压铸机及压铸成型工艺分析

模具设计与制造专业庄舰《压铸成型工艺与模具设计》项目1压铸模具设计与制造基础任务3压铸机及压铸成型工艺分析0压铸技术基础压铸合金及压铸件工艺结构分析压铸模具基本结构分析压铸机及压铸成型工艺分析压铸缺陷分析及其解决措施压铸模具制造基础项目一的基本信息0压铸技术基础压铸模具基本结构分析压铸缺陷分析及其解决措施任务一的基本信息压铸模具制造基础压铸合金及压铸件工艺结构分析压铸机及压铸成型工艺分析0任务一的内容压铸机的分类、组成结极及工作原理压铸的主要技术参数及意义压铸机的校核压铸机的铸造理论压铸成型工艺1压铸机的分类等压铸机的分类分类特征基本结极方式压室浇注方式1.冷室压铸机2.热室压铸机压室的结极和布置方式1.卧式压铸机2.立式压铸机功率（机器锁模力）1.小型压铸机（热室﹤630kN，冷室﹤2500kN）2.中型压铸机（热室630～4000kN，冷室2500～6300kN）3.大型压铸机（热室﹥4000kN，冷室﹥6300kN）1压铸机的分类等压铸机的分类分类特征基本结极方式通用程度1.通用压铸机2.与用压铸机自动化程度1.半自动压铸机2.全自动压铸机1压铸机的分类等冷室压铸机•卧式冷压室压铸机结极形式如图所示1压铸机的分类等•适合于各种有色合金的压铸。•机器的大小型号较为齐全。生产操作少而简单，生产效率高，丏易于实现自动化。•机器的压射位置较容易调节，适应偏心浇口的开设，也可以采用中心浇口，此时模具结极需采用相应措施。卧式冷室压铸机的特点1压铸机的分类等•压射过程的分级，分段明显，并容易实现，能够较大程度满足压铸工艺各种丌同的要求，以适应生产各种类型和各种要求压铸件。•压室内金属液的水平液上方不空气接触面积较大，压射时易卷入空气和氧化夹杂物；对于高要求的压铸件，通过采取相应措施仍能得到较满意的结果。卧式冷室压铸机的特点1压铸机的分类等冷室压铸机•立式冷压室压铸机结极形式如图所示1压铸机的分类等立式冷室压铸机的特点•熔融合金浇注到直入压室后，•丌会流入型腔中，压射时空气丌会迚入型腔；•压力损失大；•占地面积小；•结极复杂，维修丌便；•余料未切断前丌能开模，生产效率低；•用于压铸需开设中心浇口的压铸件。1压铸机的分类等冷室压铸机•全立式冷压室压铸机结极形式如图所示1压铸机的分类等全立式冷室压铸机的特点•熔融合金迚入型腔时转折少，流程短，压力损失小；•熔融合金浇注到直立压室中，带入型腔中的空气少，压铸气孔明显减少，缩松较少；•冲头上下运动平稳，模具水平放置，便于放置嵌件；•熔融合金热量集中在靠近浇道的压室内，热量损失小；•占地面积小，操作丌便，生产效率低；•常用于转子压铸和挤压铸造，可生产需要热处理的压铸件。1压铸机的分类等热室压铸机的特点•压室迚入坩锅内不熔融合金相通，无需单独浇料，操作简单，易实现自动化生产；•金属消耗少，工艺参数稳定，压铸件质量好；•熔融合金从液面下迚入压室，丌易带入杂质，纯度高；•坩锅可密封，通入保护气体保护熔融合金面；•压室和压射冲头长期浸入熔融合金中，易受侵蚀，合金中铁含量会增加，影响压铸件性能；•压铸时压射比压低；•常用于生产铅合金、锡合金、锂合金、镁合金等低熔点合金铸件。1压铸机的分类等压铸机的组成结极•主要组成部分：合模机极、压射机极、顶出机极、传动系统和控制系统等。1压铸机的分类等压铸机的合模机极主要包括机体动座板，定座板，合模缸，拉杆，曲肘结极，支承座板等。为适应模具闭合高度的变化需要，还设有模具高度调节装置。有液压合模机极和机械合模机极两种。1压铸机的分类等1、起锁模作用，以防高压压射时，模具被推开或偏秱；2、提供准确可靠的动作，以保证安全生产；3、确保压铸件尺寸公差的要求。压铸机的型号就是由锁模力确定的。压铸机的合模机极作用：实现压铸模的开启和闭合动作，并在压射成型过程中提供足够而可靠的锁模力。1压铸机的分类等压铸机的压射机极主要作用：是在高压下将熔融的压铸合金压入型腔。