第一篇：鋁合金壓鑄模具龜裂的原因及預防措施

鋁合金壓鑄模具龜裂的原因及預防措施

鋁合金壓鑄模具引起龜裂的主要原因：(1)模具在壓鑄生產過程中,鋁料溫度偏高；(2)模具在壓鑄生產過程中脫模劑噴灑不合理；

(3)模具熱處理不理想,主要是硬度(硬度應不小于HRC--47)；

（4）模具鋼材質量不好，推薦使用８４０７或精練Ｈ１３或更高級材料；（5）模具設計之冷卻系統(tǒng)或運水操作不好。

早期龜裂一般情況下是因毛坯鍛打起鍛溫度過高(俗稱過燒)過燒是一種不可補救的缺陷 因此應嚴格控制毛坯制造過程中的起鍛溫度.淬火工藝上也如此,并應嚴格控制加熱時間防止脫炭。

材料選擇好之后就是熱處理了，在生產了一定的數(shù)量后注意去應力，還有就是設計合理，盡量避免應力集中，注意Ｒ角的大小控制！

在大約1萬模次的時候,模具要注意回火去應力,內力集中、加工殘余應力未去除、壓鑄過程熱應力未得到很好去除，總之龜裂就是應力集中的表現(xiàn)，可以采用多次回火去除應力從而可以增加模具壽命

鋁合金壓鑄模具在生產一段時間后會龜裂的原因主要有以下幾點:(1)模具溫度偏高應力過大

(2)模具模仁材料沒有使用８４０７,skd61及其它高品質的材料，(3)模具熱處理硬度過高或過低，4)是否定期保養(yǎng)?5k times1 回火，15k times1 回火30k times..........預防壓鑄模龜裂問題﹐提高模具使用壽命﹐要做好以下幾點﹕

1.壓鑄模成型部位(動﹑定模仁﹑型芯)熱處理要求﹕硬度要保証在HRC44~48(材料可選用SKD61或8407或高品質熱作鋼)

2.模具在壓鑄生產前應進行充分預熱作業(yè),其作用如下﹕

2.1使模具達到較好的熱平衡﹐使鑄件凝固速度均勻并有利于壓力傳遞.2.2保持壓鑄合金填充時的流動性﹐具有良好的成型性和提高鑄件表面質量.2.3減少前期生產不良﹐提高壓鑄生產率.2.4降低模具熱交變應力﹐提高模具使用壽命.具體規(guī)范如下﹕

合金種類

模具預熱溫度(℃)

鋁合金

180~300

鋅合金

150~200

3.新模具在生產一段時間后﹐熱應力的積累是直接導致模仁產生龜裂的原因﹐為減少熱應力﹐投產一定時間后的模仁及滑塊應進行消除熱應力的回火處理.具體需要消除熱應力的生產模次如下﹕

模具類型

鋁合金

鋅合金

第一次回火

＜2000模次

＜10000模次

第二次回火

＜10000模次

＜20000模次

第三次回火

＜30000模次

＜50000模次

鋁合金壓鑄模承受巨大交變工作應力，必須從模材，設計，加工，熱處理及操作各方面加以

注意才能得到長的模具壽命，以下是為使模具能達長壽命的21點要訣：

1、高品質模材

2、合理設計模壁厚及其它模具尺寸

3、盡量采用鑲件

4、在可能條件下選用盡量大的轉角R

5、冷卻水道與型面及轉角的間距必須足夠大

6、粗加工后應去應力回火

7、正確有熱處理，淬火冷卻須足夠快

8、徹底打磨去除EDM硬質層

9、型面不可高度拋光

10、模具型面應經氧化處理

11、如選氮化，滲層不能太深

12、以正確的方法預熱模具至推薦的溫度

13、開始壓鑄５～20件應使用慢的錘頭速(根據(jù)產品的大小)

14、在得到合格產品的前提下盡量降低鋁液溫度

15、盡量不使用過高的鋁液注射速度及過高的鑄造比壓

16、確保模具得到適當冷卻，冷卻水的溫度應保持在40~50℃

17、臨時停機，應盡量合模并減小冷卻水量或關閉運水，避免再開機時模具承受熱沖擊

18、當模型面在最高溫度時應關冷卻液

19、不使用過多的噴脫模劑

20、在一定數(shù)量后的壓鑄后去應力回火

21．盡量使用模溫控制裝置。

1、最主要的原因就是溫度過高，建議使用溫度計在壓鑄過程中隨時控制溫度（鋁合金壓鑄建議溫度盡量不要超過650度）

2、注意模具的預熱，防止熱疲勞。（龜裂主要是由于熱疲勞引起的）

3、注意模具加工，最好是用加工中心完成，如果有需要電加工的，電加工后要增加研磨和拋光工序。

4、注意模具的保養(yǎng)（去應力回火）

5、建議高壽命要求的模具選用ASSAB 8407材料或更好的材料，壓鑄模具使用硬度建議不要高于50HRC

解析提高壓鑄模使用壽命的措施

面對二十一世紀的國內經濟建設形勢，模具企業(yè)要適應市場經濟的發(fā)展，作為國家支柱產業(yè)的汽車工業(yè)將加大輕微轎車的產量，因而對于模具鑄件的精度和質量提出了更高的要求。壓鑄模由于生產周期長、投資成本大、制造精度高，故而造價也比較高，因此許多模具壓鑄企業(yè)希望壓鑄模具有較高的使用壽命，從而能降低企業(yè)的生產成本。但是由于原材料、機械加工等一系列內外因素的影響，導致壓鑄模具過早失效而報廢的現(xiàn)象普遍存在，導致了企業(yè)很大的經濟浪費。

模具早期失效的形勢主要有：凸模斷裂、模膛邊緣堆塌、飛邊遭橋部龜裂、模腔底部發(fā)生裂紋、拐角處開裂、磨損、沖蝕等，造成壓鑄模失效的主要原因有：模具材料自身存在的缺陷、加工、使用、維修以及模具熱處理的問題。

