【正文】 14 銅 、鋅合金 10~15 15 15~20 鎂合金 20~25 25~35 35~40 鋁合金 10~15 15~25 25~30 由表 21可以知道，鋁合金鑄件內(nèi)澆口充填速度 Vn的推薦值為 10～ 30m/s，壓鑄件的壁厚約為 ，在這里選取內(nèi)澆口速度為 20m/s。它能調(diào)節(jié)充填速度、充填時間、型腔溫度，因此它決定著壓鑄件表面質(zhì)量以及內(nèi)部顯微組織狀態(tài)，同時也影響壓鑄生產(chǎn)的效率和模具的壽命 [14]。K為壓室充滿度，一般取 60% ~ 80%. 由上式 25 可以計算出壓室的長度： 13 minL = ?KD40002 ?? 室 室G （ 26） 澆注系統(tǒng)設(shè)計 壓鑄模澆注系統(tǒng)是將壓鑄機(jī)壓室內(nèi)熔融的金屬液在高溫高壓高速狀態(tài)下填充入壓鑄模型腔的通道。 L 是壓室的長度，包括澆道的長度（ cm） 。 (1).確定壓鑄機(jī)的鎖模力 主脹力的計算 10Ap?主F=970KN （ 21） 分脹力的計算 ]tan10 pA[ ?芯分 ??F=0N （ 22） 由此可以得到該鑄件所需的鎖模力： )FK (F 分主鎖 ??F =1261KN （ 23） (2).壓室容量的估算 壓鑄機(jī)的初步選定后，壓射比壓和壓室直徑的尺寸相應(yīng)地得到確定，壓室可容納的金屬液的質(zhì)量 也是一個定值，但是否能夠容納每次澆注的金屬液的質(zhì)量，必需按公式進(jìn)行核算，即 澆室 GG ? （ 24） 式中， 室G 是壓室容納金屬液質(zhì)量 (kg)。 (d)推出鑄件過程 在壓鑄機(jī)頂出機(jī)構(gòu)作用下，將壓鑄件及其澆注余料頂出，并脫離模體，壓射沖頭同時復(fù)位 [13]。金屬液充滿型腔后，壓射沖頭 1 仍然作用在澆注系統(tǒng)，使液態(tài)金屬在高壓狀態(tài)下冷卻、結(jié)晶、固化成型。 (a)合模過程 (b)壓射過程 (c)開模過程 (d)鑄件推出過程 圖 25 壓鑄成型過程 (a)合模過程 壓鑄模閉合后，壓射沖頭 1復(fù)位至壓室 2 的端口處，將足量的液態(tài)金屬 3注入壓室 2 內(nèi)。 (5)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)控制柜指令液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的傳動元件，按壓鑄機(jī)壓射過程預(yù)定的工藝路線和運(yùn)行程序動作，將液壓動作和機(jī)械動作有機(jī)的結(jié)合起來，完成準(zhǔn)確可靠、協(xié)調(diào)安全的運(yùn)行規(guī)則 [12]。 (4)傳動系統(tǒng) 通過液壓傳動或機(jī)械傳動完成壓鑄過程中所需要的各種動作。 (2)合模機(jī)構(gòu) 其作用是實(shí)現(xiàn)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。 圖 24 臥式冷室壓鑄機(jī) 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(jī)構(gòu)； 11— 支承座板； 12— 模具高度； 13— 合模缸； 14— 機(jī)體； 15— 控制柜； 16— 電機(jī)及 泵 此類壓鑄機(jī)的基本結(jié)構(gòu)分為 5 部分： (1)壓射機(jī)構(gòu) 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(jī)構(gòu)。 圖 23 鑄件分型面選擇 10 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。同一幾何尺寸的壓鑄件，因壓鑄合金不同，而分型面位置也不同。保證壓鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量，分型面應(yīng)避免與壓鑄件的基準(zhǔn)面響吻合，尺寸精度要求高的部位和同軸度要求高的外形或內(nèi)孔，應(yīng)盡可能設(shè)置在同一半模內(nèi)。由于壓鑄機(jī) 動模部分設(shè)有頂出裝置，因此，必須保證壓鑄件在開模時隨著動模移動而脫出定模。 選擇Ⅲ面，由于合模不嚴(yán)會使分型面處產(chǎn)生飛邊，不易清除痕跡，也不利于澆注系統(tǒng)的放置。 選擇Ｉ面，鑄件位于動模和定模中間，鑄件的同軸度不易保證。分型面的確定對壓鑄模的結(jié)構(gòu)和壓鑄件質(zhì)量將產(chǎn)生很大的影響。分型面的設(shè)計是壓鑄模具設(shè)計中 的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 圖 21 鑄件立體圖 22 鑄件工程圖 9 鑄件分型面確定 壓鑄模的定模與動模表面通常稱為分型面，分型面是由壓鑄件的分型線決定的。 8 第 2 章 壓鑄模具的整體設(shè)計 鑄件工藝性分析 鑄件立體圖及工程圖 所用零件為鋁合金底盤座，鑄件中心是一個較深的型腔，型腔的頂端有 4個通孔，通孔向里邊 申 進(jìn)來了一些，從鑄件的外觀上看，有一個兩級臺階。 主要設(shè)計方法為：運(yùn)用 proe個模具的裝配圖、立體圖和具體的零件圖、立體圖。 半固態(tài)壓鑄的出現(xiàn)，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(zhì)量、改善壓鑄機(jī)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 [11]。