《金属压铸工艺与模具设计》第章：压铸模成型零部件与模体设计

第9章压铸模成型零部件与模体设计

（时间：3次课，6学时）第9章压铸模成型零部件与模体设计

压铸模是由成型零件和结构零件组成的。模具结构中构成型腔的零件称为成型零件。模具所必要的其他零部件统称结构零部件。第9章压铸模成型零部件与模体设计9.1成型零件结构设计9.2压铸模模体设计与计算9.1成型零件结构设计9.1.1成型零件结构形式9.1.2镶拼式结构设计要点9.1.3成型零件的固定9.1.4成型零件结构尺寸9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1成型零件结构设计压铸模成型零件主要是指镶块和型芯。一般浇注系统、溢流与排气系统也在成型零件上加工而成。这些零件直接与金属液接触，承受着高速金属液流的冲刷和高温、高压作用。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。

9.1.1成型零件结构形式成型零件在结构上可分为整体式和镶拼式两种。1．整体式结构模具成型部分直接在模板上加工而成，如图9.1所示。这种结构的成型零件强度、刚度好，不易变形，铸件外观没有模具镶拼痕迹和披缝，表面光洁平整，结构紧凑，模具外形小，便于设置冷却水通道。但加工困难。整体式结构一般用于型腔较浅的小型单腔模，结构简单，精度要求不高和压铸合金熔点较低的模具以及铸件批量小不需进行热处理的模具。2．镶拼式结构模具成型部分的型腔、型芯是由镶块镶拼而成。镶块装入动、定模套板内加以固定，构成动、定模型腔，这种结构在压铸模中广泛应用。镶拼式结构的复杂型腔表面可用机械加工代替钳工操作，简化加工工艺，提高模具制造质量；可以合理使用优质钢材，降低成本；型腔局部结构改变或损坏时，更换、修理方便；拼接处的适当间隙有利排气。但镶拼式增加装配工作量和难度，拼缝处易产生披缝，既影响铸件外表质量，又增加除去披缝的工作量，模具的热扩散条件也变差了。镶拼式结构一般用于型腔较深或较大的模具、多腔模具及成型表面比较复杂的模具。镶拼式结构又分为整体镶块式(图9.2(a))和组合镶块式(见图9.2(b))。整体镶块式应用较广，几乎已属标准化，它具有整体式的优点，强度、刚度好，不易变形，铸件上无拼缝溢流痕迹，节省优质钢材。9.1.1成型零件结构形式图9.1整体式结构9.1.1成型零件结构形式9.1.2镶拼式结构设计要点

设计镶块、型芯应符合如下要求：(1) 便于机械加工。如图9.3(a)所示结构加工困难，如图9.3(b)所示结构则加工方便。(2) 避免锐角和薄壁，以免在模具加工、热处理及压铸件生产过程中产生变形和裂纹。如图9.4(a)所示两个型芯全镶拼，加工虽较简单，但型芯之间的镶块壁很薄，强度较差，易出现材料热疲劳，热处理后易变形和产生裂纹。改为如图9.4(b)所示结构，镶块强度高，使用寿命长。如图9.5(a)所示中镶块边缘A处有锐角影响镶块寿命，改为如图9.4(b)所示结构则镶块强度高。(3) 镶拼间隙处的披缝方向与脱模方向应一致，以免影响脱模。如图9.5(a)所示镶拼形式会在铸件上产生与脱模方向不一致的披缝，如图9.5(b)所示结构披缝不影响脱模。(4) 提高镶块、型芯与模板相对位置的稳定性。如图9.6(a)所示型芯细长一端固定，稳定性差，易弯曲甚至断裂。如图9.6(b)所示型芯两端固定就避免上述问题。(5) 镶块、型芯应便于维修、更换。9.1.2镶拼式结构设计要点

