压铸模具PPT课件

1,压铸模设计,2,简介考勤及考试资料片欣赏课程内容,内容,第一篇压铸原理及常用压铸合金,第二篇压铸机的选用,第三篇压铸件结构设计及工艺,第四篇压铸模的基本结构及分型面设计,第五篇浇注系统和溢流、排气系统设计,第六篇成型零件和模具设计,第七篇压铸模机构设计,3,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第一章压铸的基本原理和特点,Introduction,压铸过程循环图,第一节压铸的实质及工艺过程,4,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第一章压铸的基本原理和特点,Introduction,压铸生产相关的条件,第一节压铸的实质及工艺过程,5,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第二节压铸生产的工艺特点,Introduction,压铸工艺的优点：压铸件的尺寸精度高、表面质量好可以生产出形状复杂、轮廓清晰、深腔薄壁的压铸件压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度材料利用率高生产效率高，易实现机械化和自动化生产经济效益好压铸生产的缺点：压铸件易出现气孔和缩松不适合小批量生产模具的寿命低,6,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,Introduction,压铸的实质与基本方法,Hotchamberdiecasting,ShortmetalflowGoodtemperaturemanagementLowshotspeed,lowfinalpressureHighmaintenancecostsShortcycletimeMax.300-500tonlockingforce,7,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,Introduction,压铸的实质与基本方法,Coldchamberdiecasting,HighshotspeedShortcycletimeLowmaintenancecostsProcessflexibilityShotcurveflexibilityLockingforce:160-3200ton,8,典型压铸系统说明图,9,给汤动作,10,给汤动作完毕,11,低速压射,12,高速压射,13,压射动作完毕,14,熔汤吸入开模动作,15,压铸适应零件,Filterhousing,Multilink,Transmissionhousing,Engineblock,Crossmember,Alwheelrim,16,压铸适应零件,17,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第二章压铸压力和压铸速度,Introduction,基础知识补充：,帕斯卡原理,18,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第二章压铸压力和压铸速度,Introduction,基础知识补充：,伯努利定律,19,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第二章压铸压力和压铸速度,Introduction,基础知识补充：,连续性原理,20,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第二章压铸压力和压铸速度,Introduction,压力：,21,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第二章压铸压力和压铸速度,Introduction,速度：,速度的选择,22,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,一、金属液体流动的理论基础（1）弗洛梅尔（Frommer）金属流动理论,23,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,一、金属液体流动的理论基础（1）弗洛梅尔（Frommer）金属流动理论,24,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,一、金属液体流动的理论基础（2）布兰特（Brandt）理论,25,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,一、金属液体流动的理论基础（3）巴顿的理论,26,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,第二节充填缺陷,术语含义分类危害性,一、金属液充填缺陷形成机理,（一）金属液流动缺陷型腔未被完全充满型腔被充满,27,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,金属液表面形成氧化膜增加金属液中氧化夹杂物含量,（二）金属液充填铸型过程和二次氧化,（三）金属液流动缺陷形成机理,纯金属和窄凝固温度范围合金停止流动机理示意图,28,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,（三）金属液流动缺陷形成机理,宽凝固温度范围合金停止流动机理示意图,29,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,改进流动性的措施,（1）金属性质方面的因素凝固温度范围结晶潜热,（2）铸型性质方面的因素铸型的蓄热能力铸型温度铸型中气体铸型发气量,（3）浇注条件方面的因素浇注温度充型压力,（4）铸件结构方面的因素模数指铸件体积同其表面积之比结构复杂程度,30,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,二、金属液流动缺陷,（一）冷隔1.