这种工艺方法的生产潜力。1904年英国的法兰克林（H.H.Franklin）公司开始用压铸方法生产汽车的连杆轴承，开创了压铸件在汽车工业中应用的先例。近40年来，随着科学技术和工业的进步，尤其是随着汽车以及家用电器等工业的发展，又从节能、节省原材料诸多方面出发，压铸技术以获得及其迅速的发展。压铸生产不仅在非铁合金铸造中占主导地位，而且已成为现代工业的一个重要组成部分。从世界范围和我国情况来看，铝合金压铸件应用的范围日益广泛。本次设计即选取铝合金为压铸材料。模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，6080的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。随着我国铸造业的不断发展壮大，铸造模具的设计与制造也愈来愈受到人们的关注。本次设计的任务是在查阅资料及调研基础上，进行压铸零件的工艺分析、模具结构设计，通过努力已经基本达到要求，但由于技术资料收集困难，文字水平不高，定有不尽如人意的地方，请老师和同学们不吝赐教，提出宝贵意见。第1章 概述1.1 压铸的基本概念压铸是将熔融状态或半熔融状态的合金浇压铸机的压室，在高压力的作用下，以极高的速度充填在压铸模的型腔内，并在高压下使熔融合金冷却凝因而成形的高效益、高效率的精密铸造方法。高压力和高速度是压铸时熔融合金填充成形的两大特点，也是压铸与其它铸造成形方法最根本的区别所在。压铸时常用压射比压在几兆至几十兆帕的范围内，甚至高达500Mpa；充填速度在0.5120 m/s范围内；充填时间很短（与铸件大小、壁厚有关），一般为0.010.2s，最短的仅有千分之几秒。此外，压铸模应具有很高的尺寸精度和很小的表面粗糙度值。由于具有以上所述特点，使得压铸件的结构、质量、性能、压铸工艺以及生产过程都具有自己的特点。1.2 压铸生产的特点及应用范围 1.2.1 压铸的优缺点 （1）铸件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高铸件的尺寸精度为IT12IT11；表面粗糙度Ra一般3.20.8m，最低达0.4m。因此，一般压铸件可以不经过机械加工或仅是个别部位加工即可使用。 （2）铸件的强度和表面硬度较高由于压铸模的激冷作用，又在压力下结晶，因此，压铸件表面晶粒较细，组织致密，所以表面层的硬度和强度都比较高。压铸件得抗拉强度一般比砂型铸件高25%30%，但伸长率较低。 （3）可以压铸形状复杂的薄壁铸件由于压铸件形成过程始终是在压力作用下充填和凝固的，对于轮廓峰谷、凸凹、窄槽等都能清晰地压铸出来。压铸出的最小壁厚：锌合金为0.3mm；铝合金为0.5mm。铸出孔的最小直径为0.7mm。铸出螺纹最小螺距0.75mm。对于形状复杂，难以或不能用切削加工制造的零件。即使产量小，通常也采用压铸生产，尤其当采用其它铸造方法或其它金属成形工艺难以制造时，采用压铸生产最为适宜。 （4）生产效率极高在所有的铸造方法中，压铸是一种生产率最高的方法。这主要是由于压铸过程的特点决定的，且随着生产工艺过程的机械化、自动化程度进一步发展而提高。一般冷压室压铸机平均每班可压铸600700次，热室压铸机可压铸30007000次，适合于大批量的生产。每一次操作循环一般为10 s1 min，并且可以实现一模多腔的工艺，其产量增倍。与其他铸造方法比较，压铸还节约甚至完全省去了零件的机械加工工时和设备。 （5）可省略装配操作和简化制造程序压铸生产时，可嵌铸其他金属或非金属材料零件以提高压铸件得局部强度，满足某些特殊要求（如耐磨性、绝缘性、导磁性等），以及改善铸件结构的工艺性。压铸既可获得形状复杂、精度高、尺寸稳定、互换性好的零件，又可以镶嵌压铸，代替某些部件的装配和简化制造工序，改善压铸件得工作性能，并且节能降耗。任何一种工艺方法都不是十全十美的。压铸也尚存一些缺点有待解决，主要是： （1）压铸件表层有气孔这是由于液态合金充型速度极快，型腔中的气体很难完全排除，常以气孔形式存留在铸件中。因此，一般压铸件不能进行热处理，也不宜在高温条件下工作。这是由于加热温度高的时候，气孔内的气体膨胀，导致压铸件表面鼓包，影响质量与外观。同样，也不希望进行机械加工，以免铸件表面显露气孔。 （2）压铸合金类别和牌号有所限制目前只适用于锌、铝、镁合金的压铸。对于钢铁材料，由于其熔点高，压铸模使用寿命短，故目前钢铁材料压铸难于实际生产。但近年来，正在研究试验半固态金属铸新工艺，将为钢铁材料压铸开辟新的途径。至于某一种合金类别中，仅限于几种牌号可以进行压铸，这是由于压铸时的激冷、产生剧烈收缩、成形的充填条件等的原因造成的。 （3）压铸的生产准备费用较高 这是由于压铸机的成本高，压铸模加工周期长、成本高。如国产的J111型1250kN通用压铸机，大约1012万美元/台；一般的压铸模制造费210万元/具，进口模具价格更昂贵。由于压铸机生产效率高，故压铸工艺只适用于大批量的生产。 1.2.2 压铸的应用范围压铸是近代金属加工工艺中发展较快的一种高效率、少无切削的金属成形精密铸造方法。与其他铸造方法比较，由于压铸的生产工艺流程短、工序简单而集中、不需要繁多的设备和庞大的工作场地，铸件的质量好、精度高、表面光洁，可以省去大量的机械加工工序、设备和加工工时；金属的工艺出品率高、节省能源、节省原材料等优点，所以压铸是一种高经济效益的铸造方法。这种工艺方法已广泛地应用在国民经济的各行各业中，如兵器、汽车与摩托车、航空航天产品的零部件以及电器、仪表、无线电通信、电视机、计算机、农业机具、医疗器械、洗衣机、电冰箱、钟表、照相机、建筑装饰以及日用五金等各种产品的零部件的生产方面。目前生产的一些压铸件，最小的只有几克，最大的铝合金铸件重达50 kg，最大的直径可达2 m。压铸零件的形状多种多样，大体上可以分为六类：1）圆盘类，如号盘座等；2）圆盖类，如表盖、机盖、底盘等；3）圆环类，如接插件、轴承保持器、方向盘等；4）筒体类，如凸缘外套、导管、壳体形状的罩壳、上盖、仪表盖、深腔仪表罩、照相机壳与盖、化油器等；5）多孔缸体、壳体类，如油泵体的气缸体、气缸盖等复杂的壳体（这类零件对力学性能和气密性均有较高的要求，材料一般为铝合金），以及汽车与摩托车的汽缸体、气缸盖等；6）特殊形状类，如叶轮、喇叭、字体等由肋条组成的装饰性压铸件等。目前，压铸已广泛应用于制造非铁合金的压铸件。由于压铸工艺的特点，故使用的合金是结晶温度范围小、热裂倾向小以及收缩系数小的压铸铝、锌、镁及部分铜的合金。至于钢铁材料的压铸，由于尚缺乏理想的耐高温模具材料，还处于研究试验阶段。在非铁合金的压铸中，铝合金占的比例最高（约为3060），锌合金次之。在国外，锌合金铸件绝大多数为压铸件。铜合金压铸件比例仅占压铸件总量的12。镁合金压铸件的使用呈上升趋势，但因其容易产生裂纹，且工艺复杂，故宜慎用。综上所述，压铸件的应用范围很广泛。压铸的确是很有发展前途的工艺方法之一。目前扩大应用范围，主要趋势是发展大型压铸件生产、承力零件压铸件生产、压铸生产自动化、钢铁材料压铸以及研制高熔点、耐热劳、抗热裂倾向好的模具材料，延长压铸模寿命等。上述诸方面，国内外均进行了大量的工作，并取得了一定的成果。压铸是高效益、高效率，很有发展前途的铸造方法，在高科技的不断推动下，压铸必将进一步扩大其应用范围，在国民经济发展中必将发挥出越来越大的作用。1.3 铸造模具行业的现状与发展模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，6080的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低。因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。随着我国铸造业的不断发展壮大，铸造模具的设计与制造也愈来愈受到人们的关注。一汽集团公司是我国最大的汽车工业基地。 1999年初，一汽铸造有限公司成立后，重组的铸造模具设备厂成为一汽铸造模具生产的专业厂。此前，这个曾经历了一汽的三次创业，为一汽重、中、轻、轿的多品种，宽系列车型生产了几十万套的金属铸造模具、有色金属压铸模具，其发展过程基本上能够代表我国铸造模具行业来展示其行业的现状及发展趋势。 1.3.1 模具行业的现状模具行业范围广阔，铸造模具占有举足轻重的地位。1999年8月下旬至9月上旬，一汽铸造有限公司委派铸造模具专业生产营销人员对我国南方7 个城市、南汽等14个厂家进行了学习调研。2000年5月参加了上海举办的第八界国际模具技术与设备展览，并进行了广泛的交流，同时又调研了几家大的模具厂，从中开阔了眼界，对我国铸造模具行业的现状与发展趋势有了更深一步的了解。1. 潜力目前国内铸造模具市场仍然较大，其市场潜力包括两个方面：一是模具订货量较大。比如，无锡柴油机厂只有一个模具修理车间，新产品开发和复制模制造全部外委订货，估算每年仅锡柴这一家需缸体金属模具23套，产值约200300万元。还有常州日升压铸公司，压铸模具全部外委、外购，每年大概也有100万元左右。而南汽集团内部专业厂模具订货也是自由采购，每年大约有200万元左右，玉柴每年订货约在240万元左右，宁波象山的两个模具厂都在给他们加工等等。