一、模具材料自身存在的缺陷

壓鑄模的使用條件非常惡劣，特別以鋁壓鑄模為例，鋁的熔點為580℃－740℃，使用時，鋁液溫度控制在650－720℃。在不對模具進行預熱的情況下進行壓鑄，模具型腔表面溫度由室溫直升至液溫、模具型腔表面要承受極大的拉應力；開模頂件時，模具型腔表面要承受極大的壓應力。模具進行了數(shù)千次的壓鑄后，模具表面便會產生龜裂等缺陷而失效。

由此可知，壓鑄模使用條件的屬于急熱急冷。模具材料應選用能冷熱疲勞抗力、斷裂韌性好、熱穩(wěn)定性高的特性熱作模具鋼。H13是目前應用最為廣泛的模具材料，據(jù)有關資料介紹，國外80％的型腔均采用H13材料，因此，在合理的熱處理與生產管理下，H13仍具有滿意的使用性能。

二、壓鑄模的加工、使用、維修和保養(yǎng)

壓鑄工藝在確定壓鑄機設置壓射速度時，最大速度不應超過100m/s，壓鑄速度設置太高，容易造成模具腐蝕及型腔和型芯上沉積物增多；但壓射速度設置過低會使鑄件產生缺陷。因此鋁壓鑄的最低壓射速度應設為18 m/s，鋁壓鑄的最大壓射速度設置不應超過53 m/s，平均壓射速度設置為43 m/s。

電火花加工在模具型腔加工中的應用越來越廣泛，但加工后的型腔表面留有淬硬層。這是由于加工中，模具表面自行滲碳淬火造成的。淬硬層厚度由加工時電流強度和頻率決定，粗加工時較深淺。淬硬層厚度無論深淺，模具表面均有極大應力。模具型腔進行電火花加工后必須清除淬硬層或消除應力，否則在使用過程中，模具表面就會產生龜裂、點蝕和開裂。

模具使用一段時間后，由于壓射速度過高和長時間使用，型腔和型芯上會有沉積物。這些沉積物是由脫模劑、冷卻液的雜質和少量壓鑄金屬在高溫高壓下結合而成。這些沉積物是由相當硬，并與型腔和型芯表面粘附牢固，很難清除。在清除沉積物時，不能用噴燈加熱清除，這可能導致模具表面局部熱點或脫碳點的產生，從而成為熱裂的發(fā)源地。應采用研磨或機械去除，但不得傷及其它型面，造成尺寸變化。

經常保養(yǎng)模具可以使模具保持良好的使用狀態(tài)。新模具在試模后，無論試模合格與否，均應在模具未冷卻至室溫的情況下，進行去應力回火。當新模具進行壓鑄模10000模次時，應對模具型腔及模架進行450－480℃回火，并對型腔進行拋光和氮化，以消除內應力和型腔表面的輕微裂紋。以后模具每12000～15000模次后必須進行同樣保養(yǎng)。當模具使用50000模次后，可每25000～30000模次進行一次保養(yǎng)。采用上述方法，可明顯減緩由于熱應力導致模具龜裂的產生速度和時間。

三、模具的熱處理

熱處理的正確與否直接關系到模具使用壽命。由于熱處理過程及工藝規(guī)程不正確，引起模具變形、開裂而報廢以及熱處理的殘余應力導致模具在使用中失效的約占模具失效比例的50％左右。

壓鑄模型腔均是由優(yōu)質合金鋼制成，這些原材料價格較高，再加上加工費用，合起來成本非常高。如果由于熱處理不當或熱處理質量不高，而導致報廢或壽命達不到設計要求，會造成很大的經濟損失。因此，在熱處理時要注意以下幾點：

1、鍛件在未冷至室溫時，進行球化退火。

2、粗加工后、精加工前，增設調質處理。為防止硬度過高，造成加工困難，硬度限制在25－32HRC，并在精加工前，安排去應力回火。

3、熱處理時應注意型腔表面的脫碳與增碳。脫碳不當會引起模具損傷和高密度裂紋；增碳會降低冷熱疲勞抗力。

以上是關于如何提高壓鑄模使用壽命的一些粗淺的見解和分析，在實際生產過程中影響模具使用壽命的因素較多，涉及面也較廣，如何真正提高壓鑄模的使用壽命是一個復雜的綜合性問題，值得專業(yè)技術人員的進一步探討和研究。

第二篇：壓鑄模具常見問題及預防措施

壓鑄模具常見問題及預防措施

一、鋁壓鑄件表面缺陷分析：

1、拉模

特征及檢驗方法：沿開模方向鑄件表面呈現(xiàn)條狀的拉傷痕跡，有一定深度，嚴重時為面狀傷痕。另一種是金屬液與模具產生粘合，粘附而拉傷，以致鑄件表面多料或缺料。