目视特征,冷隔示意图a）轻度冷隔b）严重冷隔,31,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,二、金属液流动缺陷,（一）冷隔1.冷隔种类,a）对接冷隔b）断流冷隔,32,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,二、金属液流动缺陷,（一）冷隔1.冷隔种类,激冷物冷隔,33,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,二、金属液流动缺陷,（一）冷隔1.冷隔种类,冷隔的产生及防御措施,（二）流痕,34,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,二、金属液流动缺陷,（三）浇不到,35,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第三章液态金属充填铸型的特点,Introduction,二、金属液流动缺陷,（三）其它缺陷裂纹孔穴缩孔铸件变形擦伤,36,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第一节对压铸合金的要求,1）高温下有足够的强度和可塑性，无热脆性（或热脆性小）。2）尽可能小的线收缩率和裂纹倾向，以免压铸件产生裂纹，使压铸件有较高的尺寸精度。3）结晶温度范围小，防止压铸件产生过多的缩孔和疏松。4）在过热温度不高时有足够的流动性，便于填充复杂型腔，以获得表面质量良好的压铸件。5）与型壁产生的物理-化学作用的倾向小，以减小粘模和相互合金化。,37,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,一、锌合金（一）锌合金压铸特性及应用（1）优良的压铸特性,38,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,一、锌合金（一）锌合金压铸特性及应用（1）优良的压铸特性,39,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,一、锌合金（一）锌合金压铸特性及应用（2）良好的机械性能和加工性能,40,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,锌合金的应用,41,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,一、锌合金（二）锌合金成分控制1锌合金的特点1）比重大。2）铸造性能好，可以压铸形状复杂、薄壁的精密件，铸件表面光滑，尺寸精度高。3）可进行表面处理：电镀、喷涂、喷漆。4）不腐蚀模具。5）有很好的常温机械性能和耐磨性。6）熔点低，在385熔化，容易压铸成型。,42,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,一、锌合金使用过程中须注意的问题：（1）抗蚀性差（2）时效作用（3）不宜在高温和低温（0）的工作环境下使用,43,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,3.锌合金的选择选择哪一种锌合金，主要从3个方面来考虑。（1）压铸件使用性能要求1）力学性能、抗拉强度2）工作环境状态3）精度要求（2）工艺性能好1）铸造工艺性；2）机械加工工艺性；3）表面处理工艺性。（3）经济性好,44,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,4.锌合金成分控制（1）标准合金成分,45,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,4.锌合金成分控制（2）合金中各元素的作用1）铝2）铜3）镁4）杂质元素：铅、镉、锡5）杂质元素：铁5生产中注意的问题,46,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,二.铝合金（1）铝合金压铸性能及其它特性,47,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,二.铝合金（1）铝合金压铸性能及其它特性,48,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,二.铝合金（2）压铸铝合金物理和力学性能,49,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,二.铝合金（2）压铸铝合金物理和力学性能,50,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,二.铝合金（2）压铸铝合金物理和力学性能,51,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,二.镁合金,52,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,二.铜合金,53,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第二节压铸合金分类及主要性质,二.