常見的壓鑄模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)

1、壓鑄模具材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壓鑄模具材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄1壓鑄模具的結(jié)構(gòu) 壓鑄模具一般的結(jié)構(gòu)如圖1. 導(dǎo)柱 2固定外模(母模)3分流子鑲套 4分流子 5固定內(nèi)模 6角銷 7滑塊擋片8滑塊9可動(dòng)內(nèi)模 10.可動(dòng)外模(公模)11.模腳 12頂出板 13.頂出銷承板 14回位銷15.導(dǎo)套2. 壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意事項(xiàng)(1) 模具應(yīng)有足夠的剛性，在承受壓鑄機(jī)鎖模力的情況下不會(huì)變形。(2) 模具不宜過于笨重，以方便裝卸修理和搬運(yùn)，并減輕壓鑄機(jī)負(fù)荷。(3) 模穴的壓力中心應(yīng)盡可能接近壓鑄機(jī)合模力的中心，以防壓鑄機(jī)受力不均，造成鎖模不密， 鑄件產(chǎn)生毛邊。(4) 模具的外形要考慮到與壓鑄機(jī)的規(guī)格的配合：(a) 模具

2、的長度不要與系桿干涉。(b) 模具的總厚度不要太厚或太薄，超出壓鑄機(jī)可夾持的范圍。(c) 注意與料管(冷室機(jī))或噴嘴(熱室機(jī))之配合。(d) 當(dāng)使用拉回桿拉回頂出出機(jī)構(gòu)時(shí)，注意拉回桿之尺寸與位置之配合。(5) 為便于模具的搬運(yùn)和裝配，在固定模和可動(dòng)模上方及兩側(cè)應(yīng)鉆螺孔，以便可旋入環(huán)首螺栓。3內(nèi)模(母模模仁)(1) 內(nèi)模壁厚內(nèi)模壁厚基本上不必計(jì)算其強(qiáng)度，起壁厚大小決定于是否可容納冷卻水管通過，安排溢流井，及是否有足夠的深度可攻螺紋，以便將內(nèi)模固定于外模。由于冷卻水管一般直徑約10mm，距離模穴約25mm，因此內(nèi)模壁厚至少要 50mm。內(nèi)模壁厚的參考值如下表。內(nèi)模最小壁厚參考表壓鑄機(jī)噸數(shù)125以下

3、125 -500500500內(nèi)模壁厚(mm)50556070(2)內(nèi)模與外模的配合內(nèi)模的高度應(yīng)該比外模高出，以便模面可確實(shí)密合，并使空氣可順利排出。其與外模的配合精度可用 H8配h7,如下圖所示。(3)內(nèi)模與分流子的配合分流子的功用是將熔湯由壓鑄機(jī)導(dǎo)至模穴內(nèi)，因此其高度視固定模的厚度而定。分流子的底部與內(nèi)模相接，使流道不會(huì)接觸外模，如下圖，內(nèi)模與分流子的配合可用H7配h6。4 外模( 1) 固定外模 固定外模一般不計(jì)算強(qiáng)度，但設(shè)計(jì)時(shí)要注意留出鎖固定壓板或模器的空間。(2) 可動(dòng)外模 可動(dòng)外模的底部厚度可用下面的公式計(jì)算： 其中：h：外模底部之厚度(mm)p：鑄造壓力(kg/cm2)L :模腳之

4、間距(mm)a：成品之長度(mm)b:成品之寬度(mm)B :外模之寬度(mm)E：鋼的楊氏模數(shù)=2.1 x 106kg/cm 2d:外模在開模方向的最大變形量(mm), 般取d< 0.05mm.例：某鑄件長 300mm寬250mm鑄造壓力選定 280 ( kg/cm2),外模之寬度 560 ( mm ,模腳之 間距360 (mr)i ,最大變形量取 0.05 (mm。所以2P=280(kg/cm 2)L=360(mm)a=300(mm)b=250(mm)B=560(mm)62E=2.1x 106kg/cm2d=0.05(mm)計(jì)算得 h=138mm5.模腳( 1 )模腳變形量 模腳主要

5、的功能在提供模具之頂出空間,其強(qiáng)度計(jì)算公式為其中 ：d:變形量(mm)，通常要小于 0.05mm.W: 鎖模力 /2(kg)H :模腳高度(mm)=頂出距離+頂出板厚度+頂出銷承板厚度+前進(jìn)止動(dòng)距離(防止頂出板撞 到外模) +后退止動(dòng)距離(防止頂出板撞到壓鑄機(jī))E：鋼的楊氏模數(shù)=2.1 x 104 ( kg/mm2)a: 模腳長度 (mm)b: 模腳寬度 (mm)例：壓鑄機(jī)鎖模力315噸，模腳高度130 ( mm)，模腳長度560 (mm)，模腳寬度80 (mm)。貝UW=315000/2=157500(kg)H=130(mm)a=560(mm)b=60(mm)此時(shí)變形量=(157500 x

