《金属压铸工艺与模具设计》第章压铸模设计概述

第7章压铸模设计概述

（时间：1.5次课，3学时）第7章压铸模设计概述

压铸模是进行压铸生产的主要工艺设备。压铸生产能否顺利进行，压铸件质量有无保证都与压铸模结构的合理性和先进性有关。设计时必须对铸件结构工艺性进行分析，了解所选用的压铸机的工作特性和技术参数，掌握不同情况下金属液的充填特性以及考虑加工制造条件和经济效果。

第7章压铸模设计概述7.1压铸机特性曲线7.2压铸模设计原则7.3压铸模结构组成7.4分型面设计7.1压铸机特性曲线7.1.1压铸机压力-流量特性曲线7.1.2压铸模压力-流量特性曲线和工作点7.1压铸机特性曲线压铸模是压铸机的负载，压铸模的设计应该使压铸机的性能得到充分利用和有效发挥，也就是压铸模浇注系统应该与压铸机的压射系统相匹配，在金属液充填过程达到最佳状态。为此，首先需要了解压铸机的特性。

7.1.1压铸机压力-流量特性曲线压铸机压射机构是一个由压力油驱动的往复式柱塞泵，如图7.1所示。压射活塞的左右两侧(环形侧和头侧)都有压力油流动。当压力油从右端进入时，压射活塞受头侧高压油的推动向左推进，环形侧的压力油则退回到储油槽。压铸机空载时(即压室内未浇入金属液)，压射活塞左移时所受的阻力有：活塞与压射缸壁的摩擦阻力、环形侧的压力油流出时管道的阻力、压室与压射冲头之间的摩擦阻力等。这些阻力对每一种压铸机的作用都不同，甚至于同一型号的压铸机，由于制造厂家不同，新旧程度不同，其作用也都有所不同。压铸机说明书上标明的压射速度是指空载时的速度。经过对压铸机空载状态检测(如图7.2所示测试曲线)，即可作出以压射比压为纵坐标，以金属液流量为横坐标的直角坐标曲线，这种曲线表示了压铸机的压射特性，称压铸机的压力-流量特性曲线。每种压铸机都有自己一定的特性曲线。当纵坐标是比压p、横坐标是流量的平方q2v

时，此特性曲线表现为一直线。图7.3所示为典型压铸机压力-流量特性曲线。由图7.3可知，画该图只需两个点，即该直线与纵、横坐标轴的两个交点。直线与纵坐标轴的交点是压铸机空载结束时的压射比压，直线与横坐标轴的交点是压铸机空载时计算得出的金属液流量平方，这两个值都按测试曲线(见图7.2)计算而得。压铸机压力-流量特性曲线计算作图数据来自压铸机空载测试曲线及压射机构结构尺寸，计算作图步骤如下：(1) 压射活塞两侧的面积分别与图7.2(a)及图7.2(b)测试所得的压力相乘，乘积之差即为作用于压射冲头上的压力。(2) 作用于压射冲头上的压力除以压射冲头的面积，其商即为空载时的压射比压，也就是压铸机压力-流量特性曲线与P-q2v

图中纵坐标轴的交点。(3) 图7.2(c)中压射冲头行程除以时间，求得压射冲头的压射速度。7.1.1压铸机压力-流量特性曲线(4) 压射冲头速度乘以压室截面积，其积为空载时的压射流量，此流量的平方即为压铸机压力-量特性曲线与P-q2v图中横坐标轴的交点。(5) 连接以上两点，就得到该压铸机的压力-流量特性曲线。由上所得的曲线表示该压铸机压射机构为图7.1所示尺寸时的特性，若压射冲头尺寸变化，储能器压力变化及速度控制阀开度变化，此曲线都随之改变。压射冲头直径不同，压铸机压力-流量特性曲线很容易修正。因为作用在压射冲头上的压力一定时，冲头直径增大，则压射比压变小。而空载压射，冲头速度不变时，冲头面积越大，金属液流量亦越大。所以当压射冲头直径增大时，压铸机压力-流量特性曲线的斜率减小，如图7.4所示。储能器压力增大或降低时，最终压射比压和金属液流量都随之增大或减少，改变储能器内的压力，则所得的压力-流量特性曲线互相平行。因此，求出压铸机储能器某一压力下的压力-流量特性曲线后，若储能器压力变化则可修正成该储能器各种压力时的压力-流量特性曲线，如图7.5所示。压射速度是通过改变速度控制阀的开度来进行调整的。开度增大，压力油通过速度控制阀的流动阻力减小，进入压射腔的压力油流量大为增加，压射速度亦增大，因此，金属液流量随之增加。而速度控制阀开度变化，压铸机储能器压力却不受其影响，亦即压射比压不变。故速度控制阀不同开度的压铸机压力-流量特性曲线在纵坐标轴上交于一点，如图7.6所示。7.1.1压铸机压力-流量特性曲线7.1.1压铸机压力-流量特性曲线7.1.1压铸机压力-流量特性曲线7.1.1压铸机压力-流量特性曲线7.1.1压铸机压力-流量特性曲线7.1.1压铸机压力-流量特性曲线7.1.1压铸机压力-流量特性曲线7.1.1压铸机压力-流量特性曲线7.1.2压铸模压力-流量特性曲线和工作点

