《铝合金》-第四章

4.1压铸模具基本结构与分型面的设计一、任务描述本项目以前面项目所选案例一阀盖（二维图如图4-1所示，三维图如图4-2所示）为载体，要求设计一套成型该铸件的模具。压铸件压铸成型后，压铸件、浇注系统凝料及余料等要从模具内取出，且要对模具进行杂物清理，为下一次压铸作准备。因此必须将模具分割成可以分离的两部分或几部分，这些可以分离部分的相互接触的表面称为分型面。通常在模具设计之前确定模具分型面，分型面是决定模具结构的重要因素。通过本任务，首先完成阀盖铸件压铸模具分型面的设计。再者结合真空泵矩形手柄（见图4-3）分型面的确定，强化压铸模具分型面的设计能力。下一页返回4.1压铸模具基本结构与分型面的设计二、任务分析下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计三、知识准备1.压铸模具的基本结构各种结构的压铸模，其复杂程度不同，组成模具的零件各有差异，但归纳起来，主要都是由以下基本结构单元组成。压铸模基本结构形式如图4-4所示。（1）成型部分定模与动模合拢后，构成一个压铸件形状的空腔，称为型腔。构成型腔的零件即为成型零件。成型零件包括固定的和活动的镶块与型芯。如图4-4中的件11、20。有时成型零件还构成浇注系统和排溢系统的一部分，如局部的横浇道、内浇口、溢流槽和排气槽等。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计（2）模体结构部分各种模板、座架等构架零件按一定的规律和位置加以组合和固定，将模具的各个构件组成一个模具整体，并能够安装到压铸机上。如图4-4中的件1、2、3、4、9、10。图4-4中的件18和件21是导向零件，引导动模与定模在开模和合模时能沿导滑方向移动，并准确定位。（3）浇注系统浇注系统是溶融金属由压铸机压室进人压铸模成型部分的通道，与成型部分及压室连接，由直浇道、横浇道和内浇口等组成。如图4-4中的件14、15、16、17、19。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计（4）排溢系统排溢系统是排除压室、浇道和型腔中的气体的通道，一般包括排气槽和溢流槽。而溢流槽又是储存金属冷渣和涂料余圾的处所。有时在难以排气的深腔部位设置通气塞，借以改善该处的排气条件。（5）推出机构推出机构是将压铸件或浇注余料从模具上脱出的机构，包括推出和复位零件，如图4-4中的件24、25、27。同时，为使推出机构在移动时平稳可靠，往往还设置自身的导向零件，如图4-4中件22和件23。为便于清理杂物或防止杂物影响推板的正确复位，还在推板底部设置限位钉26。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计（6）侧抽芯机构当压铸件侧面有侧凹或侧凸结构时，则需要设置侧抽芯机构，完成活动型芯的抽出及插人动作，如图4-4中的件5、6、7、8。（7）其他除前述的各结构单元外，模具内还有其他紧固用的螺栓、销钉以及定位用的定位件等。另外，为了保持模具的热平衡，以适应压铸工艺的需要，模具内还设有温度调节装置。设置合理良好的模温调节系统，对实现科学地控制压铸工艺参数、确保压铸件质量是非常重要的。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计2.压铸模具的工作过程以图4-4所示的压铸模为例，压铸模具的工作过程如下。（1）合模在压铸机合模装置的驱动下，压铸模合模，模具的成型零件形成相对密封的型腔。（2）压铸填充熔融的金属液注人压铸机压室，并在压射压力的作用下，压射冲头将金属液经直浇道、横浇道、内浇口，以一定的速度和压力填充型腔。并在补缩压力作用下进一步夯实金属液，逐渐冷却固化。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计（3）分型从主分型面处分型，这时有以下几个动作同时进行。①压铸件脱离定模镶块11；②在斜销7的作用下，驱动侧滑块6与活动型芯12从垂直分型面处分型，并逐渐脱离压铸件；③压铸机压射冲头将直浇道余料推出。（4）推出铸件在压铸机推出装置的驱动下，推板27带动推杆24，将压铸件和浇注系统凝料脱离模体落下。（5）循环合模清理杂物和喷涂涂料后合模，并在合模力的作用下，复位杆25带动推出机构步。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计3.分型面的类型根据铸件的结构和形状特点的不同，可将分型面分为：平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面和曲面分型面等，如图4-5所示。根据分型面的数量，可将分型面分为：单分型面、双分型面、三分型面和组合分型面等。在图纸上表示分型面是在分型面的延长面上画出一小段粗直线表示分型面的位置，再标注箭头表示开模方向或模板可移动的方向。如果是多分型面，则用罗马数字或字母A、B、C等表示开模先后顺序.下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计4.分型面的设计原则合理地确定分型面，不但能简化压铸模的结构，而且能保证铸件的质量。①分型面置于压铸件外轮廓最大处，以便铸件从模型中顺利取出。②开模时保证压铸件随动模移动。压铸机的顶出机构均设在动模一侧，所以除特殊情况外，开模时，应使压铸件留在动模一侧，以便于推出机构推出脱模。因此，在选择分型面时，应分析和比较定模和动模所设置的成型零件各自受到压铸件包紧力的大小，将包紧力较大的一侧设置在动模部分，在开模时，才能使压铸件留在动模一侧。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计③有利于浇注系统和排溢系统的合理布置。在选择分型面时，应结合金属液的流动特点，对浇注系统的布局，比如内浇口位置、导流方向、在什么部位设置溢流槽和排气道更有利于冷污金属液和气体的排出等一系列问题，进行综合的分析和考虑。图4-6（a）将分型面从Ⅱ-Ⅱ处移到Ⅰ-Ⅰ处，与金属液流的终端相重合，使型腔中的气体有序地排除，且有充分的空间开设溢流槽和排气道。图4-6（b）所示为长管状压铸件，其分型面的选择有Ⅰ-Ⅰ面和Ⅱ-Ⅱ面，根据设计原则，应选取Ⅰ-Ⅰ面为分型面，有利于设置环形浇注系统和环形溢流槽。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计④避免分型面影响压铸件精度。为保证铸件的尺寸精度，应使加工尺寸精度要求高的部分尽可能位于同一半压铸模内。图4-7所示的法兰类压铸件，外径d1和内孔d2有同轴度要求，分型面Ⅰ-Ⅰ使d1和d2的尺寸分别在定模和动模上成形，合模时引起的精度误差，使同轴度精度要求得不到保证。应选取d1和d2两尺寸都在同一模板内成形的Ⅱ-Ⅱ作为分型面。⑤压铸件基准面尽量避免与分型面重合。此外，分型面除了尽量避免与基准面重合外，也尽量不穿过压铸件的重要表面，以免飞边及分型面痕迹影响压铸件外观。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计⑥有利于简化模具结构。选择良好的分型面可以简化模具结构。在设计时，尽量减少侧抽芯数量。图4-8所示为两孔轴线呈锐角交叉的压铸件，如果在Ⅰ-Ⅰ处分型，各孔的抽芯轴线均在分型面上，需要分别设置3处侧抽芯机构，加大了压铸模的复杂程度。若采用在Ⅱ-Ⅱ处分型，只需抽芯机构即可。⑦其他：如考虑压铸成型的协调；避免使压铸模出现易损部位；嵌件和活动型芯应便于安装。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计四、任务实施1.基本训练——阀盖模具分型面设计图4-1所示的铸件外形简单，上部侧面有一个孔和两个小凸起，为简化模具结构，以便于加工，采用直线分型面，将分型面选在铸件底面。