压铸模具设计毕业设计说明书

目录第一章 压铸合金与压铸件的设计31.1 压铸合金31.1.1 工件的材料性能31.1.2工件注意事项31.2 压铸件的设计41.2.1 铸孔的设计41.2.2 脱模斜度的设计51.2.3 齿轮的设计5第二章 压铸机的选用与压铸工艺62.1 压铸机的分类和特点62.1.1 压铸机的分类62.1.2 压铸机的特点62.2 压铸机的型号及主要参数62.3 压铸机的选用72.3.1 压铸机的基本参数选择72.3.2 计算压铸机的锁模力72.3.3 压室容量的校核92.4 压铸工艺102.4.1 压射压力的选择102.4.2 充填速度的选择112.4.3 压铸时间的选择11第三章 分型面、浇注系统和排溢系统设计133.1 压铸模的结构组成133.2 分型面的设计143.2.1 分型面的类型143.2.2 分型面的选择原则143.2.3 浇注系统设计153.2.4 溢流与排气系统的设计16第四章 成型零件与模架设计184.1成型零件的结构设计184.2 成型零件的成型尺寸的计算184.3 模架的设计204.4 加热与冷却系统设计（该模具不采用加热冷却系统，略）20第五章 抽芯结构设计21参考文献22附录（翻译）23摘要随着我国与国际接轨脚步的不断加快，市场竞争的日益加剧，人们开始越来越认识到产品食量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。压力铸造简称金属压铸。它是通过将熔融的液态金属注入压铸机的压室，运用压射冲头的运动，是液态金属在高压力的作用的，高速通过模具的浇注系统填充型腔，在压力下结晶并迅速冷却凝固形成铸件的一种高效率的少、无切削金属的成型工艺。压铸的起源说法不一，应该讲是从半永久和永久型的发展中分支出来的。最早是用来制备青铜类的生活器皿，钱币等，后来发展为用金属型来制备简单的武器，比如青铜箭头。在1822年，威廉姆.乔奇(Wiliam Church)制造出了一台铅字的铸造机，展示出了压铸工艺巨大的生产潜力。在1839年，一种活塞式压铸机获得了第一个压力压铸专利。1927年捷克人Jesef Pfolak设计了立式冷室压铸机，压铸技术有了一个很大的进步，使得铝、镁、铜等合金均可采用压铸生产。从目前来看，压铸工艺已经得到了广泛的应用，成为汽车、电气仪表等领域许多零件的非常重要的生产手段。未来压铸生产主要是向着自动化、智能化方向发展。关键词：压力铸造、金属铸造、自动化、智能化。第一章 压铸合金与压铸件的设计1.1 压铸合金压铸合金是压铸生产的要素之一，要生产优良的压铸件，除了要零件的结构合理、压铸模的设计完善和压铸机的工艺性能优越外，还需要有性能良好的合金。1.1.1 工件的材料性能该课题的压铸件的材料为：铸造锌合金，锌合金的主要特性如下:1） 锌合金拥有很好的压铸性能，结晶的温度范围小，不易于产生疏松；容易充填成型；浇注温度较低，模具使用寿命长；不容易黏附模具型壁；铸件精度一般都较高；电磁屏蔽性能优越等特点。于此同时，它的力学性能也比较高，特别是抗压与耐磨性能很好。2） 锌合金铸件能够很好的接受各种表面处理，尤其是电镀，所以在压铸的发展史中，锌合金压铸占有了相当重要的地位。压铸锌合金虽经过了许多年的发展并且取得了显著成效，但任然备受人们的关注，显示出其巨大的应用发展潜力。同时在一些无高温强度要求的情况下，锌合金压铸件是铜合金等压铸件的有力竞争者。通过对锌合金的压铸件进行氧化处理获得古铜色的外观，是锌合金艺术铸件的一大突破，它们可以和铜艺术铸件相媲美。3） 锌合金的最严重的缺点就是老化现象，它是锌合金应用范围受到限制的主要原因。锌合金零件的工作温度一般是不能超过100摄氏度的。严格的控制锌合金原材料的纯度和熔炼工艺过程，在合金中添加少量的Mg和适量的Cu，可以减轻或者消除老化现象以及改善切削加工性能。1.1.2工件注意事项1） 锌合金与铝、铜、镁和塑料相比具有成本低和较高的抗磁场干扰能力。锌加热到450是非常具有破坏性的，其结果可能会是增加了铸件的废品率和对压铸模造成损伤。在压铸机的喷嘴区域通常为了减少凝结，加热的温度一般要超过450，故浇口套就要冷却至相对应的温度，以及要减小喷嘴与浇口套的接触面积，一般均为线接触。2） 生产锌压铸件的缺点是过高的模具磨损、铸件会有气泡和铸件的粗糙度达不到要求。如果喷嘴中的熔体温度超过450，或者熔体中的含铁量太高了，就会产生这些缺陷。3）如果铸件的尺寸精度要求高，铸件还需要进行热处理(本设计中的铸件不需要进行热处理)1.2 压铸件的设计压铸件的设计是压铸生产技术过程中间首先会遇到的工作。