機械加工：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，并在高壓下進行結晶凝固而獲得零件的方法。 引信體、支持套筒、滑塊座、回轉體等。特點：1.可制造薄壁、深腔、結構復雜、小孔、螺紋零件。 2.制件尺寸精度較高IT11IT13。 3.制件表面質量好 表面粗糙度精度 0.40.8 4.制件強度較高（比砂型鑄造高2540%） 5.生產率和材料利用率高（制件一般不需要機加或 少量機加） 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。 （沒有補縮手段，太厚易形成縮孔、縮松） 8.不易切削加工（易暴露內部疵?。?。

2、9.設備造價較貴，不適于小批量生產。79.2 壓鑄過程一、壓鑄形式 熱室壓鑄（熱室壓鑄機） 冷室壓鑄（冷室壓鑄機）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、鋅合金對矩形截面的型腔進行充填所得結論，金屬液從內澆口射入型腔并充滿的型腔過程分為兩個階段：沖擊和淌流階段。 “由前返回”- 液池- 渦流（排氣孔應開設在內澆口附近）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)鋁合金對矩形截面的型腔進行充填所得結論，金屬液從內澆口射入型腔后即擴展至型壁，并沿整個型腔截面向前推進，直至充填滿整個型腔?！坝珊笙蚯啊?不產生渦流（排氣孔應開設在內澆口對面）13 9.3 壓鑄金屬充填理論三、三階段充填理論 第一階段，（a）金屬液首先沖擊對面型壁，并沿型腔表面向各方擴展，形成鑄件表層，決定了鑄件的表面質量。 第二階段，（b）金屬液不斷聚積在鑄件表層的內表

4、面，形成鑄件外層。（c）金屬液產生渦流，進一步聚積擴大而逐步充填，決定了鑄件的表面硬度。 第三階段，（d）壓實階段，決定了鑄件的強度。14 9.4 壓鑄用合金一、對合金的要求 1有足夠的流動性（金屬充滿型腔的必要條件）。 2收縮?。ㄊ湛s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- 產生縮孔 結晶態(tài)收縮- 產生縮松 固態(tài)收縮-引起鑄造應力和裂紋 3在高溫下應有足夠的強度和塑性。 （鑄件在高溫下從模具中被頂出時，要克服對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：壓鑄工藝性好，澆注溫度低，模具壽命長，生產速度快，機械性能好，易進行表面處

5、理。 常用鋅合金：2號，3號鋅合金。 2鋁合金。 特點：鑄造性能好，比重?。?.52.88g/cm3），耐腐蝕性好，導電、導熱性能好。16 9.5 壓鑄模一、壓鑄模的基本結構 動模-開模時活動的部分，與壓鑄件合模機相連接。 定模-模具中不動的部分。 1動模底板 2定模套板 3-定模底板 4鑲塊 5-定模 6-動模 7型芯 8橫澆道鑲塊 9直澆道套 10導套 11-導柱 12、13、14頂出桿 15擋板 16導釘 17反頂桿 18-頂出桿固定板17 一、壓鑄模的基本結構 1成型零件。 型框構成鑄件外形的零件。 型芯構成鑄件內孔、側凹的零件。 （成型零件用合金鋼制造） 用型芯可鑄出形狀較復雜的鑄件

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、壓鑄模的基本結構 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、內澆口、分流錐） 1-鑄件 2-內澆口 3-橫澆道 4-直澆道 5-分流錐19 一、壓鑄模的基本結構 內澆口開設的位置，大小和方向決定了金屬流動的方向、速 度和過程。 （a）液態(tài)金屬沿整個截面向前推進，最后充填排氣道，有利于排氣。 （b）充填初期將排氣道堵塞，型腔內大量氣體卷入金屬液

7、，鑄件內部質量降低。 內澆口開設原則： 對準分裂面。 開設在鑄件最厚實的部位。 避免金屬液直接沖擊型壁和型芯。 靠近鑲件，使鑲件得到足夠預熱包緊。20 一、壓鑄模的基本結構 3排氣系統(tǒng) 作用：可使型腔內氣體排出，提高鑄件內部質量。 盡量開設在分型面上。（避免飛邊影響脫摸）。 排氣槽應有轉折。（防止液噴濺） 當排氣量不夠時，增大排氣槽寬度，切忌增大厚度。 4.溢流槽 作用：接受和集聚來自型腔的臟物，冷金屬和氧化物，改 善鑄件質量。（對壁厚不均的鑄件，在薄壁處開設 溢流槽，可改善熱因素，有利于充型，防止欠鑄等 缺陷）。 5.導向另件： 作用：保證模具各活動部分在開、合模過程中沿一定方向 準確運動。