7.1.2压铸模压力-流量特性曲线和工作点

7.1.2压铸模压力-流量特性曲线和工作点

7.1.2压铸模压力-流量特性曲线和工作点

金属液流过压铸模浇注系统时，因摩擦等原因会有能量损失，表现为金属液的压力下降，以致测得的金属液流速小于理论流速。实测流速与理论流速之比称为流量系数C0。C0的最大值为1(实测流速就是理论流速，但因摩擦阻力总是存在的，故C0不可能是1)，C0的最小值为0(整个流动系统封闭且静止)。因此流量系数值C0在1～0之间。相同压射比压之下，摩擦阻力越小，流速越大，金属液流量就越大，压铸模压力-流量特性曲线斜度越小。而要达到同样流量时，流量系数越小需要的压射比压越大，如图7.10所示。C0=0.4是许多压铸模浇注系统流量系数代表值，C0=0.7则是希望值。7.1.2压铸模压力-流量特性曲线和工作点

7.1.弊2压铸模故压力-流量特娃性曲线柿和工作仔点7.1.轰2压铸模邀压力-流量特性衬曲线和工它作点7.1案.2压铸模压刊力-流量特境性曲线漆和工作须点图7.1替2不同流量做系数对内赛浇口处金城属液流量第的影响7.1.兽2压铸模压杜力-流量特舍性曲线汽和工作采点图7.1贺3压射冲头牛直径对内翅浇口处金加属液流量丧的影响7.1伐.2压铸模压矛力-流量特性瓶曲线和工胳作点图7.1灿4储能器压车力对内浇辰口处金属今液流量的农影响7.1奴.2压铸模涨压力-流量特辜性曲线落和工作脂点图7.1麦5调整压片射速度孟控制阀放对内浇挣口处金冈属液流借量影响(a)燃—一圈；(b)—二圈；(c)—三圈及训全打开7.1件.2压铸模苏压力-流量特性幻玉曲线和工亿作点例：压铸遥机压射机累构尺寸如巨图7.1所示，压些铸铝合金伙压铸件，驰压铸件重扰量(包括浇注疤系统和溢辈流系统在利内)为6.3孕7N，密度滤为2.7捉g/cm薪3，折合压潜铸件的总孙体积为261逐cm3。压铸脉件的内静浇口截丧面积An为70m拌m2，压铸时灰测量的压炭铸机测试接曲线如图7.16所示。支试求压刷铸机-压铸模体轰系压力-流量特愧性曲线这、工作拒点的压辈射比压良和泵出柔率、流存量系数菌和内浇安口流量即。解：冲头猫移动的有销效距离为(261纲÷19.响63)戒cm≈1总3.5猎cm，大于图7.9(栗c)所示的129细mm，因而草是合理络的。由梅图7.16得知，测在充模定时，环同形侧的仇压力为1.36途MPa，头侧蹲的压力循为2.6速MP添a。那么丸，金属钥液通过脚内浇口出时所受营的力可呢用头侧苦的作用占力与环她形侧的仆反作用灯力之差饼求得，谋即：头侧：2.6葱MPa×迟7854歪×10-邻6m2勤=20.止42k讲N环形侧与：1.36班MPa晨×400执6×10遗-6m嗽2＝5.45匪kN作用在夹压射冲去头的压狮力为(20辈.42蜻-5.或45)笼kN捉=14奋.97政kN，这个掘作用力拌包括压松射时的桨阻力(即摩擦颤力)，实际作纵用在内浇多口处的压滨力小于此彼力。压射塔时的冲头罗速度从图7.16品(c)可以算出贱为(12回9÷6艰5)怨m/s＝1.98何m/s。内浇口斤的流速vn为(1.9宁8×19暴63÷7折0)m茎/s=5幕5.5换m/s。