合理压铸件的机构不仅能够简化压铸模具的结构，降低制造成本，于此同时也还能够改善压铸件的质量。1.2.1 铸孔的设计能够较好的铸出较深的小孔是压铸工艺的一个特点。对于一些精度要求不是特别高的孔，可以不用再进行机械加工就鞥直接使用，从而节省了金属和机械加工工时。压铸件的孔一般是指构成了局部部位的孔（例如穿越壁厚而存在的孔），其中又以装配连接用的圆孔较多，如图1-1。 零件上的被压铸出来的孔，其直径与其深度具有一定的关系，一般较小的孔只能压铸较浅的深度。一般情况下，孔径不小于2.00mm，孔的深度不大于孔径的48倍，孔间距在110mm以上。故设计该工件的各个孔的孔径以及孔深如图2-1所示。侧孔直径为8mm，孔深为5mm；底孔直径为8mm，孔深为10mm；盲孔的直径为22mm，孔深为15mm。图1-1 压铸件图1.2.2 脱模斜度的设计为了方便压铸件脱出模具的型腔和型芯，防止表面的划伤，延长模具的寿命，压铸件应该有合理的脱模斜度脱模斜度的大小取决于压铸件的壁厚以及合金种类。压铸件的壁厚越厚，合金对型芯的包紧力也就越大，脱模斜度也就越大。合金的收缩率越大，其熔点越高，脱模斜度也就越大。此外，压铸件的内表面或孔的脱模斜度要比外表面的大。在允许范围内，宜采用较大的脱模斜度，用以减小所需的推出力或者抽芯力。确定脱模斜度时可以参考表1-1。表1-1 脱模斜度合金配合面的最小脱模斜度非配合面的最小脱模斜度外表面内表面外表面内表面锌合金10151545铝、镁合金1530301铜合金10101010 故工件的脱模斜度分别取为:外表面10，内表面15。1.2.3 齿轮的设计 压铸齿轮的最小模数可按照表1-2选取，其脱模斜度按照表1-1中的内表面的值来选取，对有些要求高的齿轮，齿面应留有0.20.3的加工余量。表1-2 压铸齿轮的最小模数压铸合金类型锌合金铝、镁合金 铜合金 最小模数 0.3 0.5 1.5根据实际情况，选取齿轮模数为m=2.5，故而齿轮z= dm-2 =8。第二章 压铸机的选用与压铸工艺压铸机是压铸生产过程中最为基本的设备，是压铸生产中提供能源和选择最佳的压铸工艺参数的条件，同时也是获得优良压铸件的技术保证。在设计压铸模时，首先应该选择合适的压铸机，为了使压铸生产的正常进行和获得优质铸件得到保证，必须使所选择的压铸机的技术规格以及其性能能符合压铸件客观的要求。相反的，如果压铸机已经确定了，那么所设计的压铸模就必须要满足压铸机的规格和性能的要求。2.1 压铸机的分类和特点 2.1.1 压铸机的分类 压铸机一般按照压室的受热条件不同分为冷压室压铸机（简称为冷室压铸机）和热压室压铸机（简称为热室压铸机）两大类。冷室压铸机又因为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。2.1.2 压铸机的特点 热室压铸机的结构通常都比较简单，操作方便，生产效率较高，工艺稳定，铸件的夹杂物少，且质量好。但是由于压室和压射冲头长时间浸泡在金属液中，容易产生黏结和腐蚀，影响模具的使用寿命，且压室更换不方便，因此它通常用于压铸锌合金、铅合金以及锡合金等熔点较低的合金。又因其生产效率高，金属液体纯度高及温度波动范围小，故而近年来还扩大应用于压铸镁、铝合金铸件。 冷室压铸机有其独特的优点：压力大，能压铸较大的有色金属以及黑色金属铸件；它的缺点就是: 热量损失大，操作比较烦琐，并且上产效率不如热室压铸机高。2.2 压铸机的型号及主要参数目前，国产的压铸机都已经标准化了，其型号主要反映了压铸机的类型和合模力大小等基本参数。压铸机的型号是用汉语拼音字母和数字组成的。如前面的字母J表示金属型铸造设备，JZ则表示自动压铸机。字母后面的第一位数字表示的是冷室压铸机或者是热室压铸机:1表示冷室，2表示为热室。第二位数字表示的是压铸机的结构:1表示为卧式压铸机，2表示为立式压铸机。第二位以后的数字表示的是最大合模力的1/100KN，在型号的后面加有A、B、C、D、.等字母的时候，表示经过了几次改型设计。由于该工件的材料为锌合金，选用的是热室压铸机，可以参考表2-1选取压铸机的参数。