如图4-9所示。根据分型面设计原则，分型面最好置于具有最大投影面积的平面，在开模时要保证铸件能留在动模内，随动模移动，要有利于型芯、浇注系统和排溢系统的合理布置，要有利于简化模具，考虑到这些因素，选A-A面作为分型面最为合适。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计2.能力强化训练——真空泵矩形手柄模具分型面设计在选择图4-3所示的真空泵矩形手柄的分型面时，根据手柄的使用需要，手触部位均要求光滑整洁，无伤人尖角，结合分型面设计原则，选择阶梯分型面与倾斜分型面相结合的分型方案，如图4-10所示。外部形状在底部外圆角的切线A处分型，内部形状则在顶部内圆角的切线B处分型。型芯2从动模镶块1的底部进人，与定模镶块3碰合，并围成型腔。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计选择阶梯分型面与倾斜分型面相结合的分型方案的理由如下。①合理地分布压铸件在定模和动模中的成型位置，使定模和动模所受到的包紧力分配得当，开模时，压铸件留在动模一侧，并顺利推出。②保证使用部位的圆弧连接，使压铸件表面整洁美观。③内浇口开设在压铸件的壁厚处，有利于补缩压力的传递。④金属液流动的终端与分型面重合，方便设置排溢系统;分型面各部均有良好的排气条件，使金属液流动畅通，成型效果好。⑤简化模具结构，消除了深腔加工的不利因素，使压铸模结构紧凑。⑥易于加工、研合、热处理和抛光。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计五、归纳总結①了解压铸模具的基本结构及各部分的主要零件。②了解压铸模具的工作过程。③压铸模具分型的设则。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计六、拓展提高根据所使用的压铸机类型的不同，压铸模的结构形式也略有不同。大体上可分为以下几种形式。（1）卧式冷压室压铸机用压铸模卧式冷压室压铸机压铸模的基本结构如图4-4所示。实际压铸生产中使用的压铸机多为卧式冷压室压铸机，该类压铸机所用的模具是目前最为普遍的一类模具。一般情况下，卧式冷压室压铸机的压室是向下偏置的，所以压室所配置的浇口套在模具的下方，型腔在浇口套的上方。这样，可防止金属液在压射之前自行流人内浇口或型腔，先行流人的金属液，在压射之前凝固堵死充型通道，或不能被之后压人的金属液所溶化，形成冷隔。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计图4-11所示为采用中心浇口的卧式冷压室压铸机用压铸模。这类模具使用时的压铸机压室可以不偏置，但需要模具的浇注系统在结构上做一些处理，浇注系统的直浇道小端一定要—在浇口套的上方，防止合金液注人压室在压射冲头尚未工作时流人模具型腔。此外，为了取出浇口套中的余料，开模时，必须采用余料的切断措施（本模具采用浇口套中制出螺旋槽，推出时使余料扭断的措施），并在定模部分作定距分型。（2）立式冷压室压铸机用压铸模立式冷压室压铸机用压铸模的基本结构如图4-12所示。立式冷压室压铸机用压铸模一般采用中心浇口。压铸机的喷嘴高出其定模固定板，要求压铸模的定模座板上凹下一定的尺寸与喷嘴配合，喷嘴及浇口套中流道的截面呈小角度的圆锥形。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计（3）全立式冷压室压铸机用压铸模全立式冷压室压铸机用压铸模的基本结构如图4-13所示。该模具为冲头上压式压铸模，浇口套14（即压室）设置在下模。压铸机工作台带动动模（上模）部分向上移动，模具分型面打开，定量的金属液注人浇口套中后，动模部分向下移动合模，复位杆使推出机构（图4-13中复位杆未画出）与压铸机下液压虹连接的压射冲头12向上移动，金属充填模具型腔，压铸结束；上工作台向上移动，压铸件包在动模型芯上一起随动模向上移动，压铸机上的固定顶杆（图4-13中未画出）与压铸模推板2接触，带动推杆20将压铸件推出模外。下一页返回上一页4.1压铸模具基本结构与分型面的设计（4）热压室压铸机用压铸模热压室压铸机用压铸模的基本结构如图4-14所示。热压室压铸机用压铸模主要适用于锌合金等低熔点压铸件的生产。这类模具一般采用中心浇口，浇口套的端面凸出模具的定模座板端面，成一个凹形球面状，便于与热压室压铸机的喷嘴球面密封配合，以防压射时金属液泄漏。返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计一、任务描述压铸模具浇注系统是指将压铸机压室内熔融的金属液在高温、高压、高速状态下，填充人压铸模型腔的通道。它包括直浇道、横浇道、内浇口以及溢流排气系统等。压铸过程中，金属液经浇注系统填充型腔，经排溢系统将型腔中的气体、容纳混有气体和涂料残余物的金属液排出。浇注系统和排溢系统在整个型腔充填过程中是一个不可分割的整体。本任务继续以图4-1所示的阀盖为载体，训练压铸模具浇注系统和排溢系统的设计能力。下一页返回4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计二、任务分析下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计三、知识准备1.浇注系统设计概述（1）浇注系统的基本结构图4-15所示为各种类型压铸机所采用的浇注系统的结构。金属液首先经过直浇道，然后进人横浇道，最后通过内浇口填充型腔。（2）浇注系统类型浇注系统的类型很多，按金属液导人方向分，有切向浇口和径向浇口；按浇口位置分，有中心浇口、顶浇口和侧浇口；按浇口形状分，有环形浇口、缝隙浇口和点浇口；按横浇道过渡区形式分，有扇形浇道系统和锥形切线浇道系统，如图4-16所示。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计（3）浇注系统设计的主要内容①根据压铸件的外形尺寸、质（重）量和在分型面上的正投影面积，并根据现场设备的实际情况，选定所采用的压铸机的种类、型号以及压室直径等。当选用立式冷压室压铸机或热压室压铸机时，还要选用适当的喷嘴，使得喷嘴形状与浇注系统相适应。②对压铸件的尺寸精度、表面、内部质量、承受负荷状况、耐压和密封等的要求进行综合分析，确定金属液进人型腔的位置方向和流动状态。③对压铸件的复杂程度、结构特,点以及加工基准面进行分析，结合分型面的选择，确定浇注系统的总体结构和各组成部分的主要尺寸。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计④分析金属液的流动状况，确定溢流槽和排气道的位置。浇注系统的设计目标是形成良好的充型模式，减少或避免气体卷人，减少动能及热量损失，生产质量合格的压铸件。2.内浇口的设计内浇口是指横浇道到型腔的一段浇道，其作用是使横浇道输送出来的低速金属液加速并形成理想的流态而顺序地充填型腔，它直接影响到金属液的充填形式和铸件质量，因此是一个主要浇道。（1）内浇口位置确定内浇口位置的设计要点如下。①从内浇口进人型腔的金属液，应首先充填深腔处难以排气的部位，然后充填其他部位，并应注意不要过早地封闭分型面和排气槽，以便型腔中的气体能够顺利排除。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计②金属液进人型腔后，不正面冲击型壁和型芯，力求减少动能损耗，避免因冲击而遭受侵蚀发生粘模现象，致使该处过早损坏。③应尽可能采用单个内浇口而少用分支浇口（大型铸件、箱体和框架类以及结构形状特殊的铸件除外），以避免多路金属液汇流互相撞击，形成涡流，产生裹气和氧化物夹杂等缺陷。X才有加强肋的铸件，应使内浇口导人金属液的流向与加强肋方向一致。④形状复杂的薄壁铸件，应采用较薄的内浇口，以保证有足够的充填速度。对一般结构形状的铸件，为保证最终静压力的传递作用，应采用较厚的内浇口，并设在铸件的厚处。