《金属压铸工艺与模具设计》第9章压铸模成型零部件与

第9章压铸模成型零部件与模体设计（时间：3次课，6学时）第9章压铸模成型零部件与模体设计压铸模是由成型零件和结构零件组成的。模具结构中构成型腔的零件称为成型零件。模具所必要的其他零部件统称结构零部件。第9章压铸模成型零部件与模体设计9.1成型零件结构设计9.2压铸模模体设计与计算9.1成型零件结构设计9.1.1成型零件结构形式9.1.2镶拼式结构设计要点9.1.3成型零件的固定9.1.4成型零件结构尺寸9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1成型零件结构设计压铸模成型零件主要是指镶块和型芯。一般浇注系统、溢流与排气系统也在成型零件上加工而成。这些零件直接与金属液接触，承受着高速金属液流的冲刷和高温、高压作用。成型零件的质量决定了压铸件的精度和质量，也决定了模具的寿命。9.1.1成型零件结构形式成型零件在结构上可分为整体式和镶拼式两种。1．整体式结构模具成型部分直接在模板上加工而成，如图9.1所示。这种结构的成型零件强度、刚度好，不易变形，铸件外观没有模具镶拼痕迹和披缝，表面光洁平整，结构紧凑，模具外形小，便于设置冷却水通道。但加工困难。整体式结构一般用于型腔较浅的小型单腔模，结构简单，精度要求不高和压铸合金熔点较低的模具以及铸件批量小不需进行热处理的模具。2．镶拼式结构模具成型部分的型腔、型芯是由镶块镶拼而成。镶块装入动、定模套板内加以固定，构成动、定模型腔，这种结构在压铸模中广泛应用。镶拼式结构的复杂型腔表面可用机械加工代替钳工操作，简化加工工艺，提高模具制造质量；可以合理使用优质钢材，降低成本；型腔局部结构改变或损坏时，更换、修理方便；拼接处的适当间隙有利排气。但镶拼式增加装配工作量和难度，拼缝处易产生披缝，既影响铸件外表质量，又增加除去披缝的工作量，模具的热扩散条件也变差了。镶拼式结构一般用于型腔较深或较大的模具、多腔模具及成型表面比较复杂的模具。镶拼式结构又分为整体镶块式(图9.2(a))和组合镶块式(见图9.2(b))。整体镶块式应用较广，几乎已属标准化，它具有整体式的优点，强度、刚度好，不易变形，铸件上无拼缝溢流痕迹，节省优质钢材。9.1.1成型零件结构形式图9.1整体式结构9.1.1成型零件结构形式9.1.2镶拼式结构设计要点设计镶块、型芯应符合如下要求：(1)便于机械加工。如图9.3(a)所示结构加工困难，如图9.3(b)所示结构则加工方便。(2)避免锐角和薄壁，以免在模具加工、热处理及压铸件生产过程中产生变形和裂纹。如图9.4(a)所示两个型芯全镶拼，加工虽较简单，但型芯之间的镶块壁很薄，强度较差，易出现材料热疲劳，热处理后易变形和产生裂纹。改为如图9.4(b)所示结构，镶块强度高，使用寿命长。如图9.5(a)所示中镶块边缘A处有锐角影响镶块寿命，改为如图9.4(b)所示结构则镶块强度高。(3)镶拼间隙处的披缝方向与脱模方向应一致，以免影响脱模。如图9.5(a)所示镶拼形式会在铸件上产生与脱模方向不一致的披缝，如图9.5(b)所示结构披缝不影响脱模。(4)提高镶块、型芯与模板相对位置的稳定性。如图9.6(a)所示型芯细长一端固定，稳定性差，易弯曲甚至断裂。如图9.6(b)所示型芯两端固定就避免上述问题。(5)镶块、型芯应便于维修、更换。9.1.2镶拼式结构设计要点9.1.2镶拼式结构设计要点9.1.2镶拼式结构设计要点9.1.2镶拼式结构设计要点9.1.3成型零件的固定成型零件安装时与相关构件应有足够的稳定性，还要便于加工和装拆。1．镶块的固定镶块通常装在模具的套板内并加以固定。套板分通孔和盲孔两种，因而固定的形式有所不同，但都要求固定时保持与相关零件的稳定性和可靠性，以及便于加工和装拆。(1)对盲孔的套板，镶块用螺钉直接紧固在套板上(见图9.7)。