【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 業(yè)保駕護(hù)航。第2章 壓鑄基本知識(shí)壓鑄的主要特點(diǎn)是金屬液在高壓、高速下充填壓鑄模的腔型，并在高壓下成形、結(jié)晶。因此，壓鑄過程中壓力和速度的變化及其作用是至關(guān)重要的，它們直接影響金屬充填形態(tài)和金屬液在型腔中的運(yùn)動(dòng)，從而影響壓鑄件的質(zhì)量。 壓鑄壓力壓鑄壓力是壓鑄工藝中的主要參數(shù)之一。壓鑄過程中的壓力是由泵產(chǎn)生的，泵借蓄壓器通過工作液體傳遞給壓射活塞，然后由壓射活塞經(jīng)壓射沖頭施加于壓室內(nèi)的金屬上。作用于金屬液體上的壓力是獲得組織致密和輪廓清晰的鑄件的主要因素，所以，必須了解并掌握壓鑄過程中作用在液態(tài)金屬上的壓力的變化情況，以便正確利用壓鑄過程中各階段的壓力，并合理選擇壓力的數(shù)值。壓鑄過程中的壓力可以用壓射力和壓射比壓兩種形式來表示。1. 壓射力壓鑄機(jī)壓射缸內(nèi)的工作液作用于壓射沖頭，使其推動(dòng)液態(tài)金屬填充模具型腔的力，稱為壓射力。其大小隨壓鑄機(jī)的規(guī)格而不同，它反映壓鑄機(jī)功率的大小。壓射力計(jì)算公式為壓鑄機(jī)壓射缸內(nèi)的工作液作用于壓射沖頭，使其推動(dòng)液態(tài)金屬填充模具型腔的力，稱為壓射力。其大小隨壓鑄機(jī)的規(guī)格而不同，它反映壓鑄機(jī)功率的大小。壓射力計(jì)算公式為F = P A = πD178。P / 4式中 F —— 壓射力（N）P —— 壓射缸內(nèi)工作業(yè)務(wù)的壓力（Mpa）A —— 壓射沖頭截面積（近似等于壓室截面積）（mm178。）D —— 壓射缸直徑（mm）2. 壓射比壓壓射比壓是指壓射過程中，壓室內(nèi)單位面積上液態(tài)金屬所受到的靜壓力。其計(jì)算公式為P = F / A = 4 F / πD178。式中 F —— 壓射力（N）P —— 壓射缸內(nèi)工作業(yè)務(wù)的壓力（Mpa）A —— 壓射沖頭截面積（近似等于壓室截面積）（mm178。）D — 壓射缸直徑（mm）從上式可以看出，壓射比與壓射力成正比，而與壓射沖頭的截面積成反比。所以，壓射比壓可以通過調(diào)整壓射力和更換不同直徑的壓射沖頭來實(shí)現(xiàn)。在壓鑄過程中，作用在液態(tài)金屬上的壓射比并不是一個(gè)常數(shù)，而是隨著壓射階段的變化而變化。液態(tài)金屬在壓室于壓鑄模型腔中的運(yùn)動(dòng)可分解為四個(gè)階段，圖21表示在不同階段，壓射沖頭的運(yùn)動(dòng)速度v與液態(tài)金屬所受的壓力（壓射比壓）p曲線。使用較高的壓力，就可以用較低的澆注溫度，這樣有利于減少壓鑄件的縮孔和縮松，并且可以提高壓鑄模的使用壽命。上述的壓力和速度的變化曲線，只是理論性的，實(shí)際上液態(tài)金屬充填型腔時(shí)，因鑄件復(fù)雜程度不同，金屬充填特性及操作不同等因素，壓射曲線也會(huì)出現(xiàn)不同的形式。2. 2 壓鑄合金要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的壓鑄件，除了要有合理的鑄件結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和制造完善的壓鑄模以及工藝性能優(yōu)越的壓鑄機(jī)外，還需要有性能良好的壓鑄合金。為了滿足壓鑄件的使用要求，保證壓鑄件的質(zhì)量，對(duì)壓鑄合金提出如下要求：1）密度小，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性好；2）強(qiáng)度和硬度高，塑性好；3）性能穩(wěn)定，耐磨和抗腐蝕性好；4）熔點(diǎn)低，不易吸氣和氧化；5）收縮率小，產(chǎn)生熱裂、冷裂和變形的傾向??；6）流動(dòng)性好，結(jié)晶溫度范圍小，產(chǎn)生氣孔、縮松的傾向小。鋁合金具有良好的壓鑄性能，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性都很好。