不考虑摩喊擦力，压刃射比压为14.9棒7kN宅÷(19漂63×1侍0-6屡m2)＝762纠6k国Pa≈免7.6士MP努a。泵出率祝为1.9异8m卡/s×兰l96韵3×1季0-6曲m2＝0.0千038借8m绿3/s圈=3.笛88罢L/s。7.1.命2压铸模压科力-流量特腰性曲线饿和工作亚点7.1脸.2压铸模筑压力-流量特性劫曲线和工忽作点7.1止.2压铸模压急力-流量特划性曲线舰和工作朗点7.1熔.2压铸模压跳力-流量特性冤曲线和工端作点7.2压铸模设射计原则压铸模蚀设计应绘该遵循第以下原芝则：(1)压铸模所樱成型的压张铸件应符烂合几何形雅状、尺寸存精度、力理学性能和醉表面质量冷等技术要和求。(2)模具应适味应压铸生材产的工艺更要求。(3)在保证醒压铸件属质量和肌安全生使产的前笋提下，面应采用止先进、突简单的藏结构。宴压铸模慢应操作痰简单、萌动作可彩靠、构卡件有足拘够的强通度和刚党度、装仓拆方便夺、便于京维修、咬使用寿阻命长。(4)模具零件庄加工工艺怠性好，技毯术要求合捧理。(5)掌握压筹铸机的皮技术规昏范，选烫用合适黑的压铸猛机，充春分发挥跟压铸机天的生产完能力。(6)在条件古许可时鼠，模具挠尽可能祸实现标盈准化、非通用化夕，以缩供短设计猴制造周佩期，方喂便管理抄。7.3压铸模结炒构组成压铸模员由定模优和动模崖两部分仗组成。枯定模固茎定在压弯铸机定撕模安装讨板上，赴定模上眠有形成超直浇道阶的浇口玩套，浇辰口套与果压铸机丙的喷嘴隐或压室冶相接；势动模固讲定在压律铸机动锦模安装杯板上，肆并随动低模安装愁板作开为合模移同动。合源模时，夸动模与翼定模闭执合构成揭型腔和气浇注系慎统，金清属液在归高压下水充满型哗腔。开苦模时，磁动模与径定模分含开，借多助设在窗动模上准的推出笼机构将仓压铸件洒推出。压铸模的许结构组成随较复杂，剂结构形式炒多种多样趴，图7.18所示模趋具为典床型压铸行模的结谁构组成荣，根据错模具上挣各个零洞件所起锅的作用穗，压铸拘模分为正以下几厅个部分:7.3压铸模差结构组浴成7.3压铸模结镰构组成(1)成型零件锅。动定模咸合拢后构雨成型腔的蹲零件称成塌型零件。滨成型零件息包括固定咐的和活动梁的镶块和陶型芯。如记图7.18中的动模啊镶块22、定模口镶块23、型芯24及侧型轮芯21。(2)浇注系订统。浇珠注系统唇是连接怨模具型峡腔与压高室，引搜导金属景液进入攀型腔的跪通道。爬它是由悄直浇道巧、横浇坦道、内钱浇口及团余料组搜成的。盛图7.18中的浇穷口套25、浇道贼镶块26等构成浇奶注系统。(3)导向零亡件。导李向零件安是引导边动模开枕合模时垃可靠地伞按一定揭方向进俯行运动量并确保岛动定模剑准确定威位的零孝件。导铅向零件斑一般由顶导柱和静导套组亭成，如阿图7.18中的导淘柱28、导套30。(4)推出机构毙。推出机偿构是指铸尘件成型后道动、定模债分开，把树铸件从模诵具中推出皮的装置。糠一般情况蛮下，推出楼机构由推克杆、复位适杆、推杆亏固定板、赖推板以及辫用于推出培机构导向时的推板导叼柱、推板盐导套等组桂成。如图7.1古8中零件4、5、3、10、9及6、7。(5)抽芯机构倍。铸件的沿侧面有凹痒凸或孔穴俱时，需要忙用侧型芯炭来成型。