壓鑄模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、斷面4：沖頭z1+p1/p+v1a2/2g通過澆注系統(tǒng)的流量 q=v內(nèi)澆口 * a內(nèi)襦口二v沖頭* a沖頭p-qa2圖基本原理公式q/<l/s>模具流道壓力流量曲線沖頭速度vp壓射缸壓力pspa壓射比壓q/(l/s)儲能器壓力如杲壓室內(nèi)沒有熔化金厲，除設(shè)備元件的阻力外，壓射油缸運(yùn) 動沒有任何阻力。此時(shí)，沖頭速度最大，直到捷個(gè)設(shè)備的壓力 損失與儲能器的壓力相等為止。這個(gè)速度稱為干式壓射速度（空打最大速度，快速壓射速度控制閥完全開啟），用伽空max 吐匕遠(yuǎn)度可以測量。兩種方式使得v沖2沖空max 種是關(guān)閉部分 快壓射速度控制閥.一種是對沖頭施加壓力。沖頭的所受阻力 與壓射系統(tǒng)損失的壓力

2、相同。金屬液正好提供但力.隨著負(fù)荷 増大，壓射缸的壓力也必須増大，對沖頭龍加于金厲阻力負(fù)荷 相同的力。在v沖hbx時(shí)，壓命缸內(nèi)力舟琵陡著沖頭潼 度下降，壓射缸壓力增大，直到速度為零時(shí)與祐能器壓力相等。p壓射趙=p儲能器（*1 - v沖八2/v沖max人2）對于任何壓鑄機(jī)而言.流量和壓射比壓的關(guān)系完全取決于 沖頭直徑的選擇。如杲模具澆口系統(tǒng)，壓鑄機(jī)參數(shù)，生產(chǎn) 參數(shù)不匹配.就很難制造岀髙質(zhì)吊的鑄件。澆口系統(tǒng)僅在 澆注過程中隊(duì)金屬與模具的變化產(chǎn)生影響。澆口必須能控 制金厲液的流量和正確的澆注形式（霧化，以j系數(shù)表 示）。壓鑄模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)很多時(shí)候國外尤其是美國、德國、澳洲的客戶對中國大陸的壓鑄模具設(shè)計(jì)

3、師都一臉的淡然，有一位朋友說了那是繪圖員不是設(shè)計(jì)師，問其 原因，對機(jī)臺、材料、工藝都不了解，任何設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)都沒有的圖紙，哪怕你做的再好，也是偶然的，結(jié)果不可控，在現(xiàn)在拼效果（效 率+結(jié)果）的時(shí)代，已經(jīng)沒有時(shí)間讓你修修改改，最多只有一次休整的機(jī)會，也就是試模兩次后成型及尺寸必須全部ok，個(gè)星期的休 整時(shí)間頂天了，更不要想什么to 了，直接t1。后面反思，是這么回事，現(xiàn)在很認(rèn)同這種觀點(diǎn)，想想做的好的壓鑄機(jī)廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)輔助系 統(tǒng)都是以數(shù)據(jù)和計(jì)算為依據(jù)的，尤其是使用布勒機(jī)以后這種感覺更加強(qiáng)烈。在一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和現(xiàn)場與機(jī)器數(shù)據(jù)對比后，可以做到參數(shù)計(jì) 算數(shù)據(jù)與機(jī)器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)基本符合，位置差別在4-8mm內(nèi)

4、，速度與壓力設(shè)置在模具設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)達(dá)到自己想要的結(jié)果，一次試模合格率可達(dá) 95%，感覺很不錯(cuò)。這中間最大的功臣就是pq圖表的應(yīng)用。在壓鑄機(jī)運(yùn)行過程中，有三個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作和壓射參數(shù)有關(guān)聯(lián)，為其提供能量，包括兩個(gè)液壓系統(tǒng)和一個(gè)剛性系統(tǒng)。一個(gè)是機(jī)器壓射系統(tǒng)，包 括壓射儲能器、壓射缸、增壓儲能器等部分，屬于液壓系統(tǒng)，為壓射提供能量；一個(gè)是壓射缸活塞、壓射桿、壓射沖頭組成的剛性連接系 統(tǒng)，負(fù)責(zé)傳遞力和速度，是剛性系統(tǒng)；一個(gè)是壓室內(nèi)的熔液，即我們最熟悉的澆注系統(tǒng)，主要硏究兩個(gè)斷面，沖頭前端與內(nèi)澆口部分，為 一段自由的液壓系統(tǒng)。1 因斷面高度相差不大，貝吃仁z2忽略2. 沖頭部位壓力p1>>內(nèi)澆口部位

