《變速器箱體壓鑄?！酚蓵T分享，可在線閱讀，更多相關《變速器箱體壓鑄模（44頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 袃螄肅蒃蝿螃膅蠆蚅螂芇蒁薁螁莀芄衿螀聿蒀螅衿膂節(jié)蟻衿芄蒈薇袈羄芁薃袇膆薆袂袆羋荿螈裊莀薅蚄襖肀莇薀袃膂薃蒆羃芅莆螄羂羄薁蝕羈肇莄蚆羀艿蠆薂罿莁蒂袁羈肁芅螇羈膃蒀蚃羇芆芃蕿肆羅葿蒅肅肈節(jié)螃肄膀蕆蝿肅莂芀蚅肂肂薅薁肂膄莈袀肁芆薄螆肀荿莆螞腿肈薂薈螅膁蒞蒄螅莃薀袃螄肅蒃蝿螃膅蠆蚅螂芇蒁薁螁莀芄衿螀聿蒀螅衿膂節(jié)蟻衿芄蒈薇袈羄芁薃袇膆薆袂袆羋荿螈裊莀薅蚄襖肀莇薀袃膂薃蒆羃芅莆螄羂羄薁蝕羈肇莄蚆羀艿蠆薂罿莁蒂袁羈肁芅螇羈膃蒀蚃羇芆芃蕿肆羅葿蒅肅肈節(jié)螃肄膀蕆蝿肅莂芀蚅肂肂薅薁肂膄莈袀肁芆薄螆肀荿莆螞腿肈薂薈螅膁蒞蒄螅莃薀袃螄肅蒃蝿螃膅蠆蚅螂芇蒁薁螁莀芄衿螀聿蒀螅衿膂節(jié)蟻衿芄蒈薇袈羄芁薃袇膆薆袂袆羋荿螈裊

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9、3895004@ DBL無級變速器箱壓鑄模設計 【摘 要】：金屬壓鑄成型是將熔融的金屬液在較高的壓力下，以高速填充入壓鑄模型腔，并使金屬液在高壓狀態(tài)下凝固而形成金屬壓鑄件的過程。它是目前所有金屬鑄造成型方法中效率最高的一種。隨著金屬壓鑄成型技術的發(fā)展，金屬壓鑄成型技術與塑料注射成型、金屬板沖壓成型并列成為三大成型體系。金屬壓鑄成型的顯著特點是：可以成型形狀復雜、 的有色金屬結構件，是一種高效率、高精度、高互換性、低消耗的精密零件成型技術。 【關鍵詞】金屬壓鑄成型 鋁合金 壓鑄模 型芯 型腔

10、 【ABSTRACT】: Metal casting is a process that molten metal is filled into the cavity at a high speed, solidified, and become cast under high pressure. It is the most efficient method of all at present. With the developing of metal casting molding technology, metal casting has be

11、come one of the three most important forming technologies system together with plastic injection and sheet metal stamping. It is remarkable that metal casting molding is used to produce thin structure part of non-ferrous metals with complex shape. It is a precise molding technology with higher e

12、fficiency, higher precision, higher interchangeability and lower waste. 【Key Words】:metal casting molding, aluminum, casting mould, core, cavity 前 言 金屬壓鑄成型技術是目前成型有色金屬結構件的重要成型工藝方法，金屬壓鑄模是壓鑄成型的重要工藝裝備。由于金屬壓鑄成型具有高效率、高精度、低消耗以及少、無機械加工等突出特點，在振興制造業(yè)的年代得到了空

13、前的發(fā)展。為順應發(fā)展勢頭，需要大量文武兼?zhèn)涞膲鸿T從業(yè)人員。 本篇論文從壓鑄成型的基本理論入手，介紹金屬壓鑄成型的基本結構等主要內容以及設計方法和步驟。同時根據壓鑄成型特點，闡述了壓鑄機的選用原則和技巧。 本篇論文的內容一部分是人們在實踐中積累的具有實用價值的設計技巧和實踐經驗，并吸收了國內外的成熟經驗和最新參考資料，對有普篇使用意義的典型實例進行總結和升華，通過分布動作的分解，分析利弊，指出設計中的關鍵環(huán)節(jié)，以便在設計實踐中達到觸類旁通、運用自如的效果。 本篇論文采取基本結構和典型結構相結合、設計實例與設計技巧相結合、模具結構與模具加工工藝相結合的方法，以壓鑄成型的理論為導向，以模

14、具加工工藝為基礎，以利于加工和成型，達到模具設計壓鑄成型理論和現(xiàn)場加工實際的密切結合。 本篇論文內容準備精煉、圖文并茂、簡明易懂、實用可靠，可供從事壓鑄模設計的一般人員提供有用參考。 在完成過程中，本篇論文參閱了部分參考文獻的內容，并得到了樊林導師的指導和幫助以及相關同學的支持，在此表示感謝。同時，在編寫過程中有可能會出現(xiàn)一些疏漏或錯誤，歡迎評閱老師和其他讀者提出批評、給予指正，以便修改和完善。 二 金屬壓鑄成型概論 （一） 金屬

15、壓鑄成型原理及特點 1.1.1 金屬壓鑄成型原理 壓鑄是將熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)的合金澆壓鑄機的壓室，在高壓力的作用下，以極高的速度充填在壓鑄模的型腔內，并在高壓下使熔融合金冷卻凝因而成形的高效益、高效率的精密鑄造方法 金屬壓鑄成型過程以臥室冷壓室壓鑄機為例加以說明，如圖1-1所示。 壓射過程分為如下幾個階段 1．準備階段 將熔融的金屬液注入壓鑄機的壓室內，準備壓射。 2．慢速封口階段 壓射沖頭以低速移動，并封住澆注口，熔融繁榮金屬液受到推動，以較慢的速度向前推集。 3．堆聚階段

