压铸模设计-压铸件结构设计及压铸工艺

1、压铸件构造设计压铸件工艺参数的选择压铸用涂料压铸件的清理、浸渗、后处置和外表处置半固态压铸其他特殊压铸工艺第五章 压铸件构造设计及压铸工艺1.压铸件构造的合理性和工艺顺应性决议了后序任务能否顺利进展。分型面的选择浇道的设计推出机构的布置收缩规律的掌握、精度的保证缺陷的种类及其程度一、压铸工艺对压铸件构造的要求第一节 压铸件构造设计2.压铸件的分型面上，应尽量防止带有圆角一简化模具，延伸模具运用寿命图5-1 防止在分型面上有圆角3.防止模具部分过薄图5-2 改良铸件构造保证镶块足够的厚度4.防止在压铸件上设计相互交叉的盲孔图5-3 压铸件应防止有相互交叉的盲孔5.防止内侧凹图5-4 内侧凹构造及

2、消除6.二改良模具构造、减少抽芯部位减少不与分型面垂直的抽芯部位，对降低模具的复杂程度和保证压铸件的精度是有益处的。图5-5 压铸件支承部位外形与抽芯7.图5-6 孔的构造与抽芯8.三方便压铸件脱模和抽芯图5-7 压铸件外形与抽芯9.图5-8 压铸件构造与变形四防止变形10.压铸件壁厚添加，内部气孔、缩孔等缺陷也随之添加，故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下应尽量减少厚度并坚持各截面的厚薄均匀一致。对铸件的厚壁处，为了防止缩松等缺陷，应经过减薄厚度并增设加强肋来处理。设计肋来添加零件的强度和刚性，同时也改善了压铸的工艺，使金属的流路顺畅，消除单纯依托加大壁厚而引起的气孔和收缩缺陷。二、压铸件根

3、本构造的设计1、壁厚与肋11.表5-1 压铸件最小和正常壁厚压铸件适宜的壁厚：铝合金为16mm，锌合金为l4mm，镁合金为1.55mm，铜合金为25mm。12.铸造圆角有助于金属液的流动，减少涡流，气体容易排出，有利于成形；可防止尖角处产生应力集中而开裂。对需求进展电镀和涂覆的压铸件更为重要，圆角是获得均匀镀层和防止尖角处镀层堆积不可短少的条件。对于模具来讲，铸造圆角能延伸模具的运用时间。没有铸造圆角会产生应力集中，模具容易崩角，这一景象对熔点高的合金如铜合金尤其显著。2、铸造圆角13. 两壁程度衔接 s1/s22时，R=(0.20.25)(s1十S2)； s1/s22时，L4(S1S2)。

4、图5-9 两壁程度衔接14. 两壁垂直衔接 等壁厚图a) ：RaRf十S，Rf=S； 不等壁厚图b：Rd(Rf+S2)，Rf=0.6(S1十S2)。图5-10 两壁垂直衔接15. 两壁丁字形衔接 S1/S21.75时，R=0.25(S1+S2)； S1/S21.75时，加强部位在一壁， ， 加强部位在两壁，h = 0.5(S1+S2)。图5-11 两壁丁字形衔接16.交叉衔接的壁(壁厚不相等时，选最薄的壁厚代入公式) 当 当 当图5-12 交叉衔接时的园角17.铸造斜度又称脱模斜度。为了便于从压铸模内取出压铸件和从压铸件内抽出型芯，压铸件应具有足够的和尽能够大的铸造斜度。表5-2 压铸件脱模斜

5、度 3、铸造斜度18.压铸法的特点之一是可以铸出小而深的圆孔、长方形孔和槽。表5-3 铸孔最小孔径以及孔径与深度的关系4、压铸孔和槽19.表5-4 压铸长方形孔和槽的深度20.5、压铸镶嵌件 压铸的另一个特点是可以方便地采用嵌件。图5-13 镶嵌件上凹槽的尺寸图5-14 镶嵌螺纹件的尺寸21. 表5-5 镶嵌件滚花尺寸 表5-6 包住镶嵌件的金属最小厚度22. 采用铸入嵌件时应留意以下几点：嵌件与压铸件本体的金属之间不产生严重的电化学腐蚀，必要时嵌件外表可镀层。嵌件不应离浇口太远，以免熔接不牢，如必需远离者，应适当提高浇注温度。有嵌件的压铸件应防止热处置，以免因两种合金的相变而产生不同的体积变

