分享压铸模具基本知识

flyfly

压铸模具基本知识
3 g5 B8 h. v& K( ^5 N一、    压铸模具的基本组成
模座
预复位机构
推出机构
套板、支承座
动模
加热、冷却系统
导向部分
抽芯机构
9 _. p' I) D4 b9 n& `# o溢流、排气系统
浇注系统
' }% |0 [2 G& W/ v2 G7 Q- K型腔
) c, T% |1 ~) d. W5 R& p, Q定模
其它机构
套板、座板
直浇道部分
6 F+ D( L+ F( P浇注系统
二、    浇注系统
压铸模的浇注系统是金属液在压力的作用下充填型的通道。由直浇道、横浇道、内浇口和余料等部分组成。浇注系统的主要作用是把金属液从热室压铸机的压射咀或从冷室压铸机的压室送到型腔内，其位置、形状和大小直接影响到金属液的充模时间、充模速度以及充填形式，而这些因素、都对压铸件的质量有很大的影响。整个浇注系统中最重要的是内浇口，因为影响它的因素最多，它对压铸件质量影响最大。
1．内浇口
0 w* d; b7 a# _9 J7 b" i8 IA．内浇口分类
侧浇口（铸件顶部无孔）
- M! \7 s! u" R* I8 J中心浇口（铸件顶部有孔）
- c" ^# j* {* \. a7 @顶浇口
3 ~. \, C2 Y3 o- ]6 V环形浇口
0 [) W) `+ O; u1 z. h- v半环形
  k: a) {4 `8 z. s7 t+ l缝隙形（缝隙浇口）
压边形
圆点形（点浇口）
偏梯形
4 E( U) U7 g4 A. ^$ v! K2 Y# [长梯形
( C5 U+ O2 ~; C2 F8 d, y6 o/ ?切线
- ^( j, s* ?! b割线
径向
$ \: h3 N7 ?/ w5 W2 G" Z4 E轴向
B．内浇口要点
8 b* y9 Y4 M8 la．由内浇口导入金属液流方向考虑：应首先充填深腔难以排气的部位，而不应指向分型面，封闭分型面上的排气槽会影响排气；除低熔点的合金外，进入型腔的金属液不应正面冲击型芯，以减少动能损耗，防止型芯因被金属液冲击而受侵蚀。
b．从内浇口设置的部位考虑：选择在充填型腔各部分时具有最短流程，防止金属液在充填过程中热量损失过多而产生冷隔、花纹缺陷；设置在压铸件的厚壁或压铸件的热节处，在较厚的内浇口配合下提高补缩效果；内浇口处热量较集中，温度较高，凡在型腔中带有螺纹的部位不宜直接布置内浇口，以防螺纹被冲击而受侵蚀。
c．内浇口的数量以单道这主，以防止多道金属液进入型腔后相互冲击，产生涡流、裹气和夹渣等缺陷。而大型压铸件、箱体及相框类和结构比较特殊的则可采用多道浇口。
d．薄壁复杂压铸件，宜彩较薄的内浇口，以保持必要的充填速度。一般结构的压铸件以取较厚的内浇口为主，使金属液充填平稳，有利于排气和有效地传递静压力。
e．对于压铸件上精度较高和表面粗糙度的数值小且不加工的部位，不宜布置内烧口，以防在去除浇口后留下痕迹。
f。布置内浇口时应考虑压铸件切边或采用其它清理方法的可能性。
C．内浇口面积
+ {: w4 T/ n/ k! l8 b2 i计算公式：L=0.85V0.745/T
L-----内浇口的宽度(mm)
T------内浇口的厚度(mm)
V------压铸件和溢流槽体积(mm3)
8 t) v& B4 f( v9 P0 N1 F或: A=V/tv
A-----内浇口面积(mm2)
V-----压铸件和溢流槽体积(mm3)
t------充填时间(ms)
- Y/ i3 Q" {; j" Q$ fv------推荐的充填速度(m/s)
  l5 r" D5 E$ y9 ^5 u$ ]& F充填速度推荐值
压铸合金    充型速度(m/s)    平均充型速度(m/s)
铝合金
3 q& ^% B* E8 Z" l" c* h8 H锌合金
7 S9 ?; F4 i. b4 [+ s0 H' ?镁合金
铜合金    3---125
5----58
10----120
" s. I  U5 t/ i/ E  y. _1----10    24
: g2 i. d2 b# j# `& E- i25
3 p4 @1 g7 a- H50
" W+ D: o2 n5 f6 x9 e( W5.5
或A=0.18m
A----内浇口面积(mm2)
m-----铸件质量(g)
三、溢流槽与排气系统
% w; t2 X& x& ^  ~8 F溢流槽和排气槽的采用和设置是提高压铸件质量、消除局部紊流带来的疵病的重要措施之一，有时还可以弥补由于浇注系统设计不合理而带来的铸造缺陷，其效果取决于溢流槽和排气槽在型腔周围的布局、容量大小以及本身的结构形式。