16、 壓射沖頭以略高的速度向前移動，與速度相應的壓力升值。 4．填充階段 壓射沖頭以最大的速度向前移動，在內澆口的阻力作用下，使壓射力上升，它推動金屬液突破內澆口以高速度填充到模具型腔。 5．增壓保壓階段 為了提高鑄件的力學性能，獲得更為密實的組織結構，在金屬液充填之后，再增大壓力，并在增壓機構的作用下，壓射力升到最大。 1.1.2 金屬壓鑄成型的特點 （1）鑄件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高 鑄件的尺寸精度為IT 12 ～ IT 11；表面粗糙度Ra 一般為3.2 ～ 0.8 μm，最低達0.4μm。因此，一般壓鑄件可以不經過機

17、械加工或僅是個別部位加工即可使用。 （2）鑄件的強度和表面硬度較高 由于壓鑄模的激冷作用，又在壓力下結晶，因此，壓鑄件表面晶粒較細，組織致密，所以表面層的硬度和強度都比較高。壓鑄件得抗拉強度一般比砂型鑄件高25% ～ 30%，但伸長率較低。 （3）可以壓鑄形狀復雜的薄壁鑄件 由于壓鑄件形成過程始終是在壓力作用下充填和凝固的，對于輪廓峰谷、凸凹、窄槽等都能清晰地壓鑄出來。壓鑄出的最小壁厚：鋅合金為0.3mm；鋁合金為0.5mm。鑄出孔的最小直徑為0.7mm。鑄出螺紋最小螺距0.75mm。對于形狀復雜，難以或不能用切削加工制造的零件。即使產量小，通常也采用壓鑄生

18、產，尤其當采用其它鑄造方法或其它金屬成形工藝難以制造時，采用壓鑄生產最為適宜。 （4）生產效率極高 在所有的鑄造方法中，壓鑄是一種生產率最高的方法。這主要是由于壓鑄過程的特點決定的，且隨著生產工藝過程的機械化、自動化程度進一步發(fā)展而提高。一般冷壓室壓鑄機平均每班可壓鑄600 ～ 700次，熱室壓鑄機可壓鑄3000 ～ 7000次，適合于大批量的生產。每一次操作循環(huán)一般為10 s ～ 1 min，并且可以實現(xiàn)一模多腔的工藝，其產量增倍。與其他鑄造方法比較，壓鑄還節(jié)約甚至完全省去了零件的機械加工工時和設備。 （5）可省略裝配操作和簡化制造程序 壓鑄生產時，可嵌鑄其他金屬

19、或非金屬材料零件以提高壓鑄件得局部強度，滿足某些特殊要求（如耐磨性、絕緣性、導磁性等），以及改善鑄件結構的工藝性。壓鑄既可獲得形狀復雜、精度高、尺寸穩(wěn)定、互換性好的零件，又可以鑲嵌壓鑄，代替某些部件的裝配和簡化制造工序，改善壓鑄件得工作性能，并且節(jié)能降耗。 （6）壓鑄件表層有氣孔 這是由于液態(tài)合金充型速度極快，型腔中的氣體很難完全排除，常以氣孔形式存留在鑄件中。因此，一般壓鑄件不能進行熱處理，也不宜在高溫條件下工作。這是由于加熱溫度高的時候，氣孔內的氣體膨脹，導致壓鑄件表面鼓包，影響質量與外觀。同樣，也不希望進行機械加工，以免鑄件表面顯露氣孔。 （7）壓鑄合金類別和牌號有所限

20、制 目前只適用于鋅、鋁、鎂合金的壓鑄。對于鋼鐵材料，由于其熔點高，壓鑄模使用壽命短，故目前鋼鐵材料壓鑄難于實際生產。但近年來，正在研究試驗半固態(tài)金屬鑄新工藝，將為鋼鐵材料壓鑄開辟新的途徑。至于某一種合金類別中，僅限于幾種牌號可以進行壓鑄，這是由于壓鑄時的激冷、產生劇烈收縮、成形的充填條件等的原因造成的。 （8）壓鑄的生產準備費用較高 這是由于壓鑄機的成本高，壓鑄模加工周期長、成本高。如國產的J1113型1250kN通用壓鑄機，大約10 ～ 12 萬美元/臺；一般的壓鑄模制造費2 ～ 10 萬元/具，進口模具價格更昂貴。由于壓鑄機生產效率高，故壓鑄工藝只適用于大批量的生產。

21、 （二） 金屬壓鑄成型的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 模具，是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質量的高低決定著產品質量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。隨著我國鑄造業(yè)的不斷發(fā)展壯大，鑄造模具的設計與制造也愈來愈受到人們的關注。一汽集團公司是我國最大的汽車工業(yè)基地。1999年初，一汽鑄造有限公司成立后，重組的鑄造模具設備廠成為一汽鑄造模具生產的專業(yè)廠。此前，這個曾經歷了一汽的三次創(chuàng)業(yè)，為一汽重、中、輕、轎的多品種，寬系列

22、車型生產了幾十萬套的金屬鑄造模具、有色金屬壓鑄模具，其發(fā)展過程基本上能夠代表我國鑄造模具行業(yè)來展示其行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。本文立足于分析我國鑄造模具行業(yè)的現(xiàn)狀，針對問題提出對策，展望未來。 1.2.1 模具行業(yè)的現(xiàn)狀 模具行業(yè)范圍廣闊，鑄造模具占有舉足輕重的地位。 1999年8月下旬至9月上旬，一汽鑄造有限公司委派鑄造模具專業(yè)生產營銷人員對我國南方7 個城市、南汽等14個廠家進行了學習調研。2000年5月參加了上海舉辦的第八界國際模具技術與設備展覽，并進行了廣泛的交流，同時又調研了幾家大的模具廠，從中開闊了眼界，對我國鑄造模具行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢有了更深一步的了解。 （1） 潛