6、化后，件在压铸件内松动。嵌件铸入后，被基体金属所包紧，不应在恣意方向上松动，这可以经过将嵌件进展波花、液纹、切槽、铣扁以及挤压出凸体(点状和键形)等加工方法来到达这一要求。嵌件应进展清理，去污秽，并预热，预热温度与模具温度相近。23.三、压铸件的精度、外表粗糙度及加工余量一压铸件的尺寸精度影响压铸件尺寸精度的主要要素：模具的制造精度开模和抽芯以及推出机构运动形状的稳定程度模具运用过程中的磨损量引起的误差模具的修缮的次数及其运用期限。24.影响压铸件尺寸精度的主要要素续：合金本身化学成分的偏向任务环境温度的高低合金收缩率的动摇压铸工艺参数的偏向压铸机精度和刚度引起的误差25.压铸件线性尺寸公差及

7、选用见表5-7。公差带应对称分布，即公差的一半取正值，另一半取负值。采用非对称设置，应在图样上注明。合金公差等级CT锌合金4-6铝（镁 ）合金5-7铜合金6-8表5-7 压铸件根本尺寸公差等级1、长度尺寸26.压铸件受分型面或压铸模活动部分影响的尺寸、应按表5-8规定在根本尺寸公差上再加附加公差。表5-8 线性尺寸受分型面和压铸模活动部分影响附加的公差27.2、壁厚、肋厚、法兰或凸缘厚度等尺寸壁厚、肋厚、法兰或凸缘厚度等尺寸公差按表5-9选取。表5-9 厚度尺寸公差28.3、圆角半径尺寸圆角半径尺寸公差按表5-10选取。表5-10 园角半径尺寸公差29.4、角度和锥度尺寸 自在角度和自在锥度尺

8、寸公差按表5-11选取。表5-11 自在角度和自在锥度公差30.5、孔中心距尺寸孔中心距尺寸公差按表5-12选取。假设受模具分型面和活动部分影响，在根本尺寸公差上也应加附加公差。表5-12 孔中心距尺寸公差31.二外表外形和位置 对于压铸件来说，变形是一个不可忽视的问题，其公差值应控制在一定的范围内，整形前和整形后的平面度和直线度公差，平行度、垂直度和倾斜度公差，同轴度和对称度公差分别按表5-13，表5-14和表5-15选取。表5-13 压铸件平面度和直线度公差32.表5-14 压铸件平行度、垂直度和倾斜度公差表5-15 压铸件同轴度和对称度公差33.三外表粗糙度在填充条件良好的情况下，压铸件

9、外表粗糙度普通比模具成型外表的粗糙度低两级。假设是新模具，压铸件上可衡量的外表粗糙度应到达相当于国标GB13l1989的Ra2.56.3mm，也能够到达Ra0.32mm。随着模具运用次数的添加，通常压铸件的外表粗糙度值会逐渐变大。34.当压铸件的尺寸精度与形位公差达不到设计要求而需机械加工时，应优先思索精整加工，以便保管其强度较高的致密层。机械加工余量应选用较小值，见表5-16。表5-16 机械加工余量四加工余量35.一、压铸压力的选择压射比压的选择应根据压铸件的外形、尺寸、复杂程度、壁厚、合金的特性、温度及排溢系统等确定，普通在保证压铸件成形和运用要求的前提下选用较低的比压。第二节 压铸工艺

10、参数的选择36.表5-17选择压射比压要思索的主要要素37.充填速度过小会使铸件的轮廓不清，甚至不能成形。充填速度选择过大，会引起铸件粘型并使铸件内部气孔率添加，使力学性能下降。二、压铸速度的选择充填速度也是压铸工艺主要参数之一，充填速度的高低直接影响压铸件的内部和外观质量。38.对于厚壁或内部质量要求较高的铸件，应选择较低的充填速度和高的增压比压；对于薄壁或外表质量要求高的铸件以及复杂的铸件，应选择较高的比压和高的充填速度；合金的浇注温度较低、合金和模具资料的导热性能好、内浇道厚度较大时，也要选择较高的充填速度。充填速度的选择，普通应遵照的原那么：39.表5-18常用的充填速度40.合金浇注