產生原因：型腔表面有損傷（壓塌或敲傷）。

2、脫模方向斜度太小或倒斜。

3、頂出時不平衡，頂偏斜。

4、澆注溫度過高，模溫過高導致合金液產生粘附。

5、脫模劑效果不好。

6、鋁合金成分含鐵量低于0.6%。

7、型腔粗糙不光滑，模具硬度偏低。

預防措施：

1、修復模具表面損傷部位，修正脫模斜度，提高模具硬度（HRC46~50度），提高模具光潔度。

2、調整頂桿，使頂出平衡。

3、更換脫模效果好的脫模劑。

4、調整合金含鐵量。

5、降低澆注溫度，控制模具溫度平穩(wěn)平衡。

6、調整內澆口方向，避免金屬液直沖型芯、型壁。

2、氣泡

特征及檢驗方法：鑄件表面有大小不等的隆起，或有皮下形成空洞。

產生原因：金屬液在壓射室充滿度過低（控制在45%~70%）易產生卷氣，初壓射速度過高。

2、模具澆注系統(tǒng)不合理，排氣不良。

3、熔煉溫度過高含氣量高，溶液未除氣。

4、模具溫度過高，留模時間不夠，金屬凝固時間不足，強度不夠過早開模，受壓氣體膨脹起來。

5、脫模劑，注射頭油用量過多。

6、噴涂后吹氣時間過短，模具表面水未吹干。

預防措施：

1、調整壓鑄工藝參數(shù)、壓射速度和高壓射速度的切換點。

2、修改模具澆道，增設溢流槽、排氣槽。

3、降低缺陷區(qū)域模溫，從而降低氣體的壓力作用。

4、調整熔煉工藝。

5、延長留模時間，調整噴涂后吹氣時間。

6、調整脫模劑、壓射油用量。

3、裂痕

特征及檢驗方法：鑄件表面有成直線狀或不規(guī)則形狹小不一的紋路，在外力的作用下有發(fā)展趨勢。冷裂---開裂處金屬沒被氧化。熱裂—開裂處金屬被氧化。

產生原因：

1、合金中含鐵量過高或硅的含量過低。

2、合金中有害雜質的含量過高，降低了合金的可塑性。

3、鋁硅合金：鋁硅銅合金含鋅或含銅量過高，鋁鎂合金中含鎂量過多。

4、模具溫度過低。

5、鑄件壁厚有劇烈變化之處，收縮受阻。

6、留模時間過長，應力大。

7、頂出時受力不夠。

預防措施：

1、正確控制合金成分，在某些情況下可在合金中加純鋁錠以減低合金中含鎂量，或在合金中加鋁硅中間合金以提高硅的含量。

2、改變鑄件結構，加大圓角，加大脫模斜度，減少壁厚差。

3、變更或增加頂出位置，使頂出受力均勻。

4、縮短開模或抽芯時間。

5、提高模具溫度（模具工作溫度180~280度）

4、變形

特征及檢驗方法：壓鑄件幾何形狀與圖紙不符。整體變形或局部變形。

產生原因：

1、鑄件結構設計不良，引起收縮不均勻。

2、開模過早，鑄件剛性不夠。

3、拉模變形。

4、頂桿設置部合理，頂出時受力不均勻。

5、去除澆口方法不當。

預防措施：

1、改善鑄件結構。

2、調整開模時間。

3、合理設置頂桿位置和數(shù)量。

4、選擇合理的去除澆口方法。

5、消除拉模因素。

5、留痕及花紋

特征及檢驗方法：外觀檢查，鑄件表面上有與金屬液流動一致的條紋，有明顯可見的與金屬顏色不一樣無方向性的紋路，無發(fā)展趨勢。

產生原因：首先進入型腔的金屬液形成一個極薄的而又不完全的金屬層后，被后來的金屬液所彌補而留下的痕跡。

2、模具溫度過低。

3、內澆口截面積過小及位置不當產生噴濺。

4、作用于金屬液上的壓力不足。

5、花紋涂料和注射油用量過多。

預防措施：

1、提高模具溫度。

2、調整內澆口截面積或位置。

3、調整內澆道金屬液速度及壓力。

4、選用合適的涂料、注射油及調整涂料注射油的用量。

6、冷隔

特征及檢驗方法：外觀檢查，壓鑄件表面有明顯的、不規(guī)則的下陷線性紋路（有穿透與不穿透兩種）形狀細小而狹長，有時交接邊緣光滑，在外力作用下有發(fā)展可能。