这些较大的厂家的模具需求量也比较大。二是各铸造厂家及模具加工企业均在向多种方向发展上下功夫。例如：浙江象山，北仑以及平阳，南汽工具公司，常州日升等无论铸造产品还是模具制造均从汽车业开始向机车、摩托车、矿山机械等外围扩展业务，由此可略见一斑，目前我国国内对模具的需求正值旺季，市场潜力很大。2. 价格状况。市场经济，价格问题很敏感。在市场调研中我们了解到，像南汽工具公司等类似我厂经济类型的大型模具制造厂，在市场上价格定位与我们一汽模具大体持平，大部分是满足边际效益的价格。而一些中小模具厂家，尤其是乡镇及个体企业的模具价格明显低于国有大型企业，其同类模具的市场价格大多为国有大中型企业的80%左右。因此，同类模具在同等价格前提下，乡镇、个体企业将有10%的利润，而国有大中型企业将损10%。还有一个比较有特性的价格因素，就是模具工艺复杂程度及交货周期，无论何种类型的企业对同类模具不同工艺结构和不同周期均有价格浮动。另一个影响因素就是江、浙一带的模具生产基地基本上属于社会化大合作，专业性极强，因此有较大的价格优胜。他们还具有材料消耗低，设备负荷高，劳动生产率高，管理人员少和人工成本低等优势。3改革开放政策给铸造模具行业带来新的飞跃，一大批发展起来的小型国有企业、乡镇、个体模具厂家如雨后春笋脱颖而出，呈现白花齐放，百家争鸣的格局。一些有眼光的私营企业也开始用精良的高新设备武装自己，他们运用灵活的政策聘请高人，奋力争夺模具制造这块高效益阵地。电脑业的飞速发展为所有企业创造良机，包括模具制造这一技术含量很高的行业，CAD/CAM技术已不仅仅为大、中的国企拥有。模具技术，包括高新设备在铸造模具制造领域内的竞争日益激烈。所以在模具行业中，优胜劣汰角逐仍将继续。一汽铸造有限公司铸造模具厂，其主导产品是生产铸造金属模具、压铸模具，精密铸造模具，产品对象是以多品种，宽系列汽车铸造产品为主，包括了中型汽油车、柴油车、轻型车、微型车、捷达、奥迪、红旗轿车、重型卡车等系列模具产品。金属模具中具有典型的产品有缸体、缸盖、排气管、后轿、减速器、曲轴、差速器、变速器外壳模具；压铸模具中典型产品有变速箱上盖、离合器外壳，各种车型的发动机支架，各类黄铜件压铸模、发电机罩盖、机油滤清器底座，同时还为社会其他行业提供过各种高精尖复杂铸造模具。 1.3.2 我国铸造模具行业的发展趋势1市场需求汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策 中得到了明确。预计到2005年，我国汽车总需求量约为300万辆，因此，汽车模具市场巨大。汽车基本车型在2000年约140种，2005年将达到170种，另有更新车型和改装车型430种。一个型号的汽车所需模具几千副，其中铸造模具数百套。随着我国进入世贸组织的临近，汽车行业将进入新一轮换型改造时期，特别是中、重、轻、轿型汽车，将以快节奏更新换代来迎接国际汽车市场的挑战。挑战与机遇同在，进入世贸不仅仅是对我们汽车的挑战，与其密切相关的模具制造业首当其冲。由此不难看出，铸造金属模具、精密压铸模具在未来铸造模具行业的发展趋势中，将扮演先锋角色。2技术要进一步完善当前，我国工业生产的特点是产品品种多，更新快，市场仍处买方市场态势。这种情况下，用户对产品包括模具制造的要求是“工期短、精度高、质量好、价格低”。用户对铸造模具产品的苛刻，正是对厂家日益完善的压力。确实是对铸造模具生产企业一个完整体系的考验。1）CADCAMCAE一体化当前多数铸造模具厂家依然采用老办法，设计、编程、工艺、加工、检查都是相对独立分开，独立考核、独立核算，而拉开大幕看市场，这方面，部分国企模具厂落伍了。一些中小模具厂采取的是一条龙作业方式，从设计到编程直到加工出产品甚至售后服务均由一人或几个人完成，生产传递环节少，出现问题易察觉，因而成本低、质量好、周期短。像一汽铸造模具厂这样规模的企业本来就有CADCAM技术条件，如果打破传统机制的束缚，这个问题便迎刃而解。如果CADCAM一体化加工能够提高普及率，我国铸造模具生产能力将有一个飞跃。2）模具标准件的应用在模具设计上，很多模具厂家都采用标准化组合设计，因而设计周期短，而我们目前全部产品都是从开头设计，包括每个环节。因而，使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此标准件的应用必将日渐广泛。模具标准件的开发利用，将使我国铸造模具生产大为简化。3）应用反求工程开发铸造模具制造范围一般而言，反求工程是指对难以用CAD建立数据模型，而只能通过对实物进行数据扫描、测量的方法采集数据，在CAM软件系统中建立数学模型，最后生成NC程序，控制数控加工中心进行模具制造的过程。