9.1.2镶拼拼式结构设设计要点9.1.2镶拼拼式结构设设计要点9.1.2镶拼拼式结构设设计要点9.1.3成型型零件的固固定成型零件安安装时与相相关构件应应有足够的的稳定性，，还要便于于加工和装装拆。1．镶块的的固定镶块通常装装在模具的的套板内并并加以固定定。套板分分通孔和盲盲孔两种，，因而固定定的形式有有所不同，，但都要求求固定时保保持与相关关零件的稳稳定性和可可靠性，以以及便于加加工和装拆拆。(1) 对盲盲孔的套板，，镶块用螺钉钉直接紧固在在套板上(见见图9.7)。该形式多多用于圆形镶镶块或型腔较较浅的模具。。非圆形镶块块只适用于单单腔模具。(2) 对通通孔的套板，，用台阶压紧紧镶块或直接接用螺钉将镶镶块和座板紧紧固。台阶固固定形式如图图9.8所示示，多用于型型腔较深或一一模多腔的模模具，以及对对于狭小的镶镶块不便于用用螺钉紧固的的模具。无台台阶式则是镶镶块与支承板板(或压板)直接用螺钉钉紧固(见图图9.9)。。若动、定模都都是通孔的，，则动模及定定模上镶块安安装孔的形状状和大小应该该一致，以便便于组合加工工，容易保证证动、定模的的同轴度，防防止压铸件错错位。2．型芯的固固定型芯大多采用用台阶式的固固定方式。型型芯靠台阶固固定在镶块、、滑块或动模模套板内，制制造和装配都都很方便(见见图9.10)。此外，，也可采用螺螺钉式(见图图9.11)、螺塞式(见图9.12)、销钉钉式(见图9.13)等等。3．螺纹型芯芯与螺纹型环环螺纹型芯和螺螺纹型环是分分别用来成型型压铸件内螺螺纹和外螺纹纹的。压铸件件的螺纹部分分脱模有在模模内进行，亦亦有在模外手手工进行。模模外手工脱模模时，螺纹型型芯或螺纹型型环与模体不不固定连接，，压铸成型后后，将螺纹型型芯或螺纹型型环与压铸件件一起从模内内推出，在模模外手工将它它们分开。合合模成型前，，再将螺纹型型芯或螺纹型型环放入模内内，也就是说说它们是活动动的镶件。图图9.14是是活动螺纹型型芯在模内的的安装形式。。图9.15是活动螺纹纹型环的安装装。4．镶块、型型芯的止转当圆柱形镶块块或型芯的成成型部分有方方向性时，为为了保持动、、定模镶块和和其他零件的的相对位置，，必须采用止止转措施。常常用的止转形形式是采用销销钉止转和平平键止转(见见图9.16和图9.17)。销钉钉止转形式加加工方便，应应用范围较广广，但因接触触面小，经多多次拆卸后装装配精度会下下降，而平键键止转形式因因接触面大故故精度较高。。9.1.3成成型零件件的固定图9.7镶镶块在盲孔孔套板中的固固定形式9.1.3成成型零件件的固定图9.8通通孔套板台台阶固定9.1.3成成型零件件的固定图9.9通通孔套板无无台阶式9.1.3成成型零件件的固定图9.10型型芯固定定形式9.1.3成成型零件件的固定图9.11螺螺钉固定定型芯9.1.3成成型零件件的固定图9.12螺螺塞固定定型芯9.1.3成成型零件件的固定图9.13销销钉固定定型芯9.1.3成成型零件件的固定图9.14活活动螺纹纹型芯的安装装9.1.3成成型零件件的固定9.1.3成成型零件件的固定图9.16销销钉止转转形式9.1.3成成型零件件的固定图9.17平平键止转转形式9.1.4成成型零件件结构尺寸镶块、型芯非非成型部分的的尺寸称成型型零件结构尺尺寸。