【正文】 激冷產(chǎn)生劇烈收縮，因此也僅限于幾種牌號(hào)的壓鑄。 雖然 壓鑄生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)十分突出，但是，它也有一些明顯的缺點(diǎn)： (1)壓鑄件表層常存在氣孔。鑄件的尺寸精度和表面粗 糙度要求很高。壓鑄中常用的壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕范圍內(nèi)， 有時(shí)甚至高達(dá) 500MPa。 第一階段：受內(nèi)澆口截面限制的金屬射入型腔后，首先沖擊對(duì)面型壁，沿型腔表面向各方向擴(kuò)展，并形成壓鑄件表面的薄殼層，在型腔轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生渦流。 ①噴射填充理論 該理論是 1932 年由佛羅梅爾（ ）在矩形截面型腔一端開設(shè)澆口，研究鋅合金壓鑄填充過程中得到的。半固態(tài)擠壓 。而且部分產(chǎn)品的性能會(huì)接近甚至于達(dá)到鍛壓產(chǎn)品的性能。因此，采用半固態(tài)擠壓成形工藝來加工電動(dòng)自行車輪轂將會(huì)是一個(gè)新的發(fā)展方向。模具設(shè)計(jì) 7 ABSTRACT 8 目 錄 一般部分 1 緒論 ????????????????????????????? 1 壓力鑄造 ???????????????????????? 2 典型的壓鑄填充理論 ?????????????????? 2 壓力鑄造的特點(diǎn) ???????????????????? 2 壓鑄生產(chǎn)過程簡(jiǎn)介 ?????????????????? 2 壓鑄業(yè)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢(shì) ????????????????? 3 壓鑄的發(fā)展歷史 ?????????????????????? 2 我國壓鑄業(yè)的發(fā)展 ????????????????????? 2 壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) ???????????????????? 2 本課題的研究 內(nèi)容及意義 ??????????????????? 4 研究內(nèi)容 ???????????????????????? 6 開展本課題的意義 ???????????????????? 7 模具設(shè)計(jì)專題部分 3 壓鑄件設(shè)計(jì) ??????????????????????? 10 壓鑄件基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????????????????? 10 壁厚和肋 ?????????????????????? 10 鑄造和圓角 ???????????????????? 11 起模斜度 ?? ??????????????????? 11 壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性 ?????????????????? 11 壓鑄件技術(shù)要求 ???????????????????? 11 9 尺寸精度 ?????????????????????? 11 表面質(zhì)量 ?????????????????????? 12 機(jī)械加工余量 ???????????????????? 13 4 壓鑄機(jī)的選用及相關(guān)計(jì)算與校核 ????????????????? 11 確定壓鑄機(jī)的鎖模力 ?????????????? ???? 13 計(jì)算主脹型力 ??????????????????????? 10 計(jì)算鎖模力 ???????????????????????? 10 開模行程的核算 ?????????????????????? 10 5 半固態(tài)擠壓模具設(shè)計(jì)概述 ???????????????????? 11 半固態(tài)擠壓模具基本結(jié)構(gòu) ?????????????????? 13 分型面的設(shè)計(jì) ??????????????????????? 15 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ??????????????????? ??? 