铜合金,54,第一篇：压铸原理及常用压铸合金,第四章常用压铸合金,Introduction,第三节压铸合金的选用,1）对于锌合金2）铝合金3）对于镁合金4）对于铜合金,55,第二篇：压铸机的选用,第一章压铸机的种类和应用特点,Introduction,第一节压铸机的分类,56,第二篇：压铸机的选用,第一章压铸机的种类和应用特点,Introduction,第二节压铸机的压铸过程及特点,a）合模状态b）压射c）压射冲头回程开模推出压铸件,热室压铸机,57,第二篇：压铸机的选用,第一章压铸机的种类和应用特点,Introduction,第二节压铸机的压铸过程及特点,a）合模熔融合金浇人压室b）压射反料冲头下退熔融合金充填型腔c）压射冲头回程反料冲头上升推出余料d）开模推出压铸件,冷室立式压铸机,58,第二篇：压铸机的选用,第一章压铸机的种类和应用特点,Introduction,第二节压铸机的压铸过程及特点,a）合模熔融合金浇人压室b）压射熔融合金充填型腔c）开模冲头推出余料d）推出压铸件冲头复位,冷室卧式压铸机,59,第二篇：压铸机的选用,第一章压铸机的种类和应用特点,Introduction,第二节压铸机的压铸过程及特点,a）熔融合金浇人压室b）合模压射c）开模冲头上升d）推出压铸件冲头复位,冷室全立式压铸机（冲头上压）,60,第二篇：压铸机的选用,第一章压铸机的种类和应用特点,Introduction,第二节压铸机的压铸过程及特点,a）合模熔融合金浇人压室b）压射反料冲头下降熔融合金充填型腔c）开模d）冲头回程推出压铸件,冷室全立式压铸机（冲头下压）,61,第二篇：压铸机的选用,第二章压铸机的基本结构,Introduction,第一节合模机构,全液压合模机构简图1外缸2动模固定板3增压器口4内缸5合模座缸6充填阀塞7充填阀8充填油箱（C1:开模腔C2:内合模腔C3:外合棋腔）,液压合模机构,62,第二篇：压铸机的选用,第二章压铸机的基本结构,Introduction,第一节合模机构,曲肘合模机构示意图1液压合模缸2合模活塞3连杆4三角形铰链5螺帽6力臂7齿轮齿条,机械合模机构,63,第二篇：压铸机的选用,第二章压铸机的基本结构,Introduction,第二节压射机构,三级压射机构示意图1压射冲头2压射活塞3通油器4调整螺杆5增压活塞6单向阀7进油孔8活塞C1:压射腔C2回程腔C3尾腔C4背压腔C5后腔UU型腔,J1113型压射机构,64,第二篇：压铸机的选用,第三章压铸机的选用,Introduction,第一节确定压铸机的锁模力,主胀型力,65,第二篇：压铸机的选用,第三章压铸机的选用,Introduction,第一节确定压铸机的锁模力,比压投影面积与胀型力,查图法,66,第二篇：压铸机的选用,第三章压铸机的选用,Introduction,第一节确定压铸机的锁模力,67,第二篇：压铸机的选用,第三章压铸机的选用,Introduction,第二节压室容量的估算,68,第二篇：压铸机的选用,第三章压铸机的选用,Introduction,第三节模具厚度与动模座板行程的核算,压铸机合模机构与模具厚度,69,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,一、铸件设计的结构要求,消除内部侧凹的方法,消除内部侧凹,第一节压铸件的形状结构要求,70,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,避免或减少抽芯部位,避免或减少抽芯部位,71,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,避免型芯交叉,避免型芯交叉,72,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,压铸件壁厚对抗拉强度的影响,二、铸件设计的壁厚要求,73,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,不同壁厚时铝合金压铸件的密度和强度,74,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,改进壁厚实例,75,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,筋的作用,三、铸件设计筋的要求,76,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,筋的设置原则,77,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,具有清角的铸件,四、铸件设计的圆角要求,78,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,在压铸件上设计孔的要求,五、铸件设计的铸造斜度要求,79,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,孔的大小与孔径的关系,80,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,一般孔的最小直径与斜度,81,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,外螺纹缺陷,六、铸件设计的压铸齿型及螺纹,82,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,铸入镶件,为铁芯，使零件使用于有导磁性能的要求,七、铸件设计中的铸入嵌件,铸入镶件S为钢制件，使A面能承受频繁的敲击（或打击）,83,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,第一章压铸件结构设计,Introduction,第一节压铸件的形状结构要求,第二章压铸工艺参数的选择,第三章压铸用涂料,第四章压铸件的清理、浸渗、后处理和表面处理,以上三章请参考参考教材相关章节自修,84,特殊压铸新工艺,Introduction,1.