1．镶块的结结构尺寸镶块结构尺寸寸主要包括镶镶块壁的厚度度、镶块底的的厚度、台阶阶的高度及宽宽度等。(1) 镶块块壁厚尺寸推推荐值见表9.1。表中中型腔的边长长L及深度尺寸H1是对整个型型腔侧面的大大部分面积而而言的，对不不规则的型腔腔中的一些小小的凸块与凹凹坑忽略不计计。镶块壁厚厚尺寸S与型腔的侧面面积(L×H1)成正比。。对几何形状状复杂、型腔腔深度H1较小而套板板又采用通孔孔结构的情况况，镶块高度度应与套板厚厚度一致。9.1.4成成型零件件结构尺寸9.1.4成成型零件件结构尺寸9.1.4成成型零件件结构尺寸9.1.4成成型零件件结构尺寸9.1.4成成型零件件结构尺寸9.1.4成成型零件件结构尺寸9.1.5成成型零件件成型尺寸计计算成型零件的成成型尺寸是指指成型零件中中直接决定压压铸件几何形形状的尺寸，，又称成型零零件工作尺寸寸。1．成型尺寸寸分类成型尺寸主要要可分为：型型腔尺寸(包包括型腔径向向尺寸和深度度尺寸)、型型芯尺寸(包包括型芯径向向尺寸和高度度尺寸)、成成型部分的中中心距和位置置尺寸、螺纹纹型芯尺寸和和螺纹型环尺尺寸等五类尺尺寸。为方便成型尺尺寸计算，对对其作了一些些规定：压铸件尺寸偏偏差的正负符符号应按铸件件在机械加工工或修整、磨磨损过程中的的尺寸变化趋趋向而定。模模具成型部分分制造偏差的的正负符号应应按成型部分分在机械加工工或修整、磨磨损过程中的的尺寸变化趋趋向而定。当当零件在机械械加工过程中中，按图纸设设计基准顺序序，尺寸趋向向于增大的偏偏差符号为““+”；尺寸寸趋向减小的的偏差符号为为“-”；尺尺寸变化趋向向稳定的偏差差为“±”，，如中心距离离、位置尺寸寸。(1) 型腔腔类尺寸在计计算中采用单单向正偏差，，它们在加工工、磨损后尺尺寸增大。型型芯类尺寸在在计算中采用用单向负偏差差，它们在加加工、磨损后后尺寸减少。。与之相应，，压铸件外形形尺寸采用单单向负偏差，，内腔尺寸采采用单向正偏偏差。模具上上的中心距与与磨损无关，，采用双向等等值正、负偏偏差，压铸件件上中心距尺尺寸也同样采采用双向等值值正、负偏差差。(2) 凡是是有脱模斜度度的各类成型型尺寸，首先先应保证与铸铸件图上所规规定尺寸的大大小端的部位位一致。如铸铸件图上未明明确规定尺寸寸的大小端的的部位时，则则视铸件尺寸寸是否留有加加工余量而定定(见图9.18)。对对无加工余量量的铸件尺寸寸，以保证铸铸件装配时不不受阻碍为原原则，对留有有加工余量的的铸件尺寸，，以保证切削削加工时有足足够的加工余余量为原则。。故作如下规规定：无加工工余量量的铸铸件尺尺寸(见图图9.18(a))：型型腔尺尺寸以以大端端为基基准，，另一一端按按脱模模斜度度相应应减小小；型型芯尺尺寸以以小端端为基基准，，另一一端按按脱模模斜度度相应应增大大；螺螺纹型型环、、螺纹纹型芯芯成型型部分分的螺螺纹外外径、、中径径及小小径尺尺寸均均以大大端为为基准准。两面留留有加加工余余量的的铸件件尺寸寸(见见图9.18(b))：：型腔腔尺寸寸以小小端为为基准准；型型芯尺尺寸以以大端端为基基准。。单面留留有加加工余余量的的铸件件尺寸寸(见见图9.18(c))：：型腔腔尺寸寸以非非加工工面的的大端端为基基准，，加上上斜度度值及及加工工余量量，另另一端端按脱脱模斜斜度值值相应应减小小；型型芯尺尺寸以以非加加工面面的小小端为为基准准，减减去斜斜度值值及加加工余余量，，另一一端按按脱模模斜度度值相相应增增大。。