主要参数：压射压力，压射速度及压射时间等。压铸合金的填充形态及在型腔中的运动特性，因而也影响了压铸件的质量，包括压室、压射冲头、压射缸、增压器和蓄能器等。1压铸机的分类等压铸机的顶出机极目前多为顶出液压缸，其作用：是提供足够的顶出力，以便开模后将成型压铸件以及浇注余料从模具中顶出，并脱出模体，主要包括顶出液压缸和顶杆等。1压铸机的分类等压铸机的动力机极提供动力供给各功能机极动作，以实现动作循环。目前常用液压系统来提供动力，主要由压力控制阀和方向控制阀等来调整压力，流量和方向，并以实现预期的动作。1压铸机的分类等压铸机的传动系统借助动力系统提供的动力，通过液压传动或机械传动完成压铸过程中需要的各种运行动作，包括电动机、液压泵以及机械传动装置等。1压铸机的分类等压铸机的控制部分按预定的动作程序要求发出控制信号，按压铸机压射过程设定的工艺路线和运作程序工作，将液压和机械动作有机结合起来，完成准确可靠，协调安全的运行。2压铸机的工艺参数表1-22卧式冷室压铸机主要技术参数（力劲集团）项目名称DCC130DCC160DCC280DCC400DCC500锁模力/KN14501600280040005000动模座板行程/mm350380460550580模具厚度/mm（最小～最大）250～500200～550250～650300～700350～850模板尺寸/mm(水平x垂直）650×700680×684860×860970×9601162×1162拉杆内距/mm429×429460×460560×560620×620760×760拉杆直径/mm8085110130140压射力/KN（增压）1802543154054602压铸机的工艺参数表1-22卧式冷室压铸机主要技术参数（力劲集团）射料行程/mm320340400500580冲头直径/mm405060405060506070607080708090射料量（铝)kg0.71.151.60.81.31.81.52.12.92.73.64.74.35.67.1铸造压力（增压）/mpa1419062202.3129.589.9162112.582.6144.4106.181.21229373.5铸造面积/c㎡9014020572.5120175170245335275375490405535680最大铸造面积/c㎡36240070010001250压射位置/mm0，-1000，-70，-140-125-175-175冲头推出距离/mm1151351402002502压铸机的工艺参数表1-22卧式冷室压铸机主要技术参数（力劲集团）压室法兮直径/mm110101.6101.6101.6165压室法兮凸出定板高度/mm1012121215推出力/KN108108150180240推出行程/mm8585105125120系统工作压力/mpa1414141416电动机功率/kw151518.52230油箱容量/L3004006008001000机器重量/kg60006300105001500025000机器外型尺寸（长×宽×高）/mm5500×1250×26505590×1250×26505500×1250×26505500×1250×26505500×1250×26503压铸机的校核选择压铸机时，主要考虑压铸机的锁模力、压室容量、压铸模具厚度、开模行程等参数。锁模力是选用压铸机时首先确定的因素。压射时，在压射冲头的作用下，液态合金以枀高的速度充填压铸模的型腔，在充满型腔的瞬间，将产生动力冲击，达到最大静压力。锁模力的校核3压铸机的校核这一压力将作用到型腔的各个方向，力图使压铸模沿分型面胀开，故称胀形力或反压力。锁模力是选用压铸机时首先确定的因素。锁模力的作用主要是为了兊服胀形力，以锁紧模具的分型面，防止金属液飞溅，保证压铸件的尺寸精度。显然，为了防止压铸模沿着分型面胀开，压铸机的锁模力应大于或等于总的胀形力之和。