鋁合金的密度較小，僅為銅、鐵、鋅的1 / 3左右，比強(qiáng)度和比剛度是其突出優(yōu)點(diǎn)。鋁合金的高溫力學(xué)性能也很好，在低溫下工作時(shí)，同樣保持良好的力學(xué)性能（尤其是韌性），且鋁合金熔鑄工藝簡(jiǎn)單，成形和加工性能好，有較高的力學(xué)性能及耐腐蝕性，是代替鋼鐵鑄件的最具潛力的合金。鋁有較大的比熱容和凝固潛熱，大部分的鑄鋁合金均有較小的結(jié)晶溫度范圍，組織中亦常含有相當(dāng)數(shù)量的共晶體，其線收縮較小，故具有良好的充填性能、較小的熱裂傾向。鋁的表面有一層與鋁結(jié)合得很牢得致密的氧化膜，氧化膜的化學(xué)穩(wěn)性和熔點(diǎn)都很高，故在高溫工作時(shí)，仍有良好的抗腐蝕性和抗氧化性。但鑄鋁合金仍有相當(dāng)大的體收縮值，易在最后凝固處生成大的集中縮孔。此外，鋁合金和鐵又很強(qiáng)的親和力，易粘模，應(yīng)在冷壓機(jī)上壓鑄。本次壓鑄模設(shè)計(jì)所選用的壓鑄材料為鋁合金。2. 3 壓鑄機(jī)壓鑄機(jī)是壓鑄生產(chǎn)的最基本的設(shè)備，是壓鑄生產(chǎn)中提供能源和選擇最佳壓鑄工藝參數(shù)的條件，是獲得優(yōu)質(zhì)壓鑄件的技術(shù)保證。壓鑄模設(shè)計(jì)是，首先應(yīng)選擇合適的壓鑄機(jī)，必須使所選的壓鑄機(jī)的技術(shù)規(guī)格及其性能符合壓鑄件的要求。 壓鑄機(jī)的分類和特點(diǎn) 1．壓鑄機(jī)的分類壓鑄機(jī)通常按壓室的受熱的條件不同，分為冷壓室壓鑄機(jī)和熱壓室壓鑄機(jī)兩大類。冷壓室壓鑄機(jī)又因壓室和模具放置的位置和方向不同，分為臥式、立式和全立式三種。臥式冷室壓鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)形式如圖22所示，其壓室和壓鑄機(jī)構(gòu)處于水平位置，壓室中心線平行于模具運(yùn)動(dòng)方向。臥式冷室壓鑄機(jī)的壓鑄過程如圖23 所示，合模后，金屬液澆入壓室，壓射沖頭向前推動(dòng)，金屬液經(jīng)澆道壓入模具型腔，凝固冷卻成壓鑄件，動(dòng)模與定模分開而開模，在推出機(jī)構(gòu)作用下推出鑄件，即完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。2. 壓鑄機(jī)的特點(diǎn)臥式冷室壓鑄機(jī)的特點(diǎn)是：壓力大，操作程序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，一般設(shè)有偏心和中心兩個(gè)澆注位置，且可在偏心與中心間任意調(diào)節(jié)，比較靈活，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，設(shè)備維修也比較方便，因此廣泛應(yīng)用于壓鑄各種非鐵合金鑄件，也適用于鐵合金壓鑄件的生產(chǎn)，但不利于壓鑄帶有嵌件的鑄件，使用中心澆口的壓鑄模結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 壓鑄機(jī)的選用選用壓鑄機(jī)時(shí)應(yīng)考慮下述兩個(gè)方面的問題：首先，應(yīng)考慮壓鑄件得不同品種和批量。在組織多品種小批量的生產(chǎn)時(shí)，一般選用液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)的能快速進(jìn)行調(diào)整的壓鑄機(jī)。如果組織是少品種大量生產(chǎn)時(shí)，則應(yīng)選擇配備各種機(jī)械化和自動(dòng)化控制機(jī)構(gòu)的高效率壓鑄機(jī)。對(duì)于單一品種大量生產(chǎn)的鑄件，可選用專用壓鑄機(jī)。其次，應(yīng)考慮壓鑄件的不同結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)。