《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述精品

第7章壓鑄模設計概述

（時間：1.5次課，3學時）暑沸胖丘堪剝媚疼榆敏瓣模磁磕襖賦鈕偉苗吃撻共弛吾軒是便象及蠟反薛《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述第7章壓鑄模設計概述

壓鑄模是進行壓鑄生產(chǎn)的主要工藝設備。壓鑄生產(chǎn)能否順利進行，壓鑄件質量有無保證都與壓鑄模結構的合理性和先進性有關。設計時必須對鑄件結構工藝性進行分析，了解所選用的壓鑄機的工作特性和技術參數(shù)，掌握不同情況下金屬液的充填特性以及考慮加工制造條件和經(jīng)濟效果。

戲擂俏琳終遜籽照鷹耗封鉸店拜流馬棕毆姓組慧迎鑷圖例常念暢馭攆渺?！督饘賶鸿T工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述第7章壓鑄模設計概述7.1壓鑄機特性曲線7.2壓鑄模設計原則7.3壓鑄模結構組成7.4分型面設計長孤班屠彩吃諧汛變桿閹話派鵑北轎鳥蔽四虹虹吱陀匯附舞沁篙通胸鍵剪《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1壓鑄機特性曲線7.1.1壓鑄機壓力-流量特性曲線7.1.2壓鑄模壓力-流量特性曲線和工作點促冰堵培鐐法玫饋締棋雷羽勢唾漆粱摟之寐篷惟棘盧狄熟吝樂亂壇昏薩磋《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1壓鑄機特性曲線壓鑄模是壓鑄機的負載，壓鑄模的設計應該使壓鑄機的性能得到充分利用和有效發(fā)揮，也就是壓鑄模澆注系統(tǒng)應該與壓鑄機的壓射系統(tǒng)相匹配，在金屬液充填過程達到最佳狀態(tài)。為此，首先需要了解壓鑄機的特性。

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金屬液流過壓鑄模澆注系統(tǒng)時，因摩擦等原因會有能量損失，表現(xiàn)為金屬液的壓力下降，以致測得的金屬液流速小于理論流速。實測流速與理論流速之比稱為流量系數(shù)C0。C0的最大值為1(實測流速就是理論流速，但因摩擦阻力總是存在的，故C0不可能是1)，C0的最小值為0(整個流動系統(tǒng)封閉且靜止)。因此流量系數(shù)值C0在1～0之間。相同壓射比壓之下，摩擦阻力越小，流速越大，金屬液流量就越大，壓鑄模壓力-流量特性曲線斜度越小。而要達到同樣流量時，流量系數(shù)越小需要的壓射比壓越大，如圖7.10所示。C0=0.4是許多壓鑄模澆注系統(tǒng)流量系數(shù)代表值，C0=0.7則是希望值。吏瞬裔坎狗廠處紳愧縛磊碾邊靡療揍薦鋒航嘗阿諒泥于凍錯哆峨況恫格皖《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1.2壓鑄模壓力-流量特性曲線和工作點

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圖7.12不同流量系數(shù)對內澆口處金屬液流量的影響科穗環(huán)敘播絨線囑兆羽伎啞閣炕戈錢歪贏瑣圓隱犁掄假畏淚綽莽蘋瞧巖杉《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1.2壓鑄模壓力-流量特性曲線和工作點

圖7.13壓射沖頭直徑對內澆口處金屬液流量的影響綠元項袱蒜準瑩蟄旗獰爵迸奉僑叫攪經(jīng)箕識喧迸叭坎鍛靳靴斑兆裂扎閨貪《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1.2壓鑄模壓力-流量特性曲線和工作點

圖7.14儲能器壓力對內澆口處金屬液流量的影響拒砧銷拙子正淤阿詩撐式解搞飄簡潭孫茬骨逝中彩鐵損敏棘嘆忙桓譬匡矮《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1.2壓鑄模壓力-流量特性曲線和工作點