產生原因：

1、兩股金屬液流相互對接，但未完全融合而又無夾雜存在其間，兩股金屬結合力很薄弱。

2、澆注溫度和模具溫度偏低。

3、選擇合金不當，流動性差。

4、澆道位置不對或流動線路過長。

5、填充速度低。

6、壓射比壓低。

7、金屬液在型腔內流動不順暢。預防措施：

1、適當提高澆注溫度，（控制在630~730度，可根據(jù)鋁材及產品調整）和模具溫度。

2、提高壓射比壓，縮短填充時間。

3、提高壓射速度，同時加大內澆口截面積。

4、改善排氣填充條件。

5、選用合適的合金，提高金屬液的流動性。

7、完善金屬液在型腔內流動順暢。

7、網狀毛翅

特征及檢驗方法：外觀檢查，壓鑄件表面有網狀發(fā)絲一樣凸起或凹陷的痕跡，隨壓鑄次數(shù)增加而不得擴大和延伸。

產生原因：

1、壓鑄模具型腔表面龜裂。

2、所用壓鑄模具材質不當或熱處理工藝不正確。

3、極短時間內模具冷熱溫差變化太大。

4、澆注溫度過高。

5、模具生產前預熱不均和不足。

6、模具型腔表面粗糙。

預防措施：

1、正確選用模具材料及熱處理工藝。

2、澆注溫度不宜過高，尤其是高熔點的合金。在能滿足生產需求條件下，盡可能選用較低的澆注溫度。

3、模具預熱要充分和均勻。

4、模具生產到一定模次后進行退火，消除內應力。

5、澆道和型腔表面不定期拋光處理，確保表面光潔度。

6、合理選擇模具冷卻方法，確保模具熱平衡。

8、凹陷

特征及檢驗方法：鑄件平滑表面出現(xiàn)凹陷部位。

產生原因：

1、鑄件壁厚不均，相差太大，凹陷多產生在壁厚部位。

2、模具局部過熱，過熱部位凝固慢。

3、壓射比壓低。

4、由憋氣引起型腔氣體排不出，被壓縮在型腔表面與金屬液界面之間。

5、未開增壓，補縮不足。

預防措施：

1、鑄件壁厚設計盡量均勻。

2、模具過熱部位冷卻調整。

3、提高壓射比壓。

4、改善型腔排氣條件。

5、提高增壓比壓。

9、欠鑄

特征及檢驗方法：鑄件表面有填充不足部位或輪廓不清。

產生原因：

1、流動性差原因：

1、金屬液吸氣、氧化夾雜物，含鐵量高，使其質量差而降低流動性。

2、澆注溫度低或模具溫度低。

2、填充條件差：

1、壓射比壓低。

2、卷入氣體過多，型腔背壓變高，充性受阻。

3、操作不良，噴涂料、壓射油過多，涂料、壓射油堆積，氣體揮發(fā)不出去。

預防措施：

1、提高金屬液質量。

2、提高澆注溫度或模具溫度。

3、提高壓鑄射比壓和充填速度。

4、改善澆注系統(tǒng)金屬液的導流方式，在欠鑄部位增開溢流槽、排氣槽。

5、正確的壓鑄操作。

10、毛刺、飛邊

特征及檢驗方法：壓鑄件在分型面邊緣上出現(xiàn)金屬薄片。

產生原因：

1、鎖模力不夠。

2、壓射速度過高，形成壓力沖擊鋒過高。

3、分型面上雜物未清理干凈。

4、模具強度不夠造成變形。

5、鑲件、滑塊磨損與分型面不平齊。

6、壓鑄機機鉸磨損變形。

7、澆注溫度過高。

預防措施：

1、檢驗鎖模力和增壓情況，調整壓鑄工藝參數(shù)。

2、清潔型腔及分型面。

3、修整模具、修整壓鑄機。

4、采用閉合壓射結束時間控制系統(tǒng)，實現(xiàn)無飛邊壓鑄。

11、變色、斑點

特征及檢驗方法：鑄件表面出現(xiàn)不同于基本金屬顏色的斑點。

產生原因：

1、脫模劑選用不合適。

2、脫模劑用量過多。

3、含有石墨的潤滑劑中的石墨落入鑄件表層。

預防措施：

1、更換優(yōu)質脫模劑。

2、嚴格噴涂量及噴涂操作。

二、壓鑄模常見故障原因及排除方法

壓鑄模由于生產周期長、投資大、制造精度高，故造價較高，因此希望模具有較高的使用壽命。但由于材料、機械加工等一系列內外因素的影響，導致模具過早失效而報廢，造成極大的浪費。

壓鑄模失效形式主要有：尖角、拐角處開裂、劈裂、熱裂紋(龜裂)、磨損、沖蝕等。造成壓鑄模失效的主要原 因有：材料自身存在的缺陷、加工、使用、維修以及熱處理的問題。材料自身存在的缺陷

眾所周知，壓鑄模的使用條件極為惡劣。以鋁壓鑄模為例，鋁的熔點為580-740℃，使用時，鋁液溫度控制在 650-720℃。在不對模具預熱的情況下壓鑄，型腔表面溫度由室溫直升至液溫，型腔表面承受極大的拉應力。開模頂件時，型腔表面承受極大的壓應力。數(shù)千次的壓鑄后，模具表面便產生龜裂等缺陷。由此可知，壓鑄使用條件屬急熱急冷。模具材料應選用冷熱疲勞抗力、斷裂韌性、熱穩(wěn)定性高的熱作模具鋼。H13(4Cr5MoV1Si)是目前應用較廣泛的材料，據(jù)介紹，國外80％的型腔均采用H13，現(xiàn)在國內仍大量使用3Cr2W8V，但3Cr2W8VT_藝性能不好，導熱性很差，線膨脹系數(shù)高，工作中產生很大熱應力，導致模具產生龜裂甚至破裂，并且加熱時易脫碳，降低模具抗磨損性能，因此屬于淘汰鋼種。馬氏體時效鋼適用于耐熱裂而對耐磨性和耐蝕性要求不高的模具。鎢鉬等耐熱合金僅限于熱裂和腐蝕較嚴重的小型鑲塊，雖然這些合金即脆又有缺口敏感性，但其優(yōu)點是有良好的導熱性，對需要冷卻而又不能設置水道的厚壓鑄件壓鑄模有良好的適應性。因此，在合理的熱處理與生產管理下，H13仍具有滿意的使用性能。

制造壓鑄模的材料，無論從哪一方面都應符合設計要求，保證壓鑄模在其正常的使用條件下達到設計使用壽命。因此，在投入生產之前，應對材料進行一系列檢查，以防帶缺陷材料造成模具早期報廢和加工費用的浪費。常用檢查手段有宏觀腐蝕檢查、金相檢查、超聲波檢查。

(1)宏觀腐蝕檢查。主要檢查材料的多孔性、偏柝、龜裂、裂紋、非金屬夾雜以及表面的錘裂、接縫。(2)金相檢查。主要檢查材料晶界上碳化物的偏析、分布狀態(tài)、晶料度以及晶粒間夾雜等。(3)超聲波檢查。主要檢查材料內部的缺陷和大小。2 壓鑄模的加工、使用、維修和保養(yǎng)

模具設計手冊中已詳細介紹了壓鑄模設計中應注意的問題，但在確定壓射速度時，最大速度應不超過100m/S。速度太高，促使模具腐蝕及型腔和型芯上沉積物增多；但過低易使鑄件產生缺陷。因此對于鎂、鋁、鋅相應的最低壓射速度為27、18、12m/s，鑄鋁的最大壓射速度不應超過53m/s，平均壓射速度為43m/s。

在加工過程中，較厚的模板不能用疊加的方法保證其厚度。因為鋼板厚1倍，彎曲變形量減少85％，疊層只能起疊加作用。厚度與單板相同的2塊板彎曲變形量是單板的4倍。另外在加工冷卻水道時，兩面加工中應特別注意保證同心度。如果頭部拐角，又不相互同心，那么在使用過程中，連接的拐角處就會開裂。冷卻系統(tǒng)的表面應當光滑，最好不留機加工痕跡。

電火花加工在模具型腔加工中應用越來越廣泛，但加工后的型腔表面留有淬硬層。這是由于加工中，模具表面自行滲碳淬火造成的。淬硬層厚度由加工時電流強度和頻率決定，粗加工時較深，精加工時較淺。無論深淺，模具表面均有極大應力。若不清除淬硬層或消除應力，在使用過程中，模具表面就會產生龜裂、點蝕和開裂。消除淬硬層或去應力可用：①用油石或研磨去除淬硬層；②在不降低硬度的情況下，低于回火溫度下去應力，這樣可大幅度降低模腔表面應力。