⑤内浇口设置位置应使金属液充填压铸模型腔各部分时，流程最短，流向改变最少，以减少充填过程中能量的损耗和温度的降低。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计（2）内浇口尺寸确定在生产实践中，内浇口截面积根据金属液所需要的充填速度和充填时间来计算，即式中Ag——内浇口截面积（m2）M——填充金属液的质量（kg）ρ——金属液密度（kg/m3）vg——充填速度（m/s）t——充填时间（s）下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计一般情况下，当铸件较薄并要求外观轮廓清晰时，内浇口厚度要求较薄，但如果内浇口过薄，金属液喷射严重，便可能会堵塞排气通道，使铸件表面出现麻点和气孔，在压铸铝合金时粘模严重。当铸件表面质量要求高、组织要求致密时可采用较厚的内浇口，但如果内浇口太厚，充填速度过低而使降温大，则可能导致铸件轮廓不清晰，切除内浇口也麻烦。内浇口厚度的经验数据见表4-1。内浇口宽度也应适当选取，宽度太大或太小会使金属液直冲浇口对面的型壁，产生涡流，将空气和杂质包住而产生废品。内浇口的长度不宜过长，一般推荐2~3mm。如果金属液从铸件中轴线侧向注人，如离轴线一侧的端浇道或点浇口则不受此限制。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计3.横浇道的设计横浇道是直浇道的末端到内浇口的前端的连接通道。实际生产中，对于大而复杂的压铸件，大多采用单腔的压铸模;而形状较为简单的小型压铸件，当生产批量较大时，为了提高压铸生产的效率，通常多采用多型腔压铸模。此时横浇道则划分为主横浇道和过渡横浇道，如图4-17所示。（1）横浇道的设计要点①横浇道的截面积应从直浇道到内浇口保持均匀或逐渐缩小，不允许有突然的扩大或缩小现象，以免产生涡流。②横浇道厚度方向应平直或略有反向斜角，而不应该设计成曲线，以免产生包气或流态不稳，如图4-18所示③对于小而薄的铸件，可利用图4-19所示的开设盲浇道的方法使模具达到热平衡，并能容纳冷污金属液、涂料残渣和气体。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计④横浇道应具有一定的厚度和长度，若横浇道过薄，则热量损失大;若过厚，则冷却速度缓慢，影响生产率，增大金属消耗。保持一定长度的目的，主要是对金属液起到稳流和导向的作用。⑤横浇道截面积在任何情况下都不应小于内浇口截面积。多腔压铸模主横浇道截面积应大于各分支横浇道截面积之和。⑥对于卧式压铸机，一般情况下横浇道在模具中应处于直浇道（余料）的正上方或侧上方，多型腔模也应如此，以保证金属液在压射前不过早地流人横浇道，这是根据压铸机的结构特点而定的，其他压铸机则无此要求。⑦对于多型腔的情况，有时将横浇道末端延伸，布置溢流槽，以利于排除冷料、残渣，改善排气条件和调节模具的温度分布。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计（2）横浇道的截面形状和尺寸确定横浇道的截面形状根据压铸件的结构特点而定，一般以扁梯形为主，特殊情况下采用双扁梯形、长梯形、窄梯形、圆形或半圆形。通常，横浇道的尺寸可按表4-2进行选择。4.直浇道的设计直浇道是金属液从压室进人型腔前首先经过的通道。直浇道的设计不像内浇口和横浇道那样严格，选择的范围比较宽，但其截面积必须大于横浇道截面积，可按此原则选用现有的压室尺寸。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计卧式冷压室压铸机用直浇道的组成形式如图4-20所示，由压铸机上的压室和模具上的浇口套组成，冷压室压铸机的零件，它备有不同的直径和附件。立式冷压室压铸机用直浇道比较长，主要由压铸机上的喷嘴和模具上的浇口套及分流锥组成，金属液从压室中经过喷嘴和浇口套进人模具。热压室压铸机用直浇道的结构与立式冷压室压铸机用直浇道类似，只是喷嘴与浇口套配合方式不同。卧式冷压室压铸机用直浇道的设计要点如下。①根据所需要的压射比压、金属液的总容量以及压室的充满度，选择与冲头尺寸一致的浇口套（直浇道）直径。②浇口套的长度应小于压铸机压射冲头的跟踪距离，以便于在开模后浇注系统凝料从直浇道中完全推出。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计③为了便于浇注余料从浇口套中顺利脱模，直浇道前端应有一段斜度为5°左右的圆锥面。④在一般情况下，直浇道应开在横浇道人口处下方，其下沉距离应大于直浇道直径的2/3以上，以防止在压铸前金属液的预填充。⑤直浇道的内孔应在热处理和精磨后，再沿着脱模的方向研磨，其表面粗糙Ra不大于0.2μm。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计5.排溢系统的设计排溢系统包括溢流槽和排气道两个部分，如图4-21所示，主要由溢流口、溢流槽和排气槽组成。当溢流槽开设在动模一侧时，为使溢流余料与压铸件一起脱模，可在溢流槽处设置推杆。1）溢流槽设计（1）溢流槽的布置位置溢流槽的位置选择在哪里是设计排溢系统的重要内容。为了较好地实现排溢系统的有效作用，选择溢流槽的位置应遵循以下原则，如图4-22所示下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计（2）溢流槽的形状溢流槽的截面形状参见图4-23，通常采用图4-23（a）所示的半圆形和图4-23（b）所示的梯形。当溢流槽容量要求较大而又有足够的空间时，可采用底部为平面、四周为圆弧形的形状，如图4-23（c）所示。为便于溢流包脱模，半圆形截面应采用小半圆形，即弓形，梯形采用周边均为10°~15°的脱模斜度。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计（3）溢流槽的设计要点①在同一个单独的溢流槽上不应开设几个溢口或一个很宽的溢口，以免金属液产生倒流，即部分金属液从溢流槽反流回型腔。②溢流口的厚度应小于内浇口的厚度，从而保证溢流口比内浇口的金属液早凝固，使型腔内正在凝固的金属液处于一个与外界密封的空间，充分接受最终压力的压实作用。③全部溢流口截面积的总和应小于内浇口的截面积，应保持为内浇口截面积的60%~70%。④溢流槽要便于从压铸件上去除，并且不损坏铸件的外观。⑤在一般情况下，除设置压铸件的推杆，还应在溢流槽加设推杆，以便在脱模过程中增加压铸整体组合的稳定性，同时推杆也起到排气的作用。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计⑥对于多型腔的压铸模，溢流槽基本上采用单腔模的设置方法，即每腔单独设置溢流槽。但是，为了整体平稳地推出压铸件和溢流包，可在各溢流槽之间加设连接肋，将它们相互连接起来，与压铸件形成一个整体组合。2）排气槽设计排气槽是充型过程中型腔内受到排挤的气体得以逸出的通道。设置排气槽的目的是为了能排除浇道、型腔及溢流槽内的混合气体，以利于充填以及减少和防止压铸件中气孔缺陷的产生。排气槽一般与溢流槽配合，布置在溢流槽后端以加强溢流和排气效果。在某些情况下也可在型腔的必要部位单独布置排气槽。排气槽不能被金属流堵塞，且排气槽相互间不应连通。排气槽的设计要点如下。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计①排气槽的位置选择原则上与溢流槽基本相同，排气槽尽可能设置在分型面上，以便脱模，如图4-24所示。②排气槽尽可能设置在同一半模上，以便制造。③排气量大，可增加排气槽数量或宽度，切忌增加厚度，以防金属液堵塞或向外喷溅。④溢流槽尾部应开排气槽，如图4-25所示。⑤型腔深处可利用型芯和推杆的间隙排气。⑥排气槽的截面积一般为内浇口截面积的20% ~50%。