一汽铸造模具厂应用反求工程较成功地完成了对缸盖进、排气道热芯盒模具的制造，探索了按一般的设备和加工技术对没有尺寸和技术标准的模具无法加工成功经验。既缩短了模具制造周期，又提高了产品质量。反求工程在模具制造业上应值得推广应用。可以扩展产品加工范围。3高新设备的应用一汽铸造有限公司的铸造模具厂，是有近40年历史的铸造模具专业厂，有较雄厚的装备实力。就目前而言，经过改革开放后的不断发展与完善，其主要模具加工设备应该是国内一流的。目前存在的问题是模具前加工较滞后，成为模具制造最后一道工序的“瓶颈”。因此，要在模具钳工工序上下功夫，使模具加工整体平衡，就能更大的提高我们铸造模具、压铸模具的产出能力。这可能也是铸造模具加工行业带有普遍性的问题。1）高速铣削加工将得到更广泛的应用国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达40000100000r / min，快速进给速度可达到3040m / min，换刀时间可提高到13s。这就大幅度提高了加工效率，如在加工压铸模时，可提高78倍，并可获得Ra 10m的加工表面粗糙度。形状精度可达10m。另外还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，将促进铸造模具加工技术的发展。英国雷尼绍公司模具扫描系统，已在我国200多家模具厂点得到应用，效果良好。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需要的诸多功能，大大缩短了铸造模具研制和制造周期，如RENSCAN200快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，用雷尼绍的SP21扫描头实现快速数据采集，控制核心是雷尼绍TRACECUT软件，可自动生成各种不同数据系统的加工程序及不同格式的CAD数据。2）模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展模具表面精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一，也正是模具钳工劳动强度大、成为瓶颈原因之一。特别反映在硬度较大的金属、压铸模具进行最后组装过程。我国目前仍以手工为主，不仅质量不稳定、周期长，而且工人作业环境差，制约了我国铸造模具向更高层次发展。因此，研究抛光自动化、智能化是当务之急。当然，由于铸造模具、压铸模具型腔复杂，采用抛光的自动化、智能化有一定局限。4转变观念，改进管理任何先进的技术装备都离不开科学管理。管理的范畴极为广泛，本文拟从生产和技术管理来看如何使铸造模具适应发展趋势。积极推进行业管理，建立行业管理协调网络。根据国家经济发展规划对模具的需要，制定地区专业化规划，引导企业走专业化道路。充分发挥协会和学会的作用，指导全行业工作。提出模具国产化项目的发展目标和模具科研的建议。对于进入市场和出口的模具，模具标准件进行质量鉴定，有权监督模具市场。 收集、整理模具行业发展资料，建立相关档案，建立系统的模具技术、经济和质量统计制度。这是针对行业管理而言。企业内部管理，要扬长避短。我们在市场调研中，有个最基本的体验，那就是国有企业和乡镇个体、独资、合资企业相比（模具业）最大的不同是市场观念。在观念上没有那些名不见经传的小企业开放。观念上的转变除了有大气候的影响，国有企业的决策层要快速反映，及时更新。国有企业普遍存在管理环节不畅，人工成本高，员工自身危机感远不如非国有企业雇员（打工族）那么强烈。这是随着国企建立现代企业制度的临近，首先要解决的观念问题。国企模具制造业企业员工分工过细，没有非国企员工那种全能优势。国企当然也有自身的优势：高新设备的引进的能力要较乡镇、个体及其它小型模具制造厂家强得多。国有大中小企业（模具业）均有正统的国家质量认证，有品牌效应优势，这个优势在今后的市场竞争中将更有良好的表现。个体乡镇企业相当部分业主靠拼设备、巧用工、在税收上做文章，在业务上拉关系维系生存。从长远发展看，这部分企业将被市场淘汰。那种急功近利的行为是一些个体经济的通病、顽症。他们能在一时挖走国企的一部分能人，但国企一旦建立起完善的现代企业制度，“孔雀东南飞”的现象就会成为历史。改进铸造模具制造的意见：1）当务之急建立CADCAMCAE设计、编程、制造一体化制造铸造模具。2）引入市场机制，逐步由产值考核过渡到毛利润、利润的考核，体现员工收靠效益，分配靠贡献。