墓在铸件脱富模之前，武必须先将大侧型芯从视铸件中抽江出，这个覆使侧型芯索移动的机滥构称为抽租芯机构或寇侧向抽芯御机构。抽冲芯机构的陆形式很多卷，图7.1枝8所示的模逗具为斜导葛柱抽芯机恰构，由斜团导柱18、滑块17、楔紧块16、挡块12、弹簧15、螺杆14等组成蕉，由斜铃导柱驱释动侧型读芯移动缺，完成置侧向抽抹芯。(6)排溢系统披。排溢系膛统是指根赏据金属液依在型腔中法的充填情跨况而设计美的溢料槽得和排气槽挂，其作用蓬是排除型叶腔中的气隔体、涂料喊残渣以及绍冷污金属殿液。溢料瓜槽的设置女要与浇注耀系统相配抵合，以便非更好发挥脊作用，一兄般开设在译成型零件肢上，位于绕最先流入任型腔的金淡属液流的较末端；排淡气槽一般对开设在分揉型面上，斧也可以用厚通孔套板贷的型芯头爽间隙、推筒杆间隙等律排气。(7)冷却系幼统。为款了平衡草模具温卷度，使皆模具在扛要求的晋温度下沈工作，财防止型正腔温度划急剧变扭化而影痛响铸件眯质量，怎模具常弓设置冷荒却系统浸。冷却磁系统一东般是在毁模具上燃开设冷剑却水道则。(8)模体。模拣体包括定秆模座板、侨定模套板狸、动模座嫁板、动模叼套板、支艇承板、垫公块等。模毫体起装配敲、定位和难安装作用系。如图中西的零件27、19、1、32、31、8等。除上述用部分之绩外，压饶铸模内火还有紧杨固用的理螺钉、指圆柱销茧等。7.4分型面设熔计7.4吉.1分型面形的形式7.4.严2分型面选陡择原则7.4分型面设葡计分型面廊的确定养是模具突设计中恭的第一呼个程序情。将模吼具适当扎地分成企两个或执两个以粮上可以笋分离的营主要部三分，可统以分离蝇部分的顷接触表阅面分开谦时能够各取出压杯铸件及慢浇注系毙统，成冲型时又春必须紧缎密接触刊，这样邀的接触睛表面称借为模具弦的分型茎面。分型面的侮表示一般涂是：为了坝分开模具在，若分型阵面两边的展模具都移言动，就用歌“←|→”表示；吴若一方敢不动另肝一方移中动，则竭用“←|”表示，“|”表示分捧型面位搏置，箭籍头指向霉移动方聚向。假口如一副矮压铸模调上有多回个分型舱面，就偶按分开巾的先后维次序标戴出“A”、“B”、“C”、……或“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”、……等。7.4设.1分型面旗的形式分型面的每形状基本阁上有以下锡几种形式连：(1)平直分型虚面。分型竹面为一平改面且平行忍于压铸机洗动、定模探安装板平歪面。如图7.19础(a)所示。(2)倾斜分型扑面。分型衔面与压铸滑机动、定建模安装板洞成一角度辈，如图7.1暴9(b抬)所示。(3)阶梯分型殃面(又称折线线分型醒面)。整个数分型面宗不在同待一平面删上，由题几个阶脊梯(折线)平面组焰成，如阴图7.1善9(c样)所示。(4)曲面分型瓶面。分型厅面由压铸贞件外形圆柄弧面或曲古面构成，偷如图7.19罗(d)所示。(5)直分型巴面。分疏型面垂侧直压铸度机动、最定模安再装板平崇面。如幕图7.1粪9(e怠)所示有苍两个分旷型面，旱分型面A与动、定圾模安装板敬平行，分饰型面B则垂直于郊它们。7.4.伤1分型面的户形式7.4晌.2分型面选日择原则模具设计阶中要划分倘动、定模扶各自包含勿型腔的哪窄些部分及纷位置，图7.20为三种基腰本划分方退法。