【正文】 3） 金屬液從液面下進(jìn)入壓室，雜質(zhì)不易帶入。當(dāng)壓射沖頭 3 上升時(shí)，金屬液 1 通內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 過進(jìn)口 5 進(jìn)入壓室 4 內(nèi)；合模后，在壓射沖頭下壓時(shí)，金屬液沿著通道 6 經(jīng)噴嘴7 填充壓鑄模 8，冷卻凝固成形，壓射沖頭回升。常用的壓鑄機(jī)的分類見表 。必須謙虛謹(jǐn)慎，學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)全局，加快構(gòu)建壓鑄和諧發(fā)展新局面，奮力拼搏，開拓創(chuàng)新，才能重鑄中華鑄造的歷史輝煌！ 壓鑄機(jī) 的 種類和應(yīng)用特點(diǎn) 壓鑄機(jī)是壓鑄生產(chǎn)的主要設(shè)備，壓鑄過程中的各種特性都是通過壓鑄機(jī)實(shí)現(xiàn)的。國(guó)產(chǎn)壓鑄機(jī)的主要不足之處一是壓射能量問題，壓射速度低 ， 好的也只有 5～6m/s，與國(guó)外 10m/s 相比相差較多；二是壓鑄機(jī)沒有“眼睛”，工藝參數(shù)不能量化，還談不上控制，所以鑄件的質(zhì)量往往較差，成品率較低。 雖然 50 年多年來(lái)我國(guó)的壓鑄機(jī)設(shè)計(jì)水 平已有顯著提高，但與國(guó)外相比還存在很大的差距。該公司控制系統(tǒng)根據(jù)其功能有 Datavario、 Datacontrol、 Datacontrol RC 和 Datadialog RC 供用戶選擇 ，積40 年鎂合金壓鑄經(jīng)驗(yàn)， 在鎂合金應(yīng)用方面進(jìn)行開發(fā)，為用戶提供服務(wù)。國(guó)外許多有壓鑄機(jī)生產(chǎn)能力的公司都把高新技術(shù)應(yīng)用于壓鑄機(jī)上， 在實(shí)時(shí) 壓射控制壓鑄機(jī)出現(xiàn)后， 歐美幾家公司對(duì)其內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 進(jìn)行不斷改進(jìn)，行成性能可靠的系列產(chǎn)品。 同許多其他制造業(yè)的自動(dòng)化進(jìn)程相類似，壓鑄行業(yè)的自動(dòng)化水平也隨著控制的發(fā)展而提高?，F(xiàn)代壓鑄機(jī)從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，已經(jīng)比較完善合理，要提高壓鑄件的質(zhì)量只有從壓鑄機(jī)的本身精度、液壓元件的靈敏度、電氣控制的可靠性、壓鑄工藝參數(shù)的控制等方面入手。迄今，壓鑄技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)形成了自己的體系，并正在穩(wěn)步發(fā)展之中。同時(shí)，對(duì)壓鑄工藝參數(shù)測(cè)試技術(shù)與裝置進(jìn)行了探討與研制，開展了壓鑄基礎(chǔ)工藝參數(shù)對(duì)合金性能影響的研究，建內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 立了新的壓鑄合金系列并拓展了新牌號(hào)的壓鑄合金。在這以后的 10 年中，我國(guó)的壓鑄技術(shù)取得了一定的成績(jī)，自行設(shè)計(jì)制造了壓鑄模，除掌握了常規(guī)鑄造生產(chǎn)工藝外，尚對(duì)一些新工藝，如真空壓鑄和黑色金屬壓鑄進(jìn)行了探討，壓鑄件的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到農(nóng)機(jī)、機(jī)床、辦公用具、軍工等領(lǐng)域。 當(dāng)前國(guó)外壓鑄技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是：壓鑄機(jī)向系列化、大型化及自動(dòng)化發(fā)展；計(jì)算機(jī)在壓鑄生產(chǎn)中應(yīng)用日益增多；壓鑄工藝不斷采用新技術(shù)以及開展延長(zhǎng)壓鑄模服役壽命研究等。