精密速壓鑄法在很大程度上消除了氣孔和縮 7 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(kuò)大了壓鑄件的應(yīng)用范圍。 （ 3）精速密壓鑄 精速密壓鑄是一種精確地、快速的和密實(shí)的壓鑄方法，又稱套筒雙沖頭壓鑄法。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(dāng)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(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生三氧化二鋁質(zhì)點(diǎn)，分散在壓鑄件內(nèi)部，從而消除不加氧時鑄件內(nèi)部形成的氣孔。因此出現(xiàn)了充氧壓鑄的新工藝 [9]。 （ 2）充氧壓鑄 國外在分析鋁合金壓鑄件的氣泡時發(fā)現(xiàn)，其中氣體體積分?jǐn)?shù)的 90%為氮?dú)?，而空氣中?氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)應(yīng)為 80%，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為 20%。由于現(xiàn)代壓鑄機(jī)可以在幾分之一秒內(nèi)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(jié)晶速度，縮短了鑄件在鑄型中的停留時間。消除了氣孔造成的表面缺陷，改善了鑄件的表面質(zhì)量。目前，真空壓鑄只用于生產(chǎn)要求耐壓、機(jī)械強(qiáng)度高或要求熱處理的高質(zhì)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(yīng)用于可熱處理和可焊接的零件。而對于薄壁與復(fù)雜的鑄件，真空度應(yīng)該更高。 (1)真空壓鑄 真空壓鑄是利用輔助設(shè)備將壓鑄型腔內(nèi)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。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(jī)的應(yīng)用等 [8]。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，出現(xiàn)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(shí)現(xiàn)真空壓鑄，出現(xiàn)了水平分型的全立式壓鑄機(jī)；為了提高壓射速度和實(shí)現(xiàn)瞬時增加壓射力以便對熔融合金進(jìn)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(jī)。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(jīng)向摩托車行業(yè)、農(nóng)用車行業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)市場、玩具市場、家電產(chǎn)業(yè)等多個方向快速拓展，其勢頭方興未艾 [7]。由此可見，我國不能算作壓鑄強(qiáng)國，只能是壓鑄大國。雖然與美國、日本等壓鑄先進(jìn)國家相比，我國壓鑄件的生產(chǎn)占有一定的數(shù)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。 但是，與壓鑄強(qiáng)國相比，中國的壓鑄業(yè)還有著較大的差距。其中的中小型壓鑄機(jī)的質(zhì)量較好，大型壓鑄機(jī)、實(shí)時控制的高性能的壓鑄機(jī)仍需進(jìn)口， 2000 噸以上的壓 鑄機(jī)正在研制中 [5]。我國的壓鑄廠點(diǎn)及相關(guān)企業(yè)中，壓鑄廠點(diǎn) 2000 余家，占企業(yè)總數(shù)的 80%以上，壓鑄機(jī)及輔助設(shè)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(xué)會等其他單位合計 112 個，占總數(shù)的 %[5]。目前，我國擁有壓鑄廠點(diǎn)及相關(guān)企業(yè) 2600 余家，壓鑄機(jī)近 萬臺，年產(chǎn)壓鑄件 50 余萬噸。 我國壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 我國壓鑄工業(yè)在近半個世紀(jì)的發(fā)展中有了長足的進(jìn)步。 20 世紀(jì) 50年代大型壓鑄機(jī)誕生，為壓鑄業(yè)開拓了許多新的領(lǐng)域。 1927 年捷克工程師約瑟夫但這種設(shè)計是生產(chǎn)鋁合金鑄件的第一次嘗試。隨后瓦 格納（ Wagner）設(shè)計了鵝頸式氣壓壓鑄機(jī)，用于生產(chǎn)鋁合金鑄件。 1904 年英國的法蘭克林（ H. H. Franklin）公司開始用壓鑄方法生產(chǎn)汽車的連桿軸承，開創(chuàng)了壓鑄零件在汽車工業(yè)中應(yīng)用的先例。 1885年默根瑟（ Mersenthaler）研究了以前的專利，發(fā)明了印字壓鑄機(jī)，開始只用于生產(chǎn)低熔點(diǎn)的鉛、錫合金鑄字，到 19 世紀(jì) 60 年代用于鋅合金壓鑄零件生產(chǎn)。喬奇（ Willam Church）博士曾制造一臺日產(chǎn) ～ 2 萬鉛字的鑄造機(jī)，已顯示出這種工藝方法的生產(chǎn)潛力。 