材料成形装备及自动化 第3版 课件 第二章 4 压力铸造装备及自动化

华中科技大学材料学院材料成形及控制工程专业核心课程华中科技大学精品课及责任教授课程材料成形装备及自动化

EquipmentandAutomationofMaterialsProcess2024-2025学年第二学期EAMP

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2目录第一章

绪

论（2学时）

第二章金属液态成形装备及自动化（10学时，5次）

第三章

金属塑性成形装备及自动化（10学时）

第四章

金属连接成形装备及自动化（10学时）

第五章

高分子材料成形设备及自动化（2学时）

第六章

快速成形装备及控制（6学时）第七章

其它材料成形装备（4学时）第八章热处理工业炉及其控制（2学时）第九章材料加工中的环境保护装备（2学时）

3第二章

金属液态成形装备及自动化2.1概述2.2金属熔化及浇注装备2.3砂处理装备及自动检测系统2.4造型设备及自动化生产线2.5制芯设备及自动控制系统2.6铸件落砂与清理装备及自动化2.7特种铸造装备及自动化2.8消失模精密铸造装备及生产线2.9半固态铸造成形装备及生产线2.10典型铸造工业机器人及无人工厂EAMP

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42.7压力铸造装备及自动化

压力铸造（简称压铸）是指在高压作用下，金属液以高速充填型腔并在压力作用下凝固获得铸件的成形方法。在铝合金、锌合金、镁合金铸件等生产上应用广泛。压铸机是压力铸造生产的最基本设备，一般分为热室压铸机和冷室压铸机两大类，而冷室压铸机按开合模及压射方向又分为卧式压铸机和立式压铸机两种。EAMP

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5压力铸造实例EAMP

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62.7.1压铸机分类及结构压力铸造教学录像！EAMP

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7（1）热室压铸机

它的压射室与坩锅连成一体，因压射室浸于液体金属中而得名，而压射机构则装在保温坩锅上方。EAMP

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8热室压铸机工作原理热室压铸机工作原理图EAMP

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9热室压铸机的特点优点：生产工序简单，效率高；金属消耗少，工艺稳定；压射入型腔的金属液体干净，铸件质量好。压铸机的结构紧凑，易于实现自动化。缺点：压射室、压射冲头长期浸泡在液体金属中，影响使用寿命。用途：热室压铸机主要用于压铸镁、锌等低熔点合金的小型铸件。EAMP

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10(2)冷室压铸机

冷室压铸机的压射室与保温炉是分开的，压铸时从保温坩锅中舀取液体金属倒入压铸机上的压射室后进行压射。立式冷室压铸过程示意图1-压射冲头2-压射室3-金属液4-定模5-动模6-射嘴7-型腔8-反料冲头9-余料EAMP

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11卧式冷室压铸机EAMP

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12卧式冷室压铸机卧式冷室压铸机EAMP

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13(3)压铸机的主要机构压铸机的主要机构1

开合模机构2

压射机构3

顶出机构5模板调节机构4抽芯机构6抽大杠机构液压油缸驱动液压动力系统电控系统双向液压马达驱动中小型机：无此功能大型机：液压油缸驱动EAMP

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14卧式冷室压铸机结构示意图1-固定螺母，2-连接底板，3-导杆，4-连杆，5-顶出液压缸，6-顶杆，7-动模板，8-哥林柱，9-定模板，10-压射室，11-压射冲头，12-压射杆，13-连轴器，14-活塞杆，15-压射液压缸，16-压射连杆，17-机座，18-顶板，19-T型槽，20-滑动板，21-连接销，22-销套，23-锁模机头，24-合模液压缸开合模机构压射机构顶出机构EAMP

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151)开合模机构曲肘合模机构示意图1—合模液压缸；2—活塞；3—连杆；4—三角形铰链；5—螺母；6—力臂；7—齿轮EAMP

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161)开合模机构曲肘式合模机构实物照片

曲肘式合型机构的优点①合模力大。合模力放大16~26倍，合模缸直径大大减小，液压油的工作压力、耗油量亦可降低。②运动特性好，合型速度快。在合型过程中曲肘离“死点”愈近，动模移动速度愈慢，使两半型缓慢闭合。同样在刚开型时，动模运动速度亦慢，有利于铸件顶出和抽芯。③合型机构刚性大。EAMP

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17（a）齿轮传动（b）链传动（c）涡轮蜗杆传动动模板定模板开档调节装置1)开合模机构EAMP

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18开档调节装置实物照片1)开合模机构EAMP

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19两板压铸机——压铸机发展新方向锁模液压缸1)开合模机构EAMP