+ m  l4 p  j( O* ?& a1．溢流槽的主要作用
' }  M9 V4 ~3 s* o1 c! KA．布置在模具温度低的部位时可调节模具型腔的温度场分布。
B．布置在动模上的溢流槽，可增大压铸件对动模镶块的包紧力，便于压铸件在开模时留在动模上。
C．作为压铸件存放、运输及加工时支承、吊挂、装夹或定位的附加部分。
2．溢流槽在模具中的位置
A．是金属液在横浇道内或进入型腔后最先冲击的部位。
B．是受金属液冲击的型芯后面或多股金属液相汇合处容易产生涡流裹气或氧化夹杂的部位。
! v! V- c1 y1 |C．是金属液最后充填的部位。
% H. Z2 J9 q9 y& E' O! HD．是型腔温度较低的部位。
E．内浇口两侧或其它金属不能充填的死角部位。
$ I2 P4 a: M5 A. H" I: Q  q( rF．其它需控制局部金属液流动状态以消除疵病的部位。
% j$ t0 b) |5 C7 V注意：溢流槽的溢流口总截面积应小于内浇口的总截面积。
3．排气槽
& S2 L7 v  Q5 I% y1 A) d2 ]8 P设置排气槽的目的是为了在金属液以填过程中将型腔中的气体尽可能多地排出模具，以减少和平共处防止压铸件中气孔缺陷的产生。通常排气槽设置在分型面上，只要金属液充填过程中不过早地封闭排气槽，型腔内的气体就能得到很好地排出。对某些深腔部位，由于金属液充填过程中气体无法逸出，会产生较大的背压，致使压铸件轮廓不清晰或在压铸件内部形成气孔。必须在这种深腔部位设置排气槽排气或利用型芯和镶块间的配合间隙或推杆与推杆孔之间的配合间隙来进行排气。
& c" Y. y+ A' K% u& N- B' C( U2 F排气槽深度尺寸
) E% N/ k7 ?6 }5 r2 W1 Q' t( e" ^/ V* M合金 排气槽深度（mm）
锡铅合金 0．05--- 0.10
& e6 M$ g' z" j* n; E锌合金                0.08---0.12
铝合金 0.10-----0.12
8 T8 A0 ^  g1 ?镁合金 0.10-----0.15
铜合金 0.15-----0.20
钢 0.20-----0.30
排气槽的宽度为8—25mm.
) @; |+ v: Q% A. \; l+ x- D( h. P四、    模具分型面的选择原则
( y& f9 ]( `9 U: v+ y- n  WA．    一般开模时，铸件确保脱出模具，随动模移动；
+ ?1 q. q" X' u5 F+ B  I' @1 kB．    应保证铸件尺寸精度；
6 C7 l: F# C+ ?C．    保证良好的溢流和排气；
D．    应有利于铸件取出，一般选在铸件外形轮最大断面上；
E．    尽量采用平直分型面，简化模具制造；
4 ]) T! H& ~+ ^F．    尽量选用需加工面作分型面；
G．    尽量减少横抽芯数量；
4 X( _% N1 ]4 _) qH．    考虑铸件外观，推杆痕迹，毛刺方向及去毛刺对产品外观的影响。
五、    常用抽芯形式
斜销抽芯机构
8 y# R6 o( W" o/ l2 e1 s弯销抽芯机构
' h9 w, }+ T) M液压油缸抽芯机构
推杆作抽芯机构
9 [- K# R5 x. z六、    推出机构
1．    推出机构组成
推出无件
) d/ X' c6 e' E. @. f复位元件
限位元件
$ E3 U$ S% l6 J5 f& h导向元件
; u" p7 b/ a9 o8 o结构元件
2．    推出部位的选择原则
A．    设在受压铸件包紧的成型部位（如型芯）周围以及收缩后相互拉紧的孔或侧壁部位。
B．    设在脱模斜度较小或垂直于分型面方向的深凹处的成型表面附近。
C．    尽量设在压铸件的凸缘、加强肋及强度较高的部位。
* z7 F  \  i# ]: [# Q1 TD．    位于动模的浇道上或受压铸件包紧力较大的分流锥周围。
3 G' }7 g! b1 \  N7 HE．    推出元件在压铸件上的作用部位应对称均匀，防止压铸件推出时变形。
& u/ y/ B4 {5 P) `( z/ gF．    避免设置在压铸件的重要表面和基准表面，以免在这些部位留下推痕。
  k' H7 [5 @6 y3 z0 G0 D: P. d# J0 IG．    推出元件的设置应避免与活动型芯发生干扰。
七、压铸模具的常用材料选择及热处理要求
* P6 g: l. \; P零件名称    压铸合金    热处理要求
7 {1 x  }+ d' j2 DZn    Al、Mg    Cu    Zn、Al、Mg    Cu