而新型壓鑄機(jī)的出現(xiàn)及新工藝、新技術(shù)的采用，又促進(jìn)壓鑄生產(chǎn)更加迅速地發(fā)展。 1920 年英國(guó)開發(fā)了冷壓 式壓鑄機(jī)，使壓鑄機(jī)有可能生產(chǎn)鋁合金和鎂合金等壓鑄件。 壓鑄的發(fā)展概況 壓鑄技術(shù)起源于印刷工業(yè)的鉛字鑄造技術(shù)。銅合金壓鑄件較少，比例僅占?jí)鸿T件總量的 1%～ 3%。 目前用壓鑄方法可以生產(chǎn)鋁、鋅、鎂和銅等合金。 （ 3） 圓環(huán)類 —— 接件類、軸承保持器、方向盤等。其中汽車和摩托車制造業(yè)是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，汽車約占 70%，摩托車占 10%。目前，用來(lái)壓鑄的合金主要是鋅合金、鋁合金、鎂合金及銅合金。 2）不適合小批量生產(chǎn) —— 其主要原因是壓鑄機(jī)和壓鑄模費(fèi)用昂貴，壓鑄機(jī)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 生產(chǎn)效率高，小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)。例如一般冷室壓鑄機(jī)平均每班可壓鑄 600～ 700 次。 5）壓鑄件組織致密，具有較高的強(qiáng)度和硬度 —— 因?yàn)橐簯B(tài)金屬是 在壓力下凝固的，有因填充時(shí)間很短，冷卻速度極快，所以在壓鑄件上靠近表面的一層金屬晶粒較細(xì)，組織致密，不僅表面硬度提高，并具有良好的耐磨性和耐蝕性。其材料利用率約為 60%80%，毛坯利用率達(dá) 90%。 圖 壓鑄機(jī)基本的工藝流程圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 壓鑄的特點(diǎn) 與其他鑄造方法相比壓鑄有其自身的特點(diǎn)。此外，壓鑄模具有很高的壓鑄精度和很低的表面粗糙度值。 壓力鑄造的概述 壓鑄的實(shí)質(zhì)及工藝過程 壓鑄是壓力鑄造的簡(jiǎn)稱，其實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄模型腔，并在壓力下成形和凝固而獲得鑄件的方法。節(jié)約能源和原材料的新技術(shù)將會(huì)得到優(yōu)先發(fā)展，少生產(chǎn)或不生產(chǎn)污染的新工藝、新設(shè)備將首先受到重視。 鑄造產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)是要求鑄件有更好的綜合 性能，更高的精度，更少的余量 和更光潔的表面。鑄件的大小幾乎不限，從幾克到數(shù)百噸；鑄件的壁厚可由 1mm到 1m左右；鑄造的批量不限，從單件、小批，直到大量生產(chǎn)。在機(jī)械設(shè)備中鑄件所占比例很大，如機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)中，鑄件占總重量的 70%～90%，壓氣機(jī)占 60%～ 80%，拖拉機(jī)占 50%～ 70%，農(nóng)業(yè)機(jī)械占 40%～ 70%。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 第一章 緒論 鑄 造 的概述 將液態(tài)金屬澆注到具有與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法，稱為 鑄造。鑄造之所以獲得如此廣泛的應(yīng)用，是由于它有如下的優(yōu)越性： （ 1）可制成 形狀復(fù)雜、特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯，如箱體、氣缸等。 （ 3）鑄造可直接利用成本低廉的費(fèi)機(jī)件和切削，設(shè)備費(fèi)用較低。此外，節(jié)能的要求和社會(huì)對(duì)恢復(fù)自然環(huán)境的呼聲也越來(lái)越高。質(zhì)量控制技術(shù)在各道工序的檢測(cè)和無(wú)損探傷、應(yīng)力測(cè)定方面將有新的發(fā)展。 