8、 6.頂出機構： 作用：用于鑄件的出模，將鑄件從模腔內頂出。21 一、壓鑄模的基本結構 7.抽芯機構： 作用：將活動型芯抽出（有些型芯阻礙鑄件從模具中取出。） 1活動型芯 2動模底板 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）抽芯結束狀態(tài)8.模架（包括定模板、動模板、固定板和其它固定用另件） 作用：將模具的各個機構加以組合固定，并安裝在壓鑄機上。 22 二、分型面的選擇 1.應便于澆注系統(tǒng)的安排 澆注系統(tǒng)的模澆道和內澆口應設計在分型面處。 2.對制造精度.位置精度要求較高的鑄件應在分型面同一側的模內成型 1動模 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模內（模具的頂出機構在動模部分） 如不能確保鑄件留在動模內，可采取一些措施。（如開設工藝孔，增加對動模部分的包緊力） 25 9.6 壓鑄工藝參數(shù)一、 比壓（Py） Py金屬液在壓室內單位面積上所受的力 Py=4P/ P壓鑄機壓射力 D壓室（壓射頭）直徑 比壓的大小影響著壓鑄件的強度和表面質量。Py大時鑄件組織致密，質量好；Py過大會使磨具過早磨損，或產生裂紋。

10、26 9.6 壓鑄工藝參數(shù)二、澆注溫度和模具溫度 澆注溫度壓鑄時金屬液從壓室進入型腔時的平均溫度。 （一般用保溫爐內的溫度表示）。 澆注溫度一般取比液相線高出2030 預熱溫度開始壓鑄零件前，加熱模具使溫度接近于工作 溫度。 預熱目的： （1）避免金屬液激冷過劇很快失去流動性而壓不成形。 （2）改善型腔的排氣條件 （3）防止涂料堆積。（涂料堆積會使鑄件表面光潔 度 還會發(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、充填時間、擠壓時間、開模時間 充填時間金屬液

11、自開始進入型腔到填滿時所 用的時間。（取0.050.5秒） 擠壓時間從金屬液填滿型腔到凝固之前在壓 力狀態(tài)下持續(xù)的時間（取24秒） 作用：使金屬液在高溫下凝固結晶獲得組織致密 的鑄件。（鑄件厚取上限、薄取下限） 開模時間從持壓終了到鑄件被頂出所用的時 間。（取530秒） 開模時間短，鑄件頂出過早，收縮太大影響尺寸精度，收縮嚴重時鑄件破裂。 開模時間長，鑄件頂出過晚，溫度下降，鑄件對型芯的包緊力增大，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澆口進入型腔的線 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，會先堵塞排氣道，使鑄件產生氣泡，還會沖刷模具型腔、型芯、使模具磨損過快。29 9.7 壓鑄件的工藝結構設計 一、壓鑄件形狀 形狀應較規(guī)則，盡可能減少和消除鑄件上的側凹、凸臺和凹坑。 30 9.7 壓鑄件的工藝結構設計二、壁厚 鑄件的壁厚盡量均勻，不同的壁厚相接時，壁厚逐漸過渡。 壁厚6（否則厚壁處易形成縮孔、縮松使制件強度下降）如有部分厚壁時，可開設工藝槽或工藝孔，使壁厚6。 但壓鑄件壁厚也不能太薄，太薄對金屬流動阻力加大，會出見欠鑄等疵病，影響鑄件強度和外觀。31 9.7 壓鑄件的工藝結構設計三、鑄造圓角 鑄件各型面交

13、接處應是圓角過渡 鑄造圓角：有助于金屬液的流動，可避免因應力集中而出現(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 分型面處不應有R1 ，鑄件無法脫模。32 9.7 壓鑄件的工藝結構設計四、鑄造斜度 使鑄件易于從模中取出。（設計產品時，應先考慮結構斜度，再考慮鑄造斜度）33 9.7 壓鑄件的工藝結構設計五、孔和螺紋 孔的形狀應盡量簡單，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。（強度） b(1/4-1/3)h 螺紋也可鑄出，但螺紋不能過長，過長使螺距累積誤差加大。34 9.7 壓鑄件的工藝結構設計六、尺寸精度和表面粗糙度

14、 尺寸公差和粗糙度標注要合理 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 加工余量不應過大，以避免使缺陷暴露出來。 取0.20.5；不能超過0.8。 安排機加的目的： 1.除去鑄造斜度； 2.達到更高的尺寸精度和較低的粗糙度； 3.得到未能鑄出的側凹； 4.去掉澆口、飛邊等。35 9.7 壓鑄件的工藝結構設計八、鑲嵌件先將所需制件用機加法制成，然后經(jīng)壓鑄將壓鑄合金與鑲嵌件結合成一體。 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.提高鑄件局部強度和耐磨、絕緣等性能。 2