压铸工艺与模具设计PPT课件.ppt

第第6章章 压压 铸铸 机机 n压铸机是压铸生产最重要的设备，压铸过程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。件的质量取决于压铸机的性能。1 第6章 压 铸 机 n6.1 各类压铸机的特点各类压铸机的特点 n6.2 压铸机的基本结构压铸机的基本结构 n6.3 压铸机的选用及有关参数的校核压铸机的选用及有关参数的校核 26.1 各类压铸机的特点u6.1.1 各类压铸机的特点各类压铸机的特点 u6.1.2 国产压铸机型号及主要参数国产压铸机型号及主要参数 36.1 各类压铸机的特点n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。46.1.1 各类压铸机的特点各类压铸机的特点n由前所知，热压室压铸机和冷压室压铸机区别在于压室和合由前所知，热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。金熔炉相对位置不同。n(1)热压室压铸机的压室与熔炉紧密连成一个整体。其特点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。也用于压铸小型镁合金铸件。n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。近期研制的产品，国内目前尚未进行开发。56.1.1 各类压铸机的特点各类压铸机的特点n(2)冷压室压铸机的压室与熔炉是分开的，其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。压室的工作条件比热压室的好。n立式冷压室压铸机中的压室和压射机构处于垂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。结构直位置。它有切断、顶出余料的下油缸。结构复杂，维修困难，金属液充填流程长转折多，复杂，维修困难，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，提高模具有效进入型腔，便于设置中心浇口，提高模具有效面积的利用率。面积的利用率。66.1.1 各类压铸机的特点各类压铸机的特点n卧式冷压室压铸机的压室和压射机构处于水平位置。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，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压铸机的缺点是金属液在压室内与空气接触面积大，是金属液在压室内与空气接触面积大，易卷气、夹渣。易卷气、夹渣。此外，为使金属液浇入压室后不致自此外，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最大锁模力已超过3600 kN，压铸的铝合金铸件质量，压铸的铝合金铸件质量已达已达60 kg。它不仅普遍应用于压铸有色合金，也可。它不仅普遍应用于压铸有色合金，也可用于压铸黑色合金。用于压铸黑色合金。76.1.1 各类压铸机的特点各类压铸机的特点n全立式压铸机出现于全立式压铸机出现于20世纪世纪60年代。它的合模机构和年代。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。式压铸过程与立式冷压室压铸机相似。n全立式上压式压铸机的特点是金属液由下向上充填，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。用于电机转子、定子的压铸。86.1.2 国产压铸机型号及主要参数国产压铸机型号及主要参数 96.2 压铸机的基本结构 u6.2.1 合模机构合模机构 u6.2.2 压射机构压射机构 106.2 压铸机的基本结构 n压铸机主要由合模机构、压射机构、液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。压系统及控制系统等部分组成。116.2.1 合模机构合模机构n合模机构是带动动模完成开模、合模动作以及压射充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液压式和液压-曲肘式两种。曲肘式两种。126.2.1 合模机构合模机构n1.液压式合模机构液压式合模机构n全液压合模机构如图全液压合模机构如图6.1所示。它由合模座缸所示。它由合模座缸5、内缸、内缸4、外、外缸缸1和动模安装板和动模安装板2组成。合模座缸、内缸和外缸组成开模腔组成。合模座缸、内缸和外缸组成开模腔C1、内合模腔、内合模腔C2和外合模腔和外合模腔C3。n当向内合模缸当向内合模缸C2通入高压油时，内缸通入高压油时，内缸4向右运动，带动外缸向右运动，带动外缸1与动模安装板与动模安装板2向右运动，产生合模动作。随着外缸向右运动，产生合模动作。随着外缸1的移的移动，外合模腔动，外合模腔C3内产生负压，充填阀塞内产生负压，充填阀塞6被吸开，充填油箱被吸开，充填油箱中的常压油进入外缸中的常压油进入外缸1。动模合拢后，增压装置通过增压器。动模合拢后，增压装置通过增压器口口3对外合模缸中的常压油突然增压，在压射金属液时，使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。缸增压合模机构。J1113型、型、J1163型及型及J1512型压铸机的型压铸机的合模机构就是带有增压装置的。合模机构就是带有增压装置的。136.2.1 合模机构合模机构n另有一种不带增压装置的合模机构。当常压油进入外另有一种不带增压装置的合模机构。当常压油进入外缸缸1后，管路中的压力油由油孔后，管路中的压力油由油孔a进入，对外缸内的常进入，对外缸内的常压油逐渐充压，合模座缸压油逐渐充压，合模座缸5内的压力与管路中的压力相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。同，这种机构称全液压复缸补压合模机构。J116型压型压铸机的合模机构就是这一种。开模时，将内合模腔铸机的合模机构就是这一种。开模时，将内合模腔C2和外合模腔和外合模腔C3与卸压系统接通，开模腔与卸压系统接通，开模腔C1中的高压油中的高压油使外缸使外缸1缓缓向左移动，压铸模随即打开。缓缓向左移动，压铸模随即打开。146.2.1 合模机构合模机构n全液压合模机构结构简单，操作方便，安装不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。后退。因此，这种机构一般用在小型压铸机上。15 6.2.1 合模机构合模机构166.2.1 合模机构合模机构n2.液压液压-曲肘式合模机构曲肘式合模机构n液压液压-曲肘式合模机构曲肘式合模机构(见图见图6.2)是由合模缸是由合模缸1和曲肘机构和曲肘机构(连杆连杆3、三角形铰链、三角形铰链4及力臂及力臂6)组成。组成。n当压力油进入合模缸当压力油进入合模缸1时，推动合模活塞时，推动合模活塞2带动连杆带动连杆3，使，使三角形铰链三角形铰链4绕支点绕支点a摆动，通过力臂摆动，通过力臂6将力传给动模安装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，用齿板，产生合模动作。为了适应不同厚度的压铸模，用齿轮齿条轮齿条7使动模安装板与动模作水平移动，进行调整，然使动模安装板与动模作水平移动，进行调整，然后用螺母后用螺母5固定。要求压铸模闭合时，固定。要求压铸模闭合时，a、b、c三点恰好三点恰好成一直线，亦称为成一直线，亦称为“死点死点”，即利用这个，即利用这个“死点死点”进行进行锁模。锁模。