单元1-4压铸机及压铸成型工艺分析课件

1、学习情境学习情境1 1 压铸生产与压铸模具认识实践压铸生产与压铸模具认识实践学习单元学习单元4 4 压铸机及压铸成型工艺分析压铸机及压铸成型工艺分析学习单元学习单元4 4 压铸机及压铸成型工艺分析压铸机及压铸成型工艺分析一、压铸机的分类和结构特点一、压铸机的分类和结构特点分 类 特 征基本结构方式压室浇注方式1.冷室压铸机2.热室压铸机压室的结构和布置方式1.卧式压铸机2.立式压铸机功率（机器锁模力）1.小型压铸机（热室630kN，冷室2500kN2.中型压铸机（热室6304000kN，冷室25006300kN）3. 大型压铸机（热室4000kN，冷室6300kN）通用程度1.通用压铸机2.专

2、用压铸机自动化程度1.半自动压铸机2.全自动压铸机压铸机的分类和结构特点压铸机的分类和结构特点压铸机全立式冷压室压铸机热压室压铸机卧式冷压室压铸机立式冷压室压铸机冷压室压铸机压铸机的分类压铸机的分类 为适应快速循环和自动化生产需要，合模机构一般倾斜安装。 国产热压室压铸机都采用液压驱动曲轴机械扩力式合模机构，有慢压射和快压射两级压射速度。1.1.热室压铸机热室压铸机热压室压铸机压铸过程热压室压铸机压铸过程a）合模状态 b）压射 c）压射冲头回程开模推出压铸件热压室压铸机压铸过程热压室压铸机压铸过程压射状态开模状态热室压铸机的特点热室压铸机的特点 目前压铸生产中，多数采用常规的热室压铸机。市场供

3、应目前压铸生产中，多数采用常规的热室压铸机。市场供应的以锁模力小于的以锁模力小于4000kN4000kN的机器为主导，更多的则是锁模力在的机器为主导，更多的则是锁模力在1600kN1600kN以下，而锁模力大于以下，而锁模力大于4000kN4000kN的很少。其特点如下。的很少。其特点如下。（1 1）通常以低熔点合金的压铸为主，而以锌合金最为典型；）通常以低熔点合金的压铸为主，而以锌合金最为典型；（2 2）以小型压铸件的生产为宜，中、大型压铸件不宜采用压铸；）以小型压铸件的生产为宜，中、大型压铸件不宜采用压铸；（3 3）填充进人模具型腔的金属液始终在密闭的通道内流动化夹杂）填充进人模具型腔的金

4、属液始终在密闭的通道内流动化夹杂物不易卷人，对压铸件的质量较为有利。物不易卷人，对压铸件的质量较为有利。（4 4）压铸过程的自动化容易实现。）压铸过程的自动化容易实现。 压室水平安装，合模和压射均为水平运动。2.2.卧式冷室压铸机卧式冷室压铸机卧式冷压室压铸机压铸过程卧式冷压室压铸机压铸过程a）合模熔融合金浇入压室 b）压射熔融合金充填型腔 c）开模冲头推出余料 d）推出压铸件冲头复位卧式冷压室压铸机压铸过程卧式冷压室压铸机压铸过程压射状态开模状态卧式冷室压铸机的特点卧式冷室压铸机的特点（1）适合于各种有色合金和黑色金属（目前尚不普遍）的压铸。（2）机器的大小型号较为齐全。（3） 生产操作少而

5、简便，生产效率高，且易于实现自动化。（4）机器的压射位置较容易调节，适应偏心浇口的开设，也以采用中心浇口，此时模具结构需采取相应措施。（5）压射系统的技术含量较高。卧式冷室压铸机的特点卧式冷室压铸机的特点（6）压射过程的分级、分段明显并容易实现，能够较大程度满足压铸工艺各种不同的要求，以适应生产各种类型和各种要求压铸件。（7）压射过程的压力传递转折少。（8） 压室内金属液的水平液面上方与空气接触面积较大，压射时易卷人空气和氧化夹杂物；对于高要求或特殊要求的压铸件，通过采取相应措施仍能得到较满意的结果。 3.3.立式冷压室压铸机立式冷压室压铸机立式压铸机立式冷压室压铸机压铸过程立式冷压室压铸机压

