1、課程名：壓鑄模設(shè)計(jì)書名：壓鑄工藝與模具設(shè)計(jì)2013年4月李成凱 復(fù)習(xí)回顧：壓鑄工藝參數(shù)的確定與調(diào)整。 在壓鑄工藝參數(shù)中，壓力、速度、溫度及時(shí)間互相影響；相輔相成，互相制約。 復(fù)雜厚壁鑄件壓力大 復(fù)雜薄璧鑄件速度高、澆注溫度高、模具溫度高。第4章 壓鑄機(jī)種類與選用學(xué)習(xí)內(nèi)容1.壓鑄機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理2.壓鑄機(jī)的選擇3.壓鑄機(jī)技術(shù)參數(shù)的校核第4章 壓鑄機(jī)種類與選用4.1壓鑄機(jī)類型和特點(diǎn) 4.1.1 壓鑄機(jī)種類與基本參數(shù) 壓鑄機(jī)一般按壓室工況條件分為冷(壓)室壓鑄機(jī)和熱(壓)室壓鑄機(jī)兩大類。冷室壓鑄機(jī)按其壓室結(jié)構(gòu)和布置方式又分臥式、立式(包括全立式)兩種形式。壓鑄機(jī)熱壓室壓鑄機(jī)專用壓鑄機(jī)冷壓室壓鑄機(jī)臥式

2、冷壓室壓鑄機(jī)立式冷壓室壓鑄機(jī)全立式冷壓室壓鑄機(jī)普通熱壓室壓鑄機(jī)臥式熱壓室壓鑄機(jī)鎂合金熱壓室壓鑄機(jī) 壓鑄機(jī)的型號(hào)和主要技術(shù)參數(shù) (1)國產(chǎn)壓鑄機(jī)代號(hào)的意義 J1125表示為2500KN臥式冷壓室壓鑄機(jī) 國家標(biāo)準(zhǔn)把壓鑄機(jī)的合型力（鎖模力）指標(biāo)列在第一位，以鎖模力的噸位作為壓鑄機(jī)的主參數(shù)。壓鑄機(jī)鎖模力的作用是為了防止射料時(shí)，在脹型力的作用下，模具分型面處分開，造成金屬液的飛濺。表4-2 臥式冷室壓鑄機(jī)基本參數(shù)(JBT 80832000)表4-3 立式冷室壓鑄機(jī)基本參數(shù)(JBT 8083-200O)表4-4 熱室壓鑄機(jī)基本參數(shù)(JBT 8083-200O)工廠常講的多少噸就是指合模力、鎖模力 (1)臥

3、式冷壓室壓鑄機(jī) 壓室水平安裝，合模和壓射均為水平運(yùn)動(dòng)。 臥式冷壓式壓鑄機(jī)臥式冷壓式壓鑄機(jī)400T臥式壓鑄機(jī)(2)立式冷壓室壓鑄機(jī)(3)全立式壓鑄機(jī) 根據(jù)壓室及熔融合金供給方式不同，可分為擺動(dòng)式壓室、平移式壓室、真空吸入式壓室和電磁泵給料等多種形式。立式轉(zhuǎn)子壓鑄機(jī)立式轉(zhuǎn)子壓鑄機(jī)(4)熱壓室壓鑄機(jī) 國產(chǎn)熱壓室壓鑄機(jī)都采用液壓驅(qū)動(dòng)曲軸機(jī)械擴(kuò)力式合模機(jī)構(gòu)，有慢壓射和快壓射兩級(jí)壓射速度。為適應(yīng)快速循環(huán)和自動(dòng)化生產(chǎn)需要，合模機(jī)構(gòu)一般傾斜安裝。熱式壓鑄機(jī)壓鑄車間壓鑄車間熔爐 4.1.2 壓鑄機(jī)壓鑄過程與特點(diǎn) 1. 熱壓室壓鑄機(jī) (1)熱壓室壓鑄機(jī)壓鑄過程1-合金液；2-坩堝；3-壓射沖頭；4-壓室；5-進(jìn)料