模具在使用過程中應嚴格控制鑄造工藝流程。在工藝許可范圍內，盡量降低鋁液的澆鑄溫度，壓射速度，提高模具預熱溫度。鋁壓鑄模的預熱溫度由100～130℃提高至180～200℃，模具壽命可大幅度提高。

焊接修復是模具修復中一種常用手段。在焊接前，應先掌握所焊模具鋼型號，用機械加工或磨削消除表面缺陷，焊接表面必須是干凈和經烘干的。所用焊條應同模具鋼成分一致，也必須是干凈和經烘干的。模具與焊條一起預熱(H13為450℃)，待表面與心部溫度一致后，在保護氣下焊接修復。在焊接過程中，當溫度低于260℃時，要重新加熱。焊接后，當模具冷卻至手可觸摸，再加熱至475℃，按25mm/h保溫。最后于靜止的空氣中完全冷卻，再進行型腔的修整和精加工。模具焊后進行加熱回火，是焊接修復中重要的一環(huán)，即消除焊接應力以及對焊接時被加熱淬火的焊層下面的薄層進行回火。

模具使用一段時間后，由于壓射速度過高和長時間使用，型腔和型芯上會有沉積物。這些沉積物是由脫模劑、冷卻液的雜質和少量壓鑄金屬在高溫高壓下結合而成。這些沉積物相當硬，并與型芯和型腔表面粘附牢固，很難清除。在清除沉積物時，不能用噴燈加熱清除，這可能導致模具表面局部熱點或脫碳點的產生，從而成為熱裂的發(fā)源地。應采用研磨或機械去除，但不得傷及其它型面，造成尺寸變化。

經常保養(yǎng)可以使模具保持良好的使用狀態(tài)。新模具在試模后，無論試模合格與否，均應在模具未冷卻至室溫的情況下，進行去應力回火。當新模具使用到設計壽命的1/6～1/8時，即鋁壓鑄模10000模次，鎂、鋅壓鑄模5000模次，銅壓鑄模800模次，應對模具型腔及模架進行450—480℃回火，并對型腔拋光和氮化，以消除內應力和型腔表面的輕微裂紋。以后每12000～15000模次進行同樣保養(yǎng)。當模具使用50000模次后，可每25000～30000模次進行一次保養(yǎng)。采用上述方法，可明顯減緩由于熱應力導致龜裂的產生速度和時間。在沖蝕和龜裂較嚴重的情況下，可對模具表面進行滲氮處理，以提高模具表面的硬度和耐磨性。但滲氮基體的硬度應在35-43HRC，低于35HRC時氮化層不能牢固與基體結合，使用一段時間后會大片脫落：高于43HRC，則易引起型腔表面凸起部位的斷裂。滲氮時，滲氮層厚度不應超過0.15mm，過厚會于分型面和尖銳邊角處發(fā)生脫落。3 熱處理

熱處理的正確與否直接關系到模具使用壽命。由于熱處理過程及工藝規(guī)程不正確，引起模具變形、開裂而報廢以及熱處理的殘余應力導致模具在使用中失效的約占模具失效比重的一半左右。

壓鑄模型腔均由優(yōu)質合金鋼制成，這些材料價格較高，再加上加工費用，成本是較高的。如果由于熱處理不當或熱處理質量不高，導致報廢或壽命達不到設計要求，經濟損失世大。因此，在熱處理時應注意以下幾點：(1)鍛件在未冷至室溫時，進行球化退火。

(2)粗加工后、精加工前，增設調質處理。為防止硬度過高，造成加工困難，硬度限制在25-32HRC，并于精加工前，安排去應力回火。(3)淬火時注意鋼的臨界點Ac1和AC3及保溫時間，防止奧氏體粗化?；鼗饡r按20mm/h保溫，回火次數(shù)一般為3次，在有滲氮時，可省略第3次回火。

(4)熱處理時應注意型腔表面的脫碳與增碳。脫碳會記過迅速引起損傷、高密度裂紋；增碳會降低冷熱疲勞抗力。(5)氮化時，應注意氮化表面不應有油污。經清洗的表面，不允許用手直接觸摸，應戴手套，以防止氮化表面沾有油污導致氮化層不勻。

(6)兩道熱處理工序之間，當上一道溫度降至手可觸摸，即進行下道，不可冷至室溫。

第三篇：鋁合金壓鑄模具材料如何突破瓶頸

鋁合金壓鑄模具材料如何突破瓶頸

鋁合金壓鑄模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，進而影響鋁合金壓鑄件的品質，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規(guī)格，都有較大差距。隨著汽車工業(yè)等的大發(fā)展，高性能的鋁合金壓鑄件需求量不斷上升，為了能夠生產出高性能的鋁合金壓鑄件，我們必須要制造出高質量的壓鑄模具

業(yè)內專家指出，技術裝備創(chuàng)新升級是必由之路。那么，中國模具材料工業(yè)該如何突破瓶頸?首先要提高冶金質量，采用先進的設備和技術，采用先進的冶金方法和工藝，如爐外精煉、電渣重熔、真空處理，多向鍛軋、精鍛、精軋，生產純凈度的優(yōu)質鋼材;增加生產高均勻性、高等向性的模塊、扁鋼、方鋼、板材等;通過機加工、調質處理等方法提供制品化、精品化的模具鋼產品。

其次是研制、推廣應用新型模具鋼。國內新型模具鋼種類繁多，但研制新型模具鋼的空間仍然很大，況且有些新鋼種性能有待改進。如鋁合金大型壓鑄件日漸增多，研制大型鋁合金壓鑄模具鋼仍是當務之急。又如建筑業(yè)近年發(fā)展很快，研制價格低、耐磨性高、有足夠強韌性的陶瓷、耐火磚模具鋼也是一個急需解決的課題。

再次是建立塑料模具鋼系列。我國塑料工業(yè)發(fā)展很快，塑料制品廣泛用于農業(yè)、機械、化工、建筑、玩具、日用品、汽車、燈具、家用電器等，需求量大、質量要求高，與之相應塑料模具鋼需求量急速增加，對鋼的使用性能、工藝性能也提出了更高要求。