5、壓力（大 氣壓力）p2,貝ijp2忽略3. 沖頭速度vm2 «內(nèi)澆口速度v2人2，則v1a2/2g 忽略則可以簡化為p仁（pv2a2） /2g即壓射比壓與內(nèi)済口速度之間的函數(shù)關(guān)系 p壓射比壓二' pv內(nèi)楓口人2）/2g表示金屬液上的壓力無化為金屬液的流量提高因金屬液具有粘性，內(nèi)澆口能量損失，沖頭與 料缸摩擦等性質(zhì)，無;去將壓力全部轉(zhuǎn)化為流速, 用一個(gè)開放系數(shù)cd來考志，最終得到pm比圧=（p/2g）hv 內(nèi)澆口/）人2因通過澆注系統(tǒng)的流量q=v內(nèi)濟(jì)口丙a內(nèi)澆口=/沖頭沖頭 將流量帶入公式可得pew 比壓內(nèi)澆口）八2=（p/2g）*（v；4«*a?b）/cd.a內(nèi)澆口

6、）八2p壓射比壓壓射沖頭施于金屬液藥巨方（pa）p金厲液密度（g/cm3）g重力加速度（m/s）q填充流雖（cm3/s）ag內(nèi)澆口戳面面積（cm2）開放系數(shù)，取0.4p.8開放系數(shù)取在0.40. 8,流道流暢，距離短，通過金厲能力強(qiáng)，gq值取07, 涼道阻力大，距離長，通過金厲能力弱.毀值取05： 澆口面積可以明顯彫響流動效率，使用適當(dāng)?shù)膬?nèi)澆 口截面積，可以提高系統(tǒng)效率。這是以液壓原理來分析澆注系統(tǒng)，其硏究對象為沖頭斷面與內(nèi)澆口，涉及成型參數(shù)為壓射比壓（充型壓力）與內(nèi)澆口速度;在壓射過程中，儲能器的壓力（能量）轉(zhuǎn)換為沖頭的動能產(chǎn)生一定的速度和力，根據(jù)液壓原理，壓力p和流量的平方成正比，而液壓系

7、 統(tǒng)內(nèi)減少的能量轉(zhuǎn)化為剛性系統(tǒng)的動能，那么就有了上圖圖表所示的公式；我們可以設(shè)想下，在空速時(shí)沒有任何壓力反饋，全部轉(zhuǎn)化為動 能即速度，沖頭前端的壓力（壓射比壓）為零，壓射缸壓力為零；在增壓結(jié)束時(shí)，沖頭速度為零，全部轉(zhuǎn)化為壓力，剛性系統(tǒng)（壓射桿等） 形成靜態(tài)平衡，則壓射缸壓力與儲能器壓力相等以澆注過程的能量轉(zhuǎn)化來解釋可能更方便理解。vpj伽口壓射沖頭面積壓tppa壓射缸面積沖頭與壓射缸活塞為剛性連接 壓射力f二p壓射缸*amjh缸二p壓射比圧*a；中 壓射金屬流量q二v沖中機(jī)畚空壓射時(shí)最大速克當(dāng)量流量q0二v沖ma/a沖 代入聯(lián)立p壓射缸=p儲醍虻（1v沖a2/v沖max）壓肘比壓可得p壓射比壓