6、铸过程a）合模熔融合金浇入压室 b）压射反料冲头下退充填型腔 c）压射冲头回程反料冲头上升推出余料 d）开模推出压铸件立式压铸机的立式压铸机的特点特点（1）熔融合金浇注到直入压室后，不会流入型腔中，压射时空气不会进入型腔；（2）压力损失大；（3）占地面积小；（4）结构复杂，维修不便；（5）余料未切断前不能开模，生产效率低；（6）用于压铸需开设中心浇口的压铸件。4.全立式冷压室压铸机全立式冷压室压铸机 根据压室及熔融合金供给方式不同，可分为摆动式压室、平移式压室、真空吸入式压室和电磁泵给料等多种形式。全立式冷压室压铸机压铸过程全立式冷压室压铸机压铸过程a）熔融合金浇入压室 b）合模压射c）开模冲

7、头上升 d）推出压铸件冲头复位冲头上压式：冲头上压式：全立式冷压室压铸机压铸过程全立式冷压室压铸机压铸过程冲头下压式：冲头下压式：a）熔融合金浇入压室 b）合模压射c）开模冲头上升 d）推出压铸件冲头复位全立式冷压室压铸机的特点全立式冷压室压铸机的特点（1）熔融合金进入型腔时转折少，流程短，压力损失小；（2）熔融合金浇注到直立压室中，带入型腔中的空气少，压铸气孔明显减少，缩松较少；（3）冲头上下运动平稳，模具水平放置，便于放置嵌件；（4）熔融合金热量集中在靠近浇道的压室内，热量损失小；（5）占地面积小，操作不便，生产效率低；（6）常用于转子压铸和挤压铸造，可生产需要热处理的压铸件。学习单元学习

8、单元4 4 压铸机及压铸成型工艺分析压铸机及压铸成型工艺分析 压铸机主要由开合模机构开合模机构、压射机构压射机构、动力系统动力系统和控制系统控制系统等部分组成。二、压铸机的基本机构二、压铸机的基本机构 合模机构是带动模具动模部分合模或开模的机构，在压射过程中还起到锁模作用。（1）液压合模机构 由合模液压缸直接带动动模安装板及动模合模，并起锁紧作用。 优点：优点：结构简单，操作方便；安装不同厚度的压铸模时无需调整液压缸位置；可保持锁模力不变。 缺点：缺点：合模刚性差，可靠性不够；熔融合金易从分型面喷出；合模速度慢，效率低。1.1.合模机构合模机构1.1.合模机构合模机构（2）机械合模机构 借助增

9、力机构，以较小外力使合模架产生并保持一定变形，从而产生锁模力。 可分为曲肘合模机构、偏心合模机构、斜楔合模机构。 曲肘合模机构是利用“死点”进行锁模的。 优点：优点：油压低，锁模力大；机构 运动速度快；锁模时刚性大可靠。 缺点：缺点：对不同厚度的模具行程调 整困难；易引起拉杆过载；肘杆精度 要求较高。2.2.压射机构压射机构 将熔融合金推进模具型腔充填成型为压铸件的机构。主要包括压室、压射冲头、压射杆、压射缸及增压器等。 现代压射机构主要是三级压射，即低速排出压室中的气体和高速充填型腔的两级速度，以及不间断地给熔融合金施以稳定的一级增压。2.2.压射机构压射机构上图所示三级压射机构的压射过程如

10、下：（1）慢速 开始压射时，压力油从油孔7进入后腔C5，经U形腔、通油器3，推动活塞2，即为第一级压射。（2）快速 当压射冲头越过浇料口的同时，压射活塞尾端圆柱部分便脱出通油器，压力油从通油器的蜂窝进入压射腔C1，压射速度迅速增快，即为第二级压射。（3）增压 充填即将终了时，压射冲头前进的阻力增大，作用在压射腔C1和U形腔内，腔内油压增高，单向阀6闭合，来自进油孔7的压力油无法进入C1和U形腔，只在后腔C5作用在增压活塞上。增压活塞处于平衡状态，从而对封闭型腔内的油液进行增压，压射活塞获得增压效果。即为第三级压射。三、压铸机的选用三、压铸机的选用1.压铸机的选用原则（1）首先对压铸产品进行工艺

