机械加工：第九章压铸工艺

1、1 第九章 压铸工艺9.1概述23456 第九章 压铸工艺压铸以很高的压力和极快的速度将熔化的金属压入磨具内，并在高压下进行结晶凝固而获得零件的方法。 引信体、支持套筒、滑块座、回转体等。特点：1.可制造薄壁、深腔、结构复杂、小孔、螺纹零件。 2.制件尺寸精度较高IT11IT13。 3.制件表面质量好 表面粗糙度精度 0.40.8 4.制件强度较高（比砂型铸造高2540%） 5.生产率和材料利用率高（制件一般不需要机加或 少量机加） 6.压铸件不宜在高温下工作（热处理，焊接等） 7.壁厚不能太厚，一般不超过 68。 （没有补缩手段，太厚易形成缩孔、缩松） 8.不易切削加工（易暴露内部疵病）。

2、9.设备造价较贵，不适于小批量生产。79.2 压铸过程一、压铸形式 热室压铸（热室压铸机） 冷室压铸（冷室压铸机）热室压铸工作原理 1喷嘴 2-压铸模 3通道 4压射冲头 5进料孔 6压室 7熔融金属 8坩锅8 一、压铸形式 立式冷室压铸工作原理 （a）合模后向压室内浇入金属液 （b）压射 （c）开模和顶出压铸件9 一、压铸形式 卧式冷室压铸工作原理 （a）合模后向压室内浇入金属液 （b）压射 （c）开模和顶出压铸件10 二、压铸过程 （a）开始阶段 （b）封口阶段（c）堆聚阶段（d）充填阶段（e）密实阶段（f）开模阶段（g）脱模阶段11 9.3 压铸金属充填理论一、喷射充填理论 弗洛梅尔根据

3、锌合金对矩形截面的型腔进行充填所得结论，金属液从内浇口射入型腔并充满的型腔过程分为两个阶段：冲击和淌流阶段。 “由前返回”- 液池- 涡流（排气孔应开设在内浇口附近）12 9.3 压铸金属充填理论二、全壁厚充填理论 勃兰特根据铝合金对矩形截面的型腔进行充填所得结论，金属液从内浇口射入型腔后即扩展至型壁，并沿整个型腔截面向前推进，直至充填满整个型腔。“由后向前”-不产生涡流（排气孔应开设在内浇口对面）13 9.3 压铸金属充填理论三、三阶段充填理论 第一阶段，（a）金属液首先冲击对面型壁，并沿型腔表面向各方扩展，形成铸件表层，决定了铸件的表面质量。 第二阶段，（b）金属液不断聚积在铸件表层的内表

4、面，形成铸件外层。（c）金属液产生涡流，进一步聚积扩大而逐步充填，决定了铸件的表面硬度。 第三阶段，（d）压实阶段，决定了铸件的强度。14 9.4 压铸用合金一、对合金的要求 1有足够的流动性（金属充满型腔的必要条件）。 2收缩小（收缩合金在冷凝过程中铸件体积缩减现象）。 收缩过程： 液态收缩- 产生缩孔 结晶态收缩- 产生缩松 固态收缩-引起铸造应力和裂纹 3在高温下应有足够的强度和塑性。 （铸件在高温下从模具中被顶出时，要克服对型芯的包紧力和粘模力）。 15 9.4 压铸用合金二、引信压铸件常用合金 1锌合金 特点：压铸工艺性好，浇注温度低，模具寿命长，生产速度快，机械性能好，易进行表面处

5、理。 常用锌合金：2号，3号锌合金。 2铝合金。 特点：铸造性能好，比重小（2.52.88g/cm3），耐腐蚀性好，导电、导热性能好。16 9.5 压铸模一、压铸模的基本结构 动模-开模时活动的部分，与压铸件合模机相连接。 定模-模具中不动的部分。 1动模底板 2定模套板 3-定模底板 4镶块 5-定模 6-动模 7型芯 8横浇道镶块 9直浇道套 10导套 11-导柱 12、13、14顶出杆 15挡板 16导钉 17反顶杆 18-顶出杆固定板17 一、压铸模的基本结构 1成型零件。 型框构成铸件外形的零件。 型芯构成铸件内孔、侧凹的零件。 （成型零件用合金钢制造） 用型芯可铸出形状较复杂的铸件