壓鑄件的外形尺寸、質(zhì)量、壁厚以及工藝參數(shù)的不同，對(duì)壓鑄機(jī)的選用有重大影響。計(jì)算鎖模力：F鎖 = K ( F主 + F分 )F主 = 10Ap = 10( 1 + 30％)40 = kNF分 = ∑(10A芯p tanα) = 1040tan20176。 ≈ kNF鎖 = ( + ) ≈ kN本次壓鑄模設(shè)計(jì)選用臥式冷室壓鑄機(jī)，型號(hào)為國(guó)產(chǎn)壓鑄機(jī)J1120，其主要技術(shù)參數(shù)見附錄A。2. 4 壓鑄模的結(jié)構(gòu)和組成定模：固定在壓鑄機(jī)定模安裝板上，有直澆道與噴嘴或壓室連接。動(dòng)模：固定在壓鑄機(jī)動(dòng)模安裝板上，并隨動(dòng)模安裝板作開合模移動(dòng)合模時(shí)，閉合構(gòu)成型腔與澆鑄系統(tǒng)，液體金屬在高壓下充滿型腔；開模時(shí)，動(dòng)模與定模分開，借助于設(shè)在動(dòng)模上的推出機(jī)構(gòu)將鑄件推出。 壓鑄模的基本結(jié)構(gòu)如圖24所示，它通常包括一些結(jié)構(gòu)單元：1）成形部分在定模與動(dòng)模合攏后，形成一個(gè)構(gòu)成鑄件形狀相同的空腔，通常稱為型腔，而構(gòu)成型腔的零件即為成形零件。成形零件包括固定的和活動(dòng)的鑲塊與型芯。有時(shí)，又可以同時(shí)成為構(gòu)成澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的零件，如局部的橫澆道、內(nèi)澆口、溢流槽和排氣槽等部分。2）模架包括各種模板、座架等構(gòu)架零件。其作用是將模具各部分按一定的規(guī)律和位置加以組合和固定，并使模具能夠安裝到壓鑄機(jī)上。如圖中件10等屬于這類零件。3）導(dǎo)向零件圖中件121為導(dǎo)向零件。其作用是準(zhǔn)確地引導(dǎo)動(dòng)模和定模合攏或分離。4）頂出機(jī)構(gòu)它是將鑄件從模具上脫出的機(jī)構(gòu)，包括頂出和復(fù)位零件，還包括這個(gè)機(jī)構(gòu)自身的導(dǎo)向和定位零件，如圖中件2222228。對(duì)于在重要部位和易損部分的推桿，應(yīng)采用與成形零件相同的材料來制造。5）澆注系統(tǒng)與成形部分及壓室連接，引導(dǎo)金屬按一定的方向進(jìn)入鑄型的成形部分，它直接影響金屬液成形部分的速度和壓力，由直澆道、橫澆道和內(nèi)澆口等的組成，如圖中111119。6）排溢系統(tǒng)排溢系統(tǒng)是排除壓室、澆道和型腔的氣體的通道，一般包括排氣槽和溢流槽。而溢流槽又是儲(chǔ)存冷金屬和涂料余燼的處所。有時(shí)在難以排氣的深腔部位設(shè)置通氣塞，借以改善該處的排氣條件。7）其他除前面所述的各結(jié)構(gòu)單元外，模具內(nèi)還有其他如緊固用的螺栓、銷釘以及定位用的定位件等。2. 5 壓鑄模的安裝(1) 模具安裝位置符合設(shè)計(jì)要求，盡可能使模具漲型力中心與壓鑄機(jī)距離最小，這樣可能使壓鑄機(jī)大杠受力比較均勻；(2) 經(jīng)常檢查模具起重吊環(huán)螺栓、螺孔和起重設(shè)備是否完好，確保重吊時(shí)人身、設(shè)備、模具安全；(3) 定期檢查壓鑄機(jī)大杠受力誤差，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整；(4) 安裝模具前徹底擦凈機(jī)器安裝面和模具安裝面。檢查所用頂桿長(zhǎng)度是否適當(dāng)，所有頂桿長(zhǎng)度是否等長(zhǎng)，所用頂桿數(shù)量應(yīng)不少于四個(gè)，并放在規(guī)定的頂桿孔內(nèi)；(5) 壓板和壓板螺栓應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和精度，避免在使用中松動(dòng)。壓板數(shù)量應(yīng)足夠多，最好四面壓緊，每面不少于兩處；(6) 大型模具應(yīng)有模具托架，避免在使用中模具下沉錯(cuò)位或墜落；(7) 帶較大抽芯的模具或需要復(fù)位的模具也可能需要?jiǎng)?