压铸件结构设计规范

1压铸件结构设计压铸件结构设计是压铸工作的第一步。设计的合理性和工艺适应性将会影响到后续工作的顺利进行，如分型面选择、内浇口开设、推出机构布置、模具结构及制造难易、合金凝固收缩规律、铸件精度保证、缺陷的种类等，都会以压铸件本身工艺性的优劣为前提。1、压铸件零件设计的注意事项⑴、压铸件的设计涉及四个方面的内容：a、即压力铸造对零件形状结构的要求；b、压铸件的工艺性能；c、压铸件的尺寸精度及表面要求；d、压铸件分型面的确定；压铸件的零件设计是压铸生产技术中的重要部分，设计时必须考虑以下问题：模具分型面的选择、浇口的开设、顶杆位置的选择、铸件的收缩、铸件的尺寸精度保证、铸件内部缺陷的防范、铸孔的有关要求、收缩变形的有关要求以及加工余量的大小等方面；⑵、压铸件的设计原则是：a、正确选择压铸件的材料；b、合理确定压铸件的尺寸精度；c、尽量使壁厚分布均匀；d、各转角处增加工艺园角，避免尖角。⑶、压铸件分类按使用要求可分为两大类，一类承受较大载荷的零件或有较高相对运动速度的零件，检查的项目有尺寸、表面质量、化学成分、力学性能（抗拉强度、伸长率、硬度）；另一类为其它零件，检查的项目有尺寸、表面质量及化学成分。在设计压铸件时，还应该注意零件应满足压铸的工艺要求。压铸的工艺性从分型面的位置、顶面推杆的位置、铸孔的有关要求、收缩变形的有关要求以及加工余量的大小等方面考虑。合理确定压铸面的分型面，不但能简化压铸型的结构，还能保证铸件的质量。⑷、压铸件结构的工艺性：1)尽量消除铸件内部侧凹，使模具结构简单。2)尽量使铸件壁厚均匀，可利用筋减少壁厚，减少铸件气孔、缩孔、变形等缺陷。3)尽量消除铸件上深孔、深腔。因为细小型芯易弯曲、折断，深腔处充填和排气不良。4)设计的铸件要便于脱模、抽芯。5）肉厚的均一性是必要的。6）避免尖角。7）注意拔模角度。8）注意产品之公差标注。9）太厚太薄皆不宜。10）避免死角倒角(能少则少)。11）考虑后加工的难易度。12）尽量减少产品内空洞。13）避免有半岛式的局部太弱的形状。14）太长的成形孔，或太长的成形柱皆不宜。2、压铸件零件设计⑴、压铸件的形状结构a、消除内部侧凹；b、避免或减少抽芯部位；c、避免型芯交叉；合理的压铸件结构不仅能简化压铸型的结构，降低制造成本，同时也改善铸件质量。⑵、壁厚压铸件的壁厚对铸件质量有很大的影响。以铝合金为例，薄壁比厚壁具有更高的强度和良好的致密性。因此，在保证铸件有足够的强度和刚性的条件下，应尽可能减少其壁厚，并保持壁厚均匀一致。2铸件壁太薄时，使金属熔接不好，影响铸件的强度，同时给成型带来困难；壁厚过大或严重不均匀则易产生缩瘪及裂纹。随着壁厚的增加，铸件内部气孔、缩松等缺陷也随之增多，同样降低铸件的强度。压铸件的壁厚一般以2.5～4mm为宜，壁厚超过6mm的零件不宜采用压铸。推荐采用的最小壁厚和正常壁厚见表1。表1压铸件的最小壁厚和正常壁厚hab壁厚处的面积a×b（cm2）锌合金铝合金镁合金铜合金壁厚h（mm）最小正常最小正常最小正常最小正常≤250.51.50.82.00.82.00.81.5＞25～1001.01.81.22.51.22.51.52.0＞100～5001.52.21.83.01.83.02.02.5＞5002.02.52.54.02.54.02.53.0最大壁厚与最小壁厚之比不要大于3：1（应设计壁厚均匀，保证足够强度与刚度的前提）。压铸件壁厚度（通常称壁厚）是压铸工艺中一个具有特殊意义的因素，壁厚与整个工艺规范有着密切关系，如填充时间的计算、内浇口速度的选择、凝固时间的计算、模具温度梯度的分析、压力（最终比压）的作用、留模时间的长短、铸件顶出温度的高低及操作效率；a、零件壁厚偏厚会使压铸件的力学性能明显下降，薄壁铸件致密性好，相对提高了铸件强度及耐压性；b、铸件壁厚不能太薄，太薄会造成铝液填充不良，成型困难，使铝合金熔接不好，铸件表面易产生冷隔等缺陷，并给压铸工艺带来困难；压铸件随壁厚的增加，其内部气孔、缩孔等缺陷增加，故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下，应尽量减小铸件壁厚并保持截面的厚薄均匀一致，为了避免缩松等缺陷，对铸件的厚壁处应减厚（减料），增加筋；对于大面积的平板类厚壁铸件,设置筋以减少铸件壁厚。