壓鑄發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢 壓鑄的發(fā)展歷史 壓鑄始于 19世紀(jì)，其最初被用于壓鑄鉛字。而對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]。壓鑄模具的優(yōu)良程度很大程度上取決澆注系統(tǒng)以及排溢系統(tǒng)的設(shè)計。 壓鑄模具設(shè)計的意義 模具是壓鑄件生產(chǎn)的主要工具，因此在設(shè)計模具時應(yīng)盡量注意使模具總體結(jié)構(gòu)及模具零件結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，便于制造生產(chǎn)，壓鑄模澆排系統(tǒng)需合理設(shè)計。因收到壓鑄機(jī)鎖模力及裝模尺寸的限制而不能壓鑄大型壓鑄件。由于壓鑄機(jī)成本高，壓鑄模加工周期長、成本高，因此壓鑄工藝只適用于大批量生產(chǎn) [2]。至于某一種合金類別，由于壓鑄時的激冷產(chǎn)生劇烈收縮，因此也僅限于幾種牌號的壓鑄。目前只適用于鋅、鋁、鎂、銅等合金的壓鑄。同樣，也不希 望進(jìn)行機(jī)械加工，以免鑄件表面顯露氣孔。因此，一般壓鑄件不能進(jìn)行熱處理，也不宜在高溫條件下工作。 雖然壓鑄生產(chǎn)的優(yōu)勢十分突出，但是，它也有一些明顯的缺點(diǎn)： (1)壓鑄件表層常存在氣孔。 (2)生產(chǎn)率較高。由于壓鑄模的激冷作用，又在壓力下結(jié)晶，因此，壓鑄件表面層晶粒極細(xì)，組織致密，所以表面 層的硬度和強(qiáng)度都比較高。因此，個別壓鑄件可以不經(jīng)過機(jī)械加工或僅是個別部位加工即可使用 [1]。 鑄件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。 鑄出螺紋最小螺距 。其壓鑄出的最小壁厚：鋅合金為 ；鋁合金為 。因此，利用這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品有著其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。壓鑄中常用的壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕范圍內(nèi)，有時甚至高達(dá) 500MPa。 subbase 1 目 錄 摘 要 .......................................................................................................................................I Abstract ...................................................................................................................................... II 第 1 章 緒論 .............................................................................................................................. 3 課題意義 ...................................................................................................................... 3 壓力鑄造的特點(diǎn) .............................................................................................. 3 壓鑄模具設(shè)計的意義 ....................................................................................... 4 壓鑄發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢 ...................................................................................... 4 壓鑄的發(fā)展歷史 ............................................................................................... 4 我國壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ....................................................................................... 5 壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢 ....................................................................................... 5 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容 ..