23、力 目前國內鑄造模具市場仍然較大，其市場潛力包括兩個方面： 一是模具訂貨量較大。 比如，無錫柴油機廠只有一個模具修理車間，新產品開發(fā)和復制模制造全部外委訂貨，估算每年僅錫柴這一家需缸體金屬模具2-3套，產值約200-300萬元。還有常州日升壓鑄公司，壓鑄模具全部外委、外購，每年大概也有100萬元左右。而南汽集團內部專業(yè)廠模具訂貨也是自由采購，每年大約有200萬元左右，玉柴每年訂貨約在240萬元左右，寧波象山的兩個模具廠都在給他們加工等等。這些較大的廠家的模具需求量也比較大。 二是各鑄造廠家及模具加工企業(yè)均在向多種方向發(fā)展上下功夫。 例如：浙江象山，北侖以及平陽，南汽工具公司，常州日升

24、等無論鑄造產品還是模具制造均從汽車業(yè)開始向機車、摩托車、礦山機械等外圍擴展業(yè)務，由此可略見一斑，目前我國國內對模具的需求正值旺季，市場潛力很大。 （2） 價格狀況。 市場經濟，價格問題很敏感。在市場調研中我們了解到，像南汽工具公司等類似我廠經濟類型的大型模具制造廠，在市場上價格定位與我們一汽模具大體持平，大部分是滿足邊際效益的價格。而一些中小模具廠家，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)及個體企業(yè)的模具價格明顯低于國有大型企業(yè)，其同類模具的市場價格大多為國有大中型企業(yè)的80%左右。因此，同類模具在同等價格前提下，鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個體企業(yè)將有10%的利潤，而國有大中型企業(yè)將損10%。 還有一個比較有特性的價格因素，就是模具

25、工藝復雜程度及交貨周期，無論何種類型的企業(yè)對同類模具不同工藝結構和不同周期均有價格浮動。 另一個影響因素就是江、浙一帶的模具生產基地基本上屬于社會化大合作，專業(yè)性極強，因此有較大的價格優(yōu)勝。他們還具有材料消耗低，設備負荷高，勞動生產率高，管理人員少和人工成本低等優(yōu)勢。 (3) 改革開放政策給鑄造模具行業(yè)帶來新的飛躍，一大批發(fā)展起來的小型國有企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個體模具廠家如雨后春筍脫穎而出，呈現(xiàn)白花齊放，百家爭鳴的格局。 一些有眼光的私營企業(yè)也開始用精良的高新設備武裝自己，他們運用靈活的政策聘請高人，奮力爭奪模具制造這塊高效益陣地。電腦業(yè)的飛速發(fā)展為所有企業(yè)創(chuàng)造良機，包括模具制造這一技術含量

26、很高的行業(yè)，CAD/CAM技術已不僅僅為大、中的國企擁有。模具技術，包括高新設備在鑄造模具制造領域內的競爭日益激烈。所以在模具行業(yè)中，優(yōu)勝劣汰角逐仍將繼續(xù)。 一汽鑄造有限公司鑄造模具廠，其主導產品是生產鑄造金屬模具、壓鑄模具，精密鑄造模具，產品對象是以多品種，寬系列汽車鑄造產品為主，包括了中型汽油車、柴油車、輕型車、微型車、捷達、奧迪、紅旗轎車、重型卡車等系列模具產品。金屬模具中具有典型的產品有缸體、缸蓋、排氣管、后轎、減速器、曲軸、差速器、變速器外殼模具；壓鑄模具中典型產品有變速箱上蓋、離合器外殼，各種車型的發(fā)動機支架，各類黃銅件壓鑄模、發(fā)電機罩蓋、機油濾清器底座，同時還為社會其他行業(yè)提供

27、過各種高精尖復雜鑄造模具。 1.2.2 我國鑄造模具行業(yè)的發(fā)展趨勢 1. 市場需求 汽車工業(yè)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產業(yè)政策 中得到了明確。預計到2005年，我國汽車總需求量約為300萬輛，因此，汽車模具市場巨大。汽車基本車型在2000年約140種，2005年將達到170種，另有更新車型和改裝車型430種。一個型號的汽車所需模具幾千副，其中鑄造模具數百套。 由此不難看出，鑄造金屬模具、精密壓鑄模具在未來鑄造模具行業(yè)的發(fā)展趨勢中，將扮演先鋒角色。 2．技術要進一步完善

28、 當前，我國工業(yè)生產的特點是產品品種多，更新快，市場仍處買方市場態(tài)勢。這種情況下，用戶對產品包括模具制造的要求是“工期短、精度高、質量好、價格低”。用戶對鑄造模具產品的苛刻，正是對廠家日益完善的壓力。確實是對鑄造模具生產企業(yè)一個完整體系的考驗。 1）CAD／CAM／CAE一體化 當前多數鑄造模具廠家依然采用老辦法，設計、編程、工藝、加工、檢查都是相對獨立分開，獨立考核、獨立核算，而拉開大幕看市場，這方面，部分國企模具廠落伍了。一些中小模具廠采取的是一條龍作業(yè)方式，從設計到編程直到加工出產品甚至售后服務均由一人或幾個人完成，生產傳遞環(huán)節(jié)少，出現(xiàn)問題易察覺，因而成本低、質量好、周期短

29、。像一汽鑄造模具廠這樣規(guī)模的企業(yè)本來就有CAD／CAM技術條件，如果打破傳統(tǒng)機制的束縛，這個問題便迎刃而解。如果CAD／CAM一體化加工能夠提高普及率，我國鑄造模具生產能力將有一個飛躍。 2）模具標準件的應用 在模具設計上，很多模具廠家都采用標準化組合設計，因而設計周期短，而我們目前全部產品都是從開頭設計，包括每個環(huán)節(jié)。因而，使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。因此標準件的應用必將日漸廣泛。模具標準件的開發(fā)利用，將使我國鑄造模具生產大為簡化。 3）應用反求工程開發(fā)鑄造模具制造范圍 一般而言，反求工程是指對難以用CAD建立數據模型，而只能