1)压铸件壁厚与性能有关。2)压铸件壁厚影响金属液填充型腔状态，最终影响铸件表面质量。3)压铸件壁厚影响金属料消耗及成本。在设计压铸件时，往往为保证强度和刚度的可靠性，以为壁越厚性能越好；实际上对于压铸件来说，随着壁厚增加，力学性能明显下降。原因是在压铸过程中，当金属液以高压、高速的状态进入型腔，与型腔表面接触后很快冷却凝固。受到激冷的压铸件表面形成一层细晶粒组织。这层致密的细晶粒组织的厚度约为0.3m左右，因此薄壁压铸件具有更高的机械性能。相反，厚壁压铸件中心层的晶粒较大，易产生内部缩孔、气孔，外表面凹陷等缺陷，使压铸件的机械性能随着壁厚的增加而降低。随着壁厚的增加，金属料消耗多，成本也增加。但如果单从结构性计算出最小壁厚，而忽略了铸件的复杂程度时，也会造成液态金属充填型腔状态不理想，产生缺陷。在满足产品使用功能要求前提下，综合考虑各后工序过程的影响，以最低的金属消耗取得良好的成型性和工艺性，以采取正常、均匀的壁厚为佳。⑶、铸造圆角压铸件各部分相交应有圆角（分型面处除外），使金属填充时流动平稳，气体容易排出，并可避免因锐角而产生裂纹。对于需要进行电镀和涂饰的压铸件，圆角可以均匀镀层，防止尖角处涂料堆积。压铸件的圆角半径R一般不宜小于1mm，最小圆角半径为0.5mm，见表2。铸造圆角半径的计算见表3。表2压铸件的最小圆角半径（mm）压铸合金圆角半径R压铸合金圆角半径R锌合金0.5铝、镁合金1.03铝锡合金0.5铜合金1.5表3铸造圆角半径的计算（mm）相连接两壁的厚度图例圆角半径相等壁厚Rrhhrmin=Khrmax=KhR=r＋h不等壁厚r≥（h＋h1）/3R=r＋（h＋h1）/2说明：①、对锌合金铸件，K=1/4；对铝、镁、合金铸件，K=1/2。②、计算后的最小圆角应符合表2的要求。压铸件上凡是壁与壁的连接，不论直角、锐角或钝角、盲孔和凹槽的根部，都应设计成圆角，只有当预计确定为分型面的部位上，才不采用圆角连接，其余部位一般必须为圆角，圆角不宜过大或过小，过小压铸件易产生裂纹，过大易产生疏松缩孔，压铸件圆角一般取：1/2壁厚≤R≤壁厚。圆角的作用是有助于金属的流动，减少涡流或湍流；避免零件上因有圆角的存在而产生应力集中而导致开裂；当零件要进行电镀或涂覆时，圆角可获得均匀镀层，防止尖角处沉积；可以延长压铸模的使用寿命，不致因模具型腔尖角的存在而导致崩角或开裂。圆角可使金属液流动顺畅，改善充型持性，气体容易排出。同时，避免尖角产生应力集中而导致裂纹缺陷。特别是压铸件需要电镀处理时，圆角对于保证其良好的电镀效果是十分必要的。⑷、拔模斜度设计压铸件时，就应在结构上留有结构斜度，无结构斜度时，在需要之处，必须有脱模的工艺斜度。斜度的方向，必须与铸件的脱模方向一致。推荐的脱模斜度见表4。表4脱模斜度Hβαh合金配合面的最小脱模斜度非配合面的最小脱模斜度外表面α内表面β外表面α内表面β锌合金0°10′0°15′0°15′0°45′铝、镁合金0°15′0°30′0°30′1°铜合金0°30′0°45′1°1°30′说明：①、由此斜度而引起的铸件尺寸偏差，不计入尺寸公差值内。②、表中数值仅适用型腔深度或型芯高度≤50mm，表面粗糙度在Ra0.1，大端与小端尺寸的单面差的最小值为0.03mm。当深度或高度＞50mm，或表面粗糙度超过Ra0.1时，则脱模斜度可适当增加。斜度作用是减少铸件与模具型腔的摩擦，容易取出铸件；保证铸件表面不拉伤；延长压铸模使用寿命，铝合金压铸件一般最小铸造斜度如下：铝合金压铸件最小的铸造斜度外表面内表面型芯孔（单边）1°1°30′2°4为了顺利脱模，减少推出力、抽芯力，减少模具损耗，在设计压铸件时，应在结构上有尽可能大的斜度。