压铸模具设计教程

1、壓鑄模具設計教程目錄第一章概論對於大批量生產的產形成了一個單獨的行業。在模具大家庭中，壓鑄模也是一個不容忽視的角色。第一節 鑄造工藝與壓力鑄造金屬成形的方法很多，而鑄造則是一種大家熟悉的最為古老的金屬成形方 就懂得將熔融狀態的銅澆 入預先制好的鑄型中，鑄出銅斧等簡單的生產工具； 但是隨著鑄造行業也有了許多新的鑄造工藝。在眾多的新工藝中，壓力鑄造是一種十九世紀發展起來的新型鑄造工藝。所謂壓力鑄造，就是在高壓下，高速地將熔融狀態的金屬澆入預先制好的鑄型中， 並在高壓下冷卻，結晶，成形的一種鑄造工藝，它屬於永久型鑄造中的一種。和其他幾種鑄造和模鍛相比，它具有以下特性：工藝工藝壓力鑄造金屬型鑄造砂型鑄

2、造模鍛及鍛壓材料鋁，錫，鋅，鎂，銅，鉛，鐵，鋁，鎂，銅合金合金合金鐵，鋁，鎂，與銅合金生產率高比較低低化中等零件強度單位強度高鑄造高最高復雜程度從簡單到很復雜復雜，除非採用芯子從簡單到很復雜相當復雜面修飾很好，可用機械加工，電對其表面進行修飾磨，但保留金屬基面較壓鑄件和金屬型鑄件差，機械加工或打磨，但保留基體金屬表層體金屬表層成本成本低砂型鑄造之間設備，工具費用低，零件設備和模具成本高，在產成本高品多時單位成本相當低第二節 壓力鑄造與壓鑄模在壓力鑄造(Die Casting)壓鑄模(Die-Casting Dies)。壓鑄模的優劣成敗，最能反映出整個壓鑄生產過程的技術含量及經濟效果。第三節 壓

3、鑄模的現狀及發展趨勢壓力鑄造是目前鑄造生產中最先進的工藝方法之一，因其產品質量好，生產效率高，經濟效果佳而普遍應用於航空、儀表、汽車、摩托車、電器及日用品等制造行業。其中，以低熔點合金壓鑄件最為廣泛，如電表骨架、汽車連桿、殼體離合器、水泵外殼、減壓閥、電機轉子中的鋁合金壓鑄件、飛機零件中的鎂合金壓鑄件及黃銅鑄成的水暖配件等都是採用壓鑄工藝加工而成的。為了適應我國機械工業迅速發展的需要，壓力鑄造這種少無切削工藝已經被積極推廣。但對壓鑄件質量與壓鑄工藝條件、壓鑄模具、壓鑄機性能等的相互關系還缺乏完整系統的模，由於受到整個模具行業的基礎和管理體制的影響，在模具的標準化程度、模具的加工精度與模具的制造

4、周期、生產效率、模具壽命以及材料的利用率、技術力量和管理水平方面，與先進工業國家相比，還存在較大的差距。考察國內外模具發展的現狀及我國的經濟水平和工業品的制造生產中模具的地位，從壓鑄模具的設計理論與設計實踐出發，大致有如下的發展趨勢： 一 模具基礎理論的深入研究和基礎技術的不斷提高通過應用性技術把原材料變成產品，除了要具有這方面的專業知識以外，還應具備許多先期的基礎理論知識。開發壓鑄模的CAD/CAM ，通過定量分析確定CAD 軟件存儲標準零件和常用零件的數據文件，使許多相類似信相關模具的重二 實現標準化、專業化和商業化目前我國的模具標準化工作已有了較大的發展，無論是從模具標準化生產的程度，還