表2-1 热室压铸机基本参数合模力压射力模具厚度动模行程顶出力顶出行程压射位置一次金属浇入量标准压室直径空循环周期最小/最大kN kN mmmm kNmmmm kgmms630 50150/350250 60 0 1.2 6041000 70150/450300 80 80 0/ 50 2.5 7051600 90200/500350 100100 0/ 60 3.5 8062500 120250/650400 140120 0/ 80 5 9074000 150300/750450 180150 0/100 7.5 10082.3 压铸机的选用2.3.1 压铸机的基本参数选择在实际的生产过程中，并不是每一台压铸机都是能够满足压铸各种产品的需要，而是要依照具体的情况来进行选择的。在选用压铸机的时候应该考虑以下两个方面的问题。首先，应该考虑压铸件的不同的品种和批量。在组织多品种的小批量的生产时，一般都选用液压系统简单的、适应性强的和能快速调整的压铸机。如果组织的是少品种大量生产时，则应该选用配备各种机械化和自动化控制机构的搞效率的压铸机。对于单一的品种的大量生产时，可以选用专用压铸机。其次，应该考虑压铸件的结构和工艺参数。压铸件的外形尺寸、质量、壁厚和工艺参数的不同，对压铸机的选用有重大的影响。根据锁模力选用压铸机是一种传统的并被广泛的采用的方法，而压铸机的型号就是根据合模力的大小来定义的。2.3.2 计算压铸机的锁模力在压铸过程中，金属液体以及其高的速度充填压铸模的型腔，在充满压铸模的型腔的瞬间和增压的阶段，金属液体收到了很大的压力，此力作用在压铸模的各个方向上，力图使压铸模沿着分型面脹开，故而将它称为胀型力。为了使之不被胀型力胀而锁紧在压铸模的力称为锁模力。为了防止压铸模被胀开，锁模力要比胀型力在合模方向上的合力大，其计算公式为 F锁=K(F主+F分) (2-1)式中 F锁压铸机应有的锁模力，N; K安全系数，K=1.25； F主主胀型力，N; F分分胀型力，N。 主胀型力的计算公式为F主=Ap (2-2)式中 F主主胀型力，N； P压射压力，pa； A压铸件在分型面上面的投影面积，m2，多腔模则为各腔投影面积之和，一般另加30%作为浇注系统与溢流排气系统的面积。当有侧向抽芯机构组成侧向的活动型芯成型压铸件时，金属液体充满型腔产生的压力F反，作用在侧向活动星系你的成型面上从而使型芯后退，故而常常使用楔紧块斜面来锁紧与活动型芯连接的滑块，此时，在楔紧块斜面上就会产生法向的分力，这个法向的分力既是分胀型力，其值为各个型芯所产生的法向力之和。斜销抽芯以及斜滑块抽芯的分胀型力的计算公式为F分=(A芯ptan) (2-3)式中 F分分胀型力，N； P压射压力，Pa； A芯侧向活动型芯成型端面的投影面积，m2; 楔紧块的楔紧角，（）。根据表2-2、图2-1可以得到F主=（r12-r22）501061.3=380KNF分=A芯50106tan45=2.5KN故而可以知道 F锁=K(F主+F分)=1.25（390KN+2.5KN）=478.125KN查阅压铸模设计师手册，选择J216型热室压铸机(由上海强晨压住机械有限公司提供资料)。其主要参数可以参考表2-3。图2-1 模具的侧抽芯结构表2-2 各种压铸合金选用的计算压射 （MPa）合金 铸件壁厚3mm结构简单结构复杂结构简单结构复杂锌合金 30 40 50 60铝合金 35 45 55 60铝镁合金 35 45 50 60镁合金 40 50 60 70铜合金 50 60 70 80表2-3 J216型热室压铸机主要参数名称主要参数名称主要参数合型力/KN630液压顶出器顶出力/KN50拉杆内间距（水平垂直）320320液压顶出器行程/mm60拉杆直径60最大金属浇注两/Kg1.4（锌）动型座板行程/mm250一次空循环时间/s4压铸型壁厚（最小-最大/mm）150-400管路工作压力/Mpa8压射位置/mm0， -50液压泵电动机功率/KW11压射力/KN70机器质量/Kg4000压射室直径/mm55机器外形尺寸（长宽高）/mm480017002500铸件投影面积/cm22002.3.3 压室容量的校核在压铸机进行初步选定之后，压射压力与压室的尺寸也就相应的得到初定，压室可以容纳的金属液体的质量也就为定值，但嫩否容纳每次浇注的质量，需要按照下式核算G室G浇 (2-4)式中 G室压室容量，kg； G浇每次浇注的金属液体的质量，包括了铸件、浇注系统、排溢系统的质量，kg。 压室容量可以按照下式进行计算 G室=D室2LK/4 (2-5)式中 G室压室容量，kg； D室压室直径，m； L压室长度（包括浇口套长度），m； 液态合金密度，kg/m3，见表2-4； K压室充满度，K=60%80%。