该形式多用于圆形镶块或型腔较浅的模具。非圆形镶块只适用于单腔模具。(2)对通孔的套板，用台阶压紧镶块或直接用螺钉将镶块和座板紧固。台阶固定形式如图9.8所示，多用于型腔较深或一模多腔的模具，以及对于狭小的镶块不便于用螺钉紧固的模具。无台阶式则是镶块与支承板(或压板)直接用螺钉紧固(见图9.9)。若动、定模都是通孔的，则动模及定模上镶块安装孔的形状和大小应该一致，以便于组合加工，容易保证动、定模的同轴度，防止压铸件错位。2．型芯的固定型芯大多采用台阶式的固定方式。型芯靠台阶固定在镶块、滑块或动模套板内，制造和装配都很方便(见图9.10)。此外，也可采用螺钉式(见图9.11)、螺塞式(见图9.12)、销钉式(见图9.13)等。3．螺纹型芯与螺纹型环螺纹型芯和螺纹型环是分别用来成型压铸件内螺纹和外螺纹的。压铸件的螺纹部分脱模有在模内进行，亦有在模外手工进行。模外手工脱模时，螺纹型芯或螺纹型环与模体不固定连接，压铸成型后，将螺纹型芯或螺纹型环与压铸件一起从模内推出，在模外手工将它们分开。合模成型前，再将螺纹型芯或螺纹型环放入模内，也就是说它们是活动的镶件。图9.14是活动螺纹型芯在模内的安装形式。图9.15是活动螺纹型环的安装。4．镶块、型芯的止转当圆柱形镶块或型芯的成型部分有方向性时，为了保持动、定模镶块和其他零件的相对位置，必须采用止转措施。常用的止转形式是采用销钉止转和平键止转(见图9.16和图9.17)。销钉止转形式加工方便，应用范围较广，但因接触面小，经多次拆卸后装配精度会下降，而平键止转形式因接触面大故精度较高。9.1.3成型零件的固定图9.7镶块在盲孔套板中的固定形式9.1.3成型零件的固定图9.8通孔套板台阶固定9.1.3成型零件的固定图9.9通孔套板无台阶式9.1.3成型零件的固定图9.10型芯固定形式9.1.3成型零件的固定图9.11螺钉固定型芯9.1.3成型零件的固定图9.12螺塞固定型芯9.1.3成型零件的固定图9.13销钉固定型芯9.1.3成型零件的固定图9.14活动螺纹型芯的安装9.1.3成型零件的固定9.1.3成型零件的固定图9.16销钉止转形式9.1.3成型零件的固定图9.17平键止转形式9.1.4成型零件结构尺寸镶块、型芯非成型部分的尺寸称成型零件结构尺寸。1．镶块的结构尺寸镶块结构尺寸主要包括镶块壁的厚度、镶块底的厚度、台阶的高度及宽度等。(1)镶块壁厚尺寸推荐值见表9.1。表中型腔的边长L及深度尺寸H1是对整个型腔侧面的大部分面积而言的，对不规则的型腔中的一些小的凸块与凹坑忽略不计。镶块壁厚尺寸S与型腔的侧面积(L×H1)成正比。对几何形状复杂、型腔深度H1较小而套板又采用通孔结构的情况，镶块高度应与套板厚度一致。9.1.4成型零件结构尺寸9.1.4成型零件结构尺寸9.1.4成型零件结构尺寸9.1.4成型零件结构尺寸9.1.4成型零件结构尺寸9.1.4成型零件结构尺寸9.1.5成型零件成型尺寸计算成型零件的成型尺寸是指成型零件中直接决定压铸件几何形状的尺寸，又称成型零件工作尺寸。1．成型尺寸分类成型尺寸主要可分为：型腔尺寸(包括型腔径向尺寸和深度尺寸)、型芯尺寸(包括型芯径向尺寸和高度尺寸)、成型部分的中心距和位置尺寸、螺纹型芯尺寸和螺纹型环尺寸等五类尺寸。为方便成型尺寸计算，对其作了一些规定：压铸件尺寸偏差的正负符号应按铸件在机械加工或修整、磨损过程中的尺寸变化趋向而定。模具成型部分制造偏差的正负符号应按成型部分在机械加工或修整、磨损过程中的尺寸变化趋向而定。当零件在机械加工过程中，按图纸设计基准顺序，尺寸趋向于增大的偏差符号为“+”；尺寸趋向减小的偏差符号为“-”；尺寸变化趋向稳定的偏差为“±”，如中心距离、位置尺寸。(1)型腔类尺寸在计算中采用单向正偏差，它们在加工、磨损后尺寸增大。型芯类尺寸在计算中采用单向负偏差，它们在加工、磨损后尺寸减少。与之相应，压铸件外形尺寸采用单向负偏差，内腔尺寸采用单向正偏差。