压力铸造(2021)讲解

压铸模结构设计1.浇注系统的设计1.1直浇道设计a.立式冷压室压铸机用直浇道设计根据经验公式确定喷嘴直径d1=2[(1.2~1.4)Ag/π]1/2d3≥[d22-(1.1~1.3)d12]1/2根据铸件重量及材质确定喷嘴直径浇口套结构分流锥结构b.卧式冷压室压铸机用直浇道设计

直浇道直径D根据压铸件所需比压确定。直浇道厚度H取直径D的1/3~1/2。直浇道靠近分型面一端在长度15~25mm范围的内孔上加工出1°30′~2°的脱模斜度。1.2横浇道设计a.设计原则横浇道截面积应大于内浇道截面积横浇道长度应尽可能短，转弯处应采取圆弧过渡液体金属通过横浇道时的热损失应尽可能小横浇道的截面积应从直浇道开始向内浇口方向逐渐缩小b.横浇道类型c.横浇道尺寸的确定b=3Ag/h（一般）b=(1.25~1.6)Ag/h（最小）h≥(1.5~2)Hα=15°r=2~3mmb-横浇道长边尺寸Ag

–内浇道口截面积h–横浇道深度α–脱模斜度H–铸件平均壁厚r–圆角半径d.横浇道与内浇道过渡区的设计铸件、横浇道和内浇道均设置在同一模面上铸件、横浇道和内浇道分别设置在定模和动模上，适用于薄壁铸件。金属液从铸件底部导入，适用于深腔铸件1.3内浇道设计a.设计原则应首先充填深腔难以排气的部位内浇道设置在铸件的壁厚和热节处内浇道的数量以单道为主薄壁复杂压铸件，宜采用较薄的内浇道铸件上精度要求较高且不宜加工的部位，不宜布置内浇道布置内浇道时应考虑铸件切边或采用其它清理方法的可能b.内浇道的类型侧浇口适用于多数形状的铸件，便于在清理铸件时除去。切向浇口适用于环形铸件，尽量不让导引的金属液冲击型芯。缝隙浇口设置在较高铸件的侧壁高度方向上，有利于铸件的排气，但不容易清理。环形浇口仅适用于筒形或半圆筒形铸件，改善充型和排气条件，但不容易清理。顶浇口缩短金属液在充型时的流程，压力传递较好，但金属液直接冲击型壁或型芯，金属液飞溅剧烈。c.内浇道尺寸西方压铸公司提出的公式

L=0.85V0.745/T式中

L-内浇口宽度(mm)

T-内浇口厚度(mm)

V-铸件和溢流槽体积(mm3)根据充型速度确定内浇口面积

A=V/(tv)式中A-内浇口面积(mm3)

V-压铸件和溢流槽体积(mm3)

t-充型时间(ms)v-推荐的充型速度(m/s)根据凝固模数确定内浇道厚度凝固模数可由下式计算：M=V/A式中M-凝固模数(cm)V-压铸件体积(cm3)A-压铸件表面积(cm2)1.4浇注系统分析压铸件外圆有凸纹，其上不允许有气孔，压铸件平均壁厚为3mm，质量为100g，采用ZL107。金属液直接冲击型芯，造成粘模。金属液首先封闭分型面，影响排气。金属液首先充填深腔处，又不正面冲击型芯，排气条件良好，提高模具寿命。压铸件为带有方法兰的圆筒，有铸出的外螺纹，壁厚为2～4mm，要求有较高的同轴度和圆度，材料为Y401铝合金。能获得较高的同轴度，去除浇口方便，但排气困难，螺纹成型不好，脱模困难。排气条件良好，螺纹清晰，但螺纹位于分型面上，易产生飞边，影响同轴度和圆度。排气条件良好，螺纹清晰，但法兰四角局部充填不良，螺纹位于分型面上，易产生飞边，影响同轴度和圆度。压铸件为长方形壳体，型腔较深，顶部无孔，内腔有长凸台，壁厚较薄而均匀，一般为2mm。材料为ZL102铝合金。金属液流程短而均匀，充型条件较好，模具结构紧凑，模具热平衡状态较好，但直浇道与压铸件连接处热量集中，易出现缩松及粘模。远离浇口端充填条件不良，但去除浇口较为方便金属液流程比端部侧浇口短，需设置大容量溢流槽改善充填条件。2.溢流与排气系统的设计1.1溢流槽的设计a.溢流槽的作用调节模具温度场

增大铸件对动模镶块的包紧力方便铸件存放、运输及加工b.溢流槽的设计原则正确布置溢流槽在模具中的位置

溢流槽的溢流口总面积应小于内浇口总面积不应在同一个溢流槽上开设几个溢流口或一个很宽的溢流口，以免金属产生倒流c.溢流槽的容积与尺寸溢流槽的总容积应不少于压铸件体积的40％