8、* a沖a壓射缸=p能器大(1-qa2/qoa2)即機(jī)器性能曲線p壓射比壓二p赭能時(shí)（1-qa2/qoa2）#asi/a模具性能曲線5 p壓射比圧=（p/2g）*（q/ca少澆口）八2 均轉(zhuǎn)化為金厲液壓射比壓和金屬液流量（沖頭速度）的函數(shù)關(guān)系式，可以總結(jié)以沖頭為研究對象最后我們得到壓鑄機(jī)性能表明線和模具性能表明線，最后都可以換算為沖頭的速度（因直徑一定，則流量可知）與壓射比壓（金屬液塡充 壓力）的關(guān)系。所涉及的參數(shù)為儲能器壓力、壓射缸活塞直徑、沖頭直徑、金屬液密度、內(nèi)澆口面積、沖頭速度，我們可以說沖頭速度與 內(nèi)澆口面積是函數(shù)關(guān)系，可以相互計(jì)算。這也反映了為什么叫pq圖，與時(shí)間無關(guān)。那么什么與時(shí)

9、間有關(guān)？產(chǎn)品材料性能，本身的成型條件，在所需的時(shí)間內(nèi)必須完成充塡過程，否則得不到好鑄件。這就要求壓鑄機(jī)和澆 注系統(tǒng)的能力必須滿足產(chǎn)品所需。這也是pq圖中的工藝窗口的來源，具體表現(xiàn)為一個(gè)可以變動的范圍，這和實(shí)際生產(chǎn)中的參數(shù)設(shè)置時(shí)符 合的，生產(chǎn)好產(chǎn)品并不是只有一組參數(shù)的，需根據(jù)需求選擇一組最佳的參數(shù)。這就要求設(shè)計(jì)師對生產(chǎn)過程壓鑄機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有基本的了解。注意事項(xiàng)：壓射比壓為沖頭施加給澆注系統(tǒng)金屬液的壓力，分為充塡壓射比壓和增壓壓射比壓，充塡壓射比壓和模具澆口、壓鑄機(jī)壓射系統(tǒng)能力匹 配；增壓壓射比壓為純壓力傳遞與模具澆口厚度、壓鑄木幾增壓系統(tǒng)、壓鑄木幾鎖模壓力匹配；pq圖硏究的是壓射能力，為壓射系統(tǒng)的性能

10、表現(xiàn)，與增壓系統(tǒng)開啟后形成的增壓壓力無關(guān)，這就是在很多時(shí)候壓鑄老師傅很少開增壓也 可以壓好產(chǎn)品的原因，調(diào)什么，速度來調(diào)節(jié)壓力，壓實(shí)產(chǎn)品。以布勒機(jī)的參數(shù)來說明：壓射單元壓射力（動態(tài)）409 kn壓射力（增壓的）1096 kn壓射行程850 mm最大柱塞速度8.30 m/s壓射位置0/-350 mm合模單元最大合模力13 000 kn頂出力400 kn頂出行程220 mm模高640-1300 mm開模行程1100 mm最小允許安裝尺寸810*810 mm礙大允許表面壓強(qiáng)100 n/mm2o o o o o o o o o o o o o o8 7 6 5 4 3 2 02- 卷密0 1100 10

11、0100 -0200040006000體積流量(dm3/s) 2800010000 12000 14000 16000在這里我們可以看到，壓射力分為兩項(xiàng)，動態(tài)與增壓，兩者相差很大，旁邊即為機(jī)器的性能曲線，以直徑80的沖頭為例，最大壓射比壓為800bar,合模力為13000kn;液壓系統(tǒng) 駆動功率75 kw最大系統(tǒng)壓力210 bar填充容量一2000 dm3水冷3.5 m3/h中央潤滑馳動功率0.1 kw填充容鈕2.7 dm3壇壓爼系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)80901oo110120130林窒比徑mm最大壓射容雖cm3285036054450538564107520嚴(yán)大壓fl-ma（43）k97.159.0511.1513.4616.0518.80展大壓射莊力bar21 80172313951153969826最大投影聞積cm2596755932112713411574而生產(chǎn)數(shù)據(jù)中，最大壓射力為2180bar,遠(yuǎn)大于機(jī)器性能線顯示的800bar.使用壓射壓力（動態(tài)）409kn,來計(jì)算409kn/ （0.785*80*80平方毫米）=81.4mpa釣為800bar.il®們來校核這個(gè)數(shù)據(jù)，機(jī)器性能壓射力增壓1096