6、130) / (2.1 x 104 x 560 x 80) =0.021 ( mm)< 0.05當(dāng)模腳的高度 H 愈大時(shí)其變形量愈大。因此高度愈小愈好,只要足夠頂出就行了。對(duì)于較大 的模具,通常在兩只模腳中間會(huì)再加上支柱補(bǔ)強(qiáng)。(2)固定模腳用螺栓模腳要用螺栓固定于可動(dòng)外模上，所使用的螺栓大小及數(shù)量，可參考下表。 鎖模腳螺栓建議值壓鑄機(jī)螺栓尺寸數(shù)量壓鑄機(jī)螺栓尺寸數(shù)量3500 噸M3010650噸M1682500 噸M2412350噸M1662250 噸M2411250噸M1281650 噸M249200噸M1281200 噸M2013135噸M1061000 噸M201190噸M10680

7、0噸M16106.導(dǎo)柱與導(dǎo)套CNSB3370 “壓鑄模用導(dǎo)柱”中規(guī)定了導(dǎo)柱的材料形狀與尺寸。CNSB3373 “壓鑄模用導(dǎo)套”則規(guī)定了導(dǎo)套的材料 形狀與尺寸。設(shè)計(jì)時(shí)可直接選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。導(dǎo)柱直徑的選擇可使用下面的經(jīng)驗(yàn)公式：其中d:導(dǎo)柱直徑(mm)2F:模具分模面上的表面積(mm )K:比例系數(shù)，一般為 0.070.09。當(dāng) F> 200000 時(shí)，K 取 0.07。F=40000200000 時(shí),K 取 0.08.當(dāng) FV 40000 時(shí).K 取 0.09.用此公式計(jì)算出來的值，會(huì)與CNSB3369"壓鑄模用主模板”中各個(gè)模具尺寸所使用的導(dǎo)柱尺寸接近.導(dǎo)滑段的最小長度為直徑的1.

8、5-2倍，一般按高出分模面的型心長度加上12-20mm.7.回位銷(1)回位銷直徑回位銷的功用是當(dāng)頂出機(jī)構(gòu)頂出鑄件后，靠著合模的力量將頂出機(jī)構(gòu)回復(fù)到原位.此外也有導(dǎo)引及支撐頂出板的功能.CNSB3372規(guī)定了回位銷的形狀與尺寸.回位銷直徑的選擇可參考下表 .外模寬(mm小于等于150150250250350350500500650650800大于800回位銷直徑(mm)12152025303540(3) 回位銷的長度回位銷的長度則可用下面公式計(jì)算回位銷的長度L=可動(dòng)外模高度+模腳高度-頂出板厚度-后退止塊高度&拔模力的計(jì)算抽芯時(shí)型芯受力的狀況見下圖。型芯受力圖拔模力的大小可由下式計(jì)算：

9、P=Rcos a +F2sin a=Alp(cos a -sin a )其中P：拔模力（kg）P1:抽芯阻力（kg）P2：鑄件冷卻收縮后對(duì)型芯的抱緊力（kg）A被鑄件抱緊的型芯成形部分?jǐn)嗝嬷荛L（mm）L:被鑄件抱緊的型芯成形部分之長度（mm）P:單位面積的抱緊力。對(duì)鋅合金一般取2,對(duì)鋁合金一般取 2,對(duì)銅合金一般取 卩:壓鑄合金對(duì)型芯的摩擦系數(shù)，一般取0.2-0.5 。a :型芯成形部分的拔模角。例：鋁合金壓鑄件型芯直徑40mm長度60mm拔模角1°,如下圖，摩擦系數(shù)取0.25，則拔模力p=9。頂出銷CNSB3371中規(guī)定了頂出銷的形狀與尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)可選用標(biāo)準(zhǔn)的尺寸。頂出銷的直徑的選

10、擇需考慮 兩件事：（1）頂出時(shí)是否會(huì)在鑄件表面留下痕跡，（2）頂出銷是否會(huì)發(fā)生挫曲。（1）頂出時(shí)是否會(huì)在鑄件表面留下痕跡容許的頂出銷前端最小截面積為： 其中A=頂出銷前端截面積（mP= 頂出銷承受的總推力（kg）n= 頂出銷數(shù)量s= 鑄件的容許應(yīng)力（kg/mm）.銅 鋁合金取 5kg/mm,鋅合金取 4kg/mm ,合金取3kg/mm. 頂出銷承受的總推力P相當(dāng)于鑄件的抱緊力，此一力量大小的計(jì)算可參考前述之拔模力計(jì)算。例：某鎂合金鑄件所需之總推力為5000 （ kg）,使用10根頂出銷則：P=5000n=10s=3所以頂出銷前端截面積A=5000/ （10 X 3） =167 （mrm）故頂出