从而减少压铸件与模具的摩擦，容易取出铸件，也使铸件表面不被拉伤，保证表面光洁。⑸、加强筋加强筋的设置可以增加零件的强度和刚性，同时改善了压铸的工艺性。但须注意：①分布要均匀对称；②与铸件连接的根部要有圆角；③避免多筋交叉；④筋宽不应超过其相连的壁的厚度。当壁厚小于1.5mm时，不宜采用加强筋；⑤加强筋的脱模斜度应大于铸件内腔所允许的铸造斜度。一般采用的加强筋的尺寸按表5选取：hRtt2t1图1壁厚t≤3t＞3t1t1=0.6t～tt2t2=0.75t～t（0.4～0.7）t高度hh≤5t（0.6～1）t最小圆角rr≤0.5mm最小圆角RR≥0.5t～t（t—压铸件壁厚，最大不超过6～8mm）大于或等于2.5㎜，会降低抗拉强度，易产生气孔，缩孔。设计原则：1、受力大，减小壁厚，改善强度。2、对称布置，壁厚均匀，避免缩孔气孔。3、与料流方向一致，避免乱流。4、避免在肋上设置任何零部件。筋的作用是壁厚改薄后，用以提高零件的强度和刚性，防止减少铸件收缩变形，以及避免工件从模具内顶出时发生变形，填充时用以作用辅助回路（金属流动的通路），压铸件筋的厚度应小于所在壁的厚度，一般取该处的厚度的2/3~3/4。压铸件倾向采用均匀的薄壁，为了提高其强度和刚性，防止变形，不应单纯用增加壁厚的方法，而应采用适当的薄壁加强筋达此目的。加强筋应对称布置，厚度均匀，避免新的金属堆聚。为减少脱模时的阻力，加强筋应有铸造斜度。⑹、压铸孔和孔到边缘的最小距离1）铸孔压铸件的孔径和孔深，对要求不高的孔可以直接压出，按表5。表5最小孔径和最大孔深孔径合金类别最小孔径d（mm）最大孔深（mm）孔的最小斜度一般的技术上可能的盲孔通孔d＞5d＜5d＞5d＜5锌合金1.50.86d4d12d8d0～0.3%铝合金2.52.04d3d8d6d0.5%～1%镁合金2.01.55d4d10d8d0～0.3%铜合金4.02.53d2d5d3d2%～4%说明：①、表内深度系指固定型芯而言，,对于活动的单个型芯其深度还可以适当增加。②、对于较大的孔径，精度要求不高时，孔的深度亦可超出上述范围。铸件的孔应尽量铸出，这不仅可使壁厚均匀，减少热节，节约金属，而且可节省机加工工时。压铸件可压铸出的孔的最小尺寸和深度，受到形成孔的型芯在型腔中的分布位置的制约。细型芯在抽出时易弯曲或折断，因此孔的最小尺寸和深度受到一定限制。其深度应带有一定斜度，以便于抽芯。对于压铸件自攻螺钉用的底孔，推荐采用的底孔直径见表6。表6自攻螺钉用底孔直径（mm）5螺纹规格dM2.5M3M3.5M4M5M6M8d22.30～2.402.75～2.853.18～3.303.63～3.754.70～4.855.58～5.707.45～7.60d32.20～2.302.60～2.703.08～3.203.48～3.604.38～4.505.38～5.507.15～7.30d4≥4.2≥5.0≥5.8≥6.7≥8.3≥10≥13.3旋入深度tt≥1.5d铸件较为常用的自攻螺钉规格为M4与M5，其采用的底孔直径如下表：d2d3tM43.840-0.13.59+0.1010M54.840-0.14.54+0.10202)铸孔到边缘的最小距离为了保证铸件有良好的成型条件,铸孔到铸件边缘应保持一定的壁厚，见图2。图2b≥(1/4～1/3)t当t＜4.5时，b≥1.5mm3)长方形孔和槽压铸件上的长方形孔和槽的设计推荐按表7采用。表7长方形孔和槽（mm）合金类别铅锡合金锌合金铝合金镁合金铜合金最小宽度b0.80.81.21.01.5最大深度H≈10≈12≈10≈12≈10厚度h≈10≈12≈10≈12≈8说明：宽度b在具有铸造斜度时，表内值为小端部位值。⑺、文字、标志、图案1)用压铸铸出，应采用凸纹。凸纹高度大于0.3m，以适应模具制造的特点。2)采用目前开始流行的新技术：“转移彩膜”，可将彩色的文字、标志、图案彩膜转印到压铸件表面。3)压铸出铸件后，用激光在铸件表面打出文字、标志、图案，可以打出非常细微的文字。例:平行纹（直纹