11、分析，根据其合金种类、结构、尺寸和技术要求选用压铸机的类型；（2）选择压铸机的技术参数应满足压铸件的生产要求，同时其精度、性能等必须符合相关标准的规定；（3）尽量减少压铸机品种规格，便于管理维护；（4）根据具体情况分析论证，提高压铸自动化程度以获得高质量铸件，改善劳动条件，取得最佳技术经济效果。学习单元学习单元4 4 压铸机及压铸成型工艺分析压铸机及压铸成型工艺分析压铸机的选用压铸机的选用2.压铸机的选用 在实际生产中，根据具体情况选用压铸机时，应考虑以下三个方面的问题：（1）压铸合金的种类 压铸机压室的形式；压铸锌合金常采用热压室压铸机；压铸铜合金常采用冷压室压铸机。 压铸机的选用压铸机的选

12、用（2）压铸机的结构和压铸工艺参数 不同的压铸件其结构、外形尺寸、壁厚、质量不同，所用压铸模具结构、压铸工艺参数必不相同，压铸机应能满足相应压铸件生产的需要。（3）压铸件的品种、生产纲领 在多品种、小批量生产时，一般选用液压系统简单、适应性强的压铸件；少品种、大批量时，则选用自动化的高效率压铸机；单一品种、大批量生产时，可选用专用压铸机。3.3.压铸机技术参数的校核压铸机技术参数的校核 锁模力锁模力是选用压铸机时首先确定的因素。压射时，在压射冲头的作用下，液态合金以极高的速度充填压铸模的型腔，在充满型腔的瞬间，将产生动力冲击，达到最大静压力。这一压力将作用到型腔的各个方向，力图使压铸模沿分型面

13、胀开，故称胀形力或反压力胀形力或反压力。（1 1）压铸机锁模力大小的选择）压铸机锁模力大小的选择压铸机的选用压铸机的选用压铸机技术参数的校核压铸机技术参数的校核 锁模力锁模力的作用主要是为了克服胀形力，以锁紧模具的分型面，防止金属液飞溅，保证压铸件的尺寸精度。显然，为了防止压铸模沿着分型面胀开，压铸机的锁模力应大于或等于总的胀形力锁模力应大于或等于总的胀形力之和。之和。压铸机技术参数的校核压铸机技术参数的校核分主ZZsFFKFLLACe12（2 2）锁模力的校核）锁模力的校核 压力中心与锁模力中心不重合eFFss21偏 压力中心与锁模力中心重合压铸机技术参数的校核压铸机技术参数的校核4.4.压

14、铸机压室容量的校核压铸机压室容量的校核压室充满度对于卧式压铸机的生产有着实际压室充满度对于卧式压铸机的生产有着实际的重要意义，由于压室充满度低还会增加液态的重要意义，由于压室充满度低还会增加液态金属卷入的空气量以及液态金属在压室内的冷金属卷入的空气量以及液态金属在压室内的冷却程度，所以压室充满度应大于却程度，所以压室充满度应大于60%60%。一般要。一般要求充满度保持在求充满度保持在70%70%80%80%范围内为合理，必要范围内为合理，必要时可按下式核算：时可按下式核算：123(70%80%)VVVV压铸机技术参数的校核压铸机技术参数的校核1010maxminminHHH5.模具厚度、开模距