真空压铸,1）显著减少了铸件中的气孔，增大了铸件的致密度，铸件可进行热处理，提高了压铸件的力学性能。2）消除了气孔造成的表面缺陷，改善了铸件的表面质量。3）从铸型型腔抽出空气，显著地降低了充填反压力。4）可减小浇注系统和排气系统尺寸。5）采用真空压铸法可提高生产率1020。6）密封结构较复杂，制造安装较困难，成本较高。,一、真空压铸的特点,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,85,特殊压铸新工艺,Introduction,1.真空压铸,二、真空压铸装置及抽空方法,真空系统示意图1压铸模2真空表3过滤器4接头5真空阀6电真空表7真空罐8真空管道9真空泵10电动机,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,86,特殊压铸新工艺,Introduction,真空压铸密封方法,真空罩安装示意图1真空罩2动模3动模架4定模架5压铸模6接真空阀通道7弹簧垫衬,由分型面抽真空示意图1压射室2定模3动模4液压缸5真空阀6行程开关,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,87,特殊压铸新工艺,Introduction,真空压铸模具设计要点,1）由于型腔内气体很少，压铸件激冷速度加快，为了有利于补缩，内浇道厚度比普通压铸加大1025。2）因压铸件冷凝较快，结晶细密，故合金收缩率低于普通压铸。,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,88,特殊压铸新工艺,Introduction,2.充氧压铸,一、充氧压铸的特点,1）消除或减少了压铸件内部气孔，提高了铸件质量。充氧后的铝合金压铸件比一般压铸件铸态强度提高10%，伸长率增加0.51倍。2）可对充氧压铸件进行热处理，提高了力学性能。热处理后强度能提高30%以上，屈服点增加100%，冲击韧度也有显著提高。3）充氧压铸件可在200-300的环境中工作。4）充氧压铸对合金成分烧损甚微。5）充氧压铸与真空压铸相比，结构简单，操作方便，投资少。,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,89,特殊压铸新工艺,Introduction,2.充氧压铸,二、充氧压铸装置及工艺参数,充氧压铸装置示意图1氧气瓶2氧气表3氧气软管4干燥器5电磁阀6节流阀7接嘴8动模9定模10压射冲头,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,90,特殊压铸新工艺,Introduction,2.充氧压铸,充氧压铸时，压铸工艺参数的控制,（1）充氧时间充氧开始时间视压铸件大小及复杂程度而定，一般在动定模相距35mm开始充氧，略停12s再合模。合模后要继续充氧一段时间。（2）充氧压力充氧压力一般为0.40.7Mpa.，以确保氧的流量。充氧结束应立即压铸。（3）压射速度与压射比压压射速度与压射比压与普通压铸基本相同。压铸模具预热温度略高，一般为250，以便使涂料中的气体尽快挥发排除。（4）应合理设计压铸模的浇注系统和排气系统否则会发生氧气孔。充氧压铸用的涂料，国外用氟化钠溶液（型腔用）和甘油银色石墨（压室和冲头用）；国内用水剂石墨。,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,91,特殊压铸新工艺,Introduction,3.精速密压铸,精速密压铸，是精密、快速、密实压铸的简称。这种压铸亦称双冲头压铸,精速密压铸原理示意图a）开始状态b）中间状态c）终了状态1外压射冲头2内压射冲头,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,92,特殊压铸新工艺,Introduction,一、精、速、密压铸的特点,1）内浇道厚度大于普通压铸，一般为35mm，以便内压射冲头前进时更好地传递压力，提高压铸件致密度。2）厚壁压铸件各部强度分布均匀，较普通压铸件强度提高20%以上。铸件内无气孔和疏松，气密度提高，并可进行焊接和热处理。3）由于内浇道厚，必须用专用设备切除。4）不适于小型压铸机，一般仅在合模力为40006000kN,的压铸机上应用，并要改造压射机构。,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,93,特殊压铸新工艺,Introduction,二、精、速、密压铸的工艺控制,1）压射速度低，金属液射人内浇道的速度为46m/s，为普通压铸的20%。速度和压力低可减轻压射过程中的涡流和喷溅现象，减少卷入的气体及气孔。2）压铸后用内压射冲头补充加压，此时的比压为3.5100MPa。内压射冲头的行程为50100mm。3）控制压铸件顺序凝固。由于金属液填充速度和压力均低，故金属液可平衡地填充型腔，由远及近向内浇道方向顺序凝固，使内压射冲头更好地起到压实作用。,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,94,特殊压铸新工艺,Introduction,4.黑色金属压铸,由于黑色金属比有色金属熔点高，冷却速度快，凝固范围窄，流动性差，使黑色金属压铸时压室和压铸模的工作条件十分恶劣，压铸模寿命较低，一般材料很难适应要求。,黑色金属压铸模的设计特点,1）为保证金属液能平稳充填并在压力下结晶，内浇道尺寸应比压铸有色金属加宽、加厚。横浇道尽量短。2）排气槽尽可能地宽而浅，在必须开设溢流槽时，应使溢流槽与型腔的连接通道深些，甚至与压铸件壁厚一致。3）由于镶块与型板的收缩系数不一样，应注意镶块的准确定位。4）为了避免在高温金属液的冲刷下使顶杆顶端变尖而造成铸件产生毛刺或表面不平整，在设计时，应尽可能不把顶杆位置设在铸件部位。