表2-4 液态合金密度 kgm-3合金种类铅合金锡合金锌合金铝合金镁合金铜合金81037.31036.41032.41031.651037.5103根据以上数据，可以知道G室G浇2.4 压铸工艺 压铸生产中，压铸机、压铸合金以及压铸模是三大要素。压铸工艺则是将三大要素作有机的组合并且加以运用的过程。2.4.1 压射压力的选择应根据铸件的形状、尺寸、壁厚、复杂程度，合金特性，温度、排溢系统以及浇口等来选择合适的压射压力。压射压力的选择见表2-5.表2-5 压射压力推荐值 (MPa)压铸合金类型锌合金铝合金镁合金铜合金一般件1320305030504050承载件2030508050805080耐气密性件2540801208010060100电镀件20302.4.2 充填速度的选择充填速度的选择应该要视铸件的大小、铸件的要求、铸件的复杂程度、合金的种类、压射压力高低而异。一般情况下，对于形状结构简单或者是内部质量要求较高的铸件，应该选择低的充填速度、高的压射压力、大的浇口；而对于形状结构复杂或者是表面质量要求高的铸件，应该选择高的填充速度、高的压射力，因为这时候铸件成型成为了主要的矛盾。填充速度的选择见表2-6.表2-6 充填速度推荐值合金种类铝合金锌合金镁合金黄铜充填速度m/s20603050405020502.4.3 压铸时间的选择压铸时间包括了充填、持压、以及压铸件在压铸模中停留的时间。它是压力、速度、温度这三个因素，再加上液态的金属的物理特性、铸件的结构、模具结构等各方面综合的结果。（1） 充填时间：压铸时液态的金属从进入压铸模型腔开始到充满型腔为止所需要的时间称为充填时间。（2） 持压时间：金属液充满型腔到凝固前，增压比压持续的时间称为持压时间。表2-7 生产中常用持压时间 压铸合金 铸件壁厚2.5mm铸件壁厚2.56mm 锌合金 12 37 铝合金 12 38 镁合金 12 38 铜合金 23 510（2） 留模时间： 留模时间指持压时间终了到开模推出压铸件的时间。表2-8 各种合金常用留模时间 压铸合金壁厚5mm 锌合金 510 712 205 铝合金 712 1015 2530 镁合金 712 1015 1525 铜合金 825 1520 2030根据表2-2、2-3，可以选择持压时间为5s，留模时间为25s。第三章 分型面、浇注系统和排溢系统设计3.1 压铸模的结构组成压铸模是由动模和定模两个主要部位组成的。定模与压铸机压射机构连接，并固定在定模的安装板上，浇注系统则与压室相通。动模安装在压铸机的动模安装板上，并随着动模安装板移动而与定模合模或开模。图3-1表示了该模具的结构组成。图3-1 压铸模装配图1推杆固定板 2动模座板 3垫块 4支撑板 5动模套板 6滑块支架 7滑块 8斜销 9楔紧块 10定模座 11定模座板 12分流锥 13浇口套 14导套 15导柱 16复位杆 17推板 18限位钉 19推杆 20推板导套 21推板导柱1. 浇注系统 金属液体进入型腔的通道，如图中的件号12、13。2. 溢流与排气系统 排除压室、浇道以及型腔中的气体的通道。3. 成型工作零件 定模和动模合拢之后，构成型腔中的零件称为成型工件零件。4. 模架（1） 支承于固定零件：包括各种套板、座板、支承板和垫块等构架零件，他们的作用就是将模具各个部分按照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面，如图中件号2、3、4、5、10、11（2） 导向零件：图中件号14、15为导向零件，其作用是引导动、定模合模或开模。（3） 推出与复位机构：将压铸件从压铸模上面脱出的机构，包括了推出、复位和预复位零件，甚至还包括了这个机构自身的导向与定位零件，如图中件号1、17、18、19、20、21。5. 抽芯机构 抽动与开合模方向运动不相同的机构，合模前或者合模后完成插芯动作，如图中件6、7、8、9。6. 加热与冷却系统7. 其他 如紧固螺栓、销钉以及定位用的定位件等等。3.2 分型面的设计通常将压铸模的动模与定模的接触表面称为分型面，分型面是由压铸件的分型线决定的。合理的确定分型面，不但能够简化压铸模的结构，而且还能够保证铸件的质量。因此，分型面的设计是压铸模设计中的一项十分重要的内容。3.2.1 分型面的类型根据铸件的形状和结构的不同特点，可将分型面分为：直分型面、折线分型面、倾斜分型面以及曲线分型面等。根据分型面的数量，又将分型面分为：单分型面、三分型面以及组合分型面等。3.2.2 分型面的选择原则选择分型面的时候，主要根据以下原则。a 开幕时，能保持铸件随着动模移动的方向脱出定模，使 铸件保留在动模内。