15、离的校核（1）模具厚度校核要求合模后模具总厚度大于压铸机的最小合模距离，也不得大于给定的最大模具厚度。取行LL（2）开模距离校核压铸机开模后，模具分型面之间的距离应满足取出铸件的要求。压铸机技术参数的校核压铸机技术参数的校核压铸机技术参数的校核压铸机技术参数的校核6.模具安装尺寸校核 除上述应考虑的问题外，选择压铸机时还必须考虑模具的安装问题。 在压铸模具设计过程中，模具的安装尺寸与压铸机的关系应按下列要求校核： 压铸模的外形尺寸应符合压铸机的安装要求，即模具的宽度尺寸要小于小于压铸机的拉杆导柱内间距（水平/垂直）尺寸。压铸机技术参数的校核压铸机技术参数的校核 压铸模的动定模座板外形应符合压铸

16、机的安装与固定要求，即要保证压紧螺栓有可靠的压紧位置。 压铸模有液压或斜销抽芯机构时，这些机构不能与压铸机的拉杆导柱有干涉。 压铸模的压射孔应符合压室或喷嘴的安装位置和配合尺寸要求。四、压铸成型工艺分析四、压铸成型工艺分析 要获得高质量的压铸件，特别是使薄壁而形状复杂的压铸件达到表面光洁、轮廓清晰、组织致密和强度高的要求，压铸过程中各影响因素的协调统一和工艺参数的控制是关键。 在压铸机、压铸模及压铸合金三大要素确定后，金属液充填模具型腔压铸成型的过程是压力、充填速度、温度、时间及充填特性等各种工艺参数得以统一的过程。学习单元学习单元4 4 压铸机及压铸成型工艺分析压铸机及压铸成型工艺分析铝支架

17、的成型工艺卡铝支架的成型工艺卡名称参数名称参数材质AlSi9Cu3Fe增压逻辑阀开度30%材料配比无回料高速逻辑阀开度33%产品名称铝支架低速逻辑阀开度27%射出增压时间6S料温66020冷却时间8S料柄厚度15mm-25mm增压蓄压器压力110kg/c 外观切口要求平整无压铸缺陷射出止位460mm压室直径60射出原点位置418mm每模穴数2射出增压位置370mm铸件单重308g顶出复位形式顶杆涂料名称花野590喷涂方式手动抽芯方式滑块料勺型号1.5kg除渣剂0.5%-1%压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析1.压力（1）压射力 压铸机压射缸内的工作液作用于压射冲头，使其推动熔融合金充填模具型腔的

18、力。 压射力变化规律 分为四个阶段： 第阶段：排气阶段； 第阶段：熔融合金堆积阶段； 第阶段：充填阶段； 第阶段：增压阶段。压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析 压射力计算 有增压机构时： 无增压机构时： 式中：Fy 压射力； pzg增压后，压射缸内的工作压力(MPa)； pg 压射缸内的工作压力(MPa)； D 压射缸的直径(mm)。241DpFgy241DpFzgy压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析（2）压射比压 是指在压室内，熔融合金单位面积上所受到的压力，充填阶段的毕业称为压射比压。压实阶段的比压称为增压比压。 压射比压可按下式计算： 式中：pb 压射比压(MPa)； Fy 压射力； A 压

19、射冲头截面积(mm2)； d 压射冲头直径(mm)。24dFAFpyyb压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析压射比压的选择和调整 生产中根据铸件的形状尺寸、结构复杂程度、壁厚大小以及压铸合金的特性和压铸温度，模具的浇注及排溢系统设计情况等确定压射比压。 一般压铸件的形状复杂，工艺条件较为苛刻时，常采用高的压射比压和增压比压。但是过高的比压会使铸件质量变差，降低模具寿命。 因此，在满足要求的前提下，尽可能选择较低的压射比压和增压比压。压铸合金压铸合金铸件壁厚铸件壁厚3mm3mm铸件壁厚铸件壁厚3mm3mm简单件简单件复杂件复杂件简单件简单件复杂件复杂件锌合金锌合金202030303030404040

20、40505050506060铝合金铝合金25253535353545454545606060607070镁合金镁合金30304040404050505050606060608080铜合金铜合金40405050505060606060707070708080压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析2.速度（1）压射速度 压铸过程中，压射冲头移动的线速度称为压射速度。 压射过程第、阶段采用低速压射。 第阶段采用高速压射： 式中：vyh高速压射速度(m/s)； V型腔容积(mm3)； n 型腔数； d 压射冲头直径(mm)； 充填时间(s)； 一般压铸件可按计算数值提高1.21.2倍倍，对有较大镶件的压铸件