圖7.15調整壓射速度控制閥對內澆口處金屬液流量影響(a)—一圈；(b)—二圈；(c)—三圈及全打開部血倆束鑰玫穆劈際罷玄憋嚙潮材禍山庸綴伎虧椽戴友恤噶李龔弧且拔釉《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1.2壓鑄模壓力-流量特性曲線和工作點例：壓鑄機壓射機構尺寸如圖7.1所示，壓鑄鋁合金壓鑄件，壓鑄件重量(包括澆注系統(tǒng)和溢流系統(tǒng)在內)為6.37N，密度為2.7g/cm3，折合壓鑄件的總體積為261cm3。壓鑄件的內澆口截面積An為70mm2，壓鑄時測量的壓鑄機測試曲線如圖7.16所示。試求壓鑄機-壓鑄模體系壓力-流量特性曲線、工作點的壓射比壓和泵出率、流量系數(shù)和內澆口流量。解：沖頭移動的有效距離為(261÷19.63)cm≈13.5cm，大于圖7.9(c)所示的129mm，因而是合理的。由圖7.16得知，在充模時，環(huán)形側的壓力為1.36MPa，頭側的壓力為2.6MPa。那么，金屬液通過內澆口時所受的力可用頭側的作用力與環(huán)形側的反作用力之差求得，即：頭側：2.6MPa×7854×10-6m2=20.42kN環(huán)形側：1.36MPa×4006×10-6m2＝5.45kN作用在壓射沖頭的壓力為(20.42-5.45)kN=14.97kN，這個作用力包括壓射時的阻力(即摩擦力)，實際作用在內澆口處的壓力小于此力。壓射時的沖頭速度從圖7.16(c)可以算出為(129÷65)m/s＝1.98m/s。內澆口的流速vn為(1.98×1963÷70)m/s=55.5m/s。不考慮摩擦力，壓射比壓為14.97kN÷(1963×10-6m2)＝7626kPa≈7.6MPa。泵出率為1.98m/s×l963×10-6m2＝0.00388m3/s=3.88L/s。毅譏藕胃玲漣劊止般繕曝拿艦籠易轉銘洽奢級處摔永星患翅紛藕幅萄噓框《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1.2壓鑄模壓力-流量特性曲線和工作點絲駛見讓廊佳醞芒伐陶木增攬秀針攬薯秸室塵算婚氦句騾奸拆久籬育鄂臨《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1.2壓鑄模壓力-流量特性曲線和工作點褒藥跌具掌異悲擅蜘焊冪喉曼遏色蛾亨位泛且捷燕終礁狄唉剎疵亭莎咸幫《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1.2壓鑄模壓力-流量特性曲線和工作點供怕苛封緬燥兇氧甚維唱旦破飄墑腕繩留餅誼嬌器換漂峰捏條彤質曉悉撥《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.1.2壓鑄模壓力-流量特性曲線和工作點祝割蝶肄秉翔諾瀉啞囑鎮(zhèn)峰辜召夫準盒嶄沖岸蔭彥待儒梢杜朝憚淹邱憊擄《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.2壓鑄模設計原則壓鑄模設計應該遵循以下原則：(1) 壓鑄模所成型的壓鑄件應符合幾何形狀、尺寸精度、力學性能和表面質量等技術要求。(2) 模具應適應壓鑄生產(chǎn)的工藝要求。(3) 在保證壓鑄件質量和安全生產(chǎn)的前提下，應采用先進、簡單的結構。壓鑄模應操作簡單、動作可靠、構件有足夠的強度和剛度、裝拆方便、便于維修、使用壽命長。(4) 模具零件加工工藝性好，技術要求合理。(5) 掌握壓鑄機的技術規(guī)范，選用合適的壓鑄機，充分發(fā)揮壓鑄機的生產(chǎn)能力。(6) 在條件許可時，模具盡可能實現(xiàn)標準化、通用化，以縮短設計制造周期，方便管理。姿?；辗灞О巳鬼樦a藤宮快蕾動焚酷蛙米璃餞卓處磁揖訛混療好晌敦指《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.3壓鑄模結構組成壓鑄模由定模和動模兩部分組成。定模固定在壓鑄機定模安裝板上，定模上有形成直澆道的澆口套，澆口套與壓鑄機的噴嘴或壓室相接；動模固定在壓鑄機動模安裝板上，并隨動模安裝板作開合模移動。合模時，動模與定模閉合構成型腔和澆注系統(tǒng)，金屬液在高壓下充滿型腔。開模時，動模與定模分開，借助設在動模上的推出機構將壓鑄件推出。壓鑄模的結構組成較復雜，結構形式多種多樣，圖7.18所示模具為典型壓鑄模的結構組成，根據(jù)模具上各個零件所起的作用，壓鑄模分為以下幾個部分:漬邱忱征津圾瑚刺濘鎢墮欲泌萍始忽一栗而?？蛐吭篡櫻滓咨邓菥拖藓ァ督饘賶鸿T工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.3壓鑄模結構組成悄昌拇慧玩訃矚窗肆跡籮被沙敢旗瑰如刻壺歲降循玖軌拇仙蕉泅誡嬌拌纏《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.3壓鑄模結構組成(1) 成型零件。動定模合攏后構成型腔的零件稱成型零件。成型零件包括固定的和活動的鑲塊和型芯。如圖7.18中的動模鑲塊22、定模鑲塊23、型芯24及側型芯21。(2) 澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)是連接模具型腔與壓室，引導金屬液進入型腔的通道。它是由直澆道、橫澆道、內澆口及余料組成的。圖7.18中的澆口套25、澆道鑲塊26等構成澆注系統(tǒng)。(3) 導向零件。導向零件是引導動模開合模時可靠地按一定方向進行運動并確保動定模準確定位的零件。導向零件一般由導柱和導套組成，如圖7.18中的導柱28、導套30。(4) 推出機構。推出機構是指鑄件成型后動、定模分開，把鑄件從模具中推出的裝置。一般情況下，推出機構由推桿、復位桿、推桿固定板、推板以及用于推出機構導向的推板導柱、推板導套等組成。如圖7.18中零件4、5、3、10、9及6、7。(5) 抽芯機構。鑄件的側面有凹凸或孔穴時，需要用側型芯來成型。在鑄件脫模之前，必須先將側型芯從鑄件中抽出，這個使側型芯移動的機構稱為抽芯機構或側向抽芯機構。抽芯機構的形式很多，圖7.18所示的模具為斜導柱抽芯機構，由斜導柱18、滑塊17、楔緊塊16、擋塊12、彈簧15、螺桿14等組成，由斜導柱驅動側型芯移動，完成側向抽芯。(6) 排溢系統(tǒng)。排溢系統(tǒng)是指根據(jù)金屬液在型腔中的充填情況而設計的溢料槽和排氣槽，其作用是排除型腔中的氣體、涂料殘渣以及冷污金屬液。溢料槽的設置要與澆注系統(tǒng)相配合，以便更好發(fā)揮作用，一般開設在成型零件上，位于最先流入型腔的金屬液流的末端；排氣槽一般開設在分型面上，也可以用通孔套板的型芯頭間隙、推桿間隙等排氣。(7) 冷卻系統(tǒng)。為了平衡模具溫度，使模具在要求的溫度下工作，防止型腔溫度急劇變化而影響鑄件質量，模具常設置冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)一般是在模具上開設冷卻水道。(8) 模體。模體包括定模座板、定模套板、動模座板、動模套板、支承板、墊塊等。模體起裝配、定位和安裝作用。如圖中的零件27、19、1、32、31、8等。除上述部分之外，壓鑄模內還有緊固用的螺釘、圓柱銷等。派死聽濰熙潔若翱刷惋桌鉀估楷怔棗崇朽塊鼠鈕撐瞄廈究襲椰翰穿磁溶縫《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.4分型面設計7.4.1分型面的形式7.4.2分型面選擇原則為廚亥慎窗薄閉異零竊鞍咽胞文只撿嚴采涵額浪米術燒涼秋眼回恨戰(zhàn)還諸《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.4分型面設計分型面的確定是模具設計中的第一個程序。將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或兩個以上可以分離的主要部分，可以分離部分的接觸表面分開時能夠取出壓鑄件及澆注系統(tǒng)，成型時又必須緊密接觸，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。分型面的表示一般是：為了分開模具，若分型面兩邊的模具都移動，就用“←|→”表示；若一方不動另一方移動，則用“←|”表示，“|”表示分型面位置，箭頭指向移動方向。假如一副壓鑄模上有多個分型面，就按分開的先后次序標出“A”、“B”、“C”、……或“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”、……等。孟說倪澡室朔仰越掌傲表顆斷堤悄巫餓審?；痧図椗虏戎{舉彎臟醇并攀痘《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.4.1分型面的形式分型面的形狀基本上有以下幾種形式：(1) 平直分型面。分型面為一平面且平行于壓鑄機動、定模安裝板平面。如圖7.19(a)所示。(2) 傾斜分型面。分型面與壓鑄機動、定模安裝板成一角度，如圖7.19(b)所示。(3) 階梯分型面(又稱折線分型面)。整個分型面不在同一平面上，由幾個階梯(折線)平面組成，如圖7.19(c)所示。(4) 曲面分型面。分型面由壓鑄件外形圓弧面或曲面構成，如圖7.19(d)所示。(5) 直分型面。分型面垂直壓鑄機動、定模安裝板平面。如圖7.19(e)所示有兩個分型面，分型面A與動、定模安裝板平行，分型面B則垂直于它們。更昌藕痙釣智拂臀漂團油迅屏繭圍項分已束蜜洛漲匯犯革倆楓焰奠斂兆莽《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.4.1分型面的形式也對萌偶畦翟使為醬浙掏暗肝鈍葛暖綿滔桐玻突嘩緬浴宇吱幾茨兒健滾熾《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.4.2分型面選擇原則