6、，但型芯工作条件较恶劣，处于高温金属包围中，所以是模具中首先损坏的元件。 可溶性型芯型芯在铸造后留在铸件中，再用溶液将型芯溶掉。 磷酸钙型芯Ca(PO4)2溶于硝酸。 硅酸盐型芯（NaOSiO2或Na2O2SiO2）溶于水。18 一、压铸模的基本结构 2浇注系统（浇道） 浇道沟通型腔和压室的通道。（直浇道、横浇道、内浇口、分流锥） 1-铸件 2-内浇口 3-横浇道 4-直浇道 5-分流锥19 一、压铸模的基本结构 内浇口开设的位置，大小和方向决定了金属流动的方向、速 度和过程。 （a）液态金属沿整个截面向前推进，最后充填排气道，有利于排气。 （b）充填初期将排气道堵塞，型腔内大量气体卷入金属液

7、，铸件内部质量降低。 内浇口开设原则： 对准分裂面。 开设在铸件最厚实的部位。 避免金属液直接冲击型壁和型芯。 靠近镶件，使镶件得到足够预热包紧。20 一、压铸模的基本结构 3排气系统 作用：可使型腔内气体排出，提高铸件内部质量。 尽量开设在分型面上。（避免飞边影响脱摸）。 排气槽应有转折。（防止液喷溅） 当排气量不够时，增大排气槽宽度，切忌增大厚度。 4.溢流槽 作用：接受和集聚来自型腔的脏物，冷金属和氧化物，改 善铸件质量。（对壁厚不均的铸件，在薄壁处开设 溢流槽，可改善热因素，有利于充型，防止欠铸等 缺陷）。 5.导向另件： 作用：保证模具各活动部分在开、合模过程中沿一定方向 准确运动。

8、 6.顶出机构： 作用：用于铸件的出模，将铸件从模腔内顶出。21 一、压铸模的基本结构 7.抽芯机构： 作用：将活动型芯抽出（有些型芯阻碍铸件从模具中取出。） 1活动型芯 2动模底板 3限制块 4弹簧 5滑块6斜拉杆 7楔紧块 8定模套板 9-定模底板（a）合模状态（b）开模过程（c）抽芯结束状态8.模架（包括定模板、动模板、固定板和其它固定用另件） 作用：将模具的各个机构加以组合固定，并安装在压铸机上。 22 二、分型面的选择 1.应便于浇注系统的安排 浇注系统的模浇道和内浇口应设计在分型面处。 2.对制造精度.位置精度要求较高的铸件应在分型面同一侧的模内成型 1动模 2分型面 3定模 4压

9、铸件 5-型芯（a）易于保证铸件的同轴度要求，模具便于制造。（b）不易保证铸件的同轴度要求。23 二、分型面的选择铸件上垂直于分型面的尺寸标注法。 A的精度最低。B的精度中等C的精度最高24 二、分型面的选择3. 要保证开模后铸件能留在动模内（模具的顶出机构在动模部分） 如不能确保铸件留在动模内，可采取一些措施。（如开设工艺孔，增加对动模部分的包紧力） 25 9.6 压铸工艺参数一、 比压（Py） Py金属液在压室内单位面积上所受的力 Py=4P/ P压铸机压射力 D压室（压射头）直径 比压的大小影响着压铸件的强度和表面质量。Py大时铸件组织致密，质量好；Py过大会使磨具过早磨损，或产生裂纹。