5、是模具標準件的種類及規格，以及生產管理 的標準化工作，都已有了們在模具標準件和標具零組件的制造與加工上不採用先進的自動化技術和批量 加工制造周期和加工成本。三 高新技術在壓鑄模設計中的應用從材料熱處理設計制造裝配使用進行成套技術研發，是我國模具工業發展的目標之一。在壓鑄模具設計這一領域裡，我們在開發使用壓鑄模CAD/CAM/CAE 的同時，也要將這些計算機方面的技術加以推廣，以提高設計速度，降低設計成本，提高設計質量，降低設計誤差，提高材料利用率，降低生產中的能耗。例如在設計中，在進行模具結構設計前，我們可利用計算機對產品進行分析，分析其成型性,成型中可能存在的難點；同時我們還可以利用計算機對

6、其壓鑄過程進行分析，分析金屬的流動性和可能產生的缺點等等。在壓鑄模制造領域，我們可以採用先進的制造技術，如數控加工，加工中心加工，柔性加工制造系統等來對模具零件，模具的模板進行高速度和高精度的加工。四 開發國內市場我國模具水平大約落後於工業發研究室國家 1520 年，許多精密復雜、大在實現國產化的基礎上促進出口，才能提高模具工業本身的社會效益和經濟效 和先進的壓鑄模具維修技術是提高壓鑄模壽命，降低壓鑄件成本的主要途徑之 一，也是提高市場競爭力，佔據國內國際模具市場的有力措施。五 加強人才培訓和生產管理更多的技術人員從事模具科研工作，並使模具科研成果盡快轉化為生產力。另 第二章 壓鑄概論壓力鑄造

7、的主要特點是液態金屬以高壓、高速充填模具型腔，並在高壓下結晶、成型。壓鑄方法有兩種：一是熱室壓鑄，二是冷室壓鑄，其主要區別在於熔化坩堝的位置。下表列出了壓力鑄造的主要工序。壓鑄件技術要求壓鑄件技術要求壓鑄合金壓鑄件結構工藝性壓鑄設備壓鑄模具合金熔化控制、調整成份壓鑄工藝（V,P,T）壓鑄過程凝固脫模清理、檢驗等一壓鑄機的工作原理壓力鑄造的主要工序第一節壓鑄的基本原理（一）熱壓室壓鑄機的基本原理熱壓室壓鑄機的壓室通常浸入坩堝的金屬液中，如圖 2-2 所示。壓鑄機用槓桿機構或者壓縮空氣產生壓力來推動壓射沖頭運動。壓射沖頭下壓時，金屬液沿著通道經噴嘴充填入壓鑄模型腔；待冷卻凝固成型 後，即可開模取出

8、壓鑄件，完成一個壓鑄循環。（二）冷壓室壓鑄機的基本原理冷壓室壓鑄機的壓室與熔化坩堝是分開的，壓鑄時，需要由熔化坩堝內盛取金屬液澆入壓室後再進行壓鑄。根據壓鑄模與壓室的相對位置，冷壓室壓鑄機可分為立式、臥式、全立式三種型式。立式冷壓室壓鑄機的基本原理 壓室的中心線是垂直的，壓鑄過程如圖2-3將其頂出壓室；此後開模取出鑄件（反料沖頭已回到原始位置，完成一個奢鑄周期。臥式冷壓室壓鑄機的基本原理壓室的中心線是水平的。在壓鑄過程 中，金屬液通過澆注孔澆入壓入壓室；壓射沖頭向前推進，將金屬液經澆道壓模具型腔；保壓冷凝後開模，余料和壓鑄件一起取出，完成一個壓鑄周期。全立式冷壓室壓鑄機的基本原理壓室的中心線是