30、通過對實物進行數據掃描、測量的方法采集數據，在CAM軟件系統(tǒng)中建立數學模型，最后生成NC程序，控制數控加工中心進行模具制造的過程。一汽鑄造模具廠應用反求工程較成功地完成了對缸蓋進、排氣道熱芯盒模具的制造，探索了按一般的設備和加工技術對沒有尺寸和技術標準的模具無法加工成功經驗。既縮短了模具制造周期，又提高了產品質量。反求工程在模具制造業(yè)上應值得推廣應用?？梢詳U展產品加工范圍。 3．高新設備的應用 就目前而言，經過改革開放后的不斷發(fā)展與完善，其主要模具加工設備應該是國內一流的。目前存在的問題是模具前加工較滯后，成為模具制造最后一道工序的“瓶頸”。因此，要在模具鉗工工序上下功夫，

31、使模具加工整體平衡，就能更大的提高我們鑄造模具、壓鑄模具的產出能力。這可能也是鑄造模具加工行業(yè)帶有普遍性的問題。 1）高速銑削加工將得到更廣泛的應用 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，主軸轉速可達40000－100000r / min，快速進給速度可達到30－40m / min，換刀時間可提高到1－3s。這就大幅度提高了加工效率，如在加工壓鑄模時，可提高7－8倍，并可獲得Ra≤10μm的加工表面粗糙度。形狀精度可達10μm。另外還可加工硬度達60HRC的模塊，形成了對電火花成形加工的挑戰(zhàn)。因此，高速銑削加工技術的發(fā)展，將促進鑄造模具加工技術的發(fā)展。 英國雷尼紹公司模具掃描系統(tǒng)，已在我國200

32、多家模具廠點得到應用，效果良好。該系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需要的諸多功能，大大縮短了鑄造模具研制和制造周期，如RENSCAN200快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，用雷尼紹的SP2－1掃描頭實現(xiàn)快速數據采集，控制核心是雷尼紹TRACECUT軟件，可自動生成各種不同數據系統(tǒng)的加工程序及不同格式的CAD數據。 2）模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展 模具表面精加工是模具加工中未能很好解決的難題之一，也正是模具鉗工勞動強度大、成為瓶頸原因之一。特別反映在硬度較大的金屬、壓鑄模具進行最后組裝過程。我國目前仍以手工為主，不僅質量不穩(wěn)定、周期長，而且工人作

33、業(yè)環(huán)境差，制約了我國鑄造模具向更高層次發(fā)展。因此，研究拋光自動化、智能化是當務之急。當然，由于鑄造模具、壓鑄模具型腔復雜，采用拋光的自動化、智能化有一定局限 4．轉變觀念，改進管理 積極推進行業(yè)管理，建立行業(yè)管理協(xié)調網絡，根據國家經濟發(fā)展規(guī)劃對模具的需要，制定地區(qū)專業(yè)化規(guī)劃，引導企業(yè)走專業(yè)化道路。充分發(fā)揮協(xié)會和學會的作用，指導全行業(yè)工作。提出模具國產化項目的發(fā)展目標和模具科研的建議。對于進入市場和出口的模具，模具標準件進行質量鑒定，有權監(jiān)督模具市場。 收集、整理模具行業(yè)發(fā)展資料，建立相關檔案，建立系統(tǒng)的模具技術、經濟和質量統(tǒng)計制度。這是針對行業(yè)管理而言。在觀念上沒有那些名不

34、見經傳的小企業(yè)開放。觀念上的轉變除了有大氣候的影響，國有企業(yè)的決策層要快速反映，及時更新。高新設備的引進的能力要較鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個體及其它小型模具制造廠家強得多。國有大中小企業(yè)（模具業(yè)）均有正統(tǒng)的國家質量認證，有品牌效應優(yōu)勢，這個優(yōu)勢在今后的市場競爭中將更有良好的表現(xiàn)。 改進鑄造模具制造的意見： 1）當務之急建立CAD／CAM／CAE設計、編程、制造一體化制造鑄造模具。 2）引入市場機制，逐步由產值考核過渡到毛利潤、利潤的考核，體現(xiàn)員工收靠效益，分配靠貢獻。真正實現(xiàn)“三多一少”模式即生產一線人員、技術人員、營銷人員多，職能管理人員少，降低人工成本。 3）加速人才培訓，建

35、立人才競爭的機制。鑄造金屬模具、壓鑄模具是技術含量高的制造行業(yè)，和大批量流水線生產不同，基本上是要求全員的高素質、高技能。要從設計、編程、制造一體化高技能管理人才和操作人才入手，培養(yǎng)模具制造人才庫，使模具行業(yè)與國際競爭能力提高。 4）由于汽車工業(yè)發(fā)展進入關鍵階段，推動了壓鑄件生產的發(fā)展，模具業(yè)面臨產品結構的再次調整，發(fā)展壓鑄模具制造技術，適應市場需求，尋求新的經濟增長點。壓鑄模是高附加值的高利潤產品 5. 售后服務 海爾集團把售后服務看成是企業(yè)經營觀念的靈魂，樹立產品信譽的最好手段，因而贏得了市場。鑄造模具行業(yè)應借鑒。 服務表面上看是被服務的買方受益，實質上服務的過程對制造銷售產品的

36、廠家是一種完善的過程。服務是信息收集的有效方式，獲得第一手信息，才會有改進具體方向。用戶不論是對產品的贊譽還是尖刻的意見，其反映產品狀況基本上是真實的，有一句話說得很好，上帝永遠是對的。 最后，中國鑄造模具行業(yè)社會化大合作和專業(yè)化生產應加強，這是抵御加入世貿組織沖擊的有效措施。鑄造模具行業(yè)也必須有一支靈活多樣的聯(lián)合艦隊，為發(fā)展我國汽車工業(yè)保駕護航。 三 金屬壓鑄成型技術的基本知識 （一） 常用壓鑄合金的性能 2.1.1 對壓鑄合金的基本要求 金屬壓鑄結構件，一般來說，除了要有合理的鑄件結構、設計和制造完善的壓鑄模以及工藝性能優(yōu)越的壓鑄機外