高壓力和高速度是 壓鑄時(shí)熔融合金充填成形過程的兩大特點(diǎn)，也是 壓鑄與其他 鑄造 方法最根本的區(qū)別所在。由于具有以上所述的特點(diǎn)，使得壓鑄件的結(jié)構(gòu) 、 質(zhì)量和有關(guān)特性 、 壓鑄工藝以及生產(chǎn)過程都具有自己的特性。 （ 1）優(yōu)點(diǎn) 1）壓鑄件的尺寸精度高，表面粗糙度低 —— 尺寸精度可達(dá) IT11～ IT13 級(jí)，有時(shí)可達(dá) IT9 級(jí)。 3）可以制造形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁深腔的金屬零件 —— 因?yàn)槿廴诮饘僭诟邏焊咚傧卤３指叩牧鲃?dòng)性，因而能夠獲得其他工藝方法難以加工的金屬零件。壓鑄件抗拉強(qiáng)度一般比砂型鑄造提高 25%～ 30%，但伸長(zhǎng)率有所下降。另外壓鑄型壽命長(zhǎng)，一付壓鑄型，壓鑄鋁合金壽命可達(dá)幾十萬(wàn)次，甚至上百萬(wàn)次。 3）壓鑄件尺寸受到限制 —— 因受到壓鑄機(jī)鎖模力及裝模尺寸是限制而不能壓鑄大型壓鑄件。 壓鑄的應(yīng)用范圍 壓鑄是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種高效率、少無(wú)切削的金屬成形精密鑄造方法。目前生產(chǎn)的一些壓鑄零件最小的只有幾克 ，最大的鋁合金鑄件質(zhì)量達(dá)50kg，最大的直徑可達(dá) 2m。 （ 4） 筒體類 —— 凸緣外套、導(dǎo)管、殼體形狀的罩殼、儀表蓋、上蓋、深腔儀表罩、照相機(jī)殼與蓋、化油器等?；趬鸿T工藝的特點(diǎn)，由于目前尚缺乏理想的耐高溫模具材料，黑色金屬的壓鑄尚處于研究試驗(yàn)階段。鎂合金壓鑄件過去應(yīng)用很少，曾應(yīng)用于林業(yè)機(jī)械中，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 不到 1%。 19 世紀(jì)初，世界印刷工業(yè)蓬勃發(fā)展，活字（單字母的鉛字）的需求量日益增多，于是鑄字機(jī)應(yīng)運(yùn)而生， 1849年， Sturgiss 制造了第一臺(tái)用壓鑄法把鉛鑄成活字的壓鑄機(jī)（如圖 ），圖中可見帶有將噴口封住、打開和切斷等動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，以及用壓射活塞壓送熔融金屬進(jìn)入活字模型，可以說(shuō)這就是壓鑄機(jī)的原始結(jié)構(gòu)，而 且機(jī)器還具有速度快、效率高，既經(jīng)濟(jì)，又可重復(fù)生產(chǎn)等特點(diǎn)。 1927 年捷克工程師 （ Polak）發(fā)明了立式冷壓室壓鑄機(jī)。例如，為 了消除壓鑄件內(nèi)部的氣孔、縮孔、縮松，改善鑄件的質(zhì)量，1958 年真空壓鑄在美國(guó)獲得專利； 1966 年美國(guó) General Motors 公司提出精、速、密壓鑄法，出現(xiàn)了雙沖頭（或稱精速密）壓鑄； 1969 年美國(guó)人愛列克斯提出了充氧壓鑄的無(wú)氣孔壓鑄法。 壓力鑄造在我國(guó)約起始于 20 世紀(jì) 40 年代， 1947 年上海就有人利用熱壓室壓鑄機(jī)生產(chǎn)鋅鋁合金掛鎖，也有的廠用舊式冷壓式壓鑄機(jī)生產(chǎn)電風(fēng)扇上的鋁件。至 20 世紀(jì) 90 年代，我國(guó)的壓鑄技術(shù)達(dá)到相當(dāng)水平，已自行設(shè)計(jì)和制造出成系列的、性能良好的壓鑄機(jī)。研制成水基分型劑，采用從國(guó)外引進(jìn)的大型壓鑄機(jī)，生產(chǎn)出了大型壓鑄件，并開始在壓鑄工藝和模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)。 壓鑄機(jī)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 自從壓鑄機(jī)出現(xiàn)以后，壓鑄業(yè)以它生產(chǎn)速度快、生產(chǎn)的零件單位強(qiáng)度高等優(yōu)勢(shì)得到了快速發(fā)展。 