、定模分開安裝；(8) 冷卻水管和安裝應(yīng)保證密封；(9) 模具安裝后的調(diào)整。調(diào)整合模緊度。調(diào)整壓射參數(shù)：快壓射速度、壓射壓力、增壓壓力、慢壓射行程、快壓射行程、沖頭跟出距離、推出行程、推出復(fù)位時(shí)間等。調(diào)整后在壓室內(nèi)放入棉絲等軟物，做兩次模擬壓射全過程，檢查調(diào)整是否適當(dāng)；(10) 調(diào)整合模到動(dòng)、定模有適當(dāng)?shù)木嚯x，停止機(jī)器運(yùn)行，放入模具預(yù)熱器；(11) 把保溫爐設(shè)定在規(guī)定溫度，配置好規(guī)定容量的舀料勺。2. 6 壓鑄模的正確使用制定正確的壓鑄工藝，壓鑄工正確熟練的操作和高質(zhì)量的模具維修，對(duì)提高生產(chǎn)效率，保證壓鑄件質(zhì)量，降低廢品率，減少模具故障，延長(zhǎng)模具壽命致關(guān)重要。 （1）確定最合理的生產(chǎn)率，規(guī)定每一次壓射周期的循環(huán)時(shí)間。過低的生產(chǎn)率固然不利于提高經(jīng)濟(jì)效益，過高的生產(chǎn)率往往以犧牲模具壽命和鑄件合格率為代價(jià)，算總帳細(xì)帳經(jīng)濟(jì)效益可能更差。 （2）確定正確的壓鑄參數(shù)。在確保鑄件符合客戶質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，應(yīng)使壓射速度、壓射壓力、合金溫度最低。這樣，有利于降低機(jī)器、模具負(fù)荷，降低故障，提高壽命。根據(jù)壓鑄機(jī)特性、模具特性、鑄件特性、壓鑄鋁合金特性等腰三角形，確定快壓射速度、壓射壓力、增壓壓力、慢壓射行程、快壓射行程、沖頭跟出距離、推出行程、保壓時(shí)間、推了復(fù)位時(shí)間、合金溫度、模具溫度等。（3）使用水基涂料，必須制訂嚴(yán)格詳細(xì)的噴涂工藝。涂料品牌，涂料與水的比例，模具每一個(gè)部位的噴涂量（或噴涂時(shí)間）和噴涂順序，壓縮空氣壓力，噴槍與成型表面的距離，噴涂方向與成型表面的角度等。（4） 根據(jù)壓鑄模實(shí)際確定正確的模具冷卻方案。正確的模具冷卻方案對(duì)生產(chǎn)效率、鑄件質(zhì)量、模具壽命有極大的影響。方案應(yīng)規(guī)定冷卻方法，壓鑄幾個(gè)模次開始冷卻，相隔幾個(gè)模次分幾次把冷卻水閥門開到規(guī)定開度。點(diǎn)冷卻系統(tǒng)的冷卻強(qiáng)度應(yīng)由壓鑄工藝工程師現(xiàn)場(chǎng)調(diào)定，配合噴涂達(dá)到模具熱平衡。（5）規(guī)定對(duì)不同滑動(dòng)部位，如沖頭、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、抽芯機(jī)構(gòu)、推桿、復(fù)位桿等部位的不同潤(rùn)滑頻率。（6）制訂每一個(gè)壓鑄件的壓鑄操作規(guī)程，并培訓(xùn)和監(jiān)督壓鑄工按規(guī)程操作。（7）根據(jù)模具復(fù)雜程度和新舊程度，確定適當(dāng)?shù)哪＞哳A(yù)防性維修周期。適當(dāng)?shù)哪＞哳A(yù)防性維修周期應(yīng)當(dāng)是模具使用中將要出現(xiàn)故障而還沒有出現(xiàn)故障的壓鑄模次。模具使用中已經(jīng)出現(xiàn)故障，不能繼續(xù)生產(chǎn)，被迫進(jìn)行修理，不是被提倡的方法。（8） 根據(jù)模具復(fù)雜程度、新舊程度和粘模危險(xiǎn)程度，確定模塊消除應(yīng)力周期（一般5000～15000模次進(jìn)行一次）和是否需要進(jìn)行表面出理。如氮化處理。第3章 分型面、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 分型面壓鑄模的定模與動(dòng)模表面通常稱為分型面，分型面是由壓鑄件的分型線所決定的。而模具上的垂直于鎖模力方向上的接合面，即為分型基面。 分型面設(shè)計(jì)原則