37、，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，保證壓鑄件的質量，對壓鑄合金提出如下要求： 1）密度小，導電和導熱性好； 2）強度和硬度高，塑性好； 3）性能穩(wěn)定，耐磨和抗腐蝕性好； 4）熔點低，不易吸氣和氧化； 5）收縮率小，產生熱裂、冷裂和變形的傾向小。 2.1.2 壓鑄鋁合金 壓鑄鋁合金是目前應用最廣泛的壓鑄材料。鋁合金具有良好的壓鑄性能，導電性和導熱性都很好。鋁合金的密度較小，僅為銅、鐵、鋅的1 / 3左右，比強度和比剛度是其突出優(yōu)點。鋁合金的高溫力學性能也很好，在低溫下工作時，同樣保持良好的力學性能（尤其是韌性）

38、，且鋁合金熔鑄工藝簡單，成形和加工性能好，有較高的力學性能及耐腐蝕性，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晶溫度范圍，組織中亦常含有相當數量的共晶體，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合得很牢得致密的氧化膜，氧化膜的化學穩(wěn)性和熔點都很高，故在高溫工作時，仍有良好的抗腐蝕性和抗氧化性。但鑄鋁合金仍有相當大的體收縮值，易在最后凝固處生成大的集中縮孔。此外，由于鋁合金和鐵又很強的親和力，易粘模，所以應在冷壓機上壓鑄。 因此，本次壓鑄模設計所選用的壓鑄材料為壓鑄鋁合金。 （二） 金屬壓鑄工藝常識

39、 金屬壓鑄工藝過程是壓鑄合金、壓鑄模和壓鑄機三大基本要求要素協(xié)調運作的過程。壓鑄工藝則是將這三大因素有機地組合起來，并加以運用，生產出合格的壓鑄件來。壓鑄工藝包括在壓鑄過程中的壓射比壓、填充速度、合金的澆注溫度、模具溫度以及鑄件的收縮率等。它們對高效率地獲得優(yōu)質壓鑄件都有重要的影響。 2.2.1 壓射比壓 壓射比壓是指壓射過程中，壓室內單位面積上液態(tài)金屬所受到的靜壓力。其計算公式為 P = F / A = 4 F / πD (2-1) 式中 F ——壓射力（N） P ——壓射缸內工作業(yè)務的壓力（Mpa

40、） A ——壓射沖頭截面積（近似等于壓室截面積）（mm） D —— 壓射缸直徑（mm） 表2-1列出了常用壓射比壓的推薦值范圍。 2.2.2 內澆口速度 內澆口的速度與壓射沖頭的速度和內澆口的截面面積有直接關系。根據連續(xù)性和金屬液體不可壓縮性，有 Vc Ac = Vn An (2-2) 所以 Vn = Vc Ac / An (2-3)

41、式中 Vn ——內澆口的速度，m/s； Vc ——壓射沖頭的速度，m/s； Ac ——壓射沖頭的面積，m； An ——內澆口的截面積，m。 表2-2列出了各種合金內澆口速度推薦值。 2.2.3 填充時間 填充時間是指金屬液最初從內澆口壓入型腔開始到型腔充滿的時間。填充時間和內澆口速度一樣，都直接影響壓鑄件質量?？砂聪率接嬎闾畛鋾r間 t=G/（ρVn An） (2-4) 式中 t——填充時間，s； G——金屬液總質量，g； ρ——金屬液密度見（表2-3），g/

42、cm； Vn ——內澆口的速度，cm/s； An——內澆口的截面積，m。 表2-4是一般情況下填充時間推薦值。 實踐中，有人提出了填充時間的經驗公式，以供參考。 t=35(b-1) (2-5) 式中 t——填充時間，ms； b——壓鑄件平均壁厚，mm。 2.2.4 金屬液澆注溫度 合適的澆注溫度應當是：在保持良好的填充流動性，并保證充滿型腔的前提下，采用較低的溫度。 各種合金常用的澆注溫度見表2-5 2.2.5 成型收縮率 壓鑄件的收縮率是指壓鑄件的收縮量與壓鑄件在壓

43、鑄成型狀態(tài)下的直線尺寸之比。如圖2-1所示，壓鑄件的收縮率為 φ=(M-A)/M (2-6) 式中 φ——壓鑄件的收縮率，%； M ——壓鑄件在成型狀態(tài)下的直線尺寸，mm； A ——壓鑄件在常溫下的直線尺寸，mm。 實踐中，采用計算收縮率 φ=(A-A)/ A (2-7) 式中 φ ——壓鑄件的計算收縮率，%； A——成型零件的計算直線尺寸，mm； A——壓鑄件的基本尺寸，mm。 表2-6列出了各種壓鑄合金的計算收縮率推

44、薦值。 2.2.6 壓鑄結構件的設計 設計壓鑄件的結構件，必須符合以下幾個基本要求： 1）壓鑄件應設計合理，有可壓鑄性，符合壓鑄工藝的要求； 2）滿足規(guī)定的各項要求； 3）壓鑄件必須達到預定的使用功能，并保證壓鑄件在使用期限內的功能和性能； 4）能夠經濟地將壓鑄件壓鑄出來； 5）有可靠的使用安全性能。 （三） 壓鑄設備 壓鑄機是壓鑄生產的最基本的設備，是壓鑄生產中提供能源和選擇最佳壓鑄工藝參數的條件，是獲得優(yōu)質壓鑄件的技術保證。壓鑄模設計是，首先應選擇合適的壓鑄機，必須使所選的壓鑄機的技術規(guī)格及其性能符合壓鑄件的要求。