10、26 9.6 压铸工艺参数二、浇注温度和模具温度 浇注温度压铸时金属液从压室进入型腔时的平均温度。 （一般用保温炉内的温度表示）。 浇注温度一般取比液相线高出2030 预热温度开始压铸零件前，加热模具使温度接近于工作 温度。 预热目的： （1）避免金属液激冷过剧很快失去流动性而压不成形。 （2）改善型腔的排气条件 （3）防止涂料堆积。（涂料堆积会使铸件表面光洁 度 还会发生粘模现象） （4）避免模具激热胀裂 模具（工作）温度压铸生产过程中的温度tM tM = tb/3 t （） tb-合金浇注温度 t-温度公差（取25）27 9.6 压铸工艺参数三、充填时间、挤压时间、开模时间 充填时间金属液

11、自开始进入型腔到填满时所 用的时间。（取0.050.5秒） 挤压时间从金属液填满型腔到凝固之前在压 力状态下持续的时间（取24秒） 作用：使金属液在高温下凝固结晶获得组织致密 的铸件。（铸件厚取上限、薄取下限） 开模时间从持压终了到铸件被顶出所用的时 间。（取530秒） 开模时间短，铸件顶出过早，收缩太大影响尺寸精度，收缩严重时铸件破裂。 开模时间长，铸件顶出过晚，温度下降，铸件对型芯的包紧力增大，不易顶出，也易损坏型芯。28 9.6 压铸工艺参数 四、充填速度和压射速度 充填速度金属液通过内浇口进入型腔的线 速度。 压射速度压射冲头在压射过程中的平均速 度。 充填速度的作用：将金属液在凝固前

12、迅速 输入型腔。 一定的充填速度，使铸件轮廓清晰，表面粗糙度下降。但过高，会先堵塞排气道，使铸件产生气泡，还会冲刷模具型腔、型芯、使模具磨损过快。29 9.7 压铸件的工艺结构设计 一、压铸件形状 形状应较规则，尽可能减少和消除铸件上的侧凹、凸台和凹坑。 30 9.7 压铸件的工艺结构设计二、壁厚 铸件的壁厚尽量均匀，不同的壁厚相接时，壁厚逐渐过渡。 壁厚6（否则厚壁处易形成缩孔、缩松使制件强度下降）如有部分厚壁时，可开设工艺槽或工艺孔，使壁厚6。 但压铸件壁厚也不能太薄，太薄对金属流动阻力加大，会出见欠铸等疵病，影响铸件强度和外观。31 9.7 压铸件的工艺结构设计三、铸造圆角 铸件各型面交

13、接处应是圆角过渡 铸造圆角：有助于金属液的流动，可避免因应力集中而出现薄弱截面，防止涂料堆积现象。 R （A+B）/2 R铸件圆角半径 A、B铸件圆角相 邻二壁厚度 分型面处不应有R1 ，铸件无法脱模。32 9.7 压铸件的工艺结构设计四、铸造斜度 使铸件易于从模中取出。（设计产品时，应先考虑结构斜度，再考虑铸造斜度）33 9.7 压铸件的工艺结构设计五、孔和螺纹 孔的形状应尽量简单，避免采用组合型芯 孔径不能过小，孔深不能过大。 孔距边缘不能过小。（强度） b(1/4-1/3)h 螺纹也可铸出，但螺纹不能过长，过长使螺距累积误差加大。34 9.7 压铸件的工艺结构设计六、尺寸精度和表面粗糙度

14、 尺寸公差和粗糙度标注要合理 铝合金：IT11IT13，表面粗糙度精度6.30.4 铜合金：IT12IT14，表面粗糙度精度6.30.4七、加工余量 加工余量不应过大，以避免使缺陷暴露出来。 取0.20.5；不能超过0.8。 安排机加的目的： 1.除去铸造斜度； 2.达到更高的尺寸精度和较低的粗糙度； 3.得到未能铸出的侧凹； 4.去掉浇口、飞边等。35 9.7 压铸件的工艺结构设计八、镶嵌件先将所需制件用机加法制成，然后经压铸将压铸合金与镶嵌件结合成一体。 注意：镶嵌件周围的金属层厚度b1.5； 镶嵌件上不应有尖角； 带有镶嵌件的铸件避免热处理。使用镶嵌件的目的： 1.提高铸件局部强度和耐磨、绝缘等性能。 2