模具上的中心距与磨损无关，采用双向等值正、负偏差，压铸件上中心距尺寸也同样采用双向等值正、负偏差。(2)凡是有脱模斜度的各类成型尺寸，首先应保证与铸件图上所规定尺寸的大小端的部位一致。如铸件图上未明确规定尺寸的大小端的部位时，则视铸件尺寸是否留有加工余量而定(见图9.18)。对无加工余量的铸件尺寸，以保证铸件装配时不受阻碍为原则，对留有加工余量的铸件尺寸，以保证切削加工时有足够的加工余量为原则。故作如下规定：无加工余量的铸件尺寸(见图9.18(a))：型腔尺寸以大端为基准，另一端按脱模斜度相应减小；型芯尺寸以小端为基准，另一端按脱模斜度相应增大；螺纹型环、螺纹型芯成型部分的螺纹外径、中径及小径尺寸均以大端为基准。两面留有加工余量的铸件尺寸(见图9.18(b))：型腔尺寸以小端为基准；型芯尺寸以大端为基准。单面留有加工余量的铸件尺寸(见图9.18(c))：型腔尺寸以非加工面的大端为基准，加上斜度值及加工余量，另一端按脱模斜度值相应减小；型芯尺寸以非加工面的小端为基准，减去斜度值及加工余量，另一端按脱模斜度值相应增大。一般铸件的尺寸公差应不包括因脱模斜度而造成的尺寸误差。9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算(3)在计算与分型面垂直且有关联的压铸件尺寸时，往往要将计算后的尺寸加以修正。因为在压射时，分型面会有胀开的趋势，胀开的大小与压铸件在分型面上投影面积、金属液的充填压力及锁模力的大小有关。在一般情况下，胀开的数值在0.05～0.2mm之间，所以在计算这一类型腔尺寸时，将计算结果减小0.05～0.2mm，同时适当提高制造精度。2．影响压铸件精度的因素压铸件尺寸精度受压铸件本身结构及合金材料、压铸工艺、压铸模设计制造、压铸机性能等多方面的影响。确定成型尺寸时，应综合考虑各影响因素。(1)压铸件收缩率的影响压铸过程中，合金的凝固收缩是影响压铸件尺寸精度的主要因素。对合金冷却收缩的规律和收缩量掌握得越全面越准确，则计算出成型尺寸准确程度越高。合金收缩过程可分三个阶段。第一阶段是液态收缩。由于金属液的过热度(超过液相线的温度)一般都不高，所以这一阶段的收缩值不大。第二阶段是金属由液态转变为固态的凝固收缩。这阶段的收缩值虽大，但因这个阶段是在模具中完成的，受模具限制，自由收缩很困难，其收缩值在压铸件总收缩值中占的比例也不是最大。第三阶段是压铸件随模冷却到开模脱出的固态收缩。开始收缩仍在模具中，脱模后便处于自由收缩状态。这阶段收缩值的大小根据压铸件脱模时的温度而定。压铸件脱模温度越高，收缩值越大。形状简单的、壁厚较厚的压铸件收缩值比复杂的薄壁压铸件收缩值大。此外，收缩率在同一铸件的各个部位可能是不同的。如压铸件包住型芯的径向尺寸收缩率小于轴向尺寸收缩率。又如在模具中处于模温较高部位的收缩率就要大些。9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算(4)模具结构及压铸工艺影响对于同一个压铸件，分型面选取不同，压铸件在模具中的位置就不同，压铸件上同一部位的尺寸精度就有差异。另外，选用活动型芯还是固定型芯，抽芯部位及滑动部位的形式与配合精度对压铸件在该部位的尺寸精度也有影响。在压射过程中，采用较大的压射比压时，有可能使分型面胀开而出现微小的缝隙，因而从分型面算起的尺寸将会增大。涂料涂刷的方式、涂料涂刷的量及其均匀程度也会影响压铸件尺寸精度。9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.1.5成型零件成型尺寸计算9.2压铸模模体设计与计算9.2.1压铸模模体设计9.2.2动定模套板边框厚度计算9.2.3动模支承板厚度计算9.2.4动定模座板设计9.2.5导向机构设计9.2压铸模模体设计与计算压铸模模体是将镶