真正实现“三多一少”模式即生产一线人员、技术人员、营销人员多，职能管理人员少，降低人工成本。3）由于汽车工业发展进入关键阶段，推动了压铸件生产的发展，模具业面临产品结构的再次调整，发展压铸模具制造技术，适应市场需求，寻求新的经济增长点。压铸模是高附加值的高利润产品。4）加速人才培训，建立人才竞争的机制。铸造金属模具、压铸模具是技术含量高的制造行业，和大批量流水线生产不同，基本上是要求全员的高素质、高技能。要从设计、编程、制造一体化高技能管理人才和操作人才入手，培养模具制造人才库，使模具行业与国际竞争能力提高。5. 售后服务海尔集团把售后服务看成是企业经营观念的灵魂，树立产品信誉的最好手段，因而赢得了市场。铸造模具行业应借鉴。服务表面上看是被服务的买方受益，实质上服务的过程对制造销售产品的厂家是一种完善的过程。服务是信息收集的有效方式，获得第一手信息，才会有改进具体方向。用户不论是对产品的赞誉还是尖刻的意见，其反映产品状况基本上是真实的，有一句话说得很好，上帝永远是对的。最后，中国铸造模具行业社会化大合作和专业化生产应加强，这是抵御加入世贸组织冲击的有效措施。铸造模具行业也必须有一支灵活多样的联合舰队，为发展我国汽车工业保驾护航。第2章 压铸基本知识压铸的主要特点是金属液在高压、高速下充填压铸模的腔型，并在高压下成形、结晶。因此，压铸过程中压力和速度的变化及其作用是至关重要的，它们直接影响金属充填形态和金属液在型腔中的运动，从而影响压铸件的质量。2.1 压铸压力压铸压力是压铸工艺中的主要参数之一。压铸过程中的压力是由泵产生的，泵借蓄压器通过工作液体传递给压射活塞，然后由压射活塞经压射冲头施加于压室内的金属上。作用于金属液体上的压力是获得组织致密和轮廓清晰的铸件的主要因素，所以，必须了解并掌握压铸过程中作用在液态金属上的压力的变化情况，以便正确利用压铸过程中各阶段的压力，并合理选择压力的数值。压铸过程中的压力可以用压射力和压射比压两种形式来表示。1. 压射力压铸机压射缸内的工作液作用于压射冲头，使其推动液态金属填充模具型腔的力，称为压射力。其大小随压铸机的规格而不同，它反映压铸机功率的大小。压射力计算公式为压铸机压射缸内的工作液作用于压射冲头，使其推动液态金属填充模具型腔的力，称为压射力。其大小随压铸机的规格而不同，它反映压铸机功率的大小。压射力计算公式为F = P A = DP / 4式中 F 压射力（N）P 压射缸内工作业务的压力（Mpa）A 压射冲头截面积（近似等于压室截面积）（mm）D 压射缸直径（mm）2. 压射比压压射比压是指压射过程中，压室内单位面积上液态金属所受到的静压力。其计算公式为P = F / A = 4 F / D式中 F 压射力（N）P 压射缸内工作业务的压力（Mpa）A 压射冲头截面积（近似等于压室截面积）（mm）D 压射缸直径（mm）从上式可以看出，压射比与压射力成正比，而与压射冲头的截面积成反比。所以，压射比压可以通过调整压射力和更换不同直径的压射冲头来实现。在压铸过程中，作用在液态金属上的压射比并不是一个常数，而是随着压射阶段的变化而变化。液态金属在压室于压铸模型腔中的运动可分解为四个阶段，图2-1表示在不同阶段，压射冲头的运动速度v与液态金属所受的压力（压射比压）p曲线。使用较高的压力，就可以用较低的浇注温度，这样有利于减少压铸件的缩孔和缩松，并且可以提高压铸模的使用寿命。上述的压力和速度的变化曲线，只是理论性的，实际上液态金属充填型腔时，因铸件复杂程度不同，金属充填特性及操作不同等因素，压射曲线也会出现不同的形式。2. 2 压铸合金要生产优质的压铸件，除了要有合理的铸件结构、设计和制造完善的压铸模以及工艺性能优越的压铸机外，还需要有性能良好的压铸合金。为了满足压铸件的使用要求，保证压铸件的质量，对压铸合金提出如下要求：1）密度小，导电和导热性好；2）强度和硬度高，塑性好；3）性能稳定，耐磨和抗腐蚀性好；4）熔点低，不易吸气和氧化；5）收缩率小，产生热裂、冷裂和变形的倾向小；6）流动性好，结晶温度范围小，产生气孔、缩松的倾向小。铝合金具有良好的压铸性能，导电性和导热性都很好。铝合金的密度较小，仅为铜、铁、锌的1 / 3左右，比强度和比刚度是其突出优点。铝合金的高温力学性能也很好，在低温下工作时，同样保持良好的力学性能（尤其是韧性），且铝合金熔铸工艺简单，成形和加工性能好，有较高的力学性能及耐腐蚀性，是代替钢铁铸件的最具潜力的合金。铝有较大的比热容和凝固潜热，大部分的铸铝合金均有较小的结晶温度范围，组织中亦常含有相当数量的共晶体，其线收缩较小，故具有良好的充填性能、较小的热裂倾向。