,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,95,半固态铸造成形原理与技术,Introduction,在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到20%左右时枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。如果在金属凝固过程中施以强烈搅拌，可使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而成为分散的颗粒悬浮在剩余液相中，这种经搅动制备的合金一般称为非枝晶半固态合金。这种半固态合金在固相率达到50%-60%时仍具有很好的流动性，可以采用常规的成形工艺如压力铸造、挤压铸造、连续铸造、真空铸造等实现金属的成形，这就是20世纪70年代初由美国麻省理工学院M.C.Flemings教授等开发出的一种新型的金属加工工艺半固态金属成形工艺。,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,96,半固态铸造成形原理与技术,Introduction,半固态铸造装置示意图1一金属液；2一加热炉；3一冷却器；途一流变铸锭，5一料坯，6一软度指示仪；7一坯料二次加热器；8一压射室，9一压铸模；10一压铸合金,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,97,半固态铸造成形原理与技术,Introduction,半固态金属铸造关键技术,半固态铸造的基本工艺及过程,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,98,Introduction,半固态合金的制备,一、机械搅拌法机械搅拌法有两种类型：一种是早期由M.C.Flemings等采用的由两个同心带齿圆筒组成的搅拌装置，内筒静止，外筒旋转，从而得到非枝晶组织的半固态浆料；另一种是在原基础上进行了改进，在熔融的金属中插入搅拌器来进行搅动，使搅拌效果有进一步的改善。,（a）最三报道的半固态搅拌装置（b）由MIT发明的流变铸造机最早报道的半固态搅拌装置及流变铸造机原理图,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,99,Introduction,半固态合金的制备,二、电磁搅拌法电磁搅拌法是利用电磁感应在熔融的金属液中产生感应电流，感应电流在外加旋转磁场的作用下促使金属固液浆料激烈的搅动，使传统的枝晶组织转变为非枝晶的搅拌组织。,（a）垂直式（b）水平式电磁搅拌式浆料制备装置示意图,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,100,Introduction,半固态合金的制备,三、超声波振动半固态浆料制备超声波振动半固态浆料制备原理是利用超声机械振动波扰动金属的凝固过程，细化金属晶粒，获得球状初晶的金属浆料,超声波振动半固态浆料制备原理示意图,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,101,Introduction,半固态合金的制备,四、应变激活法应变激活法是将常规铸锭经热态挤压预变形制成半成品棒料，通过变形破碎铸态组织，然后对热变形的棒料再施加少量的冷变形，在组织中预先储存部分变形能量，最后按需要将变形后的金属棒料分切成一定大小，加热到固液两相区等温一定时间，快速冷却后即可获得非枝晶组织铸锭。在加热过程中先是发生再结晶，然后部分熔化，最终球形固相颗粒分散在液相中，获得半固态组织。,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,102,2.4半固态铸造成形原理与技术,Introduction,半固态金属的特点,1）由于固、液共存，在两者界面熔化、凝固不断发生，产生活跃的扩散现象，因此，溶质元素的局部浓度不断变化：2）由于晶间或固相粒子间夹有液相成分，固相粒子间几乎没有结合力，因此，其宏观流动变形抗力很低；3）随着固相分数的降低，呈现黏性流体特性，在微小外力作用下即可很容易变形流动；4）当固相分数在极限值（约为75）以下时，浆料可以进行搅拌，并可很容易地混入异种材料的粉末、纤维等，实现难加工材料（高温合金、陶瓷等）的成形；5）由于固相粒子间几乎没有结合力，在特定部位虽然容易分离，但因液相成分的存在，又可很容易地将分离的部位连接形成一体，特别是液相成分很活跃，不仅半固态金属间的结合，而且与一般固态金属材料也容易形成很好的结合；6）当施加外力时，液相成分和固相成分存在分别流动的情况，通常，存在液相成分先行流动的倾向和可能性；7）上述现象在固相分数很高或很低或加工速度特别高的情况下都很难发生，主要是在中间固相分数范围或低加工速度情况下显著。,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,103,2.4半固态铸造成形原理与技术,Introduction,半固态金属的组织,（a）半固态成形均匀的球状微观组织（100）（b）普通铸造树枝状微观组织,(c)锻压/由于锻压引起的破碎的树枝状微观组织（100）（d）压力铸造由于高蒸气压力产生的多孔性微观组织（100）,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,104,二次加热及坯料重熔测定控制技术,Introduction,（1）二次加热装置,一种二次加热装置的原理图半固态金属重熔硬度测定装置,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,105,半固态金属成形新技术,Introduction,半固态金属触变注射成形