金属压铸工艺与模具设计压铸机

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1、金属压铸工艺与模具设计压铸机第6章 压 铸 机 压铸机是压铸生产最重要的设备，压铸过程中各种特性都是通过压铸机得以实现，压铸件的质量取决于压铸机的性能。第1页/共35页第6章 压 铸 机 6.1 各类压铸机的特点 6.2 压铸机的基本结构 6.3 压铸机的选用及有关参数的校核 第2页/共35页6.1 各类压铸机的特点u6.1.1 各类压铸机的特点 u6.1.2 国产压铸机型号及主要参数 第3页/共35页6.1 各类压铸机的特点 压铸机有多种类型、规格，分别适合压铸各类铸件。设计压铸模时，必须熟悉压铸机的特性和技术规格，根据这些选用压铸机。第4页/共35页6.1.1 各类压铸机的特点由前所知，热

2、压室压铸机和冷压室压铸机区别在于压室和合金熔炉相对位置不同。(1)热压室压铸机的压室与熔炉紧密连成一个整体。其特点是操作程序简单，压射动作能自动进行，生产效率高，金属液从液面下进入压室，杂质不易带入型腔。但因压室和压射冲头长期浸在金属液中，易受浸蚀，影响使用寿命并且压射比压较低。通常仅用于压铸铅、锌、锡等低熔点合金，有时也用于压铸小型镁合金铸件。热压室压铸机有立式和卧式两种。卧式热压室压铸机是国外近期研制的产品，国内目前尚未进行开发。(2)冷压室压铸机的压室与熔炉是分开的，其压室的工作条件比热压室的好。立式冷压室压铸机中的压室和压射机构处于垂直位置。它有切断、顶出余料的下油缸。结构复杂，维修困

3、难，金属液充填流程长转折多，能量损失大。但它的压室内空气不易随金属液进入型腔，便于设置中心浇口，提高模具有效面积的利用率。卧式冷压室压铸机的压室和压射机构处于水平位置。它的压室结构简单，维修方便，金属液充填流程短，金属消耗少，能量损失少，有利于增压，而且操作程序简单，余料能被冲头推出，生产率高。卧式冷压室压铸机的缺点是金属液在压室内与空气接触面积大，易卷气、夹渣。此外，为使金属液浇入压室后不致自动流入型腔，浇口宜设在压室上部。目前这类压铸机最大锁模力已超过3600 kN，压铸的铝合金铸件质量已达60 kg。它不仅普遍应用于压铸有色合金，也可用于压铸黑色合金。全立式压铸机出现于20世纪60年代。

4、它的合模机构和压射机构处于垂直位置，模具水平放置。上压式全立式压铸机的压铸过程与卧式冷压室压铸机相似；下压式压铸过程与立式冷压室压铸机相似。全立式上压式压铸机的特点是金属液由下向上充填，比较平稳；压铸模的浇口也可以开得大一些，不需要很高的压射比压；放置嵌件方便，占地面积少，浇口余料少。但操作不便，生产率较低。此类压铸机广泛用于电机转子、定子的压铸。第5页/共35页6.1.2 国产压铸机型号及主要参数 第6页/共35页6.2 压铸机的基本结构 u6.2.1 合模机构 u6.2.2 压射机构 第7页/共35页6.2 压铸机的基本结构 压铸机主要由合模机构、压射机构、液压系统及控制系统等部分组成。第

5、8页/共35页6.2.1 合模机构合模机构是带动动模完成开模、合模动作以及压射充填时使动定模严密合拢锁紧模具的专门机构。完成合模动作所需的作用力较小。开模时因还要克服压铸件对型芯的包紧力，故所需的作用力比合模时大。锁模所需作用力最大，因为金属液充满型腔瞬间，金属液动能转为压力能并产生增压作用，没有足够大的锁模力，模具动定模分型面可能被胀开。一般合模机构有液压式和液压-曲肘式两种。1.液压式合模机构全液压合模机构如图6.1所示。它由合模座缸5、内缸4、外缸1和动模安装板2组成。合模座缸、内缸和外缸组成开模腔C1、内合模腔C2和外合模腔C3。当向内合模缸C2通入高压油时，内缸4向右运动，带动外缸1

6、与动模安装板2向右运动，产生合模动作。随着外缸1的移动，外合模腔C3内产生负压，充填阀塞6被吸开，充填油箱中的常压油进入外缸1。动模合拢后，增压装置通过增压器口3对外合模缸中的常压油突然增压，在压射金属液时，使合模力增大，压铸模被锁紧不致胀开。这种结构称全液压复缸增压合模机构。J1113型、J1163型及J1512型压铸机的合模机构就是带有增压装置的。另有一种不带增压装置的合模机构。当常压油进入外缸1后，管路中的压力油由油孔a进入，对外缸内的常压油逐渐充压，合模座缸5内的压力与管路中的压力相同，这种机构称全液压复缸补压合模机构。J116型压铸机的合模机构就是这一种。开模时，将内合模腔C2和外合

7、模腔C3与卸压系统接通，开模腔C1中的高压油使外缸1缓缓向左移动，压铸模随即打开。全液压合模机构结构简单，操作方便，安装不同厚度的压铸模时容易调整。但机构刚度和合模力可靠性差，在胀模力较大时，动模可能会后退。因此，这种机构一般用在小型压铸机上。第9页/共35页6.2.1 合模机构第10页/共35页6.2.1 合模机构 2.液压-曲肘式合模机构 液压-曲肘式合模机构(见图6.2)是由合模缸1和曲肘机构(连杆3、三角形铰链4及力臂6)组成。当压力油进入合模缸1时，推动合模活塞2带动连杆3，使三角形铰链4绕支点a摆动，通过力臂6将力传给动模安装板，产生合模动作。为了适应不同厚度的压铸模，用齿轮齿条7