176.2.1 合模机构合模机构n曲肘合膜机构的优点是：可将合模缸的推力放大曲肘合膜机构的优点是：可将合模缸的推力放大(约放约放大大1626倍倍)，因此，与液压合模机构相比，其合模，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，在肘杆离是该机构运动性能良好，在肘杆离“死点死点”越近时，越近时，动模移动速度越低，两半模可缓慢闭合。同样，在刚动模移动速度越低，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。制系统简单，使用维修方便。186.2.1 合模机构合模机构n但是这种合模机构存在如下缺点：不同厚度的模具要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比较困难；曲肘机构在使用过程中，由于受调整行程比较困难；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。杆螺母，从而达到自动调整行程的目的。196.2.1 合模机构合模机构206.2.2 压射机构压射机构 n压射机构是使金属液充填型腔成型为压铸件的机构。它的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：特性：n(1)作用在压室中金属液上的比压应为作用在压室中金属液上的比压应为40200 MPa，增压压力建立时间要小于增压压力建立时间要小于0.03 s，以便在铸件凝固前，使，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，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。以防止产生过大的胀模力。n(2)应有三级或四级的压射速度，以满足各压射阶段的需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。要。各阶段的压射速度应能单独调整。216.2.2 压射机构压射机构n卧式冷压室压射机大多采用三级压射。图卧式冷压室压射机大多采用三级压射。图6.3是是J1113型压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：如下：n(1)第一级压射，慢速。压力油从进油孔第一级压射，慢速。压力油从进油孔7进入后腔进入后腔C5，推开单向阀推开单向阀6，经过，经过U形腔通过通油器形腔通过通油器3的小孔，推动压射的小孔，推动压射活塞活塞2，使压射冲头慢速前进。这个速度可以通过螺杆，使压射冲头慢速前进。这个速度可以通过螺杆4来来调节。调节。n(2)第二级压射，快速。压射冲头越过加料口的同时，压第二级压射，快速。压射冲头越过加料口的同时，压射活塞尾部脱出通油器射活塞尾部脱出通油器3，使压力油从通油器的所有孔口进，使压力油从通油器的所有孔口进入压射腔入压射腔C1。这样，压力油迅速增多，压射速度突然增快。这样，压力油迅速增多，压射速度突然增快。226.2.2 压射机构压射机构n(3)第三级压射，增压。当金属液充填即将结束时，压射第三级压射，增压。当金属液充填即将结束时，压射冲头前进阻力增大，压射腔冲头前进阻力增大，压射腔C1和和U形腔内油压增高，并使形腔内油压增高，并使单向阀单向阀6闭合，于是相通的闭合，于是相通的C1和和U形腔成为一个封形腔成为一个封闭腔。此时，压力油从进油孔闭腔。此时，压力油从进油孔7进入后腔进入后腔C5，且只在后腔，且只在后腔作用于增压活塞作用于增压活塞5上，对封闭腔内的油压进行增压，从而上，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腔C4的压力来得到的。的压力来得到的。n当压力油进入回程腔当压力油进入回程腔C2的同时，另一路压力油进入尾腔的同时，另一路压力油进入尾腔C3，通过回程活塞，通过回程活塞8推开单向阀推开单向阀6，U形腔和形腔和C1腔接通，腔接通，压射活塞产生回程动作。压射活塞产生回程动作。23 6.2.2 压射机构压射机构 246.3 压铸机的选用及有关参数的校核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根据压铸件的生产规模和品种选择压铸机择压铸机 u6.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机择压铸机 256.3 压铸机的选用及有关参数的校核压铸机的选用及有关参数的校核 n生产中压铸机主要根据产品的品种和生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产批量以及铸件的轮廓尺寸和质量来选择。择。266.3.1 根据压铸件的生产规模和品种选择压铸机根据压铸件的生产规模和品种选择压铸机n生产的压铸件品种多、批量少时，需要频繁更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。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。出、安装方面通用性较高的压铸机。n生产的压铸件品种少、批量大时，应选择机械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铸机。一品种时还可以选择专用压铸机。276.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 n每种型号的压铸机都有一定的技术参数，选择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。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，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。关。选用压铸机时，要对有关参数进行校核。286.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 n1、锁模力校核、锁模力校核n2、模具有斜导柱、弯销、斜滑块机构时，其楔紧块斜、模具有斜导柱、弯销、斜滑块机构时，其楔紧块斜面受到胀膜力的法向分力面受到胀膜力的法向分力n3、当模具型腔的总胀膜力中心布置在偏离压铸机的压、当模具型腔的总胀膜力中心布置在偏离压铸机的压力中心时，所需锁模力力中心时，所需锁模力n若已选定压铸机型号，则其锁模力是额定的，压铸件、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。铸机额定投影面积。296.3.2 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图6.5 型腔偏离压铸机压力中心示意图 306.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 316.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 326.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 336.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 图6.7 最大开模距离图346.3.2 根据压铸件的轮廓尺寸和质量选择压铸机 n4.模具安装模具安装n(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。n(2)压铸模不应与压铸机拉杆相碰。n(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。35