機(jī)械加工：第九章壓鑄工藝

1、1 第九章 壓鑄工藝9.1概述23456 第九章 壓鑄工藝壓鑄以很高的壓力和極快的速度將熔化的金屬壓入磨具內(nèi)，并在高壓下進(jìn)行結(jié)晶凝固而獲得零件的方法。 引信體、支持套筒、滑塊座、回轉(zhuǎn)體等。特點(diǎn)：1.可制造薄壁、深腔、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、小孔、螺紋零件。 2.制件尺寸精度較高IT11IT13。 3.制件表面質(zhì)量好 表面粗糙度精度 0.40.8 4.制件強(qiáng)度較高（比砂型鑄造高2540%） 5.生產(chǎn)率和材料利用率高（制件一般不需要機(jī)加或 少量機(jī)加） 6.壓鑄件不宜在高溫下工作（熱處理，焊接等） 7.壁厚不能太厚，一般不超過 68。 （沒有補(bǔ)縮手段，太厚易形成縮孔、縮松） 8.不易切削加工（易暴露內(nèi)部疵?。?。

2、9.設(shè)備造價(jià)較貴，不適于小批量生產(chǎn)。79.2 壓鑄過程一、壓鑄形式 熱室壓鑄（熱室壓鑄機(jī)） 冷室壓鑄（冷室壓鑄機(jī)）熱室壓鑄工作原理 1噴嘴 2-壓鑄模 3通道 4壓射沖頭 5進(jìn)料孔 6壓室 7熔融金屬 8坩鍋8 一、壓鑄形式 立式冷室壓鑄工作原理 （a）合模后向壓室內(nèi)澆入金屬液 （b）壓射 （c）開模和頂出壓鑄件9 一、壓鑄形式 臥式冷室壓鑄工作原理 （a）合模后向壓室內(nèi)澆入金屬液 （b）壓射 （c）開模和頂出壓鑄件10 二、壓鑄過程 （a）開始階段 （b）封口階段（c）堆聚階段（d）充填階段（e）密實(shí)階段（f）開模階段（g）脫模階段11 9.3 壓鑄金屬充填理論一、噴射充填理論 弗洛梅爾根據(jù)

3、鋅合金對(duì)矩形截面的型腔進(jìn)行充填所得結(jié)論，金屬液從內(nèi)澆口射入型腔并充滿的型腔過程分為兩個(gè)階段：沖擊和淌流階段。 “由前返回”- 液池- 渦流（排氣孔應(yīng)開設(shè)在內(nèi)澆口附近）12 9.3 壓鑄金屬充填理論二、全壁厚充填理論 勃蘭特根據(jù)鋁合金對(duì)矩形截面的型腔進(jìn)行充填所得結(jié)論，金屬液從內(nèi)澆口射入型腔后即擴(kuò)展至型壁，并沿整個(gè)型腔截面向前推進(jìn)，直至充填滿整個(gè)型腔。“由后向前”-不產(chǎn)生渦流（排氣孔應(yīng)開設(shè)在內(nèi)澆口對(duì)面）13 9.3 壓鑄金屬充填理論三、三階段充填理論 第一階段，（a）金屬液首先沖擊對(duì)面型壁，并沿型腔表面向各方擴(kuò)展，形成鑄件表層，決定了鑄件的表面質(zhì)量。 第二階段，（b）金屬液不斷聚積在鑄件表層的內(nèi)表