为了方便于从动模中取出铸件，分型面应取在铸件的最大截面上。b 有利于浇注系统以及排溢系统的合理布置。c 为保证铸件的尺寸精度，应使加工的尺寸精度要求高的部分尽可能的位于同一半压铸模内。d 使压铸模的结构简化并且有利于加工。e 此外，还要考虑铸造合金的性能等。根据以上原则，并结合实际情况，选择图3-2中的A-A分型面，（图3-3中的i-i 分型面）采用该分型面的主要特点如下：1） 型腔全部位于动模内，可用直浇道与分流锥配合充填，铸件成型有保证，溢流排气条件好。2） 型芯的下半部分不易喷刷涂料。3） 去除浇口困难。 图3-24） 模具结构简单。图3-33.2.3 浇注系统设计压铸模的浇注系统是金属液在压力作用下填充型腔的通道。它由直浇道、横浇道、内浇口和余料等部分组成。基于产品的结构特点，该模具采用顶浇口、直浇道的浇注系统，铸件成型及内在品质均较好，如下图3-4所示。图3-4 根据下表3-1能够知道直浇道与分流锥的主要尺寸 表3-1热压室压铸机直浇道尺寸 (mm)名称尺 寸直浇道长度L404550556065707280直浇道小端尺寸d1214脱模斜度64环形通道壁厚h2.53.03.03.5浇道端面至分流锥顶端距离l11217222732分流锥端部圆角半径R45压铸机喷嘴口直径810B.N.F金属工艺中心收集了英国、欧洲和美国各类压铸车间的资料，根据这些资料得出充型时间t（ms）和压铸平均壁厚Ta（mm）之间的最佳关系如下：不镀铬或要求不高的锌合金 t=7Ta+13 (3-1)故可以知道t=711.17+13=91.19s，取91s。3.2.4 溢流与排气系统的设计排溢系统以及浇注系统，在整个的型腔填充过程中是一个不可分割的整体。排溢系统是由溢 流槽以及排气槽两个部分组成的。溢流槽的主要作用如下：(1) 溢流槽布置在模具温度低的部位时可调节模具型腔的温度分布。(2) 作为压铸件存放、运输及加工时支承、装夹、吊挂或者是定位的附加部位。(3) 布置在动模上的溢流槽，可增加压铸件对动模镶块的包紧力，以便于压铸件在开模时留在动模上。溢流槽的设计要点：(1) 正确的布置其在模具中的位置。1） 是金属液体在很浇道内或者是进入了型腔以后的最先冲击的部位。2） 是金属液体最后的充填部位。3） 是型腔的温度比较低的地方。(2) 溢流槽的溢流口的总的截面积应该要小于内浇口的总的截面积。(3) 要根据溢流槽的作用来确定其容积。溢流槽主要有弓形溢流槽、梯形溢流槽以及设有凸台的溢流槽三种形式，在这里选择用梯形溢流槽，如图3-5所示。图3-5 梯形溢流槽排气槽是充型过程中使型腔内受到排挤的气体能够得到逸出的通道。设置排气槽的目的是排除浇道、型腔、及溢流槽中的混合气体，以利于充填、减少以及防止压铸件中的气孔的产生。如图3-6所示。图3-6 排气槽第四章 成型零件与模架设计4.1成型零件的结构设计压铸模的结构中构成型腔以用来形成压铸件形状的成型零件。一般地，浇注系统、排溢系统也在成型零件上加工而成。这些零件会直接与金属液体接触，承受高速的金属液流的冲刷以及高温、高压的作用。成型零件的质量决定了压铸工件的精度以及质量，同时也决定了模具的寿命。压铸模的成型零件主要是指型芯和镶块。成型零件的结构形式主要分为整体式以及镶块式两种。该模具采用了整体式的结构形式，如图4-1所示。图4-1该整体式结构的特点：1） 强度高，刚性好。2） 与相拼式的结构相比较，压铸件在成型后光滑平整。3） 模具装配相对比较简单、工作量小，可减小模具外形尺寸。4） 可提高压铸高熔点合金的模具寿命。4.2 成型零件的成型尺寸的计算成型零件的成型尺寸是压铸件尺寸的保证，要计算成型零件的成型尺寸，那么就必须了解影响压铸件尺寸的因素。影响压铸件的因素主要有：压铸件的结构、模具的结构和模具制造、压铸件的收缩率、压铸工艺参数和生产操作、压铸机性能。收缩率的选择可参考表4-1来进行选取。表4-1 压铸合金综合收缩率合金种类综合收缩率/%自由收缩受阻收缩铅锡合金0.40.50.20.4锌合金0.60.80.30.6铝硅合金0.70.90.30.7铝硅铜合金0.81.00.40.8压铸件如图4-2所示：图4-2 工件尺寸根据表4-1可以选取计算收缩率1为0.6%（自由收缩），2为0.4%（受阻收缩），3为0.5%（混合收缩），=14，并取受分型面影响的误差补植为0.05，不考虑铸造斜度的影响。型腔尺寸（压铸件上为外形尺寸，应为基孔制，下偏差）500+0.34（换算为50.34-0.340）、32-0.520、15-0.320、10-0.30。