【第四章-压铸件结构设计及压铸工艺.】技术资料——模具行业从业者必备知识手册

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第四章压铸件结构设计及压铸工艺
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第一节压铸件结构设计
压铸件结构设计时就应考虑压铸工艺的要求。
压铸件结构的合理性与工艺的适应性决定了后续工作能否顺利进行，如：分型面的选择、浇道设计、推出机构的布置、收缩规律的掌握、精度的保证等。
压铸件的结构设计会直接影响着压铸模的结构设计和制造的难易程度、生产率和模具的使用寿命等各个方面，故在设计压铸件时必须强调设计人员与工艺人员的合作，使得压铸件在压铸过程中可能出现的许多不利因素得到预先考虑并加以排除。
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从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
铸件的分型面上应尽量避免圆角
分型面上的圆角不仅增加了模具的加工难度，而且使圆角处的模具强度和寿命下降；
如果动模与定模稍有错位，压铸圆角部分容易形成台阶，影响外观。
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从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
避免模具局部过薄
避免因孔边距离凸缘距离过小，使模具镶块在a处断裂；
在孔与边缘处保证a≥3mm。
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从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
避免压铸件上互相交叉的不通孔
交叉的不通孔设计需要使用公差配合较高的互相交叉的型芯，这既增加了模具的加工量，又要求严格控制的抽芯次序，一旦金属液进入交叉的间隙中，便会使抽芯困难；
需将交叉的盲孔改为两边抽芯的结构，避免抽芯交叉。
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从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
避免内侧凹
由于内法兰和轴承孔为内侧凹结构，抽芯困难，需要设置复杂的抽芯机构或设置可熔型芯；
需将内侧凹结构设置为便于抽芯的结构。
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改进模具机构，减少抽芯部位
减少不与分型面垂直的抽芯部位，可以降低模具的复杂程度，并且容易保证压铸件的精度；
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方便压铸件脱模和抽芯
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压铸件基本结构的设计
壁厚及肋
铸造圆角
脱模斜度
铸孔设计
压铸镶嵌件
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压铸件基本结构的设计
壁厚及肋
壁厚较薄时，铸件的致密性好，可相对提高强度和耐磨性；
壁厚较厚时，铸件内部气孔、缩孔、缩松等缺陷增加；
因此，壁厚的选择是在保证铸件有足够的强度和刚度的前提下应尽量通过减薄壁厚并增设加强肋。因为，加强肋既增加了强度和刚度，同时也有利于改善压铸工艺，利于金属液的流道顺畅，消除单纯依靠加大壁厚而引起的气孔和收缩缺陷。
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压铸件基本结构的设计
增设加强筋使壁厚均匀
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压铸件基本结构的设计
加强肋的厚度一般不应超过与其相连的壁厚，可取无肋处壁厚的2/3~3/4。当铸件壁厚小于2mm时，容易在肋处憋气，金属液的充填不良，成形困难。
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压铸件基本结构的设计
铸造圆角
 在压铸零件壁面与壁面连接处，不论是直角、锐角或钝角，都应设计成圆角，只有当预计选定为分型面的部位上才不采用圆角链接。
铸造圆角有助于金属液的流动，减少涡流，气体容易排出，有利于成形；
铸造圆角可避免在尖角处产生的应力集中而产生的裂；
对需要进行电镀和涂覆的压铸件，圆角是获得均匀涂层和防止尖角处镀层沉积不可缺少的条件；
没有铸造圆角，模具上容易崩角，影响模具的使用寿命。
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压铸件基本结构的设计
铸造圆角的选取
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压铸件基本结构的设计
脱模斜度
 为了便于铸件脱出模具的型腔和型芯，压铸件上应设计足够和尽可能大的脱模斜度，脱模斜度的大小与铸件的几何形状（高度、深度、壁厚、型腔、型芯表面粗糙度）有关。在允许的范围内采用较大的脱模斜度，以减少推出力。
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铸孔设计
 压铸工艺的特点之一就是能直接铸出比较深的小孔。零件上压铸出的孔直径与深度具有一定关系，小的孔径只能压铸较浅的深度。因为，金属液在凝固收缩时，对模具上的型芯（用于铸孔）产生很大的包紧力，细长的型芯往往经受不住这种包紧力而发生弯曲，甚至折断。所以，零件上的孔不宜过小，并且，孔径与深度也应符合一定比例。