模具設計中要劃分動、定模各自包含型腔的哪些部分及位置，圖7.20為三種基本劃分方法。圖中(a)是壓鑄模型腔全部在定模內。(b)是型腔分別布置在動模和定模內。(c)則是型腔全部處于動模內。對壓鑄件而言，主要問題是如何進行分割，確定動、定模中各容納壓鑄件的哪些部分，它的哪個面位于壓鑄模分型面處。壓鑄件上位于模具分型面處的面也就是壓鑄件上的分型面。分型面與鑄件在模具中的位置、澆注系統(tǒng)及排溢系統(tǒng)的布置、模具的結構、壓鑄件的精度等有密切關系。選擇分型面應符合以下原則：(1) 分型面應選在壓鑄件外形輪廓尺寸最大的截面處。這是選擇分型面最基本的一個原則，否則，開模后壓鑄件就無法從模具型腔中取出。(2) 選擇的分型面應使壓鑄件在開模后留在動模。由于壓鑄模動模部分設有推出裝置，因此，開模后必須保證壓鑄件脫出定模隨著動模移動。為了達到這一點，設計時應使動模部分被壓鑄件包住的成型表面多于定模部分。圖7.21中若采用圖(a)所示分型面，由于壓鑄件凝固冷卻后包住定模型芯的力大于包住動模型芯的力，分型時壓鑄件會留在定模而無法脫出，若改用圖(b)所示的分型面，就能滿足脫出定模型腔的要求。(3) 分型面選擇應保證壓鑄件的尺寸精度和表面質量。同軸度要求高的壓鑄件選擇分型面時最好把有同軸度要求的部分放在模具的同一側。如圖7.22所示的壓鑄件，兩個外圓柱面與中間小孔要求有較高的同軸度，若采用圖(a)的形式，型腔分別在動、定模兩塊模板上加工出來，內孔分別由兩個單支點固定的型芯成型，精度不易保證；而采用圖(b)形式，型腔同在定模內加工出，內孔用一個雙支點固定的型芯成型，精度容易保證。力臟叼舉又嶼賀苔暫擯弘裔李設撕定刷蠕斡渠干濁獸扶邦壯猿遞返壕綱在《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述《金屬壓鑄工藝與模具設計》第7章：壓鑄模設計概述7.4.2分型面選擇原則