18 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分類 ????????????????? 18 內(nèi)澆口的設(shè)計(jì) ??????????????????? 19 直澆道的設(shè)計(jì) ??????????????????? 19 橫澆道的設(shè)計(jì) ??????????????????? 19 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ????????????????????? 19 溢流槽的設(shè)計(jì) ??????????????????? 20 排氣槽的設(shè)計(jì) ??????????????????? 20 模架的設(shè)計(jì) ?????? ?????????????????? 18 模架的設(shè)計(jì)原則 ??????????????????? 18 模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) ???????????????????? 19 成形零件的設(shè)計(jì) ????????????????????? 19 10 半固態(tài)擠壓件的收縮率 ???????????????? 20 成形部分尺寸的計(jì)算 ?????????????????? 20 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ?????????????????????? 18 結(jié)論與展望 ?????????????????????? 37 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????? 38 翻譯部分 英文原文 ????????????????????????? 40 中文譯文 ????????????????????????? 49 致謝 ???????????????????????????? 59 11 一般部分 1 緒論 壓鑄是壓力鑄造的簡(jiǎn)稱，是一種將處于熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)的金屬注入壓鑄機(jī)的壓室，在高壓力的作用下，以極高的速度充填在壓鑄模具的型腔內(nèi)，并在高壓下冷卻凝固成型而獲得鑄件的高效益、高效率的精密 鑄造方法。他認(rèn)為液體金屬的填充過程遵循流體力學(xué)定律，并且有摩擦和渦流現(xiàn)象；液體金屬填充矩形型腔時(shí)的運(yùn)動(dòng)特性和內(nèi)澆道截面積與型腔截面積之比有關(guān)。 第二階段：后續(xù)金屬液沉積在薄殼層內(nèi)的空間里，直至填滿，凝固曾逐漸向內(nèi)延伸，液相逐漸減少。其充填速度一般在 ～ 70m/s 范圍內(nèi)，它的充填時(shí)間很短，一般為 ～ ，最短的僅為千分之幾秒。鑄件的尺寸精度為 IT12～ IT11 面粗糙度一般為 ～ m，最低可達(dá) m。這是由于液態(tài)合金的充型速度極快，型腔中的氣體很難完全排除，常以氣孔形式存留在鑄件中。 (3)壓鑄的生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用較高。 1905年多勒（ H. H. Doehler）研制成功用于工業(yè)生產(chǎn)的壓鑄機(jī)、壓鑄鋅、錫、銅合金鑄件。隨著壓鑄機(jī)、壓鑄工藝、壓鑄型及潤滑劑的發(fā)展，壓鑄合金也從鉛合金發(fā)展到鋅、鋁、鎂和銅合金，最后發(fā)展到鐵合金，隨著壓鑄合金熔點(diǎn)的不斷增高而使壓鑄件應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大 [4]。種種情況表明，中國的壓鑄產(chǎn)業(yè)已經(jīng)相當(dāng)龐大。 壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 由于整個(gè)壓鑄過程都是在壓鑄機(jī)上完成，因此，隨著對(duì)壓鑄件的質(zhì)量、產(chǎn)量和擴(kuò)大應(yīng)用的需 求，開始對(duì)壓鑄設(shè)備提出新的更高的要求，傳統(tǒng)壓鑄機(jī)已經(jīng)不能滿足這些要求，因此，新型壓鑄機(jī)以及新工藝、新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。