一般铸铸件的的尺寸寸公差差应不不包括括因脱脱模斜斜度而而造成成的尺尺寸误误差。。9.1.5成成型型零件件成型型尺寸寸计算算9.1.5成成型型零件件成型型尺寸寸计算算(3)在在计算算与分分型面面垂直直且有有关联联的压压铸件件尺寸寸时，，往往往要将将计算算后的的尺寸寸加以以修正正。因因为在在压射射时，，分型型面会会有胀胀开的的趋势势，胀胀开的的大小小与压压铸件件在分分型面面上投投影面面积、、金属属液的的充填填压力力及锁锁模力力的大大小有有关。。在一一般情情况下下，胀胀开的的数值值在0.05～～0.2mm之间间，所所以在在计算算这一一类型型腔尺尺寸时时，将将计算算结果果减小小0.05～0.2mm，，同时时适当当提高高制造造精度度。2．影影响压压铸件件精度度的因因素压铸件件尺寸寸精度度受压压铸件件本身身结构构及合合金材材料、、压铸铸工艺艺、压压铸模模设计计制造造、压压铸机机性能能等多多方面面的影影响。。确定定成型型尺寸寸时，，应综综合考考虑各各影响响因素素。(1)压压铸件件收缩缩率的的影响响压铸过过程中中，合合金的的凝固固收缩缩是影影响压压铸件件尺寸寸精度度的主主要因因素。。对合合金冷冷却收收缩的的规律律和收收缩量量掌握握得越越全面面越准准确，，则计计算出出成型型尺寸寸准确确程度度越高高。合金收收缩过过程可可分三三个阶阶段。。第一一阶段段是液液态收收缩。。由于于金属属液的的过热热度(超过过液相相线的的温度度)一一般都都不高高，所所以这这一阶阶段的的收缩缩值不不大。。第二二阶段段是金金属由由液态态转变变为固固态的的凝固固收缩缩。这这阶段段的收收缩值值虽大大，但但因这这个阶阶段是是在模模具中中完成成的，，受模模具限限制，，自由由收缩缩很困困难，，其收收缩值值在压压铸件件总收收缩值值中占占的比比例也也不是是最大大。第第三阶阶段是是压铸铸件随随模冷冷却到到开模模脱出出的固固态收收缩。。开始始收缩缩仍在在模具具中，，脱模模后便便处于于自由由收缩缩状态态。这这阶段段收缩缩值的的大小小根据据压铸铸件脱脱模时时的温温度而而定。。压铸铸件脱脱模温温度越越高，，收缩缩值越越大。。形状状简单单的、、壁厚厚较厚厚的压压铸件件收缩缩值比比复杂杂的薄薄壁压压铸件件收缩缩值大大。此此外，，收缩缩率在在同一一铸件件的各各个部部位可可能是是不同同的。。如压压铸件件包住住型芯芯的径径向尺尺寸收收缩率率小于于轴向向尺寸寸收缩缩率。。又如如在模模具中中处于于模温温较高高部位位的收收缩率率就要要大些些。9.1.5成成型型零零件件成成型型尺尺寸寸计计算算9.1.5成成型型零零件件成成型型尺尺寸寸计计算算9.1.5成成型型零零件件成成型型尺尺寸寸计计算算9.1.5成成型零零件成型型尺寸计计算(4)模模具结结构及压压铸工艺艺影响对于同一一个压铸铸件，分分型面选选取不同同，压铸铸件在模模具中的的位置就就不同，，压铸件件上同一一部位的的尺寸精精度就有有差异。。另外，，选用活活动型芯芯还是固固定型芯芯，抽芯芯部位及及滑动部部位的形形式与配配合精度度对压铸铸件在该该部位的的尺寸精精度也有有影响。。在压射射过程中中，采用用较大的的压射比比压时，，有可能能使分型型面胀开开而出现现微小的的缝隙，，因而从从分型面面算起的的尺寸将将会增大大。