由于分型面不可避免地會使壓鑄件表面留下合模痕跡，嚴重的會產(chǎn)生較厚的飛邊，因此，通常不在要求光滑的表面或帶圓弧的轉角處分型。如圖7.23所示，若采用圖(a)形式會影響壓鑄件外觀，而采用圖(b)形式比較合理。另一方面，與分型面有關的合模方向尺寸精度也不易保證。如圖7.24所示，若采用圖(a)所示的分型面，10-0.039mm的尺寸精度難以達到，采用圖(b)的形式，尺寸精度就較容易保證。(4) 分型面應盡量設置在金屬液流動方向的末端。在確定分型面時，應與澆注系統(tǒng)的設計同時考慮。為了使型腔有良好的溢流和排氣條件，分型面應盡可能設置在金屬液流動方向的末端。若采用圖7.25(a)的形式，金屬液從中心澆口流入，首先封住分型面，型腔深處的氣體就不易排出；而采用圖7.25(b)的形式，分型面處最后充填，造成了良好的排氣條件。(5) 分型面選擇應便于模具加工。分型面選擇應考慮模具加工工藝的可行性、可靠性及方便性，盡量選擇平直分型面，對于是否需要曲面分型應慎重考慮。如圖7.26所示的壓鑄件，底部端面是球面，若采用圖(a)所示的曲面分型，動、定模板的加工十分困難，而采用圖(b)所示的平直分型面形式，只需在動模鑲塊上加工出球面，動、定模板的加工非常簡單方便。除了以上介紹的幾條原則外，選擇分型面時應盡量減小壓鑄件在分型面上的投影面積，以避免此面積與壓鑄機最大許用壓鑄面積接近而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。在幾個方向有型芯的情況下，應盡量將抽芯距