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202)压射机构压射机构是实现压铸工艺的关键、核心部分。压铸机的压射过程：慢压射；快压射；增压慢压射：冲头将压射室内的金属液送入内浇口之前的运动，将压室中的金属液充满压室，要求：不能过多降低合金液温度、有利于排除压室中的气体。速度：0.1--0.4m/s范围内。快压射：冲头以高速运动，金属液通过浇注系统充填型腔。速度：4—6m/s范围内。高速切换点：指压射冲头由慢压射速度换成快压射速度时冲头在压室中所处的位置。增压：金属液充填型腔后，在压力下的凝固。20—40MPa。EAMP

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21压射过程中，压力、速度与时间的关系图：2)压射机构EAMP

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22慢压射速度高速切换点因此，压射机构必须控制压射速度、高速切换点、增压压力大小。(a)过低(b)过高(c)合适2)压射机构EAMP

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23慢压射原理油箱油泵（流量Q，压力P）节流阀压射油缸慢压射速度节流阀后流量Q1，压力P1A增压油缸2)压射机构EAMP

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24快压射原理压射杆速度只有调节流量，才能调节压射速度泵的流量有限，无法提供瞬间的大流量快压射速度高、时间短瞬时大流量蓄能器（reservior）·快压射蓄能器比例流量阀2)压射机构EAMP

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25增压原理P2A2A1P1增压蓄能器比例减压阀2)压射机构EAMP

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26压射机构整体结构慢压射→快压射→增压2)压射机构EAMP

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27DDV(DirectDigitalValve)方式的调速压射装置DDV控制压射原理图1—型腔2—压射室3—压射液压缸4—感应器5—导杆6—蓄能器7—直接数字阀2)压射机构EAMP

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28数字阀结构DDV阀结构示意图1-阀芯2-连杆3-零位传感器4-脉冲电机5-联轴器6-法兰7-阀座8-油腔电动阀结构示意图1-节流口2-油腔3-阀芯4-驱动板EAMP

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293)顶出机构顶出机构原理(c)机械式(a)液压缸固定液压式(b)液压缸移动液压式顶出机构原理示意图EAMP

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30动模板后的顶出油缸示意图3)顶出机构EAMP

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312.7.2压铸机的液压及电气控制（自学）压铸机的液压及电气控制（自学）EAMP

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322.7.3压铸生产自动化1）自动浇注装置

机械式、负压式、压力式、电磁泵式。最低液面机械手自动浇注原理、实物图几种自动压铸录像！EAMP

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33负压浇注示意图1—液体金属2—加热器3—填料4—压射室5—型腔6—真空通道7—真空过滤器8—真空泵

9—真空切断阀10—动模11—定模12—升液管EAMP

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342)自动取件装置四连杆自动取件机械手工作过程图滑架摇杆连杆曲柄座板EAMP

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35取件机械手结构及原理图1—齿条2—传动齿轮3—曲柄转轴4—副液压缸5—弹簧6—主液压缸7—油管8—座板9—滑架10—活塞杆11—支架12—曲柄13—连杆14—摇杆15—手臂16—手掌EAMP

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36连杆式取件机械手电动连杆式取件手机边安装实例EAMP

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372.7.4新型压铸机开发的目的：

为了解决缺陷问题，目前国内外有两个途径：一是，改进现有设备，特别是对三级压射机构的压射机，控制压射速度、压力，控制模内气体；二是，发展特殊压铸工艺，如真空压铸、充氧压铸、半固态压铸等。（1）克服压铸件的主要缺陷：卷气和疏松。（2）提高压铸模具的寿命；（3）降低成本、提高设备的自动化程度。EAMP

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381)真空压铸抽出型腔内的气体，建立一定的真空度后进行压铸的方法。真空阀EAMP

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39真空罩及分型面抽真空示意图1)真空压铸EAMP

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40吸入式真空压铸机EAMP

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41真空压铸的特点可消除或减少压铸件内部的气孔，压铸件强度高，表面质量好，还可以进行热处理；减少了压铸时型腔的反压力，可用小型压铸机生产较大、较薄的铸件；但真空压铸的密封结构复杂，制造及安装困难，控制不当、效果不明显。EAMP

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422)充氧压铸

充氧压铸是将干燥的氧气充入压室和压铸模型腔，以取代其中的空气和其它气体。当铝合金压入压室和压铸模腔时与氧气发生化合，生成三氧化二铝，形成均匀分布的三氧化二铝小颗粒（直径在1μm以下），从而减少或消除了气孔，提高了压铸件的致密性。这些小颗粒分散在压铸件约占总质量的0.1~0.2%，不影响机械加工。

充氧压铸仅适用于铝合金。压射冲头氧气排气槽EAMP

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