工艺,触变注射成形原理示意图1一模具架；2一模型；3一半固态镁合金累积器；4一加热器；5一镁粒料斗；6一给料器；7一旋转驱动及注射系统；8一螺旋给进器；9一筒体；10单向阀；11一射嘴,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,106,半固态金属成形新技术,Introduction,半固态金属流变注射成形,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,107,半固态金属成形新技术,Introduction,半固态金属流变注射成形,双螺旋注射成形原理图1一加热源；2一坩埚；3一塞杆；生一搅拌桶；5一加热源；6一冷却通道；7一内衬；8一输送阀，9一模具；10一型腔；11一加热源；12一射室；13一双螺旋14一活塞；15一端冒；16一驱动系统,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,108,半固态金属成形新技术,Introduction,低过热度浇注式流变铸造工艺,低过热度倾斜板浇注式流变铸造工艺示意图1一熔化坩埚；2一合金液；3一倾斜板；4一收集坩埚；5一射室，6一毛坯；7一模具,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,109,半固态金属成形新技术,Introduction,低过热度浇注和短时弱机械搅拌流变铸造,低过热度浇注和短时弱机械搅拌制备半固态合金浆料示意图,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,110,半固态金属成形新技术,Introduction,半固态触变成形生产线,半固态触变成形生产线平面布置图1一送料装置；2一立式半固态成形机，3一残渣清除装置；4一零件冷却装置5一去毛刺机；6一后处理系统；7一集装箱包装系统；8一安全护栏9一工业机器人；10一系统控制柜；11一机器人控制柜,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,111,半固态金属成形新技术,Introduction,半固态触变成形生产线,触变挤压成形设备示意图,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,112,半固态金属成形新技术,Introduction,半固态流变铸造生产线及自动化,新流变铸造自动化生产线1一取件机械手；2一熔化炉，3一浇注机械手；4一转盘式浆料制各装置；5一浆料搬运浇注机械手；6一转盘式自动清扫和喷涂料装置；7一挤压铸造机,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,113,半固态金属成形新技术,Introduction,新流变铸造法的半固态浆料制备原理1一浇包；2一金属容器；3，5一绝热材料；连一空气，6一感应线圈；7一压射室,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,114,半固态金属成形新技术,Introduction,半固态压铸,半固态压铸与全液态金属压铸相比有如下优点：1）由于降低了浇注温度，而且半固态金属在搅拌时已有50的熔化潜热散失掉，成形模具工作温度低于普通压铸，所以大大减少了对压室、压铸型腔和压铸机组成部件的热冲击，因而可以提高压铸模的使用寿命。2）由于半固态金属粘度比全液态金属大，内浇道处流速低，因而充填时少喷溅，无湍流，卷入的空气少，对于需要进行热处理的厚壁铸件也能压铸。另外，由于半固态收缩小，所以铸件不易出现疏松、缩孔，故提高了铸件质量。4）半固态金属浆料像软固体一样输送到压室，但压射到内浇道处或薄壁处，由于流动速率提高，使粘度降低，充模性能提高。半固态压铸对薄壁件能良好充模，并可改善铸件表面质量。5）可精确地计量压射金属的质量，取消通常需要的保温炉，从而节约金属及能量，同时还可以改善工作环境。由于凝固速度加快，生产率也得到提高。,第三篇：压铸件结构设计及压铸工艺,115,第四篇：压铸模的基本结构及分型面设计,第一章压铸模的基本结构,Introduction,第一节压铸模的基本结构组成,压铸模的结构组成1推板；2推杆固定板；3垫块；4限位挡块；5拉杆；6垫片；7螺母；8弹簧；9侧滑块10楔紧块；11斜销；12、27圆柱销；13动模镶块；14侧型芯；15定模镶块；16定模座板17、26、30内六角螺钉；18浇口套；19导柱；20导套；21型芯；22定模套板；23动模套板24支承板25、28、31推杆；29限位钉；32复位杆；33推板导套；34推板导柱；35动模座板,116,第四篇：压铸模的基本结构及分型面设计,第二章分型面设计,Introduction,单分型面,直线分型面倾斜分型面折线分型面曲面分型面,117,第四篇：压铸模的基本结构及分型面设计,第二章分型面设计,Introduction,多分型面,118,第四篇：压铸模的基本结构及分型面设计,第二章分型面设计,Introduction,分型面的选择要点,119,第四篇：压铸模的基本结构及分型面设计,第二章分型面设计,Introduction,分型面的选择要点,120,第四篇：压铸模的基本结构及分型面设计,第二章分型面设计,Introduction,分型面的选择要点,121,Introduction,课堂作业,第四篇：压铸模的基本结构及分型面设计,122,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,第一章压铸模浇注系统的结构、分类和设计,Introduction,第一章压铸模浇注系统的结构、分类和设计,第一节浇注系统的结构,123,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