最后應當加強表面處理技術的創(chuàng)新和應用。表面處理能在保持模具原有成分和性能的基礎上，賦予模具表面特殊使用性能(主要是耐磨性、耐蝕性等)，大幅度提高鋁合金壓鑄模具使用壽命，拓寬了模具鋼應用范圍，還可以價格低的模具鋼取代價格高的模具鋼，因此受到世界各國的重視。我國應大力采用先進設備和技術，以期多種類、高質量的表面處理在模具上廣泛應用。本文來源于http:/// 轉載請聲明！

第四篇：鋁合金壓鑄缺陷原因分析(中英對照。含圖片)

壓鑄缺陷（中英文）

(1)SHORT FILL 欠鑄

MAIN CAUSE：Metal is frozen before the cavity is filled or by insufficient metal being ladled.主要原因：金屬液在填充型腔前凝固或木勺舀取料不足。

1、Metal can cool down too much in the shot sleeve.金屬在料管中冷卻太快。FIRST STAGE VELOCITY TOO LOW；

2、Some part of the die may be too cold.模具局部溫度過低。POOR GATING&RUNNER DESIGN；

(2)COLD SHUT 冷隔

MAIN CAUSE：Metal is frozen when two metal fronts join.主要原因：當兩股金屬液對接熔合時金屬液被凍結。

1、Metal may be losing too much heat in the runner and cavity.金屬液的熱量主要是在澆道

和型腔中散失的。

(3)SCALING 起皮

MAIN CAUSE：Layers of metal and oxides can be created by poor shot end control and /or bad gate and runner design.主要原因：壓鑄后期增壓不足或澆口和流道的設計不當都會使鑄件起皮。

1、(4)BLISTER 氣泡

MAIN CAUSE：Trapped gases are in the casting when the die is opened when the casting is still weak.This allows the compressed gas to expend and cause a blister.主要原因：當鑄件還沒完全凝固，強度不足時就打開模具使得鑄件中的氣體留在鑄件中。這樣鑄件中的受壓氣體膨脹從而導致鑄件產生氣泡。

(5)FLASH 飛料

MAIN CAUSE：Metal pressure is too high upon the projected surface area(facing the platens)of the casting at the end of cavity fill.This creates a force across the parting line which is too great for the clamping force of the machine.The die is then forced apart which allows metal escape.主要原因：金屬液充滿型腔而壓鑄壓力仍高于預計壓力范圍（壓力表顯示），傳遞到模具分型面上的壓力超過模具的合模力，金屬液就從模具被迫分開的縫隙中逃逸出去。

(6)COLD FLAKES 夾渣（鑄點）

MAIN CAUSE：Metal is allowed to cool too much in the shot sleeve.The solid particles are then injected into the cavity.These flakes are often clearly visible on the surface of the casting with the naked eye.主要原因：在射管中的金屬液受冷卻過多，從而使冷卻下來的固體金屬粒子被注射進入型腔。這些小點就經常能明顯地由目視看到出現(xiàn)在鑄件的表面上。

(7)SHOT LUBE STAIN 油痕

MAIN CAUSE：This defect occurs when too much shot(tip)lube is used.主要原因：這個情況的出現(xiàn)是由于使用了過多的潤滑油的緣故。

(8)AIR POROSITY 氣孔

MAIN CAUSE：This defect is caused by trapped air in the casting which can come from several sources.It can be caused by poor shot end control, poor venting and overflow function or bad gating and runner design.主要原因：這情況是由殘留在鑄件中的氣體造成的，它可能是壓鑄后期增壓不足，排氣不良和運行不當或者澆口和流道的設計不當所引起的。

(9)DRAG MARKS 拉傷

MAIN CAUSE：Insufficient draft or an undercut causing a casting to be damaged on the surface when it is ejected.This effect may be reduced by changing the temperature at which the casting is ejected.Poor surface finish of the die can be another cause.主要原因：設計不足或者下陷部分引起鑄件頂出時損壞。這情況可以通過調整鑄件頂出部位溫度來減少出現(xiàn)。模具表面粗糙度低可能是另外一個原因。

(10)HOT TEARING/CRACKING 熱裂

MAIN CAUSE：This defect is caused by metal shrinking during solidification while under tension.At the last place to solidify a tear or crack develops which can be seen at the surface.主要原因：這缺陷是由于在壓力下金屬液凝固時產生收縮引起的，在末端凝固成一條肉眼看到的縫或裂紋。

(11)HOT SHORTNESS 熱脆性

MAIN CAUSE：The composition of the alloy causes the metal to be too weak at high temperatures(after solidification).This then can cause cracks in the surface of the casting to appear in regions of high stress when the casting is cooling(and contracting).NOTE: This defect can occur in conjunction with hot cracking.主要原因：合金成分在凝固后仍保持在高溫之下會使金屬變得脆弱。當鑄件冷卻（收縮）后受高壓的部位表面會產生裂縫。注意：這缺陷能連同熱裂一起出現(xiàn)。

(12)SINK 凹陷

MAIN CAUSE：A sink is caused by a shrinkage cavity being near the surface of the casting.This causes the surface of the casting to collapse into the cavity as solidification occurs.Sinks are caused be the same things as shrinkage porosity as well as very poor thermal control of the die because hot spots are required for sinks to form.主要原因：凹陷是由鑄件表面附近的收縮洞造成的，是在凝固時表面向收縮洞坍塌的。凹陷跟收縮孔一樣是由于模具熱量控制上的不足引起的，因為模具局部過熱導致凹陷形成。

(13)EXPLODED METAL 脹裂

MAIN CAUSE：A combination of porosity and the casting being ejected before it has solidified completely.This allows the trapped gases to burst out of the casting along with any unsolidified metal.主要原因：一個多孔性的組合物和鑄件在未完全凝固之前被頂出會使殘留受壓氣體沿著不牢固的鑄件部位脹裂。