铝的表面有一层与铝结合得很牢得致密的氧化膜，氧化膜的化学稳性和熔点都很高，故在高温工作时，仍有良好的抗腐蚀性和抗氧化性。但铸铝合金仍有相当大的体收缩值，易在最后凝固处生成大的集中缩孔。此外，铝合金和铁又很强的亲和力，易粘模，应在冷压机上压铸。本次压铸模设计所选用的压铸材料为铝合金。2. 3 压铸机压铸机是压铸生产的最基本的设备，是压铸生产中提供能源和选择最佳压铸工艺参数的条件，是获得优质压铸件的技术保证。压铸模设计是，首先应选择合适的压铸机，必须使所选的压铸机的技术规格及其性能符合压铸件的要求。 2.3.1 压铸机的分类和特点 1压铸机的分类压铸机通常按压室的受热的条件不同，分为冷压室压铸机和热压室压铸机两大类。冷压室压铸机又因压室和模具放置的位置和方向不同，分为卧式、立式和全立式三种。卧式冷室压铸机的结构形式如图2-2所示，其压室和压铸机构处于水平位置，压室中心线平行于模具运动方向。卧式冷室压铸机的压铸过程如图2-3 所示，合模后，金属液浇入压室，压射冲头向前推动，金属液经浇道压入模具型腔，凝固冷却成压铸件，动模与定模分开而开模，在推出机构作用下推出铸件，即完成一个压铸循环。2. 压铸机的特点卧式冷室压铸机的特点是：压力大，操作程序简单，生产率高，一般设有偏心和中心两个浇注位置，且可在偏心与中心间任意调节，比较灵活，便于实现自动化，设备维修也比较方便，因此广泛应用于压铸各种非铁合金铸件，也适用于铁合金压铸件的生产，但不利于压铸带有嵌件的铸件，使用中心浇口的压铸模结构复杂。 2.3.2 压铸机的选用选用压铸机时应考虑下述两个方面的问题：首先，应考虑压铸件得不同品种和批量。在组织多品种小批量的生产时，一般选用液压系统简单、适应性强的能快速进行调整的压铸机。如果组织是少品种大量生产时，则应选择配备各种机械化和自动化控制机构的高效率压铸机。对于单一品种大量生产的铸件，可选用专用压铸机。其次，应考虑压铸件的不同结构和工艺参数。压铸件的外形尺寸、质量、壁厚以及工艺参数的不同，对压铸机的选用有重大影响。计算锁模力：F锁 = K ( F主 + F分 )F主 = 10Ap = 102.750.74( 1 + 30)40 = 1058.2 kNF分 = (10A芯p tan) = 102.610.6440tan20 243.2 kNF锁 = 1.25( 1058.2 + 243.2) 1626.7 kN本次压铸模设计选用卧式冷室压铸机，型号为国产压铸机J1120，其主要技术参数见附录A。2. 4 压铸模的结构和组成定模：固定在压铸机定模安装板上，有直浇道与喷嘴或压室连接。动模：固定在压铸机动模安装板上，并随动模安装板作开合模移动合模时，闭合构成型腔与浇铸系统，液体金属在高压下充满型腔；开模时，动模与定模分开，借助于设在动模上的推出机构将铸件推出。 压铸模的基本结构如图2-4所示，它通常包括一些结构单元：1）成形部分在定模与动模合拢后，形成一个构成铸件形状相同的空腔，通常称为型腔，而构成型腔的零件即为成形零件。成形零件包括固定的和活动的镶块与型芯。有时，又可以同时成为构成浇注系统和排溢系统的零件，如局部的横浇道、内浇口、溢流槽和排气槽等部分。2）模架包括各种模板、座架等构架零件。其作用是将模具各部分按一定的规律和位置加以组合和固定，并使模具能够安装到压铸机上。如图中件4、9、10等属于这类零件。3）导向零件图中件18、21为导向零件。其作用是准确地引导动模和定模合拢或分离。4）顶出机构它是将铸件从模具上脱出的机构，包括顶出和复位零件，还包括这个机构自身的导向和定位零件，如图中件22、23、24、25、27、28。对于在重要部位和易损部分的推杆，应采用与成形零件相同的材料来制造。5）浇注系统与成形部分及压室连接，引导金属按一定的方向进入铸型的成形部分，它直接影响金属液成形部分的速度和压力，由直浇道、横浇道和内浇口等的组成，如图中14、15、16、17、19。6）排溢系统排溢系统是排除压室、浇道和型腔的气体的通道，一般包括排气槽和溢流槽。而溢流槽又是储存冷金属和涂料余烬的处所。有时在难以排气的深腔部位设置通气塞，借以改善该处的排气条件。7）其他除前面所述的各结构单元外，模具内还有其他如紧固用的螺栓、销钉以及定位用的定位件等。2. 5 压铸模的安装(1) 模具安装位置符合设计要求，尽可能使模具涨型力中心与压铸机距离最小，这样可能使压铸机大杠受力比较均匀；(2) 经常检查模具起重吊环螺栓、螺孔和起重设备是否完好，确保重吊时人身、设备、模具安全；(3) 定期检查压铸机大杠受力误差，必要时进行调整；(4) 安装模具前彻底擦净机器安装面和模具安装面。