4、口；6-鵝頸通道；7-噴嘴；8-壓鑄模(2)熱壓室壓鑄機(jī)特點(diǎn)工序簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，易于自動(dòng)化。合金液溫度波動(dòng)小，氣體和夾雜物含量少，工藝穩(wěn)定性好。澆注系統(tǒng)消耗的合金材料少，成本節(jié)約，經(jīng)濟(jì)性好。通常用于壓鑄鉛、錫、鋅等低熔點(diǎn)合金鑄件。壓室和壓射沖頭長期浸入在合金液中，易受侵蝕，影響使用壽命。同時(shí)易引起合金液含鐵量增加。2. 臥式冷壓室壓鑄機(jī)(1)臥式冷壓室壓鑄機(jī)壓鑄過程 圖4-2 臥式冷壓室壓鑄機(jī)壓鑄過程示意圖1-壓射沖頭；2-壓室；3-合金液；4-定模；5-動(dòng)模；6-型腔；7-澆道；8-余料 2）臥式冷壓室壓鑄機(jī)特點(diǎn)（6條） 臥式冷壓室壓鑄機(jī)壓力大，且生產(chǎn)操作簡單，維修方便，是目前廣

5、泛應(yīng)用的壓鑄設(shè)備。 壓室與流道方向一致，合金液由壓室進(jìn)入流道無轉(zhuǎn)折，壓力損耗小，有利于增壓作用。 臥式壓鑄機(jī)一般設(shè)有偏心和中心兩個(gè)澆口位置，并可根據(jù)壓鑄工藝的需要在偏心與中心之間靈活調(diào)節(jié)澆口位置。 適用范圍廣，可壓鑄各種有色和黑色合金鑄件。 壓室內(nèi)合金液與空氣接觸面積大，壓射速度選擇不當(dāng)則容易卷入空氣和氧化夾渣。 采用中心澆口時(shí)模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。3.立式冷壓室壓鑄機(jī) (1)立式冷壓室壓鑄機(jī)壓鑄過程 圖4-3 立式冷壓室壓鑄機(jī)壓鑄過程示意圖1-上壓射沖頭；2-壓室；3-合金液；4-定模；5-動(dòng)模；6-噴嘴；7-型腔；8-下壓射沖頭；9-余料4.全立式冷壓室壓鑄機(jī)（1） 全立式冷壓室壓鑄機(jī)壓鑄過程

6、圖4-4 全立式冷壓室壓鑄機(jī)壓鑄過程示意圖1-壓射沖頭；2-合金液；3-壓室；4-定模；5-動(dòng)模；6-型腔；7-余料（2）立式冷壓室壓鑄機(jī)特點(diǎn) 壓室垂直于流道，有利于防止雜質(zhì)進(jìn)入型腔。 適宜于需要設(shè)置中心澆口的鑄件。 壓射機(jī)構(gòu)直立，占地面積小。 壓室與流道方向垂直，合金液由壓室進(jìn)入流道時(shí)經(jīng)過轉(zhuǎn)折，壓力損耗大。 由于增加了反料機(jī)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，維修和操作比較麻煩，生產(chǎn)效率也較低。（2） 全立式冷壓室壓鑄機(jī)特點(diǎn) 模具置于壓室上部，充型過程自下而上進(jìn)行，液流平穩(wěn)，不易卷入氣體與氧化夾雜物。 壓室與流道直通，合金液由壓室進(jìn)入流道時(shí)無轉(zhuǎn)折，壓力損耗小。 模具水平安置，安放嵌件方便，適宜于壓鑄電機(jī)轉(zhuǎn)

7、子類及各種帶鑲嵌件的零件。 設(shè)備占地面積小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，操作與維修不便，取件困難，生產(chǎn)效率低。4.2 壓鑄機(jī)基本結(jié)構(gòu) 壓鑄機(jī)主要由合模機(jī)構(gòu)、壓射機(jī)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)和控制系等組成。4.2.1 合模機(jī)構(gòu) 壓鑄機(jī)的合模機(jī)構(gòu)是開模、合模與鎖模機(jī)構(gòu)的合稱。其功能是開模、合模與模具合攏后鎖緊模具。合模機(jī)構(gòu)動(dòng)作的準(zhǔn)確、可靠，是壓鑄件精度、致密度和生產(chǎn)效率及安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。合模機(jī)構(gòu)大體可分為機(jī)械式、(全)液壓式和液壓機(jī)械式等類型。 2.壓鑄機(jī)的基本結(jié)構(gòu) (1)合模機(jī)構(gòu) 合模機(jī)構(gòu)是帶動(dòng)模具動(dòng)模部分合?；蜷_模的機(jī)構(gòu)，在壓射過程中還起到鎖模作用。 1）液壓合模機(jī)構(gòu) 由合模液壓缸直接帶動(dòng)動(dòng)模安裝板及動(dòng)模合模，并起鎖緊作