(14)WARPAGE 變形

MAIN CAUSE：A casting can deform after ejection during the time it is cooling down to room temperature.The root cause can sometimes be the casting geometry or the alloy specification.Warping can be minimized by ejecting at a lower temperature.Uneven die temperature is a major cause of this type of defect.主要原因：鑄件頂出后在冷卻到室溫的那段時間會產生變形。根本原因有時可能是鑄件的形狀又或者是合金不符合規(guī)格。在一個較低的溫度下頂出可以減小變形。模具溫度不均勻是一個造成這種缺陷的主要原因之一。

(15)SOLDERING粘模

MAIN CAUSE: Chemical attack and bonding of aluminium to die steel.This causes aluminium to be torn away from the casting during ejection soldering can be reduced by a change in alloy and/or a reduction in die/metal temperature.主要原因：鋁合金粘在模具上。這樣會導致頂出時鋁料的飛濺。改變合金成分和/或降低模具/金屬溫度可以減少出現(xiàn)粘鋁的情況。

(16)SHRINKAGE POROSITY 縮孔

MAIN CAUSES: This defect is caused by metal reducing its volume during solidification and an inability to feed shrinkage with more metal before solidification.Hot spots can also cause shrinkage porosity to be concentrated in a specific zone.See ‘sink’

主要原因：這缺陷是由于鑄件在凝固過程中因收縮并且得不到金屬補償液而造成的。模具局部高溫同樣會引起一個特定的區(qū)域產生收縮孔，稱“凹陷”。

(17)HEAT CHECKING 龜裂

MAIN CAUSES: This defect is caused by the surface of the tool steel continually expanding &contracting during use.Excessively cold dies &die flexing accelerate this effect.主要原因：這個缺陷是由于模具在使用過程中表面頻繁的熱脹冷縮造成的。過分地冷模和模具疲勞會加速龜裂的產生。

(18)LEAKER 泄漏

MAIN CAUSES: Causes of leaks in castings where pressure tightness is required can be oxide folds and/or inclusions and/or porosity in conjunction with a surface defect which completes the path for a leak.A close analysis of the leaking area may reveal which of the many causes is causing the leak.主要原因：鑄件產生泄漏的原因是要求緊密的地方可能出現(xiàn)了氧化物或有雜質或有孔導致表面缺點連成了一條可以泄漏的路徑。給泄漏區(qū)做檢漏分析可以展示出引起泄漏的原因。

(19)DISCOLOURED SURFACE 變色

MAIN CAUSES: Oxide films(dross)and/or residues in the cavity and/or particles in the metal and/or excess die lube can cause the surface to be discoloured.Also it can be caused by a part of the die being too cold causing the casting to have darker regions or ‘smears’ on the surface.主要原因：型腔的氧化膜和渣滓或金屬液中的粒子或過量的模具潤滑油會導致表面變色。同樣它能導致模具部分過冷從而使鑄件表面有黑斑或“油污”。

(20)BREAK OUT 澆口崩入（夾層）

MAIN CAUSE: Metal flakes(cold flakes)which get caught in the gate during cavity fill can break out unevenly when the casting is trimmed.主要原因：型腔充填時在料口產生的金屬夾雜（冷隔），當鑄件在除澆口時會不均衡的崩入。

(21)INCLUSIONS 雜質

MAIN CAUSES: The main causes of this type of defect are dirty/contaminated metal and/or poor melt banding practice.主要原因：這缺陷最主要的原因是實際操作時使用了臟的/被污染的材料或熔化不足。

(22)EJECTOR DAMAGE 頂針印凹入

MAIN CAUSE: In broad terms, it can be defined as excessive pressure on the casting surface by the ejector pin(s)during ejection.主要原因：在廣泛的術語中，它被定義為在頂出時被頂針過多地壓進鑄件表面。

(23)EROSION/CAVITATION

MAIN CAUSES: Erosion is caused by direct molten metal impingment on die steel.Cavitation type erosion is caused by turbulence which causes low pressure regions in the flowing metal.These low pressure regions cause voids to form which can collapse at the die surface &cause erosion.主要原因：腐蝕是熔化金屬在模具鋼表面分支，氣穴類腐蝕是流動金屬在低壓區(qū)域產生紊流。低壓區(qū)域形成空洞，在模具表面產生凹陷和導致腐蝕。

(24)CRACKED CASTING 鑄件裂紋

MAIN CAUSES: A crack in the casting can be caused by mechanical damage when the die is opened or when the casting is ejected.This classification excludes HOT CRACKING &cracking at the surface due to SHRINKAGE POROSITY.Also, this definition excludes HOT SHORTNESS.主要原因：鑄件中的裂紋可能是由于模具開起時或鑄件頂出時機械損傷造成的。這類情形包括熱裂和由于縮孔造成的表面裂紋。而且這也包括熱脆性。

(27)Die expansion at cavity fill can cause a second layer to form over the casting.在型腔填充時模具的受熱脹型會使鑄件表面分層。(28)Oxide layers could be forming during prefill.在預先填充過程中可能會形成氧化層。

(29)Incorrect first stage velocity can cause air to be entrained in the metal.不正確的第一階段的速度會造成氣體存在于金屬中。

(30)Check operating window of PQ2 diagram to determine if pressure and projected surface area is not too high.通過檢查PQ2圖表的操作窗口確定壓力和投影表面區(qū)域是否太高。

(31)Too much metal when prefill is used may cause the change over point to be too late and therefore the metal may cool down too much before second stage.當慢速壓射時間太長，(32)Dies being forced apart with continued feeding after cavity fill.型腔充填后連續(xù)地進料使模具被迫開裂。

(33)Sticking plunger can cause entrained air during first stage or variable velocity during cavity fill.在型腔填充過程中，粘附壓射沖頭會導致第一階段產生氣泡或者是變化的填充速度。(34)Interrupted or uneven cavity fill.被阻止或不穩(wěn)定的型腔充填。

(35)Steam produced from water in the cavity can cause severe flash.型腔中從水中產生的蒸氣會造成嚴重的飛邊。(36)Some parts of the die may be too cold.鋼模的某些部分可能太冷了。(37)May affect fill pattern.可能影響填充形式。(38)Source of oxide layers.氧化層的來源。