11、温度是指金属液从压室进入型腔的平均温度，通常用保温炉内的温度表示，普通高于合金液相线2030。 浇注温度过高，合金收缩大，使铸件容易产生裂纹，铸件晶粒粗大，还能呵斥脆性； 浇注温度过低，易产生冷隔、外表流纹和浇缺乏等缺陷；三、温度参数的选择一合金浇注温度41.表5-18各种压铸合金浇注温度42.压铸模预热的作用有两个方面：防止高温液体金属对冷压铸模的“热冲击，以延伸压铸模运用寿命；防止液体金属在模具中因激冷而很快失去流动性，使铸件不能顺利充型，呵斥浇缺乏、冷隔、“冰冻等缺陷，或即使成形也因激冷增大线收缩，引起铸件产生裂纹或外表粗糙度添加等缺明。二压铸模具的温度43.表5-19 不同压铸合金的压

12、铸模预热温度及任务温度44.图5-15 压铸件力学性能与压铸模任务温度的关系1ZL105 2ZM545.金属液自开场进入型腔到填满所需的时间称为填充时间。充填时间长短取决于铸件的体积、壁厚的大小及铸件外形的复杂程度。对大而简单的铸件，充填时间要相对长些；对复杂和薄壁铸件充填时间要短些。当压铸件体积确定后，填充时间与内浇口速度和内浇口截面积之乘积成反比。四、充填、持压和开模时间一充填时间46. 表5-20铸件的平均壁厚与充填时间的引荐值47.从液态金属充填型腔到内浇道完全凝固时，继续在压射冲头下的继续时间称为持压时间。持压时间长短取决于压铸件的资料和壁厚。对于熔点高、结晶温度范围大的厚壁压铸件，

13、持压时间应长些，对熔点低、结晶温度范围小的薄壁压铸件、持压时间可以短些。二持压时间和留模时间1、持压时间48.表5-21 消费中常用的持压时间49.停留时间过短，由于铸件强度尚低，能够在铸件顶出和自压铸模落下时引起变形，对强度差的合金还能够由于内部气孔的膨胀而产生外表气泡。停留时间太长，那么铸件温度过低，收缩大，对抽芯和顶出铸件的阻力亦大：对热脆性合金还能引起铸件开裂，同时也会降低压铸机的效率。2、留模时间留模时间是指持压时间终了到开模推出压铸件的时间，以推出压铸件不变形、不开裂的最短时间为宜。50.构造复杂的厚壁压铸件压射力要大；构造复杂的薄壁压铸件压射速度要快，浇注温度和模具温度要高；外形

14、普通的厚壁压铸件持压时间和留模时间要长。综上所述，压铸工艺参数中压力、速度、温度及时间的选择应遵照以下原那么：51.压铸过程中对模具型腔、型芯外表、滑块、推出元件、压铸机的冲头和压室等所喷涂的光滑资料和稀释剂的混合物，通称为压铸涂料。第三节 压铸用涂料52.为压铸合金和模具之间提供有效的隔离维护层，防止金属液直接冲刷型腔和型芯外表，改善模具的任务条件；降低模具热导率，坚持金属液的流动性，提高金属的成型性；高温时坚持良好的光滑性能，减少压铸件与模具成型部分尤其是型芯之间的摩擦，便于推出，延伸模具寿命，提高压铸件的外表质量；预防粘模对铝、锌合金而言。一、压铸涂料的作用53.在高温形状下具有良好的光

15、滑性；挥发点低，在100150，稀释剂能很快挥发；涂敷性好；对压铸模和压铸件无腐蚀作用；性能稳定，在空气中稀释剂不应挥发过快而变稠，存放期长；高温时不分解出有害气体，并不会在压铸模型腔外表产生积垢；配制工艺简单，来源丰富，价钱廉价。 二、对涂料的要求54. 运用涂料时应特别留意用量，不论是涂刷还是喷涂，要防止厚薄不均或者太厚； 当采用喷涂时，涂料浓度要加以控制。用毛刷涂刷时，在刷后运用紧缩空气吹匀； 喷涂或涂刷后，应待涂料中的稀释剂挥发后才干合模浇注； 喷涂涂料后，应特别留意压铸模排气道的清理、防止因被涂料堵塞而起不到排气作用。对于转机、凹角部位应防止涂料堆积，以免呵斥压铸件的轮廓不明晰。三、