9、垂直它又分為壓射沖頭上壓式和壓射沖頭下壓式。上壓式的壓鑄過程和臥式冷壓室壓鑄機相類似；而壓射沖頭下壓式的壓鑄過程和立式冷壓室壓鑄機相類似。二壓鑄過程中金屬液的流動狀態及其流動特性壓鑄過程中金屬液在高壓高速下充填模具型腔的時間極短，一般僅為幾分之一秒。最初階段是完全的噴射，此後在極短時間內，一方面向型腔各部位充填， 一方面在非常復雜的變化著，直至充滿型腔為止。正確認識金屬液的流動狀態及其變化，掌握金屬充填形態的規律並充分利用金屬液的這種特性，是正確設計澆注系統，壓鑄出良好鑄件的一個決定性因素。（一）充填時液態金屬流的種類及其特性的利用要觀察壓鑄中金屬液的流動狀態及其流動特性，並不是一件容易的事，

10、國內外壓鑄工作者對金屬充填形態也提出過各種不同的觀點。現就實驗中所得知的金屬液充填狀態，簡述如下：噴射及噴射流壓鑄機在通常的壓鑄條件下把金屬液壓入一般的壓鑄模 型腔內，在最初階段，通過內澆口後的金屬液在運動能的作用下，以很高的速像槍彈一樣向前直射。其方向取決於內澆口的方向，這種狀態的金屬流稱作”噴射”。高速噴射的金屬液會同型腔壁和型芯或是別的金屬流相沖撞，此時，金屬液內的一部分運動能量轉變為熱能和壓力，並且在改變金屬液流速和前進方向的同時，沿著型腔壁流動。由於剩余的運動能使金屬液沿直線前進的特性仍較強，因此這個階段的金屬流與一般的壓力流性質（從壓力高的一面流向壓力低的一面） 有所不同，稱之為”

11、噴射流”。噴射及噴射流具有一個很明顯的特性，即在很大的運動能量的作用下能夠直線前進。利用這種特性可以優先充填那些阻力較大的部位信沒有排氣槽的部位， 而這些部位靠壓力流是難以充填的。壓力流及其利用僅有噴射和噴射流，還足以使金屬液充填整個型腔，在多數情況下，噴射和噴射流所保持的運動能量在金屬液尚未充赴滿時，就由於型腔內發生沖撞、摩擦和氣體阻力而消耗殆盡。因此，應使充填到金屬流的”後流”部分（金屬液最後到達的部分）的金屬液，在後續金屬液的推動下前進，這個階段的金屬流稱為”壓力流”。壓力流一般發生在偏離噴射及噴射流的通路部分和遠離內澆口的部位。壓力流在阻力少的通道上前進的特性是很強的。在壓力流所充填的

12、部位，若壓力流分成幾股支流，則金屬的阻力分散；若出現阻力較大的島狀部位，金屬液隻能在其周圍流動，而不能充填到阻力大的部位。造成金屬流阻力的主要因素是壓鑄件的厚薄不均、金屬流的彎曲運動、型腔表面的粗糙度高、型腔內有氣體壓力等等。壓力流沒有噴射流那樣大的運動能量，但是它卻具有接受後續金屬液中供給的壓力能，從而使金屬沿著內壁前進的特性。利用這種特性，可以很便利地把型腔內的氣體有效地排出去，在壓力流充填的部位，匯集著由噴射和噴射流所充填部分的氣體，因此在這部位必須開排氣槽。再噴射現象在壓力流或噴射流的通道突然變大的部（薄壁到厚壁的化部位，金屬液又一次離開型腔壁形成噴射狀態，這種噴射狀態稱之為”再噴射”。發生再噴射的部位很容易產生氣孔和縮孔，故型腔內以不發生再噴射為最理想。因此在設計壓鑄件和壓鑄模時應盡可能避免再噴射現象的發生，但實際上往往難以避免，為此應採用首先向發生再噴射的部位充填金屬液的內澆口方案，同時採取提高補縮金屬流效果的辦法，把內澆口設在靠近鑄件厚壁的部位為宜。補縮金屬流金屬液的溫度一降你便會產生收縮，當金屬液溫度降低時， 其表面和內部的溫度並不同時下降。金屬液表面層的溫度極快下降，隨後內部度也跟著下降。由此可知，金屬液先從表面開始冷卻凝固，內部稍微遲後凝固縮。在此過程中，如