排气槽的尺寸参见表4-3。在设计压铸模的浇注系统时，为保证金属液连续保持充满浇道，最大限度地减少涡流卷起的现象。在一般情况下，应从直浇道开始使各截面呈逐渐递减的变化趋势，如图4-26所示。这是压铸模浇注系统设计的一条重要原则。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计四、任务实施阀盖模具浇注系统和排溢系统设计的相关内容如下。①分析图4-1所示阀盖铸件的结构特点，根据现场设备初选压铸机型号，确定压室直径等。该项内容已在项目三任务3.2任务实施中完成。该阀盖铸件选用DCC280卧式冷压室压铸机，锁模力为2800kN，压室直径50mm。②确定金属液进人型腔的位置方向和流动状态。该模具分型面选在铸件底面，即整个型芯布置在动模，模具采用一模两腔设计，将直浇道置于压铸模的中部，两边各引出一条横浇道，为避免金属液正面冲击型芯，本模具可采用侧浇口进人型腔，这同时还可减小涡流的产生。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计③确定浇注系统总体结构和各组成部分主要尺寸。直浇道设置在压铸模的中部，两边分别引出两条横浇道，横浇道、内浇口设置在动模镶块上，浇注系统结构示意图如图4-28所示。该铸件采用的是铝合金进行压铸，铝合金的密度为0.0026g/mm3，铸件质量为0.48kg，选取该铸件充填时间为0.06s，充填速度30m/s（见项目二任务2.3项目实施），根据式（4-1），内浇口的截面积为下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计查表4-1，取内浇口厚度为1.5mm，取内浇口宽为3mm。横浇道截面形状采用扁梯形，方便加工，查表4-2，横饶道截面积，且其截面积应逐渐缩小以防止涡流裹气。④确定溢流槽和排气槽的位置和相关尺寸。根据知识准备中溢流槽位置布置应遵循的原则（如图4-22所示）和设计要点，可在铸件的4个角处设置溢流槽，这样布置有利于排出型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的金属液，而且可以控制金属液填充状态，防止局部产生涡流。溢流槽开设在动模上，截面选用梯形截面。排气槽置于溢流槽的后端，以加强溢流和排气效果。查表4-3，确定排气槽的尺寸为：深度0.1mm，宽度10mm。阀盖排溢系统设计示意图如图4-29所示。下一页返回上一页4.2压铸模具浇注系统与排溢系统的设计五、归纳总結①了解浇注系统的基本结构及类型。②掌握内浇口位置确定的设计要点及尺寸确定。③掌握横浇道、直浇道的设计要点。④掌握排溢系统的设计要点。返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计一、任务描述成型零件是指压铸模具结构中构成型腔以形成压铸件形状的零件。成型零件工作时直接与金属液接触，承受高速金属液流的冲刷和高温、高压的作用。因此成型零件不仅要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度，而且要求具有良好的强度、刚度、韧性及表面质量。成型零件的质量决定了压铸件的精度和质量，也决定了模具的寿命，是模具的核;已、。本任务以成型铸件——阀盖（如图4-1、图4-2所示）为例，结合前述任务实施，继续完成成型零件结构设计。以壳体铸件（如图4-30所示）为例进一步强化成型零件的设计能力。该壳体铸件未注圆角为R1，未注公差IT14，脱模斜度为1°，材料为铝合金，YL102。下一页返回4.3压铸模具成型零件的设计二、任务分析下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计三、知识准备1.成型零件的结构设计（1）成型零件的结构形式①整体式结构。整体式结构是把型腔或型芯直接在模块上加工出来，参见表4-4。②镶拼式结构。成型部分的型腔和型芯由镶块镶拼而成，这种结构形式在压铸模中广泛采用。参见表4-5。（2）成型零件的固定形式①镶块的固定形式。镶块常装在动、定模套板内。镶块固定时，必须保持与相关的构件之间有足够的稳定性，并要便于加工和装卸。镶块的固定形式见表4-6。②型芯的固定形式，参照表4-7、表4-8。下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计2.成型零件的成型尺寸计算成型零件的成型尺寸是压铸件尺寸的保证。成型尺寸要依据诸多因素来确定，主要有成型零件的制造公差、合金的收缩率、收缩类型以及工作中的磨损等。此外，压铸件结构、分型面位置、压铸模具结构、压铸工艺参数的不同以及压铸机的精度水平等因素也会影响到压铸件的尺寸精度。（1）压铸件的收缩率由于压铸合金由液态至固态是一个收缩的过程，考虑收缩的因素，模具型腔的尺寸往往要大于压铸件的基本尺寸。室温时模具成型尺寸与压铸件相应实际尺寸的相对变化率称压铸件收缩率。各种压铸合金的综合收缩率可参考表4-9进行选取。（2）成型尺寸的计算成型尺寸计算公式见表4-10。下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计以下将就各参数取值范围及方法进行说明。①为了简化成型尺寸的计算公式，压铸件和成型尺寸公差采用单向偏差标注。型腔尺寸规定采用下偏差，型芯尺寸规定采用上偏差，中心距及位置尺寸的偏差规定为双向等值，当偏差不符合规定时，应在不改变铸件尺寸极限值的条件下，变换公称尺寸及偏差值，以匹配计算公式。②考虑到磨损因素，压铸件的极限尺寸按下述规则确定。型腔取最大极限尺寸，型芯取最小极限尺寸，中心距、位置距离取基本尺寸加上公差平均值。下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计③压铸模具尺寸部分的制造公差是成型部分在进行机械加工过程中允许的误差。通常Δ值可以根据压铸件要求的精度等级选取，也可根据压铸件4值的大小选取。一般情况下，模具型腔、型芯的制造偏差，当铸件精度为IT11~IT13时δz=

Δ/5，当铸件精度为IT14~IT16时δz=

Δ/4。中心距及位置尺寸制造偏差，当铸件精度为IT11~IT14时δz=

Δ/5，当铸件精度为IT15~IT16

δz=

Δ/4。④受分型面和滑动部分影响的尺寸可根据实际情况另行修正。受分型面影响的成型尺寸在经过公式计算后，一般再减去0.05-0.2mm。受滑动部分影响的成型尺寸在经过公式计算后，一般再加上0.05^0.2mm。⑤压铸件的尺寸公差一般不包括脱模斜度造成的尺寸误差，除非在压铸件图上有特别标注。下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计⑥凡是有脱模斜度的各类成型尺寸，首先应保证与铸件图上所规定尺寸的大小端部位一致，在铸件图上未明确规定尺寸的大小端部位日寸，需要按照铸件的尺寸是否留有加工余量来确定基准。对于无加工余量的铸件，型腔尺寸以大端为基准，一端按脱模斜度相应减小；型芯尺寸以小端为基准；另一端按脱模斜度相应增大。对于两面都留有加工余量的铸件，型腔尺寸以小端为基准;型芯尺寸以大端为基准。对于单面留有加工余量的铸件，型腔尺寸以非加工面的大端为基准，加上斜度值及加工余量，一端以脱模斜度值相应减小;型芯尺寸以非加工面的小端为基准，减去斜度值及加工余量，另一端按脱模斜度值相应放大。下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计四、任务实施1.基本训练——阀盖模具成型零件结构设计图4-1所示的阀盖的模具动、定模镶块是主要的成形零件，由于铸件结构简单，且铝合金熔点较低，可采用整体式结构。另外依据零件结构特点，零件中心部分有一个深孔，圆盘部位有4个小孔，可由型芯形成，铸件上部侧面的孔和两个小凸起，由侧向型芯成形。模具分型面选在铸件底面，整个型芯布置在动模。