涂料料涂刷的的方式、、涂料涂涂刷的量量及其均均匀程度度也会影影响压铸铸件尺寸寸精度。。9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.1.5成型型零件成型型尺寸计算算9.2压压铸模模模体设计与与计算9.2.1压铸铸模模体设设计9.2.2动定定模套板边边框厚度计计算9.2.3动模模支承板厚厚度计算9.2.4动定定模座板设设计9.2.5导向向机构设计计9.2压压铸模模模体设计与与计算压铸模模体体是将镶块块、型芯、、抽芯机构构和导向机机构等加以以组合和固固定，使之之成为模具具，并能安安装在压铸铸机上进行行生产的部部分。模体体包括动定定模套板、、支承板、、动定模座座板及合模模导向机构构等。9.2.1压铸铸模模体设设计压铸模模体体设计时应应根据使用用要求综合合考虑其结结构及镶块块布置。1．模体结结构对模体结构构有如下要要求。(1)模模体应有足足够的强度度和刚度，，在模具使使用中不破破坏、不变变形。(2)型型腔的胀模模力中心应应尽可能接接近压铸机机合模力的的中心，以以防压铸机机受力不均均造成锁模模不严。(3)镶镶块到模体体边缘的模模面上需留留有足够的的部位设置置导柱、导导套、销钉钉、紧固螺螺钉。当镶镶块为组合合式时，模模体边缘的的宽度应进进行验算。。对设有抽抽芯机构的的模具，模模边框应满满足滑块导导滑长度和和设置楔紧紧块的要求求。(4)推推出机构受受力中心要要求与压铸铸机的推出出装置基本本一致。当当推出机构构偏心时，，应加强推推板导柱的的刚度，以以保证推板板推出时平平稳。(5)模模体不宜过过重，以便便装卸、修修理和搬运运，并减轻轻压铸机负负荷。模体体上要设置置吊运的吊吊环或螺孔孔。(6)连连接模板用用的紧固螺螺钉和定位位销钉的直直径和数量量应根据受受力大小选选取，位置置分布要均均匀。9.2.1压铸铸模模体设设计2．镶块设设计原则镶块是型腔腔的基体，，在成型加加工后经热热处理镶入入套板内。。设计镶块块时应考虑虑以下几点点：(1)一一模多腔生生产同一种种铸件的模模具，一个个镶块上只只宜布置一一个型腔，，以利于机机械加工和和减少热处处理变形的的影响，也也便于镶块块在制造和和压铸生产产中损坏时时进行更换换。(2)一一模多腔生生产不同种种类压铸件件的模具，，不应将壁壁厚、体积积和复杂程程度相差很很多的各种种铸件布置置在一副模模具内(尤尤其是铸件件质量要求求较高时)，以避免免同一个工工艺参数不不适应不同同铸件的要要求。(3)凡凡经金属液液流经的部部位(如浇浇道、溢流流槽处)均均应在镶块块范围内。。凡受金属属液强烈冲冲刷的部位位，宜设置置单独镶块块，以备更更换。(4)镶镶块的排列列应为模体体各部位创创造热平衡衡条件，并并留有调整整的余地。。(5)镶镶块外形根根据型腔的的几何形状状来确定，，一般为圆圆形、方形形和矩形，，以便于套套板孔加工工。3．镶块在在分型面上上的基本布布置形式压铸模镶块块在分型面面上的布置置按压铸机机类型不同同而有如下下几种：(1)热热压室或立立式冷压室室压铸机压压铸模的镶镶块布置见见图9.22。