21、或大模具压小铸件时可提高1.51.52 2倍倍。11 . 01402ndVvyh压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析（2）充填速度 在压射冲头作用下，熔融合金通过内浇口进入型腔的线速度称为充填速度。 充填速度偏低易造成铸件轮廓不清晰；采用较高的充填速度可获得轮廓清晰、表面光洁的铸件。但是充填速度过高，易使压铸件产生气泡，还会加速模具工作零件的磨损。 充填速度与内浇口截面积有关，内浇口截面积小，充填速度高，反之充填速度低。 通过调整压射速度，改变压射冲头直径、压射比以及内浇口截面积等，都可以直接或间接调整充填速度。压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析表表3 3 不同合金铸

22、件的压铸充型速度推荐值不同合金铸件的压铸充型速度推荐值 （单位：（单位：m/sm/s）压铸合金压铸合金简单壁厚单件简单壁厚单件一般件一般件复杂薄壁件复杂薄壁件锌合金，铜锌合金，铜合金合金20203030303030304040铝合金铝合金252535353535454545456060镁合金镁合金303045454545606060607575压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析1 1）影响充填速度的因素）影响充填速度的因素 影响影响充填速度充填速度的因素：压射速度、比压和内的因素：压射速度、比压和内浇口截面积。浇口截面积。充内冲冲vAvA内冲内冲冲充AvdAAvv42式中：v冲是压射冲头速度(m

23、/s)； 冲是压射冲头面积(m2)；d是压室内径(m)； v充是充填速度(m/s)； A内是内浇道截面积(m2) 。压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析2 2）充填速度充填速度的选择的选择充填速度充填速度是根据合金的特性合金的特性和铸件的结构特点铸件的结构特点来确定的。过低会使铸件轮廓不清，甚至不能成形；过低会使铸件轮廓不清，甚至不能成形；过高则会引起铸件粘型和铸件内孔洞增多等问过高则会引起铸件粘型和铸件内孔洞增多等问题。题。压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析3.温度（1）合金浇注温度 熔融合金自压室进入型腔的平均温度。 浇注温度过高，压铸件易变形开裂；过低，则造成充填困难，易产生冷隔、表面流纹和浇

24、注不足等缺陷。合金铸件壁厚至3mm铸件壁厚3mm结构简单结构复杂结构简单结构复杂锌合金含铝的含铜的420440520540430450530550410430510530420440520540铝合金铝硅系铝硅铜系铝镁系620650630660640660650690640690650700620640630650620660630660640670640680镁合金640680660700620660640680铜合金普通黄铜硅黄铜880930900950900950920980850900880930880930900950表表4 4 各种压铸合金浇注温度各种压铸合金浇注温度 （单位：（单

25、位：）压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析（2）模具温度 即模具的工作温度。压铸前应对模具充分预热到一定程度，主要是基于如下考虑： （1）避免模具激热而胀裂； （2）避免熔融合金激热而充型困难，产生冷隔，造成开裂； （3）降低型腔中空气密度，利于排气。 压铸模工作温度按下式计算： 式中：tm模具工作温度； tj 浇注温度。2531jmtt压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析4.4.时间时间（1）充填时间 熔融合金从开始进入型腔到充满所需的时间。与压铸件体积、复杂程度及压射比压、内浇口截面积等因素有关。 一般充填时间很短，在0.010.2s之间，根据生产实际进行调整。压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析铸件壁厚铸件壁厚mmmm充填时间充填时间s s铸件壁厚铸件壁厚mmmm充填时间充填时间s s1.01.00.010-0.0220.010-0.0223.53.50.038-0.0880.038-0.0882.52.50.015-0.0320.015-0.0324.04.00.045-0.1050.045-0.1052.02.00.022-0.0450.022-0.0454.54.50.052-0.1220.052-0.1222.52.50.0