零件中心部分的深孔采用一个长的中心型芯，利用台阶固定在动模座板上，4个小孔分别由4个小型芯成型；4个小型芯设置在动模镶块上铸件内的圆弧形槽部分，由动模镶块形成。动模镶块组合型芯如图4-31所示。在此压铸模设计中采用镶人式组合型芯设计，简化了动模镶块成型部分的加工，使得整套压铸模设计简练、合理。下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计2.能力强化训练——壳体铸件成型尺寸计算1）确定合金综合收缩率图4-30所示铸件材料为YL102（铝硅合金），查表4-9可知综合收缩率为0.3%~0.7%，考虑此铸件结构较简单，计算时取口φ=60%。2）明确压铸件成型尺寸类型，正确选用计算公式此铸件成形尺寸主要有型芯、型腔、中心距位置尺寸。其中φ56、20、R2.5属于型腔尺寸，φ48±0.20、15、φ6属于型芯尺寸，φ40，18属于中心距离、位置尺寸。另外，尺寸20、15受到分型面的影响，在高压、高速的金属液充填型腔时，闭合的动、定模会出现微小的分离倾向，使与分型面有关的尺寸略微增大。从知识准备可知，受分型面影响的成型尺寸在经过公式计算后，一般再减去0.05~0.2mm。这里，为消除这种影响，将计算所得的公称尺寸减去0.05mm。下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计由知识准备可知，模具型腔、型芯的制造偏差，当铸件精度为IT14~IT16时时δz=

Δ/4。中心距及位置尺寸制造偏差，当铸件精度为IT11~IT14时时δz=

Δ/5。（1）型腔尺寸计算下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计该尺寸受分型面影响，算得的公称尺寸应减去0.05mm，故取mm。（2）型芯尺寸计算下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计该尺寸受分型面影响，算得的公称尺寸应减去0.05mm，故取mm。（3）中心距、位置尺寸计算下一页返回上一页4.3压铸模具成型零件的设计五、归纳总結①掌握成型零件的结构形式及固定形式。②了解压铸件的收缩率。③掌握成型零件成型尺寸计算及公差标注。返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计一、任务描述模架是压铸模具的骨架，用来安装和固定成型零件镶块、浇道镶块、浇口套、抽芯及导向等零部件。在压铸过程中，应使压铸模控制在最佳工作温度范围内。模具的最佳工作温度是指，在设定的最佳压铸周期内，模具的吸热量与散热量相等，即达到热平衡状态。其实质是模具各部温度，特别是成型零件的表面温度，均在最佳工作温度范围内。为此，应对模具温度进行调节。本任务继续以阀盖（如图2-11、图2-12所示）为载体，设计压铸模的模架及模具温度调节系统。下一页返回4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计二、任务分析下一页返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计三、知识准备1.模架零部件的作用和基本形式模架零部件的作用，见表4-11。模架的基本形式，见表4-12。2.模架的设计要点①模架应有足够的刚度，在承受压铸机锁模力时，不发生变形。②模架不宜笨重，以便装卸、运输和修理，并减轻压铸机负荷。③模架在压铸机上的安装位置应与压铸机规格或通用模座规格应一致，安装必须牢固可靠。④型腔的反压力中心应尽可能接近压铸机合模力中心，防止压铸机受力不均，导致锁模不严；推出机构的受力中心要求与压铸机的推出装置基本一致，当推出机构偏心时，应加强推板导柱的刚度，确保在推出工件时平稳。下一页返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计⑤镶块至时莫架边缘的模面应留有足够的部位设置导柱、导套、销钉、紧固螺钉的位置；模架边缘的宽度应进行计算；对没有抽芯机构的模具，模板边框应满足导滑长度和设置楔紧块的要求。⑥连接模板用的紧固螺钉和定位销钉的直径和数量应根据受力大小选取，位置分布应均匀。⑦为了便于压铸模的吊运和装配，在动、定模模架上设有吊环螺钉，对于大、中型压铸模，在模板两侧均钻有螺孔，以拧人握柄或吊环螺钉。⑧压铸模的总厚度必须大于所选用的压铸机的最小合模间距。下一页返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计3.系列标准模架的选用随着压铸模具生产的标准化、专业化和市场化，市场上已经有许多标准模架产采用标准模架，可以大幅度缩短模具的设计和生产周期，经济效益明显。选用时主要根据铸件的分型面尺寸、型腔深度计算值、套板的边缘厚度，进而确定所需套板的尺寸W×L，再按所需起模行程选取其他尺寸。标准模架的系列尺寸见表4-13和表4-14。4.模温调节系统的设计模具的温度由加热与冷却系统来控制和调节，设置模具加热与冷却系统的作用有：使模具达到较好的热平衡和改善顺序凝固条件，使铸件凝固速度均匀并有利于压力的传递，提高铸件的内部质量和表面质量；稳定铸件尺寸精度，提高生产率；降低模具热交变应力，提高模具使用寿命。下一页返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计（1）加热系统的设计加热系统主要用于预热模具。加热模具的方法有喷灯、喷枪、煤气加热、电加热器加热、电感应、红外线加热等。用煤气或喷灯等进行生产前的预热是属于模体外部的加热方式，但不能获得均衡的模温，而且会使模体表面或突起的局部区域过热，并对模体内部或凹入的局部区域加热不足。因此，目前最常采用的是使用电加热器从模体内部加热的方式。电加热系统的设计要点如下。①加热孔一般布置在动、定模套板（也可以通过镶块）、支撑板和座板上，如图4-34所示，根据需要可在动、定模部分分别布置4~8个电热元件安装孔，布置时应避免与活动型芯或推杆发生干涉。下一页返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计②在动、定模套板上可布置供安装热电偶的测温，以便控制模温，其配合尺寸包括螺纹孔径和深度，应根据选用的热电偶规格尺寸而定。（2）冷却系统设计模具冷却是模具温度调节的主要方式。压铸模的冷却方式主要有风冷和水冷两种。①风冷。风冷主要来自压缩空气，靠风力加强模具的散热，结构简单，能将模具型腔内的涂料吹匀，加速驱散涂料所挥发的气体，减少铸件气孔;但冷却速度慢，生产效率低，主要用于要求散热量较小的模具。②水冷。水冷是在模具内增设冷却水通道，使循环水进人模具而带走热量。水冷的模具结构复杂，冷却速度快，效率高，控制比较方便；但要求控制冷却水的温度，防止冷却水道内沉积物的堆积及漏水现象，一般用于要求散热量大的模具。下一页返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计设计水冷系统时，冷却水道要布置在型腔内温度最高、热量比较集中的区域，流路要畅通，在镶拼结构的水道相接处采用密封措施，防止泄漏现象。冷却水道直径一般为8~16mm，其孔壁离浇口或型腔壁面10~15mm。水道接头的外径应统一，以便接装输水胶管。水管接头尽可能设置在模具下方或操作者对面一侧，以便操作。水冷却系统实例如下。①型腔冷却，如图4-35所示。图4-35（a）为沿型腔的侧边设置循环水路。图4-35（b）型腔采用整体组合式结构，在其组合面上设置环形水道，但应注意环形水道两端的密封，该图为水道两端设置铍青铜合金的密封环。图4-35（c）为型腔较深的整体组合式结构，采用螺旋水道的冷却方式，冷却水自下而上，沿螺旋方向绕型腔流动，冷却效果较好。下一页返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计②型芯冷却，如图4-36所示。