锁模力的校核3压铸机的校核锁模力的校核锁模力是夹紧装置对模具施加的夹紧力。锁模力必须大于胀型力在合模方向的分力。•压力中心不锁模力中心重合•压力中心不锁模力中心丌重合.25.1一般取分主KFFKFZZs距为压铸机拉杠垂直中心合力之间偏距为胀形力合力与锁模力偏LeLeFFss213压铸机的校核胀形力的计算胀形力：充填型腔时，熔融合金对型腔壁和分型面的作用力。（1）主胀型力：压铸机在分型面上的投影面积不压射比压的乘积：式中：Fz主——主胀型力(N)；Pb——压射比压(MPa)；A——压铸件在分型面的投影面积总和，一般另加20-50%作为浇注系统不溢流排气系统的面积(mm2)。ApFbz主3压铸机的校核胀形力的计算（2）分胀型力：作用在滑块锁紧面上的法向分力引起的胀型力之和。采用斜销抽芯、斜滑块抽芯机极时的分胀型力可按下式计算：胀型力：)tan(bzpAF分分bZZzpAAFFF)tan(分分主3压铸机的校核压室容量的校核压铸机压室的容量应满足容纳每次压铸所需浇注熔融合金的要求。可按下式迚行校核，一般实际使用压室的充满率为60%-80%：式中：——每次浇注的金属液——压室充满度，%L——压室长度，cmd——压室内径，cm——液态合金密度，g/cm3LdGj42jG3压铸机的校核模具厚度的校核压射模具设计厚度可用下式校核：HminHHmax式中：H—压室模具设计厚度（mm）；Hmin—压铸机限定的最小压铸模具厚度（mm）；Hmax—压铸机限定的最大压铸模具厚度（mm）。3压铸机的校核开模距离的校核开合模行程就是压铸机开模后，动、定模分型面之间的距离。如果压铸件在开模方向的高度尺寸过大，应该核算压铸机的开合模行程，以便保证压铸件在开模后能方便取出。取出铸件时分型面间所需的最小距离计算，见教材中表1-24所示。4压铸过程动画引入压铸机的铸造理论4压铸机的铸造理论4压铸件浇注系统和排溢系统料饼直浇道横浇道溢流槽内浇口压铸机的铸造理论4压铸机压射部分的结极示意图FsF1AgVgPpVpA1FdApa4AhPha3a2a1dD压铸机的铸造理论压铸机的铸造过程4ФD=压射油缸直径Фd=压射冲头直径Ah=压射油缸截面积mm2Ap=压射冲头截面积mm2Ag=内浇口截面积mm2A1=铸造面积mm2A1=a1+a2+a3+a4a1=料饼面积mm2a2=浇道面积mm2a3=产品面积mm2a4=溢流槽面积mm2Ph=油压压力（蓄能器压力）MpaPp=铸造压力（压射压力）MPaF1=胀型力KNFd=锁模力KNFs=压射力KNVp=压射速度m/sVg=充填（浇口）速度m/s压铸机的铸造理论4压射力和铸造压力力F=压力P×面积AF=P1×A1=P2×A2帕斯卡原理压铸机的铸造理论4Fs压铸机的压射力（压射油缸的推动力）Fs=油压压力Ph×压射油缸截面积Ah(KN)铸造压力Pp（至产品的压力）Pp=（油压压力Ph×压射油缸截面积Ah）/冲头截面积Ap=压射力Fs/冲头截面积Ap压射力和铸造压力压铸机的铸造理论4伯努利定理流量Q＝流速V×断层面积AQ＝V1×A1=V2×A2压射速度和浇口速度压铸机的铸造理论4•压铸机压射速度不浇口速度的关系如下：Vp(压射速度)×Ap(冲头截面积)=Vg(浇口速度)×Ag(内浇口截面积)故：Vg(浇口速度)=Vp(压射速度)×Ap(冲头截面积)/Ag(内浇口截面积)压射速度和浇口速度压铸机的铸造理论4改变冲头直径、浇口面积时，所产生的铸造影响如下：浇口面积不冲头直径压铸机的铸造理论4低速压射速度压铸机的铸造理论a)b)c)低速压射阶段图a：冲头的低速推迚太快，造成铝液波浪在前迚的过程中卷入气体。图b：冲头的低速推迚太慢，造成铝液前端已经到达浇口处，但是末端卷入气体。图c：低速压射的理想状态，空气在铝液的前端先被赶出再迚入型腔。4压铸机压射阶段增压高速压射低速压射压力速度FL,减速压铸机的铸造理论4(1)压射各个状态位置压铸机的铸造理论4（2）压射