500+0.34换算为50.34-0.340）为受阻收缩2=0.4%，不受分型面影响D 0+=(D+D2-0.7) 0+=（50+500.4%-0.70.74） 0+1.6=49.68 0+1.632-0.520为受阻收缩，2=0.4%，不受分型面的影响D 0+=(D+D2-0.7) 0+=（32+320.4%-0.70.52） 0+0.13=31.76 0+0.1315-0.320为自由收缩，1=0.6%,收分型面的影响D 0+= (D+D1-0.7-V补) 0+ = （10+100.6%-0.70.3-0.005） 0+0.008 =9.85 0+0.008。型芯尺寸（压铸件上为孔尺寸，应为基轴制，上偏差）220+0.43、80+0.3680+0.36受阻收缩尺寸1=0.4%，不受分型面的影响d -0=(d+d1+0.7) -0=（8+80.4%+0.70.36） -0.090=8.28 -0.090220+0.43受阻收缩尺寸1=0.4%，不受分型面影响d -0=(d+d1+0.7) -0=（22+220.4%+0.70.43） -0.110=22.40 -0.110位置尺寸(上下偏差相等)150.2 150.2受阻收缩尺寸2=0.4%，不受分型面的影响L=(L+L) =(15+150.4%)0.05=15.060.05。4.3 模架的设计压铸模的模架是用来固定和设计成型零件镶块、浇口套、浇道镶块、抽芯机构以及导向零件等的基体。一般的说来，其主要结构有动、定模座板，动、定模套板，推板、垫块等等。在设计模架时，应根据预先确定的设计方案对相关构件进行一系列计算，然后进行选择和布置，使得设计的模架结构合理、紧凑、经济实用。根据实际情况，该模具选择采用如图4-3所示的模架。图4-3 压铸模具模架图4.4 加热与冷却系统设计（该模具不采用加热冷却系统，略）第五章 抽芯结构设计阻碍压铸件从模具中沿着垂直于分型面方向取出的成型部分都必须要在开幕前或者在开模过程中脱离压铸件。在模具结构中，使得这种阻碍压铸件脱模的成型部分在开模动作完成前脱离压铸件的机构称为抽芯机构。抽芯机构的组成见图5-1所示图5-1 抽芯机构的组成1- 限位块 2，8-楔紧块 3-斜销 4-矩形滑块 5，6-型芯 7-圆形滑块9-接头 10-止转导向块抽芯结构主要分为机械抽芯机构（斜销、弯销、齿轮齿条及斜滑块抽芯机构）液压抽芯机构以及其他的抽芯机构（如手动抽芯、活动镶块模外抽芯机构）。本模具设计采用了斜销抽芯结构，如图5-所示。图5-2 斜销抽芯机构参考文献1 魏斯亮.互换性与技术测量【M】.北京：北京理工大学出版社，20072 李钟锰编著. 型腔模设计. 西安：西北电讯工程学院出版社，19953 蒋文生.模具设计与制造简明手册【M】.上海：上海科技大学出版社，19984 王乐仪等编. 特种铸造工艺. 北京：国防工业出版社，19845 张荫郎. 压铸模技术. 模具工业. 1990，(2)6 张荫郎. 压铸模技术. 模具工业. 1990，(4)7 张荫郎. 压铸模技术. 模具工业. 1990，(12)8 许发樾. 模具标准应用手册. 北京： 机械工业出版社，19949 杨裕国编. 压铸工艺与模具设计10 德 利. 费德罗梅尔等著.压力铸造技术. 卢运模等译. 北京：国防工业出版社 199211压铸成型工艺及模具设计.北京：化学工业出版社12压铸工艺及设备模具实用手册.北京：化学工业出版社附录（翻译）高压压铸件中气体含量文摘介绍了气体的定量研究的结果在各种类型的铸件从高压压铸使用真空铸(HPDC)流程融合方法。这是发现气体的主要部分是在滞留空气腔填充。其他来源,如在用勺舀滞留空气,剩余模具润滑剂和淬火水也明显。测量大型铸件,铸件多腔模具表明,瓦斯含量分布不均。修改后的真空融合方法已被证明是一个有价值的工具,用于评估和量化的气体水平铸件以及不同工艺参数的影响的评估在铸件气体逸出。关键字高压压铸、气体含量、气体水平;气体截留;气孔;铸件质量;气体测量;真空融合方法1.介绍 高压压铸铸(HPDC)是一个具有成本效益的过程被广泛用于生产组件与高生产率和高尺寸精度对汽车和其他行业。这个过程的一个缺点是气体截留由于金属腔的高度湍流。滞留气仍在铸件气孔的形式阻碍了铸件的适合常规热处理和铸件质量恶化有时这样一个程度,它必须被拒绝。 在冷室- - - HPDC过程,空气被困在金属浇注,柱塞,和金属注射。林赛和华莱士(1972)报道,填充率的金属枪套夹气有重大影响。