4、面，形成鑄件外層。（c）金屬液產(chǎn)生渦流，進(jìn)一步聚積擴(kuò)大而逐步充填，決定了鑄件的表面硬度。 第三階段，（d）壓實(shí)階段，決定了鑄件的強(qiáng)度。14 9.4 壓鑄用合金一、對(duì)合金的要求 1有足夠的流動(dòng)性（金屬充滿型腔的必要條件）。 2收縮小（收縮合金在冷凝過程中鑄件體積縮減現(xiàn)象）。 收縮過程： 液態(tài)收縮- 產(chǎn)生縮孔 結(jié)晶態(tài)收縮- 產(chǎn)生縮松 固態(tài)收縮-引起鑄造應(yīng)力和裂紋 3在高溫下應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和塑性。 （鑄件在高溫下從模具中被頂出時(shí)，要克服對(duì)型芯的包緊力和粘模力）。 15 9.4 壓鑄用合金二、引信壓鑄件常用合金 1鋅合金 特點(diǎn)：壓鑄工藝性好，澆注溫度低，模具壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)速度快，機(jī)械性能好，易進(jìn)行表面處

5、理。 常用鋅合金：2號(hào)，3號(hào)鋅合金。 2鋁合金。 特點(diǎn)：鑄造性能好，比重小（2.52.88g/cm3），耐腐蝕性好，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好。16 9.5 壓鑄模一、壓鑄模的基本結(jié)構(gòu) 動(dòng)模-開模時(shí)活動(dòng)的部分，與壓鑄件合模機(jī)相連接。 定模-模具中不動(dòng)的部分。 1動(dòng)模底板 2定模套板 3-定模底板 4鑲塊 5-定模 6-動(dòng)模 7型芯 8橫澆道鑲塊 9直澆道套 10導(dǎo)套 11-導(dǎo)柱 12、13、14頂出桿 15擋板 16導(dǎo)釘 17反頂桿 18-頂出桿固定板17 一、壓鑄模的基本結(jié)構(gòu) 1成型零件。 型框構(gòu)成鑄件外形的零件。 型芯構(gòu)成鑄件內(nèi)孔、側(cè)凹的零件。 （成型零件用合金鋼制造） 用型芯可鑄出形狀較復(fù)雜的鑄件

6、，但型芯工作條件較惡劣，處于高溫金屬包圍中，所以是模具中首先損壞的元件。 可溶性型芯型芯在鑄造后留在鑄件中，再用溶液將型芯溶掉。 磷酸鈣型芯Ca(PO4)2溶于硝酸。 硅酸鹽型芯（NaOSiO2或Na2O2SiO2）溶于水。18 一、壓鑄模的基本結(jié)構(gòu) 2澆注系統(tǒng)（澆道） 澆道溝通型腔和壓室的通道。（直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口、分流錐） 1-鑄件 2-內(nèi)澆口 3-橫澆道 4-直澆道 5-分流錐19 一、壓鑄模的基本結(jié)構(gòu) 內(nèi)澆口開設(shè)的位置，大小和方向決定了金屬流動(dòng)的方向、速 度和過程。 （a）液態(tài)金屬沿整個(gè)截面向前推進(jìn)，最后充填排氣道，有利于排氣。 （b）充填初期將排氣道堵塞，型腔內(nèi)大量氣體卷入金屬液

7、，鑄件內(nèi)部質(zhì)量降低。 內(nèi)澆口開設(shè)原則： 對(duì)準(zhǔn)分裂面。 開設(shè)在鑄件最厚實(shí)的部位。 避免金屬液直接沖擊型壁和型芯。 靠近鑲件，使鑲件得到足夠預(yù)熱包緊。20 一、壓鑄模的基本結(jié)構(gòu) 3排氣系統(tǒng) 作用：可使型腔內(nèi)氣體排出，提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量。 盡量開設(shè)在分型面上。（避免飛邊影響脫摸）。 排氣槽應(yīng)有轉(zhuǎn)折。（防止液噴濺） 當(dāng)排氣量不夠時(shí)，增大排氣槽寬度，切忌增大厚度。 4.溢流槽 作用：接受和集聚來(lái)自型腔的臟物，冷金屬和氧化物，改 善鑄件質(zhì)量。（對(duì)壁厚不均的鑄件，在薄壁處開設(shè) 溢流槽，可改善熱因素，有利于充型，防止欠鑄等 缺陷）。 5.導(dǎo)向另件： 作用：保證模具各活動(dòng)部分在開、合模過程中沿一定方向 準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)。