由于型腔抽氣技術(shù)的圓滿解決，真空壓鑄在 20 世紀(jì) 50 年代曾盛行一時(shí)，但后來應(yīng)用不多。這說明氣泡中部分氧氣與鋁液發(fā)生了氧化反應(yīng)。 （ 4）半 固態(tài)壓鑄 17 半固態(tài)壓鑄是當(dāng)金屬液在凝固時(shí)，進(jìn)行強(qiáng)烈的攪拌，并在一定的冷卻速率下獲得 50%左右甚至更高的固體組分漿料，并將這種漿料進(jìn)行壓鑄的方法。而對(duì)澆道和排溢口的形狀、大小、位置以及壓鑄機(jī)壓射工藝參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化后可以大大 減少這些缺陷 [3]。 所以在滿足產(chǎn)品使用性能要求的前提下，采用均勻的、適當(dāng)?shù)?壁厚才會(huì)以最低的金屬消耗取得良好的成型性和工藝性。沒有鑄造圓角會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，模具容易崩角，這一現(xiàn)象對(duì)熔點(diǎn)較高的合金尤其顯著。 2）兩面均留有加工余量的鑄件。 擠壓件的質(zhì)量除了受到各種工藝因素的影響外，其零件設(shè)計(jì)的工藝性也是一個(gè)十分重要的因素，其結(jié)構(gòu)合理性性和工藝適應(yīng)性決定了后續(xù)工作能否順利進(jìn)行。 國家標(biāo)準(zhǔn)（ GB/T 6414— 1999）中將逐漸尺寸公差劃分為 16個(gè)等級(jí)，標(biāo)記為 CT1～ CT16。 參考國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定該擠壓件的表面質(zhì)量等級(jí)為 2級(jí)，表面粗糙度aR 。 底座鑄件的加工余量選取 根據(jù)參考文獻(xiàn) [15]中推薦的加工余量選擇，平面按最大邊長確定，孔按直徑確定。包括電機(jī)、各種液壓泵及機(jī)械傳動(dòng)裝置。 確定壓鑄機(jī)的鎖模力 鎖模力（合模力）是選用壓鑄機(jī)時(shí)首先要確定的參數(shù)。而且此套模具中，脹型力中心與鎖模力中心重合。在壓鑄模設(shè)計(jì)的過程中，必須全面分析壓鑄件的結(jié)構(gòu)，了解壓鑄機(jī)及壓鑄工藝，掌握在不同壓鑄條件下的合金液充填特性和流動(dòng)行為，并考慮到經(jīng)濟(jì)效益等因素。有時(shí)成型零件還構(gòu)成澆注系統(tǒng)的一部分，如內(nèi)澆口、橫澆道、溢流口和排氣道等。將壓鑄件或澆注余料從模具上脫 出的機(jī)構(gòu)，包括推出零件和復(fù)位零件，如推桿、推桿固定板和推板。 選擇分型面應(yīng)注意的要點(diǎn)如下： ①開模時(shí)保持鑄件隨動(dòng)模移動(dòng)方向脫出定模； ②有利于澆注系統(tǒng)、溢流系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的布置； ③要求不影響鑄件的尺寸精度； ④簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)； ⑤避免鑄造機(jī)承受臨界負(fù)荷，并要考慮鑄造合金的性能。 圖 帶澆注系統(tǒng)的擠壓件 澆注系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)與分類 澆注系統(tǒng)主要由直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口組成。 （ 3）內(nèi)澆口截面積 目前，在實(shí)踐中，計(jì)算內(nèi)澆口的截面積以流量計(jì)算法為主。 橫澆道的設(shè)計(jì) （ 1） 橫澆道的形式及尺寸 根據(jù)鑄件及內(nèi)澆口的特點(diǎn)。 溢流槽的設(shè)計(jì) 溢流槽位置的設(shè)置原則 ①溢流槽的位置多設(shè)置在合金液最后填充的部位上。排氣槽用于將上述氣體從型腔總排出，其設(shè)置的位置與內(nèi)澆道的位置和合金液的流態(tài)有關(guān)。 （ 2）定模套板 定模套板的主要作用： ①成型鑲塊、成型型芯以及安裝導(dǎo)向零件的固定載體。 （ 4）動(dòng)模壓板 動(dòng)模壓 板主要作用是： 在通孔的模體結(jié)構(gòu)中，將成型鑲塊壓緊在動(dòng)模板內(nèi)。 （ 7）推出板 推出板包括推桿固定板和推板。 