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压铸件基本结构的设计
压铸镶嵌件
 压铸时可以将金属或非金属制件铸入压铸零件上，从而使压铸件的某一部位能够具有特殊的性质或用途。镶嵌件形状很多，一般为螺杆、螺母、轴、套、管状、片状制件等。其材料多为铜、钢、或非金属材料等。
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嵌铸的作用：
 消除压铸件局部热节，减小壁厚，防止产生缩孔；
 改善和提高铸件局部性能，如：强度、硬度、耐磨、焊接性等，以扩大铸件的应用范围；
 对于具有侧凹、深孔、曲折孔道等结构复杂的铸件，因无法抽芯而压铸困难，采用嵌铸可顺利压出。
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第二节压铸工艺参数的选择
压铸压力的选择
 为了提高铸件的致密性，需要增大压射比压。但是，过高比压使压铸模受熔融合金流的冲刷增加合金粘模发生，降低模具使用寿命。
 在实际生产时，压射比压应根据铸件形状、尺寸、复杂程度、壁厚、合金特性、温度及排溢系统等确定。一般在保证压铸件成型和使用要求的前提下选用较低的比压。
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选择压射比压要考虑的主要因素归纳
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压铸速度的确定
 与压射比压一样，充填速度也对铸件成型有重要的影响，充填速度过低会使铸件的轮廓不清，甚至不能成形。充填速度过大，会引起铸件粘模并使铸件内部的气孔率增加，降低铸件力学性能。
充填速度确定的一般原则：
对于厚壁或内部质量要求较高的铸件，应选择较低的充填速度和高的增压比压；
对于薄壁或表面质量要求较高的铸件及复杂的铸件，应选择较高的压射比压和充填速度。
合金的浇注温度低、合金和模具的导热性好、内浇道厚度大时，也应选择较高的充填速度。
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常用的充填速度
单位（m/s）
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温度参数的确定
浇注温度
 浇注温度是指从压室进入型腔时金属液的平均温度，由于对压室内的金属液测量不便，一般用保温炉内的温度表示。
浇注温度对铸件的影响：
浇注温度过高，合金收缩大，使铸件容易产生裂纹，铸件晶粒粗大，还能造成脆性；
浇注温度过低，易产生冷隔，表面流痕和浇注不足等缺陷。
浇注温度应与压力、铸型温度及充填速度同时考虑
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一般原则：在压力较高时，应尽可能降低浇注温度，最好使液体金属呈黏稠“粥状”时压铸，这样可以减少型腔表面温度的波动和金属液对型腔的冲蚀，延长模具使用寿命。减少产生涡流和卷入的空气，减少金属在凝固阶段的体积收缩，减少壁厚处的缩孔、缩松。
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压铸模的温度
 压铸模在使用前要预热到一定的温度，预热的作用主要有：
避免高温金属液对冷压铸模的“热冲击”，延长模具的使用寿命，因为，高温金属液直接冲击型腔，使温度产生周期性变化，如果温度变化过大，会因热应力的变化导致模具过早疲劳失效；
避免高温金属液在模具中因激冷而很快失去流动性，造成浇不足、冷隔、流痕等缺陷，引起铸件表面粗糙度增加。
一般采用煤气喷烧、喷灯、电热器或感应加热对模具进行预热
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在连续压铸生产中，由于热量积蓄，压铸模温度会逐渐升高，对于压铸高熔点合金，温度升高很快。过高的模温除产生粘模外，还可能出现铸件因来不及完全凝固、推出温度过高而导致变形、模具运动部件卡死等问题。同时，过高的压铸模温度会使铸件冷却缓慢，造成晶粒粗大而影响其力学性能。
因此，在压铸模温度过高时，应采取冷却措施。通常用压缩空气、水或其他液体进行冷却。
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压铸模工作温度一般可按下式计算：
t型---铸模工作温度；t浇---液体金属浇注温度；Δt---温度控制公差（一般取25）
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充填、持压和开模时间
充填时间
 自金属液开始进入型腔起到充满为止，所需的时间称为充填时间。
 充填时间长短取决于铸件的体积、壁厚的大小及铸件形状的复杂程度。对大而简单铸件，充填时间要相对长些；
 对复杂和薄壁铸件充填时间要短些；
 充填时间与内浇道的截面积大小或内浇道的宽度和厚度有密切关系。
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铸件的平均壁厚与充填时间的推荐值
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持压时间和铸件在模具中的停留时间
从液态金属充填型腔到内浇道完全凝固时，继续在压射冲头下的持续时间称为持压时间。持压的作用是使压力传递给未凝固的金属，保证铸件在压力下结晶，以获得致密的组织。
一般原则： 
持压时间的长短取决于铸件的材质和壁厚；
 对熔点高、结晶范围大和厚壁的铸件，持压时间要长些。
 持压时间不足，易造成疏松，如铸件内浇道处的金属尚未完全凝固，由于压射冲头的退回，金属被抽出，铸件内形成空洞；
 对结晶范围小而壁又薄的铸件，

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