8、 6.頂出機(jī)構(gòu)： 作用：用于鑄件的出模，將鑄件從模腔內(nèi)頂出。21 一、壓鑄模的基本結(jié)構(gòu) 7.抽芯機(jī)構(gòu)： 作用：將活動(dòng)型芯抽出（有些型芯阻礙鑄件從模具中取出。） 1活動(dòng)型芯 2動(dòng)模底板 3限制塊 4彈簧 5滑塊6斜拉桿 7楔緊塊 8定模套板 9-定模底板（a）合模狀態(tài)（b）開模過程（c）抽芯結(jié)束狀態(tài)8.模架（包括定模板、動(dòng)模板、固定板和其它固定用另件） 作用：將模具的各個(gè)機(jī)構(gòu)加以組合固定，并安裝在壓鑄機(jī)上。 22 二、分型面的選擇 1.應(yīng)便于澆注系統(tǒng)的安排 澆注系統(tǒng)的模澆道和內(nèi)澆口應(yīng)設(shè)計(jì)在分型面處。 2.對(duì)制造精度.位置精度要求較高的鑄件應(yīng)在分型面同一側(cè)的模內(nèi)成型 1動(dòng)模 2分型面 3定模 4壓

9、鑄件 5-型芯（a）易于保證鑄件的同軸度要求，模具便于制造。（b）不易保證鑄件的同軸度要求。23 二、分型面的選擇鑄件上垂直于分型面的尺寸標(biāo)注法。 A的精度最低。B的精度中等C的精度最高24 二、分型面的選擇3. 要保證開模后鑄件能留在動(dòng)模內(nèi)（模具的頂出機(jī)構(gòu)在動(dòng)模部分） 如不能確保鑄件留在動(dòng)模內(nèi)，可采取一些措施。（如開設(shè)工藝孔，增加對(duì)動(dòng)模部分的包緊力） 25 9.6 壓鑄工藝參數(shù)一、 比壓（Py） Py金屬液在壓室內(nèi)單位面積上所受的力 Py=4P/ P壓鑄機(jī)壓射力 D壓室（壓射頭）直徑 比壓的大小影響著壓鑄件的強(qiáng)度和表面質(zhì)量。Py大時(shí)鑄件組織致密，質(zhì)量好；Py過大會(huì)使磨具過早磨損，或產(chǎn)生裂紋。

10、26 9.6 壓鑄工藝參數(shù)二、澆注溫度和模具溫度 澆注溫度壓鑄時(shí)金屬液從壓室進(jìn)入型腔時(shí)的平均溫度。 （一般用保溫爐內(nèi)的溫度表示）。 澆注溫度一般取比液相線高出2030 預(yù)熱溫度開始?jí)鸿T零件前，加熱模具使溫度接近于工作 溫度。 預(yù)熱目的： （1）避免金屬液激冷過劇很快失去流動(dòng)性而壓不成形。 （2）改善型腔的排氣條件 （3）防止涂料堆積。（涂料堆積會(huì)使鑄件表面光潔 度 還會(huì)發(fā)生粘?，F(xiàn)象） （4）避免模具激熱脹裂 模具（工作）溫度壓鑄生產(chǎn)過程中的溫度tM tM = tb/3 t （） tb-合金澆注溫度 t-溫度公差（取25）27 9.6 壓鑄工藝參數(shù)三、充填時(shí)間、擠壓時(shí)間、開模時(shí)間 充填時(shí)間金屬液