8、用。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；安裝不同厚度的壓鑄模時(shí)無需調(diào)整液壓缸位置；可保持鎖模力不變。 缺點(diǎn)：合模剛性差，可靠性不夠；熔融合金易從分型面噴出；合模速度慢，效率低。 2）機(jī)械合模機(jī)構(gòu) 借助增力機(jī)構(gòu)，以較小外力使合模架產(chǎn)生并保持一定變形，從而產(chǎn)生鎖模力。 可分為曲肘合模機(jī)構(gòu)、偏心合模機(jī)構(gòu)、斜楔合模機(jī)構(gòu)。 曲肘合模機(jī)構(gòu)是利用“死點(diǎn)”進(jìn)行鎖模的。 優(yōu)點(diǎn)：油壓低，鎖模力大；機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度快；鎖模時(shí)剛性大可靠。 缺點(diǎn)：對(duì)不同厚度的模具行程調(diào)整困難；易引起拉桿過載；肘桿精度 要求較高。4.2.2 壓射機(jī)構(gòu) 壓射機(jī)構(gòu)的作用是將合金液通過澆注系統(tǒng)壓入模具型腔，完成填充成型。 將熔融合金推進(jìn)模具型腔充填成型為

9、壓鑄件的機(jī)構(gòu)。主要包括壓室、壓射沖頭、壓射桿、壓射缸及增壓器等。 三級(jí)壓射機(jī)構(gòu)的壓射過程如下： 1）慢速 開始?jí)荷鋾r(shí)，壓力油從油孔7進(jìn)入后腔C5，經(jīng)U形腔、通油器3，推動(dòng)活塞2，即為第一級(jí)壓射。 2）快速 當(dāng)壓射沖頭越過澆料口的同時(shí)，壓射活塞尾端圓柱部分便脫出通油器，壓力油從通油器的蜂窩進(jìn)入壓射腔C1，壓射速度迅速增快，即為第二級(jí)壓射。 3）增壓 充填即將終了時(shí)，壓射沖頭前進(jìn)的阻力增大，作用在壓射腔C1和U形腔內(nèi)，腔內(nèi)油壓增高，單向閥6閉合，來自進(jìn)油孔7的壓力油無法進(jìn)入C1和U形腔，只在后腔C5作用在增壓活塞上。增壓活塞處于平衡狀態(tài)，從而對(duì)封閉型腔內(nèi)的油液進(jìn)行增壓，壓射活塞獲得增壓效果。即為第

10、三級(jí)壓射。4.3 壓鑄機(jī)選用 實(shí)際生產(chǎn)中，并非任意一臺(tái)壓鑄機(jī)就能滿足產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，而是必須根據(jù)壓鑄件的產(chǎn)品種類、尺寸大小、技術(shù)要求以及使用場(chǎng)合與工況條件等具體情況進(jìn)行選用。 鎖模力是選用壓鑄機(jī)時(shí)首先要確定的參數(shù)。壓鑄機(jī)鎖模力必須大于等于脹型力，即：FK(F主+F分) (4-1) 式中：F壓力中心與鎖模力中心一致(同心)時(shí)壓鑄機(jī)應(yīng)有的鎖模力，kN； F主主脹型力，kN； F分分脹型力，kN； K安全系數(shù)，一般情況取K-1.25。 F主一Ap (4-2) 式中：A鑄件(包括澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng))在分型面上的總投影面積(一般增加30作為澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)的面積)，m2； P壓實(shí)壓力(壓射比壓

11、或增壓比壓)，kPa。圖4-8 主脹力計(jì)算示意圖分脹力計(jì)算 壓鑄模通常都有抽芯(斜銷抽芯、斜滑塊抽芯、液壓抽芯)機(jī)構(gòu)，當(dāng)壓鑄時(shí)合金液充滿型腔后所產(chǎn)生的反壓力作用于側(cè)向活動(dòng)型芯的成型端面上就會(huì)引起型芯后退，故與活動(dòng)型芯相連接的滑塊端面常采用楔緊塊鎖緊，由此在楔緊塊斜面上產(chǎn)生的法向分力就是分脹型力F分。 生產(chǎn)中壓鑄模的實(shí)際壓力中心與鎖模力中心在很多情況下是不一致(偏心)的，此時(shí)鎖模力就需要按面積矩來進(jìn)行計(jì)算(參見圖4-10)，其計(jì)算方法如下： F=F(1+2e) (4-6) e=(Ci/Ai-L/2)/L (4-7) Ci= Ai Bi (4-8) 式中 F壓力中心與鎖模力中心不一致(偏心)時(shí)壓鑄