第二节浇注系统的分类,按照按浇口位置分类A)中心浇口,124,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第二节浇注系统的分类,按照按浇口位置分类B)顶浇口,125,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第二节浇注系统的分类,按照按浇口位置分类C)侧浇口,126,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第二节浇注系统的分类,按照按浇口形状分类A）环形浇口,127,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第二节浇注系统的分类,按照按浇口形状分类B）缝隙浇口,128,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第二节浇注系统的分类,按照按浇口形状分类B）点浇口,129,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第四节内浇口的设计,一、内浇口截面积的计算（一）流量计算法,Ag内浇口截面积（mm2）G通过内浇口的金属液质量（g）；液态金属的密度（g/cm3）v内浇口处金属液的流速（m/s）；t型腔的充填时间（s）。,130,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第四节内浇口的设计,一、内浇口截面积的计算（一）达伏克公式,式中A内浇口面积（mm2）；G铸件质量（g）。,131,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第四节内浇口的设计,一、内浇口截面积的计算（二）某公司提出,式中L内浇口宽度（cm）；T内浇口厚度（cm）；V铸件和溢流槽体积（cm3）。,132,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第四节内浇口的设计,二、内浇口厚度内浇口厚度的经验数据,133,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第四节内浇口的设计,三、内浇口宽度的经验数据,134,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第五节直浇道的设计,卧式冷室压铸机直浇道的结构1压室2浇口套3分流器4余料,135,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第五节直浇道的设计,卧式冷室压铸机直浇道的结构1压室2浇口套3分流器4余料,136,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第六节横浇道的设计,一、横浇道的基本形式,主横浇道与过渡横浇道1主横浇道2过渡横浇道,137,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第六节横浇道的设计,二、横浇道的设计要点,1）横浇道的截面积应从直浇道起到内浇口止，逐渐缩小，如在横浇道中出现截面积扩大的情况，金属液流过这里时则会出现负压，由此必然会吸收分型面上的空气，增加金属液流动过程中的涡流。2）圆弧形状的横浇道可以减少金属液的流动阻力，但截面积应逐渐缩小，防止涡流裹气。圆弧形横浇道出口处的截面积应比进口处减小1030。3）横浇道应具有一定的厚度和长度，若横浇道过薄，则热量损失大；若过厚时冷却速度缓慢，影响生产率，增大金属消耗。保持一定长度的目的，主要对金属液起到稳流和导向的作用。4）横浇道截面积在任何情况下都不应小于内浇口截面积。多腔压铸模主横浇道截面积应大于各分支横浇道截面积之和。5）根据工艺上的需要可布置盲浇道，以达到改善模具热平衡条件，容纳冷污金属液、涂料残渣和气体的目的。6）模具上横浇道部分，应顺着金属液的流动方向研磨，其表面粗糙度不大于Ra0.2m。7）对于卧式冷室压铸机，在一般情况下，横浇道入口处应位于直浇道（余料）的上方，防止压室中的金属液过早流人横浇道。,138,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第六节横浇道的设计,三、横浇道的截面形状,139,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第六节横浇道的设计,四、横浇道的尺寸,140,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第六节横浇道的设计,四、横浇道的尺寸,141,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第三章压铸溢流、排气系统设计,142,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第三章压铸溢流、排气系统设计,第一节溢流槽设计,一、溢流槽的作用1）排除型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的冷污金属液，与排气槽配合，迅速引出型腔内的气体，增强排气效果。2）控制金属液充填流态，防止局部产生涡流。3）转移缩孔、缩松、涡流裹气和产生冷隔的部位。4）调节模具各部位的温度，改善模具热平衡状态，减少铸件流痕、冷隔和浇不足的现象。5）作为铸件脱模时推杆推出的位置，防止铸件变形或在铸件表面留有推杆痕。6）当铸件在动、定模型腔内的包紧力接近相等时，为了防止铸件在开模时留在定模内，在动模上部置溢流槽，增大对动模的包紧力，使铸件在开模时随动模带出。