检查所用顶杆长度是否适当，所有顶杆长度是否等长，所用顶杆数量应不少于四个，并放在规定的顶杆孔内；(5) 压板和压板螺栓应有足够的强度和精度，避免在使用中松动。压板数量应足够多，最好四面压紧，每面不少于两处；(6) 大型模具应有模具托架，避免在使用中模具下沉错位或坠落；(7) 带较大抽芯的模具或需要复位的模具也可能需要动、定模分开安装；(8) 冷却水管和安装应保证密封；(9) 模具安装后的调整。调整合模紧度。调整压射参数：快压射速度、压射压力、增压压力、慢压射行程、快压射行程、冲头跟出距离、推出行程、推出复位时间等。调整后在压室内放入棉丝等软物，做两次模拟压射全过程，检查调整是否适当；(10) 调整合模到动、定模有适当的距离，停止机器运行，放入模具预热器；(11) 把保温炉设定在规定温度，配置好规定容量的舀料勺。2. 6 压铸模的正确使用制定正确的压铸工艺，压铸工正确熟练的操作和高质量的模具维修，对提高生产效率，保证压铸件质量，降低废品率，减少模具故障，延长模具寿命致关重要。 （1）确定最合理的生产率，规定每一次压射周期的循环时间。过低的生产率固然不利于提高经济效益，过高的生产率往往以牺牲模具寿命和铸件合格率为代价，算总帐细帐经济效益可能更差。 （2）确定正确的压铸参数。在确保铸件符合客户质量标准的前提下，应使压射速度、压射压力、合金温度最低。这样，有利于降低机器、模具负荷，降低故障，提高寿命。根据压铸机特性、模具特性、铸件特性、压铸铝合金特性等腰三角形，确定快压射速度、压射压力、增压压力、慢压射行程、快压射行程、冲头跟出距离、推出行程、保压时间、推了复位时间、合金温度、模具温度等。（3）使用水基涂料，必须制订严格详细的喷涂工艺。涂料品牌，涂料与水的比例，模具每一个部位的喷涂量（或喷涂时间）和喷涂顺序，压缩空气压力，喷枪与成型表面的距离，喷涂方向与成型表面的角度等。（4） 根据压铸模实际确定正确的模具冷却方案。正确的模具冷却方案对生产效率、铸件质量、模具寿命有极大的影响。方案应规定冷却方法，压铸几个模次开始冷却，相隔几个模次分几次把冷却水阀门开到规定开度。点冷却系统的冷却强度应由压铸工艺工程师现场调定，配合喷涂达到模具热平衡。（5）规定对不同滑动部位，如冲头、导柱、导套、抽芯机构、推杆、复位杆等部位的不同润滑频率。（6）制订每一个压铸件的压铸操作规程，并培训和监督压铸工按规程操作。（7）根据模具复杂程度和新旧程度，确定适当的模具预防性维修周期。适当的模具预防性维修周期应当是模具使用中将要出现故障而还没有出现故障的压铸模次。模具使用中已经出现故障，不能继续生产，被迫进行修理，不是被提倡的方法。（8） 根据模具复杂程度、新旧程度和粘模危险程度，确定模块消除应力周期（一般500015000模次进行一次）和是否需要进行表面出理。如氮化处理，氮化层深度0.33，最大0.55。第3章 分型面、浇注系统和排溢系统的设计3.1 分型面压铸模的定模与动模表面通常称为分型面，分型面是由压铸件的分型线所决定的。而模具上的垂直于锁模力方向上的接合面，即为分型基面。 3.1.1 分型面设计原则合理地确定分型面，不但能够简化压铸模的结构，而且能保证铸件的质量。确定分型面时，主要依据以下原则： 1）开模时，能保持铸件随动模移动方向脱出定模，使铸件保留在动模内。为便于从动模中取出铸件，分型面应取在铸件的最大截面上。2）有利于浇注系统和排溢系统的合理布置。3）为保证铸件的尺寸精度，应使加工尺寸精度要求高的部分尽可能位于同一半压铸模内；4）使压铸模的结构简化并有利于加工；5）其他：如考虑铸造合金的性能、避免压铸机承受临界负荷（或避免接近投影面积）。 3.1.2 分型面的类型各种常见的分型面类型如图3-1所示。 3.2 浇注系统将液体引入到型腔的通道称为浇注系统。它是从压室开始到内浇口为止的进料通道的总称，一般由四个部分组成：直浇道、横浇道、内浇口、余料。直浇道是指从浇口套起到横浇道为止的一段浇道，它是传递金属液压力的首要浇道，其尺寸大小可以影响金属液的流动速度、充型时间、气体的储存空间和压力损失的大小，起着能否使金属液平稳引入横浇道和控制金属液充型条件的作用。横浇道是指由直浇道到内浇口的一段浇道，它的作用是将金属液引入内浇口，并可以借助横浇道中的大体积金属液来预热模具，当铸件冷却收缩时用来补缩和传递静压力。内浇口是指横浇道到型腔的一段浇道，其作用是使横浇道输送出来的低速金属液加速并形成理想的流态而顺序地填充型腔，它直接影响金属液的充填形式和铸件质量，因此是一个主要浇道。 3.2.1 浇注系统的结构各种类型的压铸机所采用的浇注系统的结构如图3-2所示。