高壓和高速是現(xiàn)代壓力鑄造工藝的兩大特征，實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐表明，鑄件沖型完好、輪廓清晰主要取決于壓射速度（即壓射過程），而鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和力學(xué)性能主要取決于增壓效果（即增壓過程）。到目前為止，控制的發(fā)展經(jīng)歷了經(jīng)典控制時(shí)代、現(xiàn)代控制時(shí)代和智能控制時(shí)代。目前，這些公司把力量轉(zhuǎn)向?yàn)橛脩籼峁┤轿坏募夹g(shù)支持，例如： Buehler 公司已有很完善的 Classic、 Evolution 和Vision 三大類壓鑄機(jī)系列，該公司利用其擁有的技術(shù) 和經(jīng)驗(yàn)，與德國(guó)著名的模具設(shè)計(jì)制造公司 Schaufler 聯(lián)手組建壓鑄技術(shù)中心，對(duì)鋁、鎂合金制造商提供技術(shù)支持，并可由 Buehler 根據(jù)要求進(jìn)行試制和提供實(shí)際鑄件。在日本，Toshiba 公司 的多功能壓射結(jié)構(gòu)采用高精度液壓伺服閥（直動(dòng)型先導(dǎo)伺服閥，Direct operated pilot servo valve），其流量為 7000L/s，閥的響應(yīng)時(shí)間為 5ms， 系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間為 13ms，可在 20ms 內(nèi)將速度從 0 升高到 10m/s，相對(duì)于沖頭位置，作為速度的切換點(diǎn)進(jìn)行輸入可有 10 個(gè)點(diǎn)，在各點(diǎn)之間可進(jìn)行加速、減速并配以Toscast 控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓鑄機(jī)的綜合控制。到目前為止，國(guó)內(nèi)的較大型壓鑄機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家有幾十家，但沒有一家具備生產(chǎn)實(shí)時(shí)壓射控制壓鑄機(jī)的能力。因此，在要求壓鑄質(zhì)量較高的精密壓鑄件時(shí)，壓鑄機(jī)完全依賴 進(jìn)口，雖然國(guó)外生產(chǎn)的壓鑄機(jī)價(jià)格高內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 達(dá)國(guó)內(nèi)同型號(hào)壓鑄機(jī)的 4～ 5 倍，但由于其控制精度高， 在許多重要場(chǎng)合仍無(wú)法用國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品代替。根據(jù)壓鑄工藝的需要，它提供了選擇參數(shù)的有利條件。 表 壓鑄機(jī)的分類 分類特征 基本結(jié)構(gòu)方式 臥室澆注方式 1. 冷壓室壓鑄機(jī) 2. 熱壓室壓鑄機(jī) 壓室的結(jié)構(gòu)和布置方式 1. 臥式壓鑄機(jī) 2. 立式壓鑄機(jī) 功率（鎖模力） 1. 小型壓鑄機(jī)（熱室 630kN,冷室 2500kN） 2. 中型壓鑄機(jī)（熱室 630～ 4000kN,冷室 2500～ 6300kN） 3. 大型壓鑄機(jī)（熱室 4000kN,冷室 6300kN） 壓鑄機(jī)的壓鑄過程及特點(diǎn) （ 1） 熱壓室壓鑄機(jī) 熱壓室壓鑄機(jī)與冷壓室壓鑄機(jī)的合模機(jī)構(gòu)是一樣的，其區(qū)別在于壓射、澆注機(jī)構(gòu)不同。然后開模取件，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。 4） 壓鑄比壓較低，壓室和壓射沖頭長(zhǎng)期浸入金屬液中，易受浸蝕，縮短使用壽命，并且可能會(huì)增加合金中的含鐵量。