这是由于在柱塞波的产生和传播进步与王的模拟演示et al .(2003)。装枪套在这种情况下,空气在枪套+空气腔体积的3倍左右的金属注入套管。显然这可能是天然气的重要来源。 用于过程的润滑油压射冲头在枪套,和其他形式的模具涂料用于协助模具的铸造移除。这些润滑剂可以蒸发或燃烧一旦接触熔融金属。林赛和华莱士(1972)报道,润滑油蒸发没有发挥重要作用的孔隙度。设想是,他们的结论是基于铸造研究中使用一个简单的形状。与一个复杂的铸件润滑剂可以更难刷新的金属溢出。所以不清楚林赛和华莱士的结论可以应用于所有铸件。 模具润滑剂用于压铸行业主要有制定包括高分子蜡、硅油和一些表面活性剂,通常用水稀释。一些diecasters也使用外部水淬火复杂铸造模具表面。这水,当不删除之前用压缩空气通过蒸发或关闭死去,变成蒸汽爆炸扩张当金属到达据Walkington死腔(1997)。作为润滑剂,上面被认为更复杂的模具预计要增加挡水的可能性死的口袋。 气体在高压压铸件的数量变化与部分几何和铸造参数。通常,天然气高压铸模内部分内容报道改变10至50 cc / 100 g(立方厘米/ 100 g铝在标准温度和压力)根据Badini et al。(2002)。通过使用真空压铸、气体含量低于10 cc / 100 g,甚至低至1 cc / 100 g是可能实现的,促进传统热处理和允许焊接部分。 由于氢的溶解度的差异之间的液相和固相的铝,金属的氢将被释放在金属凝固。的最大释放氢气只能占不到3%(1 cc / 100 g)铸件的体积(计算从坎贝尔,1991)。在实践中,液态金属脱气或保护,以减少氢的摄入量。氢含量是比较低的气体从其他来源,例如,空气腔正如上面所讨论的。 坂本和Sose(1985)报道,天然气内容3 - 5毫升/ 100 g铸件用GF(不含气)阀和真空应用,和6 - 10毫升/ 100 g的女朋友阀时用作空气通风。Brevick和程(1995)报道,实验铸件中的气体含量平均为2.6(2.05 - -2.73)的范围cc / 100 g真空辅助为6.3(5.12 - -21.5)cc / 100 g Fondarex真空系统时作为通气孔。许多方法可以用来量化气体水平铸件。阿基米德测试通常被用作非破坏性方法测量铸件密度。的平均密度是一个很好的测量孔隙体积分数,它不能准确反映铸件的气体量。气体毛孔通常会与收缩毛孔和它们的相对贡献很难分开。密度测量因此被认为是作为准确估计不足铸件中的气体含量。 山本et al。(1989)估计剩余气体内容通过加热和铸件在495C 4 h,然后测量铸件密度在水泡上形成铸件的表面。然而,气泡生成的机理非常复杂,可能会受到很多因素的影响,如铸件形状、天然气毛孔铸件的位置(气体孔隙中心不可能出现),甚至铸造的方式放置在炉中加热。再次,这种方法被认为是不理想估计铸造中的气体含量。 真空融合(坂本和Sose、1985和穆雷et al .,1991)是一个更精确的方法来确定气体含量。用这种方法,把一个小示例将从铸造是放置在一个容器在真空和加热到熔融。示例中的气体被释放,可以计算出气体含量增加由于气体释放的压力。在这种技术的一种变体,Brevick和程(1995)把整个铸造在钟罩炉和加热。 气体含量在铸件的铸造是一种有效的指标质量,一般来说,提供了一个良好的适合铸造过程焊接和热处理等。当前的研究描述了一个真空融合平台,结合测量气体的内容在复杂多样的工业条件下铸件生产。2.实验 真空融合方法的原理是,样本被放置在一个密封的容器和真空下融化。气体含量的样本确定由于铸造释放出的气体压力增加。方法,密封真空容器的熔化温度是至关重要的减少错误由于空气入口进入真空容器。努力是实现最佳操作温度和压力下密封。真空容器是由低碳钢和由两部分组成。每一半有一个形状像一个平底锅和20毫米的壁厚来减少失真。使用机械紧固两半固定在一起。铜环被用作垫圈之间的交配的面孔。一个刀刃边缘加工的接触面每一半的船,但略有偏移。钢圈会因此咬到铜环密封容器当两部分紧密地在一起。不锈钢管从容器的顶部连接真空泵和氩供应。管道穿过水箱释放的热量进行炉。连接到管道压力传感器记录气体压力。一个1.5米长2毫米直径热电偶插入通过管道进入真空室监控容器内的温度。通过共享相同的端口与管盖,热电偶的潜在泄漏使用一个额外的端口被消除。接头锁紧螺母配件是用于所有管接头。所有这些措施应用,泄漏率船的熔化温度可以控制在小于标称/ h平均4 mbar / h。一个典型的测试的压力增加大约300 mbar和融化过程花了不到2 h。