图4-36（a）采用螺旋式水道冷却型芯，是一种理想的冷却方式，冷却水从中心导管流人，到冷却型芯上端面后，沿螺旋通道绕型芯边缘依次带走热量从出水口流出；为便于加工，螺旋水道设置在型芯内部的镶块上，并起到型芯的增强作用。图4-36（b）为组合式型芯，将通水的钢管安装在型芯镶块中，兼起镶块定位销的作用。图4-36（c）为细长型芯，设置冷却水道较为困难，可采用导热性能极好的铍青铜合金杆，插人型芯内部，并对其底部进行水冷却；为取得更好的冷却效果，铍青铜合金杆应与型芯紧密配合，即增加导热的接触表面积，同时在水冷却的底端设置散热片装置。下一页返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计③浇注系统冷却，浇口套冷却通道布置如图4-37所示。内浇口下部的冷却如图4-38所示，冷却通道不应布置在正对内浇口的下方如图4-38（a）所示，以防内浇口处金属液过早凝固，应按如图4-38（b）、（c）所示布置。对于大多数的模具来说，在连续生产中，风冷却和水冷却是同时使用的。风冷却主要是用来喷涂、吹匀涂料，降1氏型腔的表面温度;水冷却主要用来降低模具内部温度。两者结合使用，可以比较方便地得到合理的温度梯度。下一页返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计四、任务实施阀盖模具模架和模温调节系统的设计过程如下。根据前面任务阀盖浇注系统，成型零件的设计和型腔布局，为减少模具制造周期，降低生产成本，选择标准模架1，见图4-32，所需套板的尺寸W×L为355mm×450mm。选定模架规格后，可做适当修改，选择适合于所用压铸机的浇口套，设计、加工模具成型零件、侧抽芯机构和开设冷却管道等工作即可进行。模温调节系统的设计，主要是冷却系统的设计，阀盖压铸模具散热较大，选择水冷却方式。以知识准备中介绍可知，设计水冷系统时，冷却水道要布置在型腔内温度最高、热量比较集中的区域，流路要畅通。下一页返回上一页4.4压铸模具模架和模温调节系统的设计五、归纳总結①掌握模架的分类，模架零部件的作用。②理解模架的设计要点。③掌握加热与冷却装置的设计要点。返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计一、任务描述在压铸生产的每一个循环中，都必须有一个将铸件从模具型腔中脱出的工序，完成这一工序的机构就是模具的推出机构。推出机构的动作是由压铸机的顶出装置或开模过程的开模力，通过不同形式的推出元件，完成不同的推出动作，推出压铸件的。推出过程包括开模、推出、取件、闭模、推出机构复位等过程。本任务要求完成阀盖（如图4-15、图4-16所示）压铸件压铸模推出机构的设计。下一页返回4.5压铸模具推出机构的设计二、任务分析下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计三、知识准备1.推出机构的结构组成及分类（1）推出机构的结构组成推出机构的结构组成见表4-15。（2）推出机构的分类①按推出机构的驱动方式，分为机动推出、液压推出和手动推出。②按推出元件的动作方向，分为直线推出、斜向推出、摆动推出和旋转推出。③按推出元件的结构特征，分为推杆推出、推管推出、推件板推出、斜滑块推出和齿轮传动推出等。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计2.推出机构的设计要点（1）推出距离的确定压铸件的推出距离应该保证压铸件能够完全脱离动模型腔，方便取出。（2）推出力确定由于压铸件收缩对型芯产生包紧力以及压铸件和型芯之间的摩擦力、推出机构运动产生的摩擦力，推出压铸件需要一定的力，才能克服上诉包紧力和摩擦力，将压铸件推出。铸件脱模时的推出力为：下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计式中F1——铸件脱模时所需的推出力（N）;F——受推力（单位受推面积上所受的推出力）（Mpa），不同合金所能承受的许用受推力不同，铝合金的许用受推力为50Mpa，锌合金为40Mpa，镁合金为30Mpa；A——受推面积（mm2）；Fb―铸件（包括浇注系统）对模具成形零件的包紧力及推出时外形与型腔壁的摩擦力（N）;K——安全值，一般K=1.2。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计（3）推出位置选择如果推出元件在铸件上的作用部位选择不当，将会造成铸件推出困难或变形、撕裂，这会影响铸件的几何精度和表面质量，也会影响压铸模具的使用寿命。因此应根据铸件的具体结构选择合适的推出受力点部位。推出部位的选择原则如下。①选在受铸件收缩包紧的型芯的周围，以及收缩后互丰目拉紧的孔或侧壁部位。②选在较深型腔的部位和脱模斜度较小的部位。③选在铸件的加强肋、凸缘、凸台及强度较高的部位。④选在位于动模的浇道上、受铸件包紧力较大的分流锥周围或内孔部位。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计⑤推出元件在铸件上的作用部位应对称均匀，以防止铸件在推出时歪斜造成形。⑥避免在铸件重要表面和基准面处设置推出元件，以防止在这些部位留下印痕。⑦推出元件应避免与型芯发生干涉。3.推杆推出机构（1）推杆推出机构的结构形式推杆推出机构主要由推杆、推板、推杆固定板和推板导柱、导套等构成，如图4-39所示，是最常用的一种推出机构。推杆兼有排气的作用，在容易聚集气体的部位或浇注终端设置推杆，可有效地排出型腔中的气体。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计（2）推杆的基本形式和固定方法①推杆推出端的端面形状。根据压铸件被推出时所作用的部位不同，推杆推出端的端面形状也不相同。一般有图4-40所示的几种常用形状。图4-40（a）、（b）的端面为平面形，通常设置于铸件的平面、凸台、肋以及浇注系统和及溢流系统等部位。当推出段直径在8mm以下时，为提高推杆的强度，可将其尾部加粗，如图4-40（b）所示，即为台阶形推杆。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计图4-40（c）、（d）的端面为圆锥形，推杆推出端作用的同时，在不便于压铸成型孔的位置上，提供钻孔的定位锥坑并兼起分流锥作用，又有推出直浇道的作用，其中图4-40（c）适用于直径大于8mm的场合，图4-40（d）适用于直径小于10mm的场合。图4-40（c）是设置在加强肋一侧的推杆，它的一侧构成加强肋的一部分成型侧面，与加强肋有相同的脱模斜度，同时又兼起推出的作用。图4-40（f）的端面为斜钩形，用于没有分流锥的直浇道，开模时斜钩将直浇道从定模中拉出，然后再推出。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计②推杆推出段截面形状。根据压铸件被推部位的形状、成型镶块镶拼的实际状况，常见的推杆推出段的截面形状如图4-41所示。图4-41（a）为圆柱形推杆，圆柱形推杆制造和维修很方便，又容易保证尺寸配合精度和形位精度的要求，同时还具有滑动阻力小，不易卡滞等特点，因此是应用最广泛的推杆形状。图4-41（b）为扁平形推杆，有时为便于加工扁平推杆的推杆孔，也采用图4-41（c）所示的长圆形，扁平形推杆多用于深而窄的立壁或立肋的压铸模中。图4-41（d）为半圆形推杆，半圆形推杆多在压铸件外边缘和成型零件镶缝处采用，以加大推杆的推出面积。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计③推杆的固定方法。推杆尾部的结构形式和推杆的固定方法应保证推杆的固定位置准确，能使推板的推出力均衡、顺畅地由尾部传递到端部作用面，推出压铸件；复位时，尾部不会松动、脱落，与推板同步复位。推杆尾部有整体式、铆接式、螺塞式、螺帽式多种。