合模后金屬液澆入壓室 2，壓射沖頭 1 向前推進(jìn)，將金屬液經(jīng)澆道 7 壓入型腔 6；開型時(shí)，余料 8 借助壓射沖頭前伸的動(dòng)作離開壓室，同壓鑄件一起取出，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。臥式冷室壓鑄機(jī)的特點(diǎn)如下 : 圖 臥式壓鑄機(jī)過程示意圖 a) 合模 b)壓鑄 c)開模 1— 壓射沖頭 2— 壓室 3— 金屬液 4— 定模 5— 動(dòng)模 6— 型腔 7— 澆道 8— 余料 1）金屬液進(jìn)入型腔轉(zhuǎn)折少，壓鑄損耗小，有利于發(fā)揮增壓機(jī)構(gòu)的作用。 5）設(shè)置中心澆道時(shí)模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。凝固后，壓射沖頭 1 退后，反聊內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 沖頭上升，卻斷余料 9 并將其頂出壓室。而有些零件只能用中心澆道壓鑄，因而立式冷壓室壓鑄機(jī)還有一定的應(yīng)用。 4）金屬液進(jìn)入型腔時(shí)經(jīng)過轉(zhuǎn)折，消耗部分壓射壓力。其壓射系統(tǒng)在下部，而開合模系統(tǒng)則處于上部。另一種方法是將保溫爐放在壓室的下側(cè)，其間有一根升液管連接。 2）帶入型腔的空氣較少，生產(chǎn)的鑄件氣孔顯著地較普通壓鑄機(jī)少。 合模機(jī)構(gòu) 開合模及鎖模機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱合模機(jī)構(gòu)，是帶動(dòng)壓鑄模的動(dòng)模部分進(jìn)行模具分開或合攏的機(jī)構(gòu)。壓鑄機(jī)和模機(jī)構(gòu)主要有如下兩種形式： （ 1） 液壓和模機(jī)構(gòu) 其動(dòng)力是由合模缸中的壓力油產(chǎn)生的，壓力油的壓力推動(dòng)合模活塞帶動(dòng)動(dòng)模安裝板及動(dòng)模進(jìn)行合模，并起鎖緊作用。液壓合模機(jī)構(gòu)如圖 所示。隨著外缸 1 的移動(dòng)， 外合模腔 C3 內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 充填閥塞 6 被吸開，充填油箱中的常壓油進(jìn)入外缸 1。此機(jī)構(gòu)是由三塊座板組成，并用四根導(dǎo)柱將它串聯(lián)起來(lái)，中間是動(dòng)模座板，由合模缸的活塞通過曲肘機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)。曲肘和模機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是： 圖 曲肘合模機(jī)構(gòu)示意圖 1—— 液壓合模缸 2—— 合?；钊? 3—— 連桿 4—— 三角形鉸鏈 5—— 螺帽 6—— 力臂 7—— 齒輪鏈條 1）可將合模缸的推力放大，因此與液壓合模機(jī)構(gòu)相比，其合模缸直徑可大大減少，同時(shí)壓力油的耗量也顯著減少 。 但是這種合模機(jī)構(gòu)存在如下缺點(diǎn)：不同厚度的模具要調(diào)整行程比較困難；曲內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 肘機(jī)構(gòu)在使用過程中，由于受熱膨脹的影響，合?？蚣艿念A(yù)應(yīng)力是變化的。不同型號(hào)的壓鑄機(jī)有不同的壓射機(jī)構(gòu)，但主要組成部分都包括壓室、壓射沖頭、壓射桿、壓射缸及增壓器等。現(xiàn)代壓鑄機(jī)的壓射機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是三級(jí)壓射，也就是低速排除壓室中的氣體和高速填充型腔的兩級(jí)速度，以及不間斷地給金屬液施以穩(wěn)定高壓的一級(jí)增壓。這一級(jí)壓射活塞的行程為壓射沖頭剛好越過壓室澆道口，其速度可通過調(diào)節(jié)螺桿