11、自開始進(jìn)入型腔到填滿時(shí)所 用的時(shí)間。（取0.050.5秒） 擠壓時(shí)間從金屬液填滿型腔到凝固之前在壓 力狀態(tài)下持續(xù)的時(shí)間（取24秒） 作用：使金屬液在高溫下凝固結(jié)晶獲得組織致密 的鑄件。（鑄件厚取上限、薄取下限） 開模時(shí)間從持壓終了到鑄件被頂出所用的時(shí) 間。（取530秒） 開模時(shí)間短，鑄件頂出過早，收縮太大影響尺寸精度，收縮嚴(yán)重時(shí)鑄件破裂。 開模時(shí)間長(zhǎng)，鑄件頂出過晚，溫度下降，鑄件對(duì)型芯的包緊力增大，不易頂出，也易損壞型芯。28 9.6 壓鑄工藝參數(shù) 四、充填速度和壓射速度 充填速度金屬液通過內(nèi)澆口進(jìn)入型腔的線 速度。 壓射速度壓射沖頭在壓射過程中的平均速 度。 充填速度的作用：將金屬液在凝固前

12、迅速 輸入型腔。 一定的充填速度，使鑄件輪廓清晰，表面粗糙度下降。但過高，會(huì)先堵塞排氣道，使鑄件產(chǎn)生氣泡，還會(huì)沖刷模具型腔、型芯、使模具磨損過快。29 9.7 壓鑄件的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、壓鑄件形狀 形狀應(yīng)較規(guī)則，盡可能減少和消除鑄件上的側(cè)凹、凸臺(tái)和凹坑。 30 9.7 壓鑄件的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、壁厚 鑄件的壁厚盡量均勻，不同的壁厚相接時(shí)，壁厚逐漸過渡。 壁厚6（否則厚壁處易形成縮孔、縮松使制件強(qiáng)度下降）如有部分厚壁時(shí)，可開設(shè)工藝槽或工藝孔，使壁厚6。 但壓鑄件壁厚也不能太薄，太薄對(duì)金屬流動(dòng)阻力加大，會(huì)出見欠鑄等疵病，影響鑄件強(qiáng)度和外觀。31 9.7 壓鑄件的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、鑄造圓角 鑄件各型面交

13、接處應(yīng)是圓角過渡 鑄造圓角：有助于金屬液的流動(dòng)，可避免因應(yīng)力集中而出現(xiàn)薄弱截面，防止涂料堆積現(xiàn)象。 R （A+B）/2 R鑄件圓角半徑 A、B鑄件圓角相 鄰二壁厚度 分型面處不應(yīng)有R1 ，鑄件無(wú)法脫模。32 9.7 壓鑄件的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、鑄造斜度 使鑄件易于從模中取出。（設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)先考慮結(jié)構(gòu)斜度，再考慮鑄造斜度）33 9.7 壓鑄件的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)五、孔和螺紋 孔的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，避免采用組合型芯 孔徑不能過小，孔深不能過大。 孔距邊緣不能過小。（強(qiáng)度） b(1/4-1/3)h 螺紋也可鑄出，但螺紋不能過長(zhǎng)，過長(zhǎng)使螺距累積誤差加大。34 9.7 壓鑄件的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)六、尺寸精度和表面粗糙度

14、 尺寸公差和粗糙度標(biāo)注要合理 鋁合金：IT11IT13，表面粗糙度精度6.30.4 銅合金：IT12IT14，表面粗糙度精度6.30.4七、加工余量 加工余量不應(yīng)過大，以避免使缺陷暴露出來(lái)。 取0.20.5；不能超過0.8。 安排機(jī)加的目的： 1.除去鑄造斜度； 2.達(dá)到更高的尺寸精度和較低的粗糙度； 3.得到未能鑄出的側(cè)凹； 4.去掉澆口、飛邊等。35 9.7 壓鑄件的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)八、鑲嵌件先將所需制件用機(jī)加法制成，然后經(jīng)壓鑄將壓鑄合金與鑲嵌件結(jié)合成一體。 注意：鑲嵌件周圍的金屬層厚度b1.5； 鑲嵌件上不應(yīng)有尖角； 帶有鑲嵌件的鑄件避免熱處理。使用鑲嵌件的目的： 1.提高鑄件局部強(qiáng)度和耐磨、絕緣等性能。 2