空气泄漏引起的误差计算平均不到4%。装置的示意图见图1。 不锈钢锅就被安排进一个容器包含铸件样品。铝锅可以负载2公斤,这是略高于整个铸件的重量主要在本研究调查。铸件超过2公斤,段分段从铸造到尽可能填满锅。有更大比例的金属充填系统的开放空间意味着获得由于气体释放的压力就会相对较高。管道的总量在这个试验台是不到2%的真空容器。压力传感器有一个错误的0.2%的全部范围,计算精度为0.02 cc / 100 g。整个真空容器放置在炉中保持恒温。容器内的温度是用于计算气体的质量。误差之间的温度差异引起的气体在管道和容器是微不足道的,由于体积小的管道与船。 在测试中,真空容器加载与样本预热炉在150C连续4 h和真空泵。在这段时间里,系统刷新了氩两次。铸造是在炉为450C举行另一个1 - 2 h删除任何表面挥发物。已经检查,以满足上述泄漏标准,炉被设置为630C到铸造成为完全熔融。在融化过程中,船室隔离真空手动关掉阀门。室的温度和压力在线记录。总样本释放出的气体可能因此决定从最大和初始压力之间的区别。 铸造了在本研究中是一个泵盖与一个复杂的几何形状,如图2所示。铸造是一个工业生产的压铸机,真空应用在正常生产。探讨气体来自不同来源的贡献,机器运行参数正常情况下是不同的。其中包括消除组合下列步骤:真空,提示油、喷雾和外部淬火水而死。为了保持模具的热平衡,这些样本收集之间的正常生产。收集的样本也直接从保温炉用勺舀金属不锈钢锅,也通过浇注和凝固的金属枪套,剩下的冲头固定在两个正常生产。3.结果与讨论 一个典型的结果与压力的痕迹,P(T)和温度,T,图3所示。年底举行的时间计算在450C真空室从真空源分离时不断加热之前,并持有在630C。如图3所示,当温度接近约540C,气体包含在铸造开始迅速释放的压力增加。一些测试7 h来确定一个最低加热时间。如图3所示,最大气体压力P(T)达成了约2 h后隔离真空源。因此决定,两个半小时的时间足以融化的合金和所有气体释放正常运行。气体压力P(T)是依赖于温度,因为它是在不同温度下获得的。的正确表示气体释放气体的质量。根据气体定律,气体压力在一个恒定的温度在一个给定的体积代表系统中气体的质量。气体压力P(T)可能会因此被转换成压力的标准温度25C,并绘制在同一图在图3。 如图所示的曲线气体压力25C,P(25C),在图3中,气体质量达到最大,在不到1 h和近1 h后几乎保持不变。后,气体质量开始下降。这表明消费的气体形成固体,与熔融金属通过气体的反应,这可能涉及铝的氧化物和氮化物的形成。3.1气体含量的持有大麻和套筒 气体含量的样本收集的金属控股锅是0.053 cc / 100 g(表1),而样本的平均金属枪套是0.96 cc / 100 g。这些值可以作为基线与不同条件下气体含量的比较。的基线合金0.05 cc / 100 g,增加至0.96cc / 100 g提供了大量金属,枪套被认为结果主要从石油和金属浇注期间滞留空气。3.2.气体从生产部分内容 从气体含量的测量结果标准生产条件的泵盖表2中列出。表中的数据变化从6到13 cc / 100 g。气体含量的标准偏差为1.5 cc / 100 g平均气体含量8.2 cc / 100 g。应该指出铸件收集来自不同生产天。等工艺参数喷死,熔体温度、合金成分以及外部水淬和提示油可以合理预期为每个样品是不同的。所有这些因素可能是导致约18%的相对标准偏差。 气体含量的铸件与真空和自然通风(没有真空)图4中所示。“没有真空”的数据在图3样本中平均铸件生产条件下的真空软管空气。“拒绝与真空”的数据从4铸件报废由x射线检查日常质量监控。可以看出,铸件没有真空包含更多的天然气比用真空。铸件被x射线检查表现出气体含量几乎没有差异的接受铸件。在一个正常的x射线检查在压铸厂铸件被拒绝基于位置或孔隙度的大小。在大多数情况下,气孔与收缩孔隙度共存,而且它也可能铸件被拒绝的基础上收缩和总孔隙度,而非气孔。3.3 不同铸造参数 五个条件测试的气体内容见图5。这些条件包括1.只提示油,一个条件与外部水喷雾冷却和死消除,2“水+小费”,死喷了,3.“喷”,提示石油和外部冷却水消除 这里需要注意的是,这是一个困难的运动收集样品通过改变正常生产条件,因为这可能导致长机器停工如果铸造陷入死亡。结果,只有2 - 3样品的条件。我们可以看到在图5中,气体含量总体上减少通过消除气体孔隙度的来源。在“正常”情况下,气体含量的8.2 cc / 100 g。如果提示石油被淘汰(“水+喷雾”条件),然后平均气体含量减少到7.