; R0 G9 T; I6 ]" x! d9 O, N型腔镶块、
型芯、浇口、
5 D* G( z4 Y( f  o$ D( x2 S8 m导流器、分流锥等    4Cr5MoSiV1
3Cr2W8V
3 n) u* C9 g1 C/ K5CrNiMo
) l) R) r* q- |" ^4CrW2Si    4Cr5MoSiV1
$ U! j* N0 f. c9 k3Cr2W8V    4Cr5MoSiV1
3Cr2W8V    HRC44--48    HRC38--42
推杆    4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V    HRC45--50
复位杆、斜
销、楔紧块、
% a" s/ U' m, \% D+ H5 k4 I导柱、导套    T8A、T10A    HRC50--55
; Y) n, o( g# ]+ }9 U9 X套板    45#钢（锻件）、P20钢球墨铸铁、铸钢    调质HB220—280
退火HB180---220
八、    压铸模具的失效形式
在生产压铸件的过程中，型腔表面除了受到高压高速的金属液冲刷外，还吸收金属在凝固过程中释放的热量，产生热交换。模具材料因热传导的关系，使型腔表面层温度剧烈上升，与内部产生很大的温度梯度，从而产生内应力。金属液填充型腔时，型腔表层首先达到高温而膨胀，而内层模温较低，相对的膨胀较小，使用权表层产生压应力。当开模后，型腔表面与空气接触，受到压缩空气及涂料的激冷而产生拉应力。这种交变应力随着压铸次数的增加而增大，当超过模具材料的疲劳极限时，表面层即产生塑性变形，并在晶界处产生裂纹。这种失效形式称为热疲劳失效。
压铸模失效的形式有：侵蚀、热疲劳、磨损、变形、开裂。
& J' Y) T2 F, `2 l- ^' {- |" [1．    导致压铸模失效的主要原因：
" O  J! j1 \5 {/ U" ]A．    在每次压铸作业过程中，由于热交换而引起的热—机械的交变应力而使模具失效。
B．    压铸作业时，金属液对模具材料的化学---物理作用使模具失效。
C．    在脱模时所产生的局部应力使模具失效。
2．    严格控制温度并尽量降低浇注温度是使压铸模具延长寿命的重要因素。
' j: I( ~; g1 p5 W: B7 \3．    对于提高压铸模热疲劳失效的循环数，应考虑：
A．    选择压铸模材料时要求：
a．    弹性模量高的模具钢。
# o" B5 n2 I! {' Rb．    裂缝敏感性不强的模具钢。
0 X! |9 b* Y$ e% Z  B2 _c．    热膨胀系数应尽可能地小。
d．    导热能力应尽可能地大。
e．    具有较高的持久强度的同时，还具有较高的热交变强度。
8 ]% c, o- e# @9 f9 jf．    具有较高的阻尼能力。
g．    在交变应力持久作用下，表面敏感性和腐蚀敏感性小。
B．    设计制造压铸模
8 V/ }  y$ r# z; ca．    适当地布置冷却通道，使模具温度均衡。
b．    模具的套板和镶块具有足够大小的尺寸，特别是要没有太薄弱的地方。
: A; [2 ^. h1 ]4 D9 z& Ac．    型腔应由致密、均匀、无方向的光洁表面组成。
d．    采用最佳的热处理规范。
# d/ X/ s  Q: Q) w5 n( cC．    影响压铸模具寿命的因素：
/ b- i' P/ c  h# A8 o. `0 W( Ga．    外部因素是指模具的工作环境，包括：工作条件、设备条件、使用过程中的维护、保养、被加工零件的材料、壁厚、尺寸、形状等。
b．    内部因素是指模具的材质、模具设计制造方案和质量等。
D．    模具的局部开裂、型腔表面磨损和擦伤以及型腔壁面交界处的裂纹失效，往往是由于压铸件的工艺性不合理所造成的。因此，设计压铸件时应注意以下几点：
6 G' M# F) A0 K* K1 V, o) D# ea．    在满足压铸件结构强度的条件下，宜采用薄壁结构，这不仅减轻了压铸件的质量，而且也减少了模具的热载荷。
b．    压铸件壁厚应均匀，避免热节，以减少局部热量集中引起模具过早地热疲劳失效。
c．    压铸件所有转角处，应有适当的铸造圆角，以避免在模具相应部位形成棱角，产生裂纹和塌陷。
& D3 n2 r$ j/ L- m) g/ t$ Md．    压铸件上应尽量避免窄而深的凹穴，以避免模具相应部位出现尖劈，使散热条件恶化而产生断裂。
e．    压铸件应有合理的脱模斜度，以避免开模抽芯脱模取件时擦伤模具型壁。