壓鑄件的精度是由許多因素共同決定的，這些因素大致有：鑄件的結(jié)構(gòu)，合金凝固收縮，模具的結(jié)構(gòu)和成形零件的鑲拼，模具加工的基準(zhǔn)、方法及其精度，壓鑄時(shí)的工藝參數(shù)和操 作方面的影響，壓鑄機(jī)的精度及其工藝性能的穩(wěn)定性。 圖 33 壓鑄件收縮率的分類 由參考文獻(xiàn) [16]中查得鋁硅合金的自由收縮率為 %～ %，阻礙收縮率為 %~%，混合收縮率為 %～ %。 根據(jù)參考文獻(xiàn) [16]，成型零件尺寸的計(jì)算公式如下： ??? ?? ???? )( nAAA ? 35 式中： 39。 (1)型腔尺寸計(jì)算 型腔的尺寸是趨于增大尺寸，應(yīng)選取趨于偏小的極限尺寸。直接推動(dòng)壓鑄件脫落，如推桿、推管、以及卸料版、成型推塊等。 （ 5）結(jié)構(gòu)元件。 根據(jù)參考文獻(xiàn) [16]查得，鋁合金的許用受推力 [p]為 50MPa，設(shè)計(jì)中共使用 8個(gè)推桿，而 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 因此，為保證推桿的穩(wěn)定性，將推桿的前端直徑選為 10mm，配合精 度為H7/e8。 加熱系統(tǒng)主要用于預(yù)熱模具或在模具工作時(shí)提供一個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟?。因?yàn)閯?dòng)定模材料相同，各部位導(dǎo)熱性幾乎相同，而且加熱器的排 布為對(duì)稱安置，所以在型腔周圍產(chǎn)生的溫度場(chǎng)是均勻穩(wěn)定的。最近在歐洲，日本和美國的幾家公司已經(jīng)開始以這種方式制造，每年為汽車行業(yè)生產(chǎn)出數(shù)百萬組件。 關(guān)鍵詞： 觸變成形，半固態(tài)金屬加工 ,近凈 成形 1 介紹 觸變成形或半固態(tài) 金屬加工 SSM 是在半固態(tài)狀態(tài)下金屬部件成形。壓力鑄造和模具鑄造仍然占主導(dǎo)地位。有研究表明，可以容易觸變成形的合金系或多或少取決于其凝固范圍，但是進(jìn)程充分利用的合金還尚未獲得。 英國謝菲爾德大學(xué)的任務(wù)是 要表明質(zhì)量好，可重復(fù)生產(chǎn)的終板可以利用標(biāo)準(zhǔn)的鑄造鋁合金到未經(jīng)強(qiáng)化的鋼模具中來實(shí)現(xiàn)觸變成形。這種加熱方法需要 ram 的頂部的余料是非金屬的。 使用冷模具來獲得完整的觸變組件是有可能的。這些事 實(shí)表明，該模型可以用來在一個(gè)重新設(shè)計(jì)入口的模具里預(yù)測(cè)可能的流動(dòng)途徑，這一假設(shè)是合理的。他們利用 X 光照相檢查內(nèi)部缺陷。特別重要的一點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子軸孔和終板邊緣的插口要保持同心。如圖 5所示，十二尺寸，使用電動(dòng)探頭可以精確到 毫米。漢森有限公司，根據(jù)他們的壓鑄件的標(biāo)準(zhǔn)做法，對(duì)外部缺陷進(jìn)行了檢查。因此人們發(fā)現(xiàn)，同時(shí)加寬和加深流道可以提高模具的充型能力，但是前者更關(guān)鍵，更實(shí)用。這種狹窄的流體流動(dòng)造成了空氣的卷入，這從 X光片是可以看出的，即便是加熱到 3508 攝氏度的模具中的的樣品觸變成形。模具中唯一的參數(shù)調(diào)整是為了實(shí)現(xiàn)模具和實(shí)驗(yàn)之間的平衡，這個(gè)參數(shù)是漿料的粘度。鋼坯是一個(gè)直徑 60 毫米，高 75 毫米。漢森有限公司制造的模具，最初的設(shè)計(jì)是按照傳統(tǒng)的壓鑄實(shí)踐，用一個(gè)錐形槽和一個(gè)窄的通道，以使得小部件從中拆卸方便。本文中的工作，旨在提供有關(guān)資料，證明觸變成形的這種說法。工業(yè)企業(yè)，由于其慣性，通常非常緩慢的接受變化，當(dāng)他們這樣做了，他們想這該在控制階段。在這種狀態(tài)下合金發(fā)生觸變：如果它的剪切粘度下降，就會(huì)像液體一樣流動(dòng)。壓力鑄造和模具鑄造仍然占主導(dǎo)地位。 壓鑄模工作時(shí)，套板受拉伸、壓縮、彎曲三種應(yīng)力。用煤氣或噴燈等進(jìn)行生產(chǎn)前的預(yù)熱是屬于模體外部的加熱方式，但不能獲得均衡的模溫，而且會(huì)使模體表面或突起的局部區(qū)域過熱，并對(duì)模體內(nèi)部或凹入的局部區(qū)域加熱不足。 39