【文章內容簡介】 以 8%～ 12%的良好勢頭快速發(fā)展。目前，我國擁有壓鑄廠點及相關企業(yè)2600 余家，壓鑄機近萬臺，年產壓鑄件 50 余萬噸。其中鋁壓鑄件占 %、鋅壓鑄件 %、銅壓鑄件 %、鎂壓鑄件 %。我國的壓鑄廠點及相關企業(yè)中，壓鑄廠點 20xx 余家，占企業(yè)總數的 80%以上，壓鑄機及輔助設備企業(yè)、模具企業(yè)、原輔材料企業(yè)近 398 家，占 %，科研、大專院校、學會等其他單位合計112 個，占總數的 %。壓鑄機生產方面，我國約有壓鑄機生產企業(yè) 20多個，年生產能力超過 1000 臺，壓鑄機的供應能力很強。其中的中小型壓鑄機的質量較好，大型壓鑄機、實時控制的高性能的壓鑄機仍需進口， 20xx 噸以上的壓鑄機正在研制中。種種情況表明，中國的壓鑄產業(yè)已經相當龐大 。 但是，與壓鑄強國相比，中國的壓鑄業(yè)還有著較大的差距。中國壓鑄企業(yè)的規(guī)模較小，企業(yè)素質不高，技術水平落后，生產效率較低。雖然與美國、日本等壓鑄先進國家相比，我國壓鑄件的生產占有一定的數量優(yōu)勢，但我國壓鑄企業(yè)以小型工廠為主，因此在管理水平和工作效率上，較之有很大的差距。另外，雖然我國生產的中小型壓鑄機質量較好，但大型壓鑄機、實時控制的高性能的壓鑄機仍需進口，每年進口壓鑄機 100 臺以上 [6]。由此可見，我國不能算作壓鑄強國，只能是壓鑄大國。 近年來，由于中國工業(yè)的迅速發(fā)展，壓鑄產業(yè)已經逐漸向很多市場邁進。以中 國的轎車工業(yè)壓鑄市場為支柱，中國的壓鑄業(yè)已經向摩托車行業(yè)、農用車行業(yè)、浙江萬里學院 繼續(xù)教育學院 畢業(yè)設計 4 基礎設施建設市場、玩具市場、家電產業(yè)等多個方向快速拓展，其勢頭方興未艾。 壓鑄產業(yè)的發(fā)展趨勢 由于整個壓鑄過程都是在壓鑄機上完成，因此，隨著對壓鑄件的質量、產量和擴大應用的需求，開始對壓鑄設備提出新的更高的要求，傳統(tǒng)壓鑄機已經不能滿足這些要求，因此，新型壓鑄機以及新工藝、新技術應運而生。例如，為了消除壓鑄件內部的氣孔、縮孔、縮松，改善鑄件的質量，出現了雙沖頭（或稱精、速、密）壓鑄；為了壓鑄帶有鑲嵌件的鑄件及實現真空壓鑄，出現了水 平分型的全立式壓鑄機；為了提高壓射速度和實現瞬時增加壓射力以便對熔融合金進行有效地增壓，以提高鑄件的致密度，而發(fā)展了三級壓射系統(tǒng)的壓鑄機。又如，在壓鑄生產過程中，除裝備自動澆注、自動取件及自動潤滑機構外，還安裝成套測試儀器，對壓鑄過程中各工藝參數進行檢測和控制。它們是壓射力、壓射速度的顯示監(jiān)控裝置和合型力自動控制裝置以及電子計算機的應用等。以下介紹的便是壓鑄行業(yè)中出現的新工藝技術。 (1)真空壓鑄 真空壓鑄是利用輔助設備將壓鑄型腔內的空氣抽除且形成真空狀態(tài)，并在真空狀態(tài)下將金屬液壓鑄成形的方法。其真空度通常 在 380～ 600 毫米汞柱的范圍內，可以通過機械泵獲得。而對于薄壁與復雜的鑄件，真空度應該更高。由于型腔抽氣技術的圓滿解決，真空壓鑄在 20 世紀 50 年代曾盛行一時，但后來應用不多。目前，真空壓鑄只用于生產要求耐壓、機械強度高或要求熱處理的高質量零件，其今后的發(fā)展趨向是解決厚壁鑄件和消除熱節(jié)部位的縮孔，從而更有效地應用于可熱處理和可焊接的零件。 真空壓鑄的特點是：顯著減少了鑄件中的氣孔，增大了鑄件的致密度，提高了鑄件的力學性能，并使其可以進行熱處理。消除了氣孔造成的表面缺陷，改善了鑄件的表面質量?？蓽p小澆注系統(tǒng)和 排氣系統(tǒng)尺寸。由于現代壓鑄機可以在幾分之一秒內抽成需要的真空度，并且隨著鑄型中反壓力的減小，增大了鑄件的結晶速度，縮短了鑄件在鑄型中的停留時間。因此，采用真空壓鑄法可提高生產率10%～ 20%.采用真空壓鑄時，鎂合金減少了形成裂紋的可能性（裂紋時鎂合金壓鑄時很難克服的缺陷之一，經常發(fā)生在型腔通氣困難的部位 ） ，提高了它的力學性能，特別是可塑性。 （ 2） 充氧壓鑄 國外在分析鋁合金壓鑄件的氣泡時發(fā)現，其中氣體體積分數的 90%為氮氣，而空氣中的氮氣體積分數應為 80%，氧氣的體積分數為 20%。這說明氣泡中部分氧氣與鋁液 發(fā)生了氧化反應。因此出現了充氧壓鑄的新工藝。 浙江萬里學院 繼續(xù)教育學院 畢業(yè)設計 5 充氧壓鑄是消除鋁合金壓鑄件氣孔，提高鑄件質量的一個有效途徑。