3.2.2 浇注系统各组成部分的设计设计浇注系统时，应根据铸件结构的特点、技术要求、合金的性能以及压铸机的类型和特性等，确定液态合金引入型腔的位置和流向、浇注系统的总体结构和各组成部分的尺寸。1内浇口的设计 设计内浇口时，主要是确定内浇口的地位置和方向，并预计合金充填过程的流态，可能出现的死角区和裹气部位，以便设置适当的溢流槽和排气槽。内浇口的主要形式如图3-3所示。其中图a因除去内浇口时易损伤铸件，因此较少采用。图b、c适用于平板类铸件。图适用于厚壁铸件，图b、c、d在去除浇口时都不会损伤铸件。图e、f、g、h适用于深腔铸件（其中图制造比较困难），因为它们具有合理的金属液引入方向，有利于型腔排气及避免金属液进入型腔时冲击型芯。内浇口截面积的计算：An = G / (Vn t )式中 An 内浇口的截面积，mG 通过浇口的金属液总质量，g 液态金属的密度，g/cm32直浇道的设计所选用的压铸机的类型不同，直浇道的结构形式也不同。卧式冷室压铸机的直浇道结构要比立式冷室压铸机的直浇道要简单。 卧式冷室压铸机用直浇道，图3-4所示为卧式冷室压铸机用直浇道的结构，它是由压铸机上的压室和压铸模上的浇口套组成，在直浇道上的这一段称为余料，其余设计要点如下： 1）根据所需压射比压和压室充满度选定压室和浇口套的内径D； 2）浇口套的长度一般应小于压铸机的压铸冲头的跟踪距离，便于余料从压室脱出； 3）横浇道入口应开设在压室上部内径三分之二以上部位，避免金属液在重力作用下进入横浇道，提前开始凝固；4）分流器上形成余料的凹腔的深度等于横浇道的深度，直径与浇口套相等，沿圆周的脱模斜度约5；5）有时将压室和浇口套制成一体，形成整体式压室。整体式压室内孔精度好，压射时阻力小，但加工较复杂，通用性差；6）采用深导式直浇道，如图3-5所示，可以提高压室的充满度，减小深腔压铸模的体积，当使用整体式压室时，有利于采用标准压室或现有的压室；7）压室和浇口套的内孔，应在热处理和精磨后，再沿轴线方向进行研磨，其表面粗糙度不大于Ra 0.2m。直浇道部分浇口套的结构形式如图3-6所示。图a 装拆方便，压室同浇口同轴度偏差较大。图b 装拆方便，压室同浇口同轴度偏差较小，但浇口套耗料较多。图c 装拆不便，压室同浇口同轴度偏差较大。图d 浇口套通冷却水，模具热平衡较好，有利于提高生产率。 图e 用于采用整体压室时点浇口的浇口套。图f 用于卧式冷压室压铸机，采用中心浇口的浇口套。3横浇道的设计横浇道是直浇道末端到内浇口的前端的连接通道，有时横浇道可划分为主横浇道和过渡横浇道。对于小而薄的铸件，可利用横浇道或扩展横浇道的方法来使模具达到热平衡，容纳冷污金属液、涂料残渣和气体，即开设盲浇口道，如图3-7所示。对于卧式冷室压铸机，一般情况下工作时，横浇道在模具中应处于直浇道的正上方或侧上方，以保证金属液在压射前不过早流入横浇道，如图3-8所示。3.3 排溢系统排溢系统包括溢流槽和排气槽。排溢系统和浇注系统，在整个型腔充填过程中是一个不可分割的整体。溢流槽与排气槽是使金属液态合金在充填铸型的过程中，能及时地排出型腔中的气体、气体夹杂物、涂料残渣及冷污金属等，作为保证铸件的质量、消除某些压铸件的缺陷重要措施之一。其效果往往与溢流槽和排气槽在型腔周围或局部的合理布局、位置和数量的分配、尺寸和容量的大小及本身的结构形式等因素有关。 3.3.1 溢流槽设置溢流槽还可以作调节型腔部件温度、改善充填条件以及必要时作为工艺搭子顶出铸件之用。因此，溢流槽通常设置在金属液最先冲击或最后充填的部位；或在两股或多股金属液汇流、易裹入气体或产生涡流的部位；以及铸件局部过厚或过薄的部位。一般溢流槽设置在分型面上、型腔内、防止金属液倒流等位置。溢流槽的外边，还应开排气槽，一方面可以消除溢流槽内的气体压力，使金属液顺利溢出，另一方面还能起到排气作用。 3.3.2 排气槽排气槽是充型过程中型腔内受到排挤的气体得以逸出的通道。其主要作用是将型腔内的气体排逸到型腔外面去。第4章 压铸模的机构设计4.1 抽芯机构的设计铸件上具有与开模方向不同的内侧凹槽或侧孔等阻碍压铸件直接脱模时，必须将成形侧孔或侧凹的零件做成活动型芯。开模时，先使模具在侧面分型，将活动型芯抽出，然后再从模具中取出铸件。合模时，又必须使推出机构及抽芯机构恢复到原来的位置，以便进行下一次压铸过程，完成这种动作的机构叫侧向分型机构简称侧抽芯机构或抽芯机构。 4.1.1 常用抽芯机构的类型压铸模抽芯形式较多，大体可分为下列几类：1机械抽芯机构利用开模时压铸机的开模力和模具动模、定模之间的相对运动，通过抽芯机构改变运动方向，将侧抽芯抽出。机械抽芯的特点是结构复杂但抽芯力大，精度较高，生产率高，易实现自动化操作。因此，应用广泛，其结构