45、2.3.1 壓鑄機的分類 壓鑄機通常按壓室的受熱的條件不同，分為冷壓室壓鑄機和熱壓室壓鑄機兩大類。冷壓室壓鑄機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。 目前，熱壓室壓鑄機僅適用于壓鑄鉛、鋅等低熔點合金，國外正在研究鋁、美等較高熔點合金的壓鑄技術，以擴大熱壓室壓鑄機的使用范圍。 立式冷壓室壓鑄機的結構特點是：壓射沖頭的壓入方向與直澆道的設置方向相垂直，金屬液在轉折直角后，再注入型腔，所以稱為垂直測壓室。 全立式冷壓室壓鑄機的壓射沖頭的壓入的方向與壓鑄模開合的方向及直澆道的方向相同，金屬液直接進入型腔。 臥式冷壓室壓鑄機的壓室水平放置，壓射沖頭也在水平方向上移動

46、。 2.3.2 壓鑄機的主要結構 壓鑄機都是由壓射裝置、合模裝置、頂出裝置、傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等主要機構組成。圖2-2為臥式冷壓室壓鑄機的基本組成。 （1）壓射機構 主要作用是在高壓下將熔融的金屬液壓入型腔的壓射機構。 （2）合模機構 實現(xiàn)壓鑄模的開合和閉合動作，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，模具被推開或偏移。 （3）頂出裝置 在壓鑄件冷卻固化成型后，將成型壓鑄件以及澆注余料從模具中定出，并脫出模體。 （4）傳動系統(tǒng) 包括電機、各種液壓泵以及機械傳動裝置。 （5）控制系

47、統(tǒng) 2.3.3 選用壓鑄機 選用壓鑄機時應考慮下述兩個方面的問題： 首先，應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時，一般選用液壓系統(tǒng)簡單、適應性強的能快速進行調整的壓鑄機。如果組織是少品種大量生產時，則應選擇配備各種機械化和自動化控制機構的高效率壓鑄機。對于單一品種大量生產的鑄件，可選用專用壓鑄機。 其次，考慮壓鑄件的不同結構和工藝參數。壓鑄件的外形尺寸、質量、壁厚以及工藝參數的不同，對壓鑄機的選用有重大影響。 （1）鎖模力的確定 一般情況下，無側抽芯機構的壓鑄機的鎖模力可按下式計算： F鎖≥ kp (A件+ A澆)/10

48、 (2-8) 式中 F鎖——壓鑄機的鎖模力，kN； k——安全系數，一般取k=1.25； p——壓射比壓，MPa； A件——壓鑄件在主分型面上的投影面積，cm； A澆——澆注與溢流、排氣系統(tǒng)的正投影面積之和，一般可取A澆=0.3 A件，cm。 由表2-1取p=100 MPa, A件≈16.711.4≈190(cm),則 F鎖≥ 1.25100190 (1+ 0.3)/10=3087.5 kN 本次壓鑄模設計選用臥式冷室壓鑄機，型號為國產壓鑄機J1140，其主要技術參數見附錄一。 （2）模具閉合高度和開模距離 壓鑄件脫?；?/p>

49、取出時需要的距離是由壓鑄機的動座板行程決定的。動座板行程實際上就是在開模后分型面之間的實際距離。 圖2-3是卸料板推出時壓鑄件脫?；蛉〕鰰r的距離示意圖，由圖可以看出 L取=L1+L2+K≦L行 (2-9) 式中 L取——壓鑄件脫?；蛉〕鰰r需要的最小距離，mm； L1——卸料板使壓鑄件脫離型芯的移動距離，mm； L2——壓鑄件的實際高度，mm； K——安全系數，根據具體情況而定，一般取K=10 mm； L行——動模板行程，mm。

50、 四 金屬壓鑄模的設計 在壓鑄生產中，正確采用各種壓鑄工藝參數是獲得優(yōu)質壓鑄件得重要措施，而金屬壓鑄模則是提供正確地選擇和調整有關工藝參數的基礎。所以說，能否順利進行壓鑄生產、壓鑄件質量的優(yōu)劣、壓鑄成型的效率以及綜合成本等，在很大程度上取決于金屬壓鑄模結構的合理性和技術的先進性以及模具的制造質量。 由于金屬壓鑄模結構較為復雜，制造精度要求較高，當壓鑄模設計并制造完成后，其修改的余地不大，所以在模具設計時應周密思考，謹慎細膩，力爭不出現(xiàn)原則性錯誤，以達到最經濟的設計目標。 （一

51、） 金屬壓鑄模的結構形式 3.1.1 壓鑄模的基本結構 定模：固定在壓鑄機定模安裝板上，有直澆道與噴嘴或壓室連接。 動模：固定在壓鑄機動模安裝板上，并隨動模安裝板作開合模移動合模時，閉合構成型腔與澆鑄系統(tǒng)，液體金屬在高壓下充滿型腔；開模時，動模與定模分開，借助于設在動模上的推出機構將鑄件推出。 壓鑄模的基本結構形式如圖3-1所示，它通常包括一些結構單元： 1）成形部分 在定模與動模合攏后，形成一個構成鑄件形狀相同的空腔，通常稱為型腔，而構成型腔的零件即為成形零件。成形零件包括固定的和活動的鑲塊與型芯。有時，又可以同時成為構成澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的零件，如局部的橫澆道、

52、內澆口、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上。 3）導向零件 其作用是準確地引導動模和定模合攏或分離。 4）頂出機構 它是將鑄件從模具上脫出的機構，包括頂出和復位零件，還包括這個機構自身的導向和定位零件。對于在重要部位和易損部分的推桿，應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，引導金屬按一定的方向進入鑄型的成形部分，它直接影響金屬液成形部分的速度和壓力，由直澆道、橫澆道和內澆口等的組成。 6）排溢系統(tǒng) 排溢系統(tǒng)是排除壓室、澆道和型腔的氣體