目前用得比较广泛的有整体式结构，采用沉人式的固定形式如图4-42所示。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计（3）推杆推出机构的设计要点在设计推杆推出机构时，除遵循推出机构基本设计要点外，还应根据推杆推出的特点，设计合理适用的推出机构。推杆推出机构的设计要点结合图4-43的图例，大体归纳如下。①推杆应设置在脱模阻力较大的部位，如成型件侧壁的边缘、型芯或深孔的周围以及各拐角部位，如图4-43（a）所示。当推杆设置在压铸件侧壁边缘时，推杆边缘应远离型芯侧边，使S≥3mm，以保证型芯有足够的强度。②推杆应设置在推力承受能力较大的部位。如在凸缘、加强肋以及直接设置在立壁或立肋的端部，设置扁平形推杆，可增大推出力度，防止压铸件断裂。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计③尽量不要在安放嵌件或活动型芯的部位设置推杆，否则必须设置推出机构的预复位机构。在模具完全合模前，使推杆先复位，以让出嵌件或活动型芯的安放空间。因此，一般将推杆设置在安放嵌件或活动型芯附近，避免复杂的模具结构，如图4-43（b）所示。④带有侧抽芯机构的模具，推杆推出的位置应尽量避免与侧型芯复位动作发生运动干涉。图4-43（c）所示的状况，距离II即为可能发生干涉的区域，应设置推出机构的预复位机构。所以在一般情况下，应尽量避免将推杆位置设置在与侧型芯的正投影相重叠的区域内。⑤当需要在中心浇口的分流锥处设置推杆时，推杆端部应设计成分流锥的形状，以与分流锥同时起分流的作用，如图4-43（d）所示。⑥推杆位置应避开冷却水道。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计4.推管推出机构推管是推杆的一种特殊结构形式，其运动方式与推杆基本相同，不同点在于推管直接套在型芯外侧，特别适用于易变形或不允许有推杆痕迹的管状铸件及较深的圆筒类压铸件。通常，推管推出机构由推管、推板、推管紧固件等组成，如图4-44所。推管推出机构的设计要点下。①设计推管时，应保证推管在推出时不致擦伤型芯及动模镶块的相应成型表面。推管的外径尺寸应比压铸件的外径尺寸小0.5-1.2mm，推管的内径尺寸应比压铸件的内径尺寸大0.2~0.5mm。推管的导滑封闭段长度应比推出行程大10mm左右。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计②通常推管壁应有相应的厚度，一般在1.5~6mm的范围选取。推管的内径在φ10~60mm范围选取。③为减少滑动摩擦，在导滑封闭段外的内外组合件上设置单边0. 5mm左右的间隙。④推管的导滑封闭段应有较高的尺寸配合精度和组装同轴度的要求，其配合间隙应在防止金属液不渗人的前提下，保证在压铸推出状态下的正常运行。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计5.推件板推出机构推件板推出机构又称推件板推出机构，适用于薄壁的大型壳类零件。推件板推出机构的特点是作用面积大，有效的推出力大，推出力均匀，推出平稳、可靠，压铸件不易变形，表面无明显的推出痕迹，但这种推出机构在推出后，型芯喷涂料不方便。（1）推件板推出机构的结构形式根据推件板推出机构的运动方式，可分为一般结构和特殊结构两种形式，一般结构可分为推件板整体式和动模镶块式两种；特殊结构又分为螺旋式、斜动式和斜销推杆式3种。生产中应用最广泛的是整体式和动模镶块式，如图4-45所示。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计图4-45（a）为整体式，以整块模板作为推件板，推出后推件板底面与动模套板分开一段距离，清理较方便，且有利于排气。铸件较大时，如采用推件板整体推出比较困难，而且推件推杆布置较远，则采用动模镶块推出，如图4-45（b）所示。动模镶块兼起推件板的作用，由中间型芯作推件板的导向，动模镶块与套板配合段除距离分型面有一段3~5mm平面外，其余为3°~5°斜度，使推出时的摩擦减少，复位时能顺利导向。动模镶块推出距离不得大于动模镶块与动模固定型芯结合面长度的2/3。动模镶块式的推件板嵌在动模套板内，制造方便，但易堆积金属残屑，应注意经常取出清理。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计（2）推件板推出机构的设计要点①推件推杆应以推出力为中心均匀分布，并尽量增大推件推杆的位置跨度，以达到推件板受力均衡、移动平稳的效果。②推件板沿口应有适宜的配合间隙，避免因间隙过小，被自锁“咬死”，而妨碍推出运行或因间隙过大而渗人熔料。③型芯与推件板（动模镶块）间的配合一般在H7/e8~H7/d8。若型芯直径较大，与推件板配合段可做成1°~3°斜度，以保证顺利推出。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计6.推出机构的复位与导向（1）推出机构的复位在压铸的每一个循环中，推出机构在推出压铸件并在合模过程中，推出元件都必须回复到起始位置，这就是推出机构的复位。复位动作是利用合模时定模分型面的推动完成的。一般情况下，推杆、推管等推出元件并不直接触及定模的分型面，所以合模动作不能驱动它们复位，因此必需另外设置复位机构。推出机构的复位机构如图4-46所示。合模时，复位杆9与动模分型面丨目接触，推动推件板2后退，与限位钉8相碰而停止，达到精确复位。推出机构的复位形式有模外复位和模内复位两种。复位杆的布局形式，根据模具的外部形状和具体情况而定。常见复位机构的限位形式是采用限位钉，限位钉分别设置在推板或动模座板上，制作简单、复位精度高、刚性好。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计复位机构的设计要点如下。①复位杆的位置应对称均匀，以保证在复位过程中推板受力均衡，确保平稳移动。一般情况下，设4根或2根复位杆并对称排布。②限位元件应尽可能设置在压铸件投影面积范围内，以改善推板的受力状况。③如果条件允许，复位杆的直径和位置跨度应选得大一些，以增加推出机构的移动稳定性。复位杆的直径分为6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm和25mm7个规格，其长度可根据模具行程和结构选用。限位钉的直径有12mm和16mm两种规格，其长度可根据实际情况选用。④采用推杆或推管推出机构时，应设复位杆。设计中有时也可用复位杆作为推杆推出铸件。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计（2）推出机构的导向为保证推出机构动作的平稳且使推出导滑顺利，应设置推出导向机构。使用最广泛的导向元件是导柱。有些推出机构的导向元件还兼启动模支撑板的支撑作用。简单的小型压铸模的推出机构常采用复位杆与动模套板的孔配合作为导向。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计四、任务实施阀盖模具推出机构的设计过程如下。（1）确定推出元件的布置位置从任务4.3的任务实施中可知，图4-1所示的阀盖铸件中心部分的深孔采用长的中心型芯成型，中心型芯受铸件包紧力较大，故应在这个部分设置推出元件。根据阀盖的结构特,点，底部环形平面上可对称布置推出元件，配合中心部位的推出，且在任务4.2任务实施中，在铸件的4个角处设置了溢流槽，故为了使溢流余料与压铸件一起脱模，可在溢流槽处也设置推出元件。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计（2）在选定的推出位置上设置合理的推出方案由知识准备中介绍可知，推管推出机构直接套在型芯外侧，特别适用于具有较深的圆筒类压铸件，故在中心型芯外设置推管。