16、涂料的运用55.一、压铸件的清理压铸件的清理包括取出浇口、排气槽、溢流槽、飞边及毛刺等，有时还需求修整经上述工序后留下的痕迹。压铸机的消费效率很高，因此，在大量消费时实现铸件清理任务机械化和自动化是非常重要的。第四节 压铸件的清理、浸渗、后处置和外表处置56.1、定义压铸件内部缺陷如气孔、针孔等可压入密封剂浸渗剂，使其具有耐压性气密性、防水性，这种方法叫浸渗处置。2、常用的方法真空加压法。二、压铸件的浸渗处置57.压铸件洗净、烘干，装入浸渗罐，用真空泵抽真空，使罐内真空度高于80kPa，然后吸入预热到5070的浸渗剂液体，待完全覆盖压铸件后，封锁阀门并加0.51.0MPa气压，坚持1015mi

17、n后除去浸渗液，取出铸件洗净，经824h枯燥即成。真空加压法的处置工艺58.1、压铸件的后处置压铸件的后处置主要指时效退火和负温时效处置，目的是消除内应力，稳定压铸件的尺寸，提高其力学性能，顺应在负温条件下任务等。三、压铸件的后处置、外表处置59.表5-22 压铸件时效退火和负温时效处置规范60.铝合金压铸件多在铸态下运用，有时为了添加耐蚀性和外表美观，进展外表处置。锌合金压铸件的外表处置主要指铬酸盐钝化处置、镀锌、镀铬；经磷酸盐或铬酸盐液处置后涂漆；喷涂环氧树脂粉涂层；喷涂金属模拟出铜、银、黄铜和金的外观，也可采用阳极处置。镁合金阳极处置外表层具有良好的耐蚀性及耐磨性，并易于涂上装饰性油漆。

18、也可进展电镀。2、压铸件的外表处置61.在金属凝固过程中施以剧烈搅拌，可使普通铸呵斥形时易于构成的树枝晶网络骨架被打碎而成为分散的颗粒悬浮在剩余液相中，这种经搅动制备的合金普通称为非枝晶半固态合金。这种半固态合金在固相率到达50 60时仍具有很好的流动性，可以采用常规的成形工艺如压力铸造、挤压铸造、延续铸造、真空铸造等实现金属的成形，这就是半固态金属成形工艺。第五节 半固态压铸62.降低了浇注温度，模具任务温度，可以提高压铸模的运用寿命；充填时少喷溅，无湍流，卷入的空气少，铸件不易出现疏松、缩孔，故提高了铸件质量；半固态压铸对薄壁件能良好充模，并可改善铸件外表质量；节约金属及能量，同时还可以改

19、善任务环境，消费率也得到提高。一、 半固态压铸特点63.64.半固态合金浆料的制备方法： 搅拌法：机械搅拌法、电磁搅拌法等 应变诱发熔化激活法 放射铸造法 半固态等温热处置法 近液相线法 化学晶粒细化法 二、半固态合金的制备65.在金属液冷却凝固过程中进展剧烈的机械搅拌，树枝晶因遭到剪切力的作用而发生断裂。机械搅拌法是最早采用的方法，其设备构造、工艺操作简单，分为间歇式和延续式两种， 1、机械搅拌法66.(a) 间歇式 (b) 延续式图5-16两种机械搅拌表示图67.利用旋转磁场在金属液中产生感应电流，金属液在洛伦磁力作用下产生运动，到达搅拌的目的。电磁搅拌按磁场方向分为程度式与垂直式。2、电

20、磁搅拌法a垂直式 b程度式 图5-17 电磁搅拌表示图 68.旋转磁场的产生方法：在感应线圈内通入交变电流的方法旋转永磁体法电磁搅拌法的优点：对熔体的污染小，可实现连铸，消费率高，适用范围广；电磁搅拌法的缺陷：设备投资大，工艺复杂。 2、电磁搅拌法续69.工艺过程：将热变形后的棒料在冷却加工到一定数量的变形后，再加热到半固态区等温一段时间，被拉长的晶粒变成了细小的颗粒，随后快速冷却获得非枝晶组织铸锭或铸件。优点：制备的压铸金属坯料纯真，产量较大，对制备熔点较高的非枝晶合金具有独特的优越性。缺陷：工艺较复杂，消费本钱高，消费效率低，仅适用于小尺寸半固态坯料的消费 。3、应变激活法70.流变压铸法