所謂充氧壓鑄是在鋁液充填型腔，用氧氣充填壓室和型腔，以置換其中的空氣和其他氣體，當鋁金屬液充填時，一方面通過排氣槽排出氧氣，另一方面噴散的鋁液與沒有排除的氧氣發(fā)生化學反應而產生三氧化二鋁質點，分散在壓鑄件內部，從而消除不加氧時鑄件內部形成的氣孔。這種三氧化二鋁質點顆粒細小，約在 1μ m 以下，其重量占鑄件總重量的 %～ %,不影響力學性能，并可使鑄件進行熱處理。 （ 3） 精速密壓鑄 精速密壓鑄是一種精 確地、快速的和密實的壓鑄方法，又稱套筒雙沖頭壓鑄法。國外在 20世紀 60年代中期開始在壓鑄生產中應用這一方法。精密速壓鑄法在很大程度上消除了氣孔和縮松這兩種壓鑄件的基本缺陷，從而提高了壓鑄件的使用性能，擴大了壓鑄件的應用范圍。 （ 4）半固態(tài)壓鑄 半固態(tài)壓鑄是當金屬液在凝固時，進行強烈的攪拌，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，并將這種漿料進行壓鑄的方法。 半固態(tài)壓鑄的出現，為解決鋼鐵材料壓鑄模壽命低的問題提供了一個方法，而且對提高鑄件質量、改善壓鑄機鴨舌系統(tǒng)的工作條件，都有一定的作用，所 以是用途的一種新工藝。 畢業(yè)設計內容 本課題設計內容是 鋁 合金 基 座鑄件壓鑄模具設計，主要包括澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)，成形零件，抽芯機構，推出機構以及模體結構等，其設計步驟如下： （ 1）設計壓鑄模具總體結構； （ 2）設計澆注系統(tǒng)； （ 3）設計成型零件系統(tǒng)； （ 4）設計抽芯系統(tǒng)機構； （ 5）設計模體、頂出及復位機構。 主要設計方法為：運用 UG繪制整個模具的裝配圖 、立體圖 和具體 的 零件圖 、立體圖 。 然后對整個模具的工作過程進行模擬以保證其動作過程靈活。 浙江萬里學院 繼續(xù)教育學院 畢業(yè)設計 6 2 壓鑄模具的整體設計 鑄件工藝性分析 鑄件立體圖 所用零件為 鋁 合金 基 座，材料 ADC12，鑄造精度 CT7，鑄件中心是一個較深的型腔，側壁有凸臺，凸臺上有直徑為 80mm 的通孔。殼體的底端有 4 個直徑為30mm 的小孔，鑄件平均壁厚 ，其立體圖如圖 21。 圖 21 鑄件立體圖 澆注位置的確定 鑄件中心有型芯，所以不宜采用中心澆注，因此采用底端澆注，澆注位置選在平臺的端面。 壓鑄成型過程及壓鑄機選用 臥式冷室壓鑄機結構 臥式冷室壓鑄機基本組成如圖 22 所示。 浙江萬里學院 繼續(xù)教育學院 畢業(yè)設計 7 圖 22 臥式冷室壓鑄機 1— 增壓器； 2— 蓄能器； 3— 壓射缸； 4— 壓射沖頭； 5— 壓室； 6— 定座板；7— 拉桿； 8— 動座板； 9— 頂出缸； 10— 曲肘機構； 11— 支承座板； 12— 模具高度； 13— 合模缸； 14— 機體； 15— 控制柜； 16— 電機及泵 此類壓鑄機的基本結構分為 5部分： (1)壓射機構 主要作用是在高壓力下將熔融的金屬液壓入型腔的壓射機構。壓射壓力、壓射速度等主要工藝參數都是通過它來控制的，其中包括壓室、壓射沖頭、壓射缸、增壓器和蓄能器。 (2)合模機構 其作用是實現壓鑄模的開啟和閉合動作，并在壓射成型過程中具有足夠而可靠的鎖 模力，以防止在高壓壓射時，模具被推開或發(fā)生偏移。 (3)頂出機構 在壓鑄件冷卻固化成型并開啟模具后，頂出缸驅動壓鑄模的推出機構，將成型壓鑄件及澆注余料從模具中頂出，并脫出模體，其中包括頂出缸和頂桿。 (4)傳動系統(tǒng) 通過液壓傳動或機械傳動完成壓鑄過程中所需要的各種動作。包括電機、各種液壓泵及機械傳動裝置。 (5)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)控制柜指令液壓系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的傳動元件，按壓鑄機壓射過程預定的工藝路線和運行程序動作，將液壓動作和機械動作有機的結合起來，完成準確可靠、協(xié)調安全的運行規(guī)則 [12]。 壓鑄成型過程 臥式冷室壓鑄機的壓住成型過程主要分為 4個步驟，如圖 23 所示。 浙江萬里學院 繼續(xù)教育學院 畢業(yè)設計 8 (a)合模過程 (b)壓射過程 (c)開模過程 (d)鑄件推出過程 圖 23 壓鑄成型過程 (a)合模過程 壓鑄模閉合后，壓射沖頭 1 復位至壓室 2的端口處