为消除铸件局部热节处缩松而设计的溢流槽，其容积为热节的3～4倍为改善模具温度场而设计的溢流槽，其容积要通过计算来确定溢流口总截面积为内浇口截面积的50％～70％溢流口截面积为排气槽截面积的50％，以保证溢流槽有效地排除气体1.2排气槽设计推荐各种合金的排气槽深度尺寸如下：合金排气槽深度（mm）锡铅合金0.05~0.10锌合金0.08~0.12铝合金0.10~0.12镁合金0.10~0.15铜合金0.15~0.20排气槽宽度为8～25mm，其总面积一般为内浇口总面积的一半。可以在分型面上直接从型腔中引出平直或曲折的排气槽，也可以在溢流槽后部布置排气槽。3.成型零件设计3.1成型零件的结构设计

压铸模结构中构成型腔以形成铸件形状的零件称为成型零件，主要是指镶块和型芯。a.整体式结构b.镶拼式结构成型部分的型腔和型芯是由镶块镶拼而成，镶块装入模具的套版内加以固定，就构成了定（动）模型腔。整体镶块式组合镶块式镶拼式结构设计要点镶块类型便于机械加工提高型芯强度和稳定性不合理结构合理结构镶块类型避免锐角和薄壁的结构利于压铸件的脱模不合理结构合理结构镶块的固定方式对于通孔的套板，用台阶压紧镶块或直接用螺钉将镶块和座板固定，多用于型腔较深或一模多腔的压铸型对于盲孔的套板，镶块用螺钉直接固定在套板上，多用于圆形镶块或型腔较浅的压铸型镶块和型芯的止转当圆柱形镶块或型芯的成型部分有方向性时，必须采取措施防止其转动。常用的止转形式是采用销钉止转和平键止转。销钉止转形式加工方便，应用范围较广，但因接触面小，经多次拆卸后装配精度会下降。而平键止转形式因接触面大故精度较高。3.2成型零件的尺寸计算

a.镶块的主要尺寸镶块的壁厚尺寸镶块台阶尺寸型腔尺寸的计算-型腔尺寸

-铸件外形的最大极限尺寸

-成型部分公称尺寸的制造偏差型芯尺寸的计算-型芯尺寸

-铸件内形的最小极限尺寸中心距离、位置尺寸的计算-成型部分的中心距离、位置的平均尺寸

-铸件中心距离、位置的平均尺寸

b.模具成型尺寸计算4.结构零件设计a.动、定模套板边框厚度的设计

-套板边框厚度

-按压铸件大小确定

-边框侧面承受的总压力

-材料的抗拉强度

-压射比压4.1支撑与固定零件的设计b.动模支撑板的设计

-动模支撑板厚度

-动模支撑板所受压力

-动模支撑板长度

-垫块间距

-钢材的许用抗弯强度

当垫块间的距离L较大或支承班厚度h变小时可采用支柱和推板来增强支承板的支撑作用c.定模座板设计d.垫块的设计角架式模座制造方便、质量轻，适用于小型模具积木式模座使用较普遍，适用于中小型模具整体式模座强度刚度高，适用于大中型模具4.2导向零件的设计

a.导柱导套的设计要点导柱需具有足够的刚度，保证开、合型过程中位置正确，无卡死现象导柱应高出型芯高度，以免型芯在开合型过程中损坏导柱一般安装在定模上模具采用卸料板卸料时，导柱安装在动模上

b.导柱主要尺寸导柱直径：

式中A为模具分型面上的表面积K为比例系数，取0.07~0.09导滑段长度：l2取1.5~2.0d，一般高出型芯高度12~20mm导柱固定段直径：d1=d+(6~10)mm固定段长度：l1≥1.5d1引导段长度：l=6~12mm

b.导柱导套在模板中的位置导柱、导套一般布置在模板的四个角上，以保证导柱之间有较大间距。对于圆形模具，一般可采用三根导柱，三根导柱的中心位置为不等分分布。4.3推出零件的设计

a.顶出机构的组成

b.推出距离的确定当H≤20mm时，s推≥H+K当H>20mm时，1/3H≤s推≤H式中H-滞留压铸件的最大成型长度

s推-直线推出距离

K-安全值，取3~5mm

c.推出部位的选择设在受压铸件包紧的成型部位（如型芯）周围设在脱模斜度较小或垂直于分型面方向的深凹处的成型表面附近尽量设在压铸件的凸缘、加强肋及强度较高的部位设在位于动模的浇道上或受压铸件包紧力较大的分流锥周围推出元件在压铸件上的作用部位应对称均匀，防止铸件推出时变形避免设置在压铸件上的重要部位和基准面