图中(a)是压铸林模型腔漆全部在摆定模内墙。(b)是型腔债分别布努置在动术模和定依模内。(c)则是型腔茅全部处于锁动模内。对压铸去件而言宜，主要除问题是上如何进彩行分割续，确定给动、定问模中各妹容纳压粘铸件的惜哪些部项分，它协的哪个屯面位于赚压铸模李分型面博处。压铸件粮上位于戒模具分桂型面处触的面也相就是压衬铸件上围的分型际面。分锡型面与芬铸件在魔模具中丑的位置薪、浇注转系统及肠排溢系夸统的布阔置、模臭具的结薪构、压槐铸件的港精度等单有密切抽关系。租选择分跑型面应眠符合以蒸下原则巾：(1)分型面症应选在学压铸件湖外形轮如廓尺寸车最大的乞截面处龙。这是菠选择分恩型面最杀基本的仆一个原达则，否义则，开姿模后压够铸件就记无法从法模具型灰腔中取轰出。(2)选择的贴分型面丈应使压没铸件在针开模后苍留在动室模。由肆于压铸晴模动模胡部分设汁有推出居装置，疤因此，桌开模后播必须保弓证压铸霜件脱出袭定模随名着动模唇移动。普为了达灭到这一丑点，设肿计时应剩使动模闻部分被堆压铸件孙包住的胡成型表傍面多于单定模部径分。图7.2军1中若采立用图(a)所示分型冷面，由于野压铸件凝蝇固冷却后扯包住定模石型芯的力搬大于包住典动模型芯慌的力，分澡型时压铸昂件会留在润定模而无距法脱出，什若改用图(b)所示的分邀型面，就午能满足脱毫出定模型还腔的要求竭。(3)分型面选川择应保证千压铸件的渣尺寸精度似和表面质拘量。同轴怀度要求高雀的压铸件吉选择分型亭面时最好坏把有同轴贤度要求的恒部分放在夸模具的同痛一侧。如庭图7.2当2所示的更压铸件剥，两个杆外圆柱卖面与中衣间小孔椅要求有浩较高的锹同轴度艰，若采侍用图(a)的形式，绕型腔分别我在动、定骆模两块模潮板上加工骑出来，内戚孔分别由犯两个单支军点固定的御型芯成型溪，精度不焦易保证；峡而采用图(b)形式，矛型腔同茶在定模锄内加工爹出，内所孔用一尝个双支删点固定族的型芯酬成型，悉精度容阻易保证存。7.4推.2分型面选将择原则由于分型名面不可避盈免地会使尽压铸件表卸面留下合喘模痕迹，轻严重的会线产生较厚寄的飞边，膨因此，通病常不在要坡求光滑的笼表面或带碎圆弧的转吓角处分型挽。如图7.23所示，若献采用图(a)形式会宣影响压停铸件外吧观，而么采用图(b)形式比旨较合理上。另一背方面，猴与分型象面有关漠的合模舰方向尺罗寸精度始也不易弱保证。趋如图7.2娃4所示，去若采用善图(a)所示的分戒型面，10-茄0.0辛39借mm的尺寸新精度难旺以达到来，采用煌图(b)的形式班，尺寸丧精度就码较容易怕保证。(4)分型面果应尽量泄设置在榴金属液译流动方衣向的末标端。在律确定分缘瑞型面时穷，应与它浇注系续统的设璃计同时传考虑。仰为了使恨型腔有篮良好的湖溢流和僵排气条腾件，分锡型面应蚕尽可能支设置在己金属液就流动方镜向的末新端。若颜采用图7.25批(a)的形式贯，金属蜂液从中新心浇口牙流入，础首先封鞋住分型场面，型苹腔深处伤的气体辞就不易逝排出；仅而采用凡图7.2姨5(b厨)的形式，原分型面处蒙最后充填渐，造成了迁良好的排社气条件。(5)分型面选详择应便于奏模具加工歼。分型面轿选择应考苹虑模具加惑工工艺的须可行性、右可靠性及