11、銷直徑至少為 8 （mm .頂出銷是否會(huì)發(fā)生挫曲（buckling ） 將頂出銷視為一端固定，另一端可滑動(dòng)的柱，則其穩(wěn)定性的大小可用下式來計(jì)算： 其中K：穩(wěn)定安全倍數(shù)，鋼取1.5-3。n：穩(wěn)定系數(shù)，其值取 20.19。E：楊氏模數(shù)，鋼取 2X 106 （kg/cm2）1=及/I:頂出銷最小截面積處之慣性矩（cm4）,對(duì)于圓形截面'忙（d=頂出銷直徑）。P：頂出銷承受之實(shí)際推力（kg）L:頂出銷之長度（mr）10. 角銷（1）角銷斜角的選擇斜角a值一般在10。25°間，a值愈小，所需要的開模力愈小，而可產(chǎn)生較大的拔模力， 而角銷所受的彎曲力也較小，開模行程長。所以小a值用于短型

12、芯，而長型芯為了縮短開模距離用較大的a值。(2 )角銷直徑的估算角銷直徑可使用下式估算 角銷受力簡(jiǎn)圖其中d:角銷直徑(mm)h :滑塊端面至受力點(diǎn)的垂直距離(mm)p： 拔模力(kg)例：P=1300(kg). a =18,h=38(mm),則 d=26.3(mm),取 27(mm).(4)角銷長度角銷長度建議用作圖法來決定。(參見下圖)a. 取滑塊端面斜孔與角銷外側(cè)斜面接觸外為A點(diǎn)。b. 自A點(diǎn)作與分模面相平行的直線 AC,使AC=S (抽芯距離)。c. 自C點(diǎn)任垂直于AC線的BC線，交角銷處側(cè)面于 B點(diǎn)?？赺 $d. AB線段的長度L '為角銷有效工作段長度，''e

13、. BC線段長度加上角銷導(dǎo)引實(shí)部高度I，為角銷抽芯結(jié)束時(shí)所需的最小開模距離L=+ltana。作圖法求角銷長度11. 壓鑄模具材料壓鑄模具材料依使用地方大致可分為三類：(1) 與熔湯接觸處之零件：為此構(gòu)成模具之主要零部件，因應(yīng)壓鑄制程之嚴(yán)苛環(huán)境及生產(chǎn)條件，用于此之材料需具備有：良好之切削性良好之高溫強(qiáng)度高溫硬度高溫韌性抗回火穩(wěn)定性高溫耐磨性抗熱疲勞性 良好淬硬性熱處理尺寸安定性良好之導(dǎo)熱性熱膨脹系數(shù)小(2) 滑動(dòng)配合零件：良好之耐磨性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度適當(dāng)之淬硬透性和較小之熱處理變形率(3) 結(jié)構(gòu)零件外模和緊固零件需有足夠強(qiáng)度 工具鋼種類很多，價(jià)格又貴，剛才的選擇需考慮使用環(huán)境及經(jīng)濟(jì)因素。 下表為參考

14、資料所列常用的材料。預(yù)硬鋼(FDAC , P20)只使用于量少的低溫合金(鋅，錫，鋁)之壓鑄。熱作工具鋼(SKD61 ,H13)粗加工需在退火狀態(tài)下為之，調(diào)質(zhì)(淬火回火)后再做細(xì)加工。放電加工所產(chǎn)生之白層需磨 除以避免模具壽命減短。優(yōu)質(zhì)熱作工具鋼(premium grade H13 or SKD61 )因其均質(zhì)性有姣好之壽命。壓鑄模具零件常用材料表 a,b注：a.以上皆為節(jié)錄自各參考資料，所列材料可以相似或更佳之材料替代。b.-:表參考資料無特別列明。c.硬度為HRC。 d.鋅合金量少時(shí)可使用預(yù)硬鋼。d.永茂工業(yè)。e.瑞典Assab公司編號(hào)。壓鑄模具零件常用材料各國對(duì)照表注：CNS鋼材81年后符號(hào)改與 JIS同，請(qǐng)參較 CNS G3059。壓鑄模具配合公差固定零件配合公差工作條件配合類別和精度與熔湯接觸H7/H6-圓形H8/h7方形內(nèi)外模配合型芯與內(nèi)模外模和分流子 襯套內(nèi)模和分流子不與熔湯接觸H7/k6導(dǎo)套和外模H7/m6外模和導(dǎo)柱外模和角銷外