8、使动模安装板与动模作水平移动，进行调整，然后用螺母5固定。要求压铸模闭合时，a、b、c三点恰好成一直线，亦称为“死点”，即利用这个“死点”进行锁模。曲肘合膜机构的优点是：可将合模缸的推力放大(约放大1626倍)，因此，与液压合模机构相比，其合模缸直径可大大减小，压力油的耗量也显著减少。其次是该机构运动性能良好，在肘杆离“死点”越近时，动模移动速度越低，两半模可缓慢闭合。同样，在刚开模时动模移动速度也较低，这对于推出压铸件和借助斜导柱实现机械抽芯都是有利的。再其次曲肘合模机构开合速度快，合模时刚度大而且可靠。最后是控制系统简单，使用维修方便。但是这种合模机构存在如下缺点：不同厚度的模具要调整行程

9、比较困难；曲肘机构在使用过程中，由于受热膨胀的影响，合模框架的预应力是变化的，这容易引起压铸机拉杆过载；肘杆精度要求高，使用时其铰链内会出现高的表面压力，有时因油膜破坏产生强烈的摩擦。综上所述，曲肘合模机构是较好的，特别适用于中型和大型压铸机。现代压铸机为解决调整行程困难的问题，增加了驱动装置，通过齿轮自动调节拉杆螺母，从而达到自动调整行程的目的。第11页/共35页6.2.1 合模机构第12页/共35页6.2.2 压射机构 压射机构是使金属液充填型腔成型为压铸件的机构。它的结构决定了压铸过程中的压射速度、压射比压、压射时间等主要参数，直接影响压铸件的质量。压射机构应有如下 特性：(1)作用在压

10、室中金属液上的比压应为40200 MPa，增压压力建立时间要小于0.03 s，以便在铸件凝固前，使压力传递至型腔内金属液上。增压时压力冲击应尽可能小，以防止产生过大的胀模力。(2)应有三级或四级的压射速度，以满足各压射阶段的需要。各阶段的压射速度应能单独调整。卧式冷压室压射机大多采用三级压射。图6.3是J1113型压铸机的压射机构，是一种三级压射机构。其三级压射过程如下：(1)第一级压射，慢速。压力油从进油孔7进入后腔C5，推开单向阀6，经过U形腔通过通油器3的小孔，推动压射活塞2，使压射冲头慢速前进。这个速度可以通过螺杆4来调节。(2)第二级压射，快速。压射冲头越过加料口的同时，压射活塞尾部

11、脱出通油器3，使压力油从通油器的所有孔口进入压射腔C1。这样，压力油迅速增多，压射速度突然增快。(3)第三级压射，增压。当金属液充填即将结束时，压射冲头前进阻力增大，压射腔C1和U形腔内油压增高，并使单向阀6闭合，于是相通的C1和U形腔成为一个封闭腔。此时，压力油从进油孔7进入后腔C5，且只在后腔作用于增压活塞5上，对封闭腔内的油压进行增压，从而也使压射活塞的压射力增高。增压的大小是通过调节背压腔C4的压力来得到的。当压力油进入回程腔C2的同时，另一路压力油进入尾腔C3，通过回程活塞8推开单向阀6，U形腔和C1腔接通，压射活塞产生回程动作。第13页/共35页6.2.2 压射机构 第14页/共3

12、5页6.3 压铸机的选用及有关参数的校核 u6.3.1 根据压铸件的生产规模和品种选择压铸机 u6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 第15页/共35页6.3 压铸机的选用及有关参数的校核 生产中压铸机主要根据产品的品种和生产批量以及铸件的轮廓尺寸和质量来选择。第16页/共35页6.3.1 根据压铸件的生产规模和品种选择压铸机 生产的压铸件品种多、批量少时，需要频繁更换模具，全液压压铸机可适应不同厚度的模具。此外，多品种小批量生产时应选择在抽芯、推出、安装方面通用性较高的压铸机。生产的压铸件品种少、批量大时，应选择机械化、自动化程度高的压铸机。如大批量生产单一品种时还可以选择专用压

13、铸机。第17页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 每种型号的压铸机都有一定的技术参数，选择压铸机最重要的根据是铸件的轮廓尺寸和质量。因为压铸件的轮廓尺寸与锁模力和开模距离有关，而铸件质量则与压室中容纳合金的质量有关。选用压铸机时，要对有关参数进行校核。第18页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 第19页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 第20页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 若已选定压铸机型号，则其锁模力是额定的，压铸件、浇注系统、排溢系统在分型面上的投影面积应小于压铸机额定投影面积。第21页

14、/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 图6.4 楔紧块斜面的法向分力第22页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 图6.5 型腔偏离压铸机压力中心示意图 第23页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 第24页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 第25页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 第26页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 第27页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 第28页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压

15、铸机 图6.7 最大开模距离图第29页/共35页6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 4.模具安装(1)卧式冷压室压铸机的压室与压铸模的浇口套，立式冷压室压铸机和热压室压铸机的喷嘴与浇口套连接处的配合要正确。(2)压铸模不应与压铸机拉杆相碰。(3)压铸模安装于压铸机上，小型压铸模用压板固定，大型模具为确保安全，用螺钉直接固定于压铸机的安装板上。第30页/共35页思 考 题 (1)热压室压铸机、卧式及立式冷压室压铸机各有什么特点？(2)合模机构分哪几种？各适用于什么情况？为什么？(3)压铸机哪些参数与模具设计有关？第31页/共35页Q&A?Thanks!第32页/共35页人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。第33页/共35页第34页/共35页