7）采用大容量的溢流槽，置换先期进入型腔的冷污金属液，以提高铸件的内部质量8）对于真空压铸和定向抽气压铸，溢流槽处常作为引出气体的起始点。,143,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第三章压铸溢流、排气系统设计,第一节溢流槽设计,溢流槽的设计要点：1）设计溢流槽时要注意便于从压铸件上去除，在去除后尽量不损坏铸件的外观。2）在溢流槽上开设排气槽时，应合理设计溢流口，避免过早堵塞排气槽。3）注意避免在溢流槽和铸件之间产生热节。4）不应在同一溢流槽上开几个溢流口或一个很宽的溢流口，以免金属液产生倒流，部分金属液从溢流槽流回型腔。5）溢流口的截面积应大于连接在溢流槽后的排气槽截面积，否则排气槽的截面积将被削减。,144,第五篇：浇注系统和溢流、排气系统设计,Introduction,第三章压铸溢流、排气系统设计,第二节排气槽设计,145,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第一节整体式结构,整体结构,146,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第二节镶拼式结构,镶拼式结构a）整体镶块式b）组合镶块式1定模套板2定模座板3导套4浇口套5组合镶块6整体镶块7浇道镶块,147,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第三节镶拼式结构的设计要点,1）便于机械加工,148,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第三节镶拼式结构的设计要点,2）保证镶块和型芯强度和提高相对位置的稳定性,149,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第三节镶拼式结构的设计要点,3）不应产生锐边和薄壁,150,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第三节镶拼式结构的设计要点,4）镶拼间隙方向与出模方向应一致,151,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第三节镶拼式结构的设计要点,5）有利于热处理,152,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第三节镶拼式结构的设计要点,6）便于维修和调换,153,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第三节镶拼式结构的设计要点,7）不妨碍铸件外观，有利飞边去除,154,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第四节镶块的固定形式,155,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第五节型芯的固定形式,156,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第一章成型零件的结构及分类,第六节镶块和型芯的止转形式,157,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第二章成型零件的成型尺寸打算,第一节成型零件的主要尺寸1）镶块壁厚尺寸,158,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第二章成型零件的成型尺寸打算,第一节成型零件的主要尺寸2）整体镶块台阶尺寸,159,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第二章成型零件的成型尺寸打算,第一节成型零件的主要尺寸3）组合式成型镶块固定部分长度,160,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第二章成型零件的成型尺寸打算,第二节成型部分尺寸的计算、公差选用及标注方法,一、压铸件的收缩率1）压铸件的实际收缩率是指：室温时的模具成型尺寸减去压铸件实际尺寸与模具成型尺寸之比,161,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第二章成型零件的成型尺寸打算,第二节成型部分尺寸的计算、公差选用及标注方法,一、压铸件的收缩率2）设计模具时计算成型零件所采用的收缩率为计算收缩率,162,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第二章成型零件的成型尺寸打算,第二节成型部分尺寸的计算、公差选用及标注方法,一、压铸件的收缩率各种合金压铸件计算收缩率推荐值,163,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第二章成型零件的成型尺寸打算,第二节成型部分尺寸的计算、公差选用及标注方法,一、压铸件的收缩率3）压铸件的收缩率一般规律如下：（1）铸件结构复杂，型芯多，阻碍收缩大时则收缩率较小，反之收缩率较大。（2）铸件包住型芯的径向尺寸处在受阻碍方向，收缩率较小；与型芯轴线平行方向的尺寸处在自由收缩方向，收缩率较大。（3）薄壁铸件收缩率较小，厚壁铸件收缩率较大。（4）铸件出模时温度越高，铸件同室温的温差越大，则收缩率也大。（5）包容嵌件部分的铸件尺寸在收缩时由于受到嵌件的阻碍，收缩率小（6）铸件的收缩率也受模具热平衡的影响。,164,第六篇：成型零件和模具设计,Introduction,第二章成型零件的成型尺寸打算,第二节成型部分尺寸的计算、公差选用及标注方法,二、成型部分尺寸计算要点1）影响铸件尺寸精度的因素2）成型尺寸的分类及注