d.推杆的尺寸推杆截面计算如下：式中A-推杆推出段端部截面积

Ft-推杆承受的总推力，机动推出时为压铸机的开模力，液压推出器推出时为液压推出器的推出力

n-推杆数量-压铸件的许用强度推杆稳定性的较核：式中Kt-稳定安全倍数，钢取1.5~3-稳定系数，取20.19

E-弹性模量，钢取2×105MPa

l-杆的全长

I-推杆最小截面处的抗弯截面惯性矩，圆柱截面为πd3/64

e.卸料板推出机构

推出力分布均匀，推出过程平稳、可靠，铸件变形小推出力作用在铸件侧壁的端面上，适用于推出侧壁包紧力大的铸件铸件上不会留下推出痕迹，提高了压铸件的尺寸精度和外观质量卸料板推出铸件后遮住了型芯，因此对型芯喷刷涂料较困难4.4复位机构的设计在压铸生产过程中的每一次循环中，推出元件推出铸件后，必须准确的回到起始位置，这就是推出机构的复位，这个动作通常是借助复位杆来实现的，并用当钉作最后定位。5.抽芯机构设计5.1抽芯机构的组成常用抽芯机构分机械抽芯机构、液压抽芯机构和其它抽芯机构三大类，其中机械抽芯机构应用最为普遍。5.2抽芯力和抽芯距离的确定a.抽芯力的确定抽芯时需克服由压铸件收缩产生的包紧力和抽芯机构运动时所受的各种阻力，两者的合力即为抽芯力。b.抽芯距离的确定抽芯后活动型芯应完全拖出压铸件的成型表面，使压铸件能顺利推出型腔。抽芯距离计算如下

s抽=s移+k式中

s抽-抽芯距离

s移-滑块型芯完全脱出成型处的移动距离

k-安全值，一般取3～15mm5.3斜销抽芯机构a.斜销抽芯机构的抽芯过程b.滑块的导滑结构形式“T”形滑块结构：该结构稳定可靠，是最常用的结构形式方导套圆滑快结构：圆滑块在方导套内滑动，压射时金属液不宜窜入导滑槽内，保持合模后滑块的正确位置c.斜销孔位置的确定在滑块顶面长度为1/2处取B点，通过B点作出斜角为α的直线段与模具外平面相交于A点计算A点到模具中心线的距离，并圆整为整数，此数即为斜销孔距的基本尺寸s斜销中心线上B、C、D各点至模具中心线的距离为：S1=S+tg

αH

、S2=S1+tgαH1

、S3=S2+tgαH2

斜销中心线在滑块顶面上的投影应与滑块抽芯方向的轴线相重合或平行c.斜销直径的估算式中h-滑块端面至受力点的垂直距离

F-抽芯力d.斜销长度的确定取滑块端面斜孔与斜销外侧斜面接触处为A点自A点作平行于分型面的直线AC，使AC等于s抽自C点作垂直于AC线的BC线，交于斜销处侧斜面于B点AB线段的长度L`为斜销的有效工作长度d.其它抽芯机构弯销抽芯机构斜滑块抽芯机构齿轮齿条抽芯机构6.加热与冷却系统6.1加热系统a.加热方法用燃气加热用模具温度控制装置加热（以高温导热油为载体）用电热棒加热b.模具的预热规范合金种类铅合金锡合金锌合金铝合金镁合金铜合金预热温度/℃

60~12060~120150~200180~300200~250300~350c.电加热装置的设计根据预热模具所需功率，选择热电棒的型号和数量。按右图所示安装热电棒，布置时应避免与活动型芯或推杆发生干扰。避免将热电棒和热电偶的连线布置在模具操作者的一侧，以便操作和安全门的启闭。6.1冷却系统a.风冷法利用来自鼓风机或压缩空气机的风力加强模具的散热，结构简单，冷却速度慢，适用于要求散热量较小的模具。b.水冷法通常在模具侧面钻孔接水管通冷水直接冷却镶块。冷却孔离镶块表面至少在20mm以上，小型模具冷却孔直径为8～10mm，大型模具为15~20mmc.在模具形成热节的部位，用传热系数高的合金（铍青铜、钨基合金等）间接冷却。d.热管冷却冷却部位结构简图浇口套的冷却分流锥的冷却冷却部位结构简图型芯的冷却厚壁或凸台处模具的冷却压力铸造特殊工艺1.真空压铸1.1真空压铸的技术经济效果提高铸件致密度（强度提高15％，强化层厚度达0.5mm）铸件可进行热处理，改善铸件服役性能铸件便面质量提高提高压铸机的自动化减小浇注系统和排溢系统对铸件质量的影响1.2真空压铸工艺a.分型面抽真空通过铸型分型面上排气槽对型腔抽真空，用于卧式冷压室压铸机上的压铸型抽真空系