另外，从成本和加工难度的角度考虑，在铸件底部环形平面上布置直径较小的推杆，并对称分布；溢流槽上也布置推杆，配合中间推管推出，使其受力均匀，保证铸件顺利脱模，且推管与型芯之间，环形底部推杆与动模镶块之间都采用间隙配合，还有助于排气。阀盖铸件推出机构设计图如图4-47所示。（3）设置相应的复位机构推出机构的复位采用常用的复位杆结构复位，复位杆的布局见任务4.7实施中图4-66阀盖压铸模具总装图。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计五、归纳总結①了解推出机构的结构组成和分类。②掌握推出力、推出距离、推出位置的确定。③掌握推杆、推管、卸料板推出机构的结构、特点及设计要点。④掌握推出机构的复位和导向。六、拓展提高推杆的尺寸设计要从两方面考虑：一方面是推出时铸件要有足够的强度来承受每一个推杆所施加的载荷；另一方面是推杆也应有足够的刚度，其长度和直径的比值能保证推杆不出现失稳变形。根据铸件的许用受推力可计算出所需推杆的总截面积，初步确定推杆的数量和直径；根据初步确定的推杆直径和所需要的长度，对推杆的刚度进行校核。下一页返回上一页4.5压铸模具推出机构的设计（1）推杆总截面积的计算推杆总截面积为（2）推杆稳定性校核首先根据单个推杆的尺寸计算稳定安全系数，如果不满足，则需要调整推杆的截面积，重新计算，直到满足为止。（3）推杆的配合精度和相关尺寸推杆的配合精度和相关尺寸参见表4-16。返回上一页4.6压铸模具抽芯机构的设计一、任务描述一般压铸件的脱模方向都与开闭模方向相同。但是，有些压铸件侧面存在侧孔、侧凹等区域，必须使用侧向型芯，这将阻碍压铸件沿开闭模方向脱模，铸件不能直接由推杆等推出机构推出。此时，必须将侧向型芯设置成可以移动的；在压铸件推出前，先将可移动型芯抽出，待障碍消除后，再将压铸件推出；在合模时，可移动的侧抽芯能回复到原来的成型位置。完成侧抽芯的抽出或复位动作的机构便称为侧抽芯机构。本任务要求完成阀盖压铸件（如图4-15、图4-16所示）压铸模侧抽芯机构的设。下一页返回4.6压铸模具抽芯机构的设计二、任务分析下一页返回上一页4.6压铸模具抽芯机构的设计三、知识准备1.侧抽芯机构的组成及分类①侧抽芯机构的组成见表4-17。②侧抽芯机构的分类见表4-18。2.斜销侧抽芯机构（1）斜销侧抽芯机构的组成及动作原理斜销侧抽芯机构是应用最广泛的侧抽芯机构，结构如图4-50所示，主要由斜销、滑块、活动型芯，锁紧块及限位装置等组成。下一页返回上一页4.6压铸模具抽芯机构的设计其动作原理如下，合模时，活动型芯10用销钉9固定在滑块3上，滑块3安装在动模套板12的导滑槽中，由安装在定模套板1上的楔紧块5压紧，防止受到型腔压力作用而发生位移，从而将活动型芯锁紧在成型位置上，如图4-50（a）所示；开模时，开模力通过斜销4使滑块3沿导滑槽向上移动，如图4-50（b）所示；当斜销4全部脱离滑块3的斜孔后，活动型芯10就完全从铸件中脱出，然后铸件由推出机构推出，限位块8压缩弹簧7使滑块保持侧抽芯后的最终位置，保证合模时，斜销准确地进人滑块的斜孔中，使滑块和活动型芯复位，如图4-50（c）所示。下一页返回上一页4.6压铸模具抽芯机构的设计（2）斜销侧抽芯机构的设计①斜销的设计。斜销的基本形式与各部分的作用见表4-19。②滑块的设计。在侧抽芯机构中，使用最广泛的滑块是了形滑块，如图4-51所示。图4-51（a）形式的滑块，了形设计在底部，用于较薄的滑块侧型芯；图4-51（b）中了形导滑面设计在滑块的中间，使型芯中心尽量靠近了形导滑面，以提高侧抽芯时滑块的稳定性。③导滑槽的设计。滑块是在导滑槽内滑动的，导滑槽的结构形式如图4-52所示。图4-52（a）为整体式，强度高，稳定性好，但导滑部分磨损后修正困难，因而用于较小的滑块；图4-52（b）、（c）为滑块与导滑件组合形式，导滑部分磨损后可修正，加工方便，一般用于中型滑块；图4-52（d）、（e）为滑槽组合镶拼式。滑块的导滑部分采用单独的导滑板或槽板，通过热处理来提高耐磨'性，加工方便，也易更换。下一页返回上一页4.6压铸模具抽芯机构的设计④滑块限位装置的设计。斜销与滑块分别位于模具动、定模两侧的侧抽芯机构中，开模后，滑块必须停留在刚刚脱离斜销的位置上，以便合模时斜销能准确地插人到滑块上的斜销孔中，因此必须设计滑块的限位装置。常用的滑块限位装置如图4-53所示。图4-53（a）为最常用的结构形式，特别适合于滑块向上抽芯的情况。滑块向上抽出后，依靠弹簧的弹力，使滑块紧贴于限位块下方，弹簧的弹力要超过滑块的质量，限位距离等于抽芯距再加上1~1.5mm安全值，这种结构适用于抽芯距较短的场合。图4-53（b）的结构中弹簧处于滑块内侧，当滑块向上抽出后在弹簧作用下对限位块限位。图4-53（c）的形式适用于滑块向下运动的情况，抽芯后滑块靠自重下落，落在限位块上，省略了螺钉、弹簧等装置，结构较简单。图4-53（d）为弹簧顶销限位机构，结构简单，适用于水平方向抽芯的场合。下一页返回上一页4.6压铸模具抽芯机构的设计⑤楔紧块设计。在压铸过程中，型腔内的金属液体以很高的压力作用在型芯上，推动滑块将力传到斜销上而导致斜销产生弯曲变形，使滑块产生位移，从而影响压铸件的精度。同时，斜销与滑块间的配合间隙也较大，必须要靠锁紧装置来保证滑块的精确位置。压铸模常用的锁紧装置为楔紧块，如图4-54所示。图4-54（a）的形式适用于反压力较小的情况，设计时应使紧固螺钉尽可能靠近受力点，并用销钉定位，这种结构制造简便，便于调整锁紧力，但锁紧刚性差，螺钉易松动；图4-54（b）的形式其楔紧块固定于模套内，从而使楔紧块强度和刚性得到了提高，用于反压力较大的场合；图4-54（c）、（d）为双重楔紧的形式，前者用辅助楔紧块将主楔紧块楔紧，后者用楔紧锥与楔紧块双重楔紧；图4-54（e）为整体式楔紧，其优点是滑决受到强大的楔紧力时不易移动，但材料消耗较大，并因套板不经热处理，表面硬度低，使用寿命短。下一页返回上一页4.6压铸模具抽芯机构的设计⑥滑块与型芯的连接方式。图4-55为滑块与型芯的各种连接方法。当型芯尺寸较大时，可将型芯尾端加工成台阶，用定位销与滑块连接，型芯与滑块孔采用滑配，如图4-55（a）所示。小型芯可用图4-55（b）的方法固定；薄片型芯的固定如图4-55（c）所示。图4-55（d）所示大型芯用燕尾槽与滑块连接，小型芯镶人大型芯内固定。3.弯销侧抽芯机构弯销侧抽芯机构的动作原理和斜销侧抽芯机构相似，所不同的是在结构上以矩形截面的弯销代替了斜销。弯销侧抽芯机构如图4-56所示。开模时，铸件包紧在动模型芯8上，同时受安装在动模部分侧型芯7作用，随动模一起移动，当弯销5的工作斜面与滑块6上的斜面接触时，抽芯开始。抽芯结束时，滑块6在弹簧1的作用下由限位块2定位。弯销抽芯机构斜销抽芯机构相比，有如下特点。下一页返回上一页4.6压铸模具抽芯机构的设计①弯销有矢巨形的截面，能承受较大的弯曲应力。②弯销的各段可以加工成不同的斜度，甚至是直段，因此根据需要可以随时改变抽芯速度和抽芯力或实现延时抽芯。例如，在开模之初，可采用较小的斜度以获得较大的抽芯力，然后用较大的斜角以获得较大的抽芯距。当弯销做成不同的几段时，弯销孔也应做成相应的几段与之配合，一般配合间隙为0.5mm或更大，以免弯销在弯销孔内卡死，如图4-57所示；或者在滑孔内设置滚轮与弯销之间形成滑动摩擦，以适应弯销的角度变化减少摩擦力，如图4-58所示。③抽芯力较大或离分型面较远时，可以在弯销未端装支撑块，以增加弯销的强度。④开模后，滑块可以不脱离弯销，因此可以不用定位装置。但在脱模的情况下，需设定装。⑤弯销制造困难大，制造较费时。下一页返回上一页4.6压铸模具抽芯机构的设计4.斜滑块侧抽芯机构斜滑块侧抽芯机构如图4-59所示。图4-59（a）为合模状态，合模时，斜滑块4端面与定模分型面接触，使滑块进人动模套板8内复位，直至动定模完全闭合。斜滑块间各密封面由压铸机锁模力锁紧。开模时，压铸机的移动模板带动动模部分向后移动，铸件包在动模型芯3上