9.2.1压压铸模模模体设计9.2.1压压铸模模模体设计9.2.1压压铸模模模体设计9.2.2动动定模套套板边框厚度度计算9.2.2动动定模套套板边框厚度度计算9.2.2动动定模套套板边框厚度度计算9.2.2动动定模套套板边框厚度度计算9.2.2动动定模套套板边框厚度度计算9.2.2动动定模套套板边框厚度度计算9.2.3动动模支承承板厚度计算算9.2.3动动模支承承板厚度计算算9.2.3动动模支承承板厚度计算算9.2.3动动模支承承板厚度计算算9.2.4动动定模座座板设计压铸模是通过过动定模座板板将动模与定定模分别安装装在压铸机上上的。1．定模座板板设计定模座板与定定模套板构成成压铸模定模模部分的模体体。由于定模模座板与压铸铸机上的定模模安装板贴紧紧，一般不作作强度计算，，其厚度根据据压铸机型号号在表9.9中选取。9.2.4动动定模座座板设计9.2.4动动定模座座板设计9.2.4动动定模座座板设计定模座板上的的孔D(见表表9.9)是是压铸模在压压铸机上安装装时的定位孔孔，浇口套安安放在此。安安装模具时，，压铸机压室室端面或喷嘴嘴端面与模具具上的浇口套套端面相吻合合，设计时要要精确计算模模具上浇口套套与压室或喷喷嘴之间的配配合尺寸。定模座板上要要留出安装压压板或紧固螺螺钉的位置(表9.9图图中双点划线线到轮廓线的的距离，取30～60mm)。可可以沿座板四四周留出位置置，也可以在在相对的两边边留出位置，，以便将定模模压紧固定在在压铸机上，，双点划线处处可以是定模模座板的外形形尺寸。当定定模套板上安安装镶块的孔孔是盲孔，即即以定模套板板替代定模座座板时，仍然然需要留出安安装压板或紧紧固螺钉的位位置。2．动模座板板、垫块的设设计动模座板与垫垫块一起构成成模座。模座座与动模套板板、动模支承承板及推出机机构组成压铸铸模动模部分分模体。垫块块是支承模体体承受机器压压力的构件。。垫块的一端端与动模的支支承板相连，，另一端则紧紧固在压铸机机的动模安装装板上。垫块块的两端在压压铸生产过程程中承受压铸铸机的锁模力力，在推出铸铸件时又承受受较大的推出出反力，因此此垫块与动模模模板的紧固固形式必须稳稳固可靠。在在模体较小的的情况下垫块块还可以用来来调整模具的的总厚度，满满足最小压铸铸模厚度(压压铸机的参数数)的要求。。垫块还应满满足推出机构构和推出行程程的要求。模座的基本形形式有角架式式、积木式和和整体式三种种。角架式模座结结构简单、制制造方便、质质量轻、节省省材料，适用用于小型模具具(见图9.28(a))。积木式模座由由垫块和动模模座板组合而而成，使用较较普遍，适用用于中小型模模具(见图9.28(b))。整体式模座是是整体铸出的的，强度、刚刚度都较高，，适用于大中中型模具(见见图9.28(c))。。9.2.4动动定模座座板设计9.2.5导导向机构构设计导向机构的作作用：一是导导向作用，引引导动模按规规定的方向移移动，以保证证在安装和合合模时动模运运动方向准确确。二是定位位作用，保证证动定模两大大部分之间精精确对合，从从而保证压铸铸件形状和尺尺寸精度，并并避免模具内内各种零件发发生碰撞。最常用的导向向机构由导柱柱、导套组成成。1．导柱的结结构和尺寸导柱的典型结结构如图9.29所示。。其中A型导导柱适用于简简单模具和小小批量生产的的模具。B型型导柱固定部部位尺寸与导导套外径一致致，便于加工工，能保证精精度，适用于于压铸件精度度要求高及生生产量大的模模具。9.2.5导导向机构构设计9.2.5导导向机构构设计9.2.5导导向机构构设计图9.30导导套的结结构9.2