53、的通道，一般包括排氣槽和溢流槽。而溢流槽又是儲存冷金屬和涂料余燼的處所。有時在難以排氣的深腔部位設置通氣塞，借以改善該處的排氣條件。 7）其他 除前面所述的各結構單元外，模具內還有其他如緊固用的螺栓、銷釘以及定位用的定位件等。 3.1.2 壓鑄模的分類 根據所使用的壓鑄機類型不同，壓鑄模的結構形式也略有不同。大體上可分為以下幾種形式。 1）熱壓室壓鑄機用壓鑄模，如圖3-2。 2）立式冷壓室壓鑄機用壓鑄模，如圖3-3。

54、 3）全立式壓鑄機用壓鑄模，如圖3-4。 4）臥式冷壓室壓鑄機用壓鑄模，如圖3-5。 （二） 金屬壓鑄模設計的基本原則 設計金屬壓鑄模的基本原則如下： （1）模具應適應壓鑄生產的各項要求，選擇符合壓鑄工藝要求的澆注系統(tǒng)； （2）充分體現(xiàn)壓鑄成型的優(yōu)越性，盡量壓鑄成型出符合壓鑄工藝的結構，如孔、槽、側凹、側凸等部位，避免不必要的后加工； （3）模具結構件應滿足機械加工工藝和熱處理工藝的要求； （4）根據壓

55、鑄件的結構特點、使用性能及模具加工的工藝性，合理選擇模具的分型面、型腔數量和布局形式、壓鑄件得推出形式和側向脫模形式； （5）掌握壓鑄機的技術特性，充分發(fā)揮壓鑄機的技術功能和生產能力。 （6）模具設計應盡量采用標準化通用件，以縮短模具的制造周期。 （7）在保證壓鑄件質量穩(wěn)定的前提下，壓鑄模應： ①結構先進合理，運行準確可靠； ②操作方便，安全可靠。 （8）相對移動部位的配合精度，應考慮模具溫度變化帶來的影響。 五 金屬壓鑄模分型面的設計 （一） 分型面的基本類型

56、 壓鑄模分型面的形式應根據壓鑄件的形狀特點來確定，還應考慮到壓鑄工藝方面的諸多因素，并使模具的制造盡量簡單。 分型面大致可分為以下幾種類型。 4.1.1 單分型面 通過一次分型即可使壓鑄件和澆注余料完全脫模的結構，即為單分型面。單分型面的基本類型如圖4-1所示。 1、直線分型面 如圖（a）所示。 2、傾斜分型面 如圖（b）所示。 3、階梯分型面 如圖（c）所示。 4、曲線分型面 如圖（d）所示。 5、綜合分型面 即將前面兩種或兩種以上的分型面結合起來，如圖（e）所示。 4.1.2 多分

57、型面 當一個分型面不足以滿足要求時采用 4.1.3 側分型面 當模具有側抽芯的結構時，還應設置與開模方向平行的分型面，即側分型面。 （二） 分型面的選擇原則 壓鑄模的分型面同時還是在制造模具時的基準面。因此，在選擇分型面時，除了根據壓鑄件的結構特點，并結合澆注系統(tǒng)安排形式外，還應對壓鑄模的加工工藝和裝配工藝以及壓鑄件的脫模條件等諸多因素統(tǒng)籌確定。分型面的選擇原則如下。 1）分型面應力求簡單和易于加工； 2）有利于簡化模具結構； 3）應容易保證壓鑄件的精度要求； 4）分型面應有利于填充成型； 5）開模時應盡量使壓鑄件留在

58、動模一側。 六 金屬壓鑄模澆注系統(tǒng)的設計 將液體引入到型腔的通道稱為澆注系統(tǒng)。它是從壓室開始到內澆口為止的進料通道的總稱，一般由四個部分組成：直澆道、橫澆道、內澆口、余料。直澆道是指從澆口套起到橫澆道為止的一段澆道，它是傳遞金屬液壓力的首要澆道，其尺寸大小可以影響金屬液的流動速度、充型時間、氣體的儲存空間和壓力損失的大小，起著能否使金屬液平穩(wěn)引入橫澆道和控制金屬液充型條件的作用。橫澆道是指由直澆道到內澆口的一段澆道，它的作用是將金屬液引入內澆口，并可以借助橫澆道中的大體積金屬液來預熱模具，當鑄件冷卻收縮時

59、用來補縮和傳遞靜壓力。內澆口是指橫澆道到型腔的一段澆道，其作用是使橫澆道輸送出來的低速金屬液加速并形成理想的流態(tài)而順序地填充型腔，它直接影響金屬液的充填形式和鑄件質量，因此是一個主要澆道。 （一） 澆注系統(tǒng)的基本結構 根據壓鑄機形式和引入金屬液的方式不同，壓鑄模澆注系統(tǒng)的組成形式也有所不同。各種類型的壓鑄機所采用的澆注系統(tǒng)的結構如圖5-1所示。 其中臥室冷壓室壓鑄模的澆注系統(tǒng)是實踐中最常用的一種形式。它由直澆道、橫澆道、內澆口和溢流槽、排氣道組成。 （二） 內澆口的設計 設計內澆口時，主要是確定內澆口的位置和方向以及內澆口的截面尺寸，并預計合金充填過程

60、的流態(tài)，可能出現(xiàn)的死角區(qū)和裹氣部位，以便設置適當的溢流槽和排氣槽。 5.2.1 內澆口的主要形式 內澆口的主要形式如圖5-2所示。 其中圖a因除去內澆口時易損傷鑄件，因此較少采用。圖b、c適用于平板類鑄件。圖ｄ適用于厚壁鑄件，圖b、c、d在去除澆口時都不會損傷鑄件。圖e、f、g、h適用于深腔鑄件（其中圖ｆ制造比較困難），因為它們具有合理的金屬液引入方向，有利于型腔排氣及避免金屬液進入型腔時沖擊型芯。 內澆口截面積的計算： An = G / (Vn t ) (5-1) 式中 An—內澆口的