21、将金属液从液相到固相的过程中进展剧烈搅动，在一定固相率下直接将所得到的半固态金属浆料压铸成形的方法，称为流变压铸。触变压铸法利用半固态合金坯料进展压铸成形，这种方法称为触变压铸：三、半固态压铸成形方法71.图5-18 半固态压铸安装原理表示图 72.半固态触变压铸过程表示图 73.半固态流变压铸过程表示图 74. 美国是研讨半固态压铸技术最早的国家，其研讨和运用程度在世界处于领先位置。除美国外，欧洲和日本是半固态压铸技术研讨和运用的主要地域。估计在相当长的一段时期内，半固态压铸的主要市场是汽车工业，铝合合和镁合金是汽车制造业半固态压铸的主要资料。四、半固态压铸的运用75.组织对比 普通组织半固

22、态组织76.半固态压铸零件1 77.半固态压铸零件2 Aluminum Alloy Automobile Parts Obtained by Rheocasting Ann Arbor, MI-based Thixomat Light weight notebook computer Digital video camera78.图5-19 采用Thixomolding技术成形的镁合金薄壁电器件 79. 压铸件的主要缺陷之一是气孔和疏松，不但降低了压铸件的力学性能(特别是伸长率和气密性，而且也不能对其进展焊接和热处置。 处理途径：改良现有设备，特别是对三级压射机构的压铸机，控制压射速度、压力，

23、控制压铸模型腔内的气体。开展特殊压铸工艺，迄今为止主要有真空压铸、充氧压铸、精速密压铸、半固态压铸等。第六节 其他特殊压铸工艺80.定义：真空压铸是用真空泵抽出压铸模型腔内的空气，建立真空后注入金属液的压铸方法。应用：目前，真空压铸只用于消费要求耐压、机械强度高或要求热处置的高质量零件，如传动箱体、气缸体等重要而构造复杂的铸件。一、真空压铸81.消除或减少了压铸件内部的气孔，压铸件强度高，外表质量好， 可进展热处置，可在较高温度下任务；可提高消费率10%20%；减少了压铸时型腔的反压力，可用较低的比压及压铸性能较差的合金，也可用小型压铸机压铸较大或较薄的压铸件；可减小浇注系统和排气系统尺寸；密

24、封构造复杂，制造及安装较困难，本钱较高。一真空压铸的特点82.二真空压铸安装及抽真空方法 图5-2083.真空压铸的密封方法：利用真空罩封锁压铸模借助分型面抽真空图5-21 真空罩安装表示图84.图5-2285.在分析铝合金普通压铸件气孔中的气体成分时发现,其中的气体主要是由空气中的氮和涂料中碳氢化合物中的氢组成,而空气中的氮气应为80% ,其他20%为氧气。这阐明气泡中部分氧气与铝液发生了反响生成了氧化物分散在金属中。由此，美国人爱列克斯提出了充氧压铸的新工艺。充氧压铸是将枯燥的氧气充入压室和压铸模型腔，以取代其中的空气和其他气体。二、充氧压铸86.消除或减少了压铸件内部的气孔，较普通压铸件

25、强度提高10，伸长率添加1.52倍。铸件进展热处置后强度可再提高30，屈服强度添加100%，冲击韧度也显著提高。充氧压铸件可在200320环境中任务。充氧压铸对铝合金成分烧损甚微。充氧压铸与真空压铸相比，构造简单、操作方便，投资少。一充氧压铸的特点87.表5-23 不同压铸方法力学性能对比88.1、充氧压铸安装 充氧方法：压室加氧模具上加氧根本要求：使模具型腔和压室中的空气最快、最彻底的由氧气替代。二充氧压铸安装及工艺参数89.图5-2390.充氧时间：充氧开场时间视压铸件大小反复杂程度而定，般在动、定模分型面相距35mm开场充氧，略停12s后再合模。合模后继续充氧一段时间。充氧压力：充氧压力普通为0.40.7MPa，以确保充氧的流量。压射速度与压射比压：充氧压铸的压射速度、压射比压与普通压铸一样。模具预热温度略高，普通为250，以便使涂料中的气体尽快挥发排除，应合理设计压铸模的浇注系统和排气系统。2、充氧压铸工艺参数91.充氧压铸主要用于铝合金产品上，产品包括需求高强度或需求耐热的零件。国外用充氧压铸法消费的铝合金零件有汽车轮毂、制动器缸体、连杆、齿轮齿条转向机构