12、機(jī)應(yīng)有的鎖模力，kN； e一型腔投影面積重心最大水平或垂直偏移率； L拉杠中心距，mm； Ai 一鑄件、流道和余料的投影面積，mm2； Ci一面積Ai對(duì)底部拉杠中心的面積矩，mm3； Bi面積Ai的重心到底部拉杠中心的距離，mm。4.3.2 壓室容量核算 根據(jù)鎖模力初步選定壓鑄機(jī)后，相應(yīng)地壓射比壓和壓室尺寸也就得到初步的確定。但是壓室最大允許容量是否滿足每次合金液澆注量要求，還需進(jìn)行核算： GGj (4-9) (4-10) 式中 G壓室容量，kg； Gj每次澆注質(zhì)量(鑄件、澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)質(zhì)量之和)，kg； K壓室充滿度，一般取K=6080； 液態(tài)合金密度，kgm3； d壓室直徑，m； L壓

13、室長度(包括澆口套長度)，m。4.3.4開模行程動(dòng)模座板行程核算 開模行程動(dòng)模座板行程實(shí)際上就是開模后模具分型面之間的最大距離。核算開模行程也就是核算開模后是否具有足夠的取件空間。如圖4-11所示，開模行程應(yīng)滿足條件為 LH3+H4+2a (4-12) 式中：L開模行程動(dòng)模座板行程，mm； H3一動(dòng)模成型部件凸出分型面的最大高度，mm； H4定模成型部件凸出分型面的最大高度，mm； 鑄件(包括澆注系統(tǒng))總厚度，mm； a鑄件與動(dòng)模、定模之間的最小取件間距，一般情況下取a=5mm。4.3.3模具厚度核算 壓鑄機(jī)合模機(jī)構(gòu)的調(diào)整范圍是有一定限度的，亦即對(duì)應(yīng)于一臺(tái)壓鑄機(jī)，壓鑄模的厚度是有限制的。因此，

14、選定壓鑄機(jī)后必須對(duì)壓鑄模的厚度進(jìn)行校核，以保證合模后分型面緊密接合且被鎖緊。核算的公式為 Hmin+(510)HHman-(510) (4-11)式中： H模具合模后的厚度，mm； Hmin壓鑄機(jī)允許的最小模具厚度，mm； Hman壓鑄機(jī)允許的最大模具厚度，mm。選擇壓鑄機(jī)的主要原則： 要考慮鎖模力和壓室的容量，即鑄件的投影面積和質(zhì)量 在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)具體情況選用壓鑄機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮以下三個(gè)方面的問題： 1.壓鑄合金的種類 壓鑄鋁合金最好采用臥式冷壓室壓鑄機(jī)。也可采用立式冷壓室壓鑄機(jī)。 壓鑄鋅合金采用冷壓室壓鑄機(jī)和采用熱壓室壓鑄機(jī)，質(zhì)量基本一樣；后者生產(chǎn)力高。 壓鑄鎂合金常采用冷壓室壓鑄機(jī)和采用熱壓室壓鑄機(jī)，一般用冷壓室壓鑄機(jī)，長時(shí)間鎂易燃燒氧化。 壓鑄銅合金常采用冷壓室壓鑄機(jī)。 冷室壓鑄機(jī)主要用來生產(chǎn)熔點(diǎn)較高的銅、鋁及鎂（厚壁）等合金的壓鑄件。 熱室壓鑄機(jī)用來生產(chǎn)熔點(diǎn)較低的鋅、錫、鉛及鎂（薄壁）等合金的壓鑄件。與冷室機(jī)相比，由于熱室機(jī)的壓射室直接浸在合金溶液中工作，可省去澆注操作，因此工作循環(huán)周期短，工作效率高。 2.壓鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)和壓鑄工藝參數(shù) 不同的壓鑄件其結(jié)構(gòu)、外形尺寸、壁厚、質(zhì)量不同，所用壓鑄模具結(jié)構(gòu)、壓鑄工藝參數(shù)必不相同，壓鑄機(jī)應(yīng)能滿足相應(yīng)壓鑄件生產(chǎn)的需要。 3.壓鑄件的品種、生產(chǎn)綱領(lǐng) 在多品種、小批量生產(chǎn)時(shí)，一般選用液壓系統(tǒng)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)的壓鑄機(jī)；