61、截面積，m G—通過澆口的金屬液總質量，g ρ —液態(tài)金屬的密度，g/cm 5.2.2 內澆口的基本類型及應用 內澆口的基本類型有以下幾種。 1） 扁平側澆口 適用于平板型壓鑄件。 2） 端面?zhèn)葷部? 適用于盒類壓鑄件。 3） 梳狀內澆口 適用于投影面積較大、要求精度較高并有氣密性要求的平板形厚壁壓鑄件。 4） 切向內澆口 適用于中、小型的環(huán)形壓鑄件。 5） 環(huán)形內澆口 適用于圓筒形壓鑄件。 6） 中心內澆口 適用于幾何中心帶有通孔的壓鑄件。 7） 輪輻式內澆口 適用于中心孔直徑較大的壓鑄件。 8） 點澆口 適用于結構對稱、

62、壁厚均勻的罩殼類壓鑄件。 5.2.3 內澆口截面積的確定 內澆口截面積An可以寫成 An=G/(ρVnt) (5-2) 式中 An——內澆口截面積，cm； G——通過內澆口的金屬液的總質量，g； ρ——液態(tài)金屬的密度（見表2-3），g/cm； Vn——內澆口流速（見表2-2），cm/s； t——型腔的填充時間（見表2-4），s。 （三） 直澆道的設計 所選用的壓鑄機的類型不同，直澆道的結構形式也不同。臥式冷室壓鑄機的直澆道結構要比立式冷室壓鑄機的直澆道要簡單。

63、臥式冷室壓鑄機用直澆道，圖5-3所示為臥式冷室壓鑄機用直澆道的結構，它是由壓鑄機上的壓室和壓鑄模上的澆口套組成，在直澆道上的這一段稱為余料，其余設計要點如下： 1）根據所需壓射比壓和壓室充滿度選定壓室和澆口套的內徑D； 2）澆口套的長度一般應小于壓鑄機的壓鑄沖頭的跟蹤距離，便于余料從壓室脫出； 3）橫澆道入口應開設在壓室上部內徑三分之二以上部位，避免金屬液在重力作用下進入橫澆道，提前開始凝固； 4）分流器上形成余料的凹腔的深度等于橫澆道的深度，直徑與澆口套相等，沿圓周的脫模斜度約5； 5）有時將壓室和澆口套制成一體，形成整體式壓室。整體式壓室內

64、孔精度好，壓射時阻力小，但加工較復雜，通用性差； 6）采用深導式直澆道，如圖5-4所示，可以提高壓室的充滿度，減小深腔壓鑄模的體積，當使用整體式壓室時，有利于采用標準壓室或現(xiàn)有的壓室； 7）壓室和澆口套的內孔，應在熱處理和精磨后，再沿軸線方向進行研磨，其表面粗糙度不大于Ra0.2μm。 直澆道部分澆口套的結構形式如圖5-5所示。圖a 裝拆方便，壓室同澆口同軸度偏差較大。圖b 裝拆方便，壓室同澆口同軸度偏差較小，但澆口套耗料較多。圖c 裝拆不便，壓室同澆口同軸度偏差較大。圖d 澆口套通冷卻水，模具熱平衡較好，有利于提高生產率。 圖e 用于采用整體壓室時點澆口的澆口套。圖f 用于臥式冷壓室壓

65、鑄機，采用中心澆口的澆口套。 （四） 橫澆道的設計 橫澆道是直澆道末端到內澆口的前端的連接通道，有時橫澆道可劃分為主橫澆道和過渡橫澆道。 對于小而薄的鑄件，可利用橫澆道或擴展橫澆道的方法來使模具達到熱平衡，容納冷污金屬液、涂料殘渣和氣體，即開設盲澆口道，如圖5-6所示。 對于臥式冷室壓鑄機，一般情況下工作時，橫澆道在模具中應處于直澆道的正上方或側上方，以保證金屬液在壓射前不過早流入橫澆道，如圖5-7所示。 （五） 排溢系統(tǒng)的設計 排溢系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)，在整個型腔充填過程中是一個不可分割的整體。排溢系統(tǒng)包括溢流槽和排氣槽兩個部分，如圖5

66、-8所示，主要由溢流口1、溢流槽2和排氣道4組成。 溢流槽與排氣槽使金屬液態(tài)合金在充填鑄型的過程中，能及時地排出型腔中的氣體、氣體夾雜物、涂料殘渣及冷污金屬等，作為保證鑄件的質量、消除某些壓鑄件的缺陷重要措施之一。其效果往往與溢流槽和排氣槽在型腔周圍或局部的合理布局、位置和數量的分配、尺寸和容量的大小及本身的結構形式等因素有關。 5.5.1 溢流槽 設置溢流槽還可以作調節(jié)型腔部件溫度、改善充填條件以及必要時作為工藝搭子頂出鑄件之用。因此，溢流槽通常設置在金屬液最先沖擊或最后充填的部位；或在兩股或多股金屬液匯流、易裹入氣體或產生渦流的部位；以及鑄件局部過厚或過薄的部位。一般溢流槽設置在分型面上、型腔內、防止金屬液倒流等位置。 溢流槽的外邊，還應開排氣槽，一方面可以消除溢流槽內的氣體壓力，使金屬液順利溢出，另一方面還能起到排氣作用。 5.5.2 排氣槽 排氣槽是充型過程中型腔內受到排擠的氣體得以逸出的通道。其主要作用是將型腔內的氣體排逸到型腔外面去。 七 金屬壓鑄模成型零件的設計