(39)Damaged shot sleeve can be a source of entrained air.損壞的料管會成為氣泡的來源。

(40)Poor runner design can cause ‘layering’ during cavity fill.橫澆道設計不良會導致型腔填充過程中的分層現(xiàn)象。

(41)If the die is poorly constructed and finished then it may not shut off.如果鋼模的結構不良，就可能合模合不上。(42)Die is more likely to flash if metal is very hot.如果金屬液太熱，鋼模中很可能會產生飛邊。

(43)Normally second stage velocity change affects metal pressure.通常第二階段速度的變化會影響金屬的壓力。

(44)Broken tie bar(s)or cracked platen(s)may cause flash to occur suddenly.損壞的連桿或有裂紋的滾筒可能會立即造成飛邊的出現(xiàn)。(45)Sources of metal flakes.金屬夾雜的來源。

(46)Percentage of solids too high at cavity fill.Second stage velocity may be the cause of this.型腔充填時固化金屬的百分比太高，第二階段的速度可能是造成這種情況的原因。(47)It is possible to reduce some porosity under intensification.在高壓下減少孔隙率是很有可能的。

(48)The casting shrinks as it cools.This causes the casting to grip die components more as it is left longer in the die.壓鑄件冷卻時會產生收縮。這會導致壓鑄件粘模如果留模時間過長。(49)Changing volume affects wave celebration and change over point.(50)Varying change over point when prefill is used can cause variation in heat load on different parts of the die.(51)Can cause uneven die temperature

造成鋼模溫度不穩(wěn)定

(52)Shrinkage not fed.Sometimes it is not possible to feed shrinkage due to the location of the gate.沒有補縮。有時沒有可能補縮是由于料口的位置問題。(53)Sources of entrained air.鑄件中氣體的來源

(54)This cause is very likely if flash occurs suddenly.如果飛邊立即出現(xiàn)，這個因素是很有可能的。

(55)Metal composition may cause some metal to solidify at too high a temperature in the shot sleeve.金屬的成分可能會導致一部分金屬液在料管中固化太快。(56)Too cold.太冷

(57)Die and shot sleeve may be too cold.鋼模和料管可能太冷了。(58)Air trapped in cavity.型腔中含有氣體。

(59)A lip on the shot sleeve & low ejector pins, for example, can cause air to be entrained in the metal.料管

與低速推桿，舉例來說，可導致金屬液中含有氣體。

(60)If the die is too cold then air may be trapped during cavity fill as two metal fronts meet(similar to cold shut).如果鋼模太冷，當兩股金屬液流相遇時氣體就有可能被阻塞在型腔中（與冷隔相似）。(61)Cavitation and erosion can cause rapid break down of die steel which can then cause drag marks.(62)Areas opposite the gate can be a source of hot spots.(63)Metal too weak when ejecting and SOLDERING can occur here also.(64)Adjusting these parameters may fix the problem without dealing with the root cause.調整這些參數(shù)就可以這個問題而不用涉及到其根源。

(65)Metal adhesion is a sign that the die is too hot in that area and may cause other problems such as drag marks and soldering.金屬粘著是模具的那個區(qū)域太熱的跡象，可能會造成其它的問題，像流痕和粘模。(66)Damage from ejection.壓射毀壞

(67)Excessive Fe, Cu and Zn can cause hot shortness.過量的Fe, Cu and Zn會造成熱脆性。

(68)May cause some parts of the die to over hear and allow the casting to become too hot some areas.可能會造成模具的某些部位過熱以及鑄件的某些區(qū)域過熱。(69)Possible source of explode.爆炸的可能因素

(70)Oversize biscuits can explode.尺寸過大的毛坯會破裂。

(71)Prefill can sometimes help reduce soldering in some areas.預先充填有時可以減少某些區(qū)域的粘模現(xiàn)象。

(72)Variation in volume changes the affective change over point.This can change heat distribution in the die.(73)Changed metal velocity can increase heat transfer to a problem area in some cases.在某些情況下，改變金屬液的充填速度可以

(74)Shrinkage can occur when biscuit is too short for intensification.(75)Metal freezing off in runners, gate(s)and the cavity during prefill can disrupt the fill pattern and any resulting cold flakes can cause leaks as well.在預先填充時，金屬在澆道、料口和型腔中的激冷會破壞其充填形式，而且任何冷料都回造成泄露。(76)Affects the change over point with respect to the metal in the runner and die.This may be cause of entrained air since the shot sleeve may not be full at the change over point.(77)The machine may have low accumulator pressure or the intensification circuit may not be working effectively.(78)If this defect occurs suddenly then these are the most likely causes.如果這個缺陷立即出現(xiàn)，那這些就很可能是造成這個缺陷的原因。

(79)If prefill used, the metal may be too cold and cause staining/streaking on the casting surface.如果預先填充，金屬液可能會太冷，并在鑄件表面造成變色或斑點。

(80)Solidified metal in these areas can be pushed down the shot sleeve and then into the casting.在這些區(qū)域凝固的金屬會被推進到料口，然后壓鑄。(81)Poor thermal control.控溫不良

(82)Poor fill pattern may concentrate heat load in a small area of the die.不良的填充形式可能會引起模具小區(qū)域的溫度升高。(83)Die may need to be polished.模具可能需要拋光。

(84)Low levels of Fe(less then 0.6-0.7%)can cause soldering.含F(xiàn)e量低（低于0.6-0.7%)會造成粘模。(85)Die is too cold.模具太冷

(86)Improved gating and runner design can enhance feeding of shrinkage in some areas.改進料口與澆道的設計可以提高某些區(qū)域的補縮。(87)Oxide& sludge can be associated with shrinkage porosity.氧化物和殘渣可能與收縮多孔有關。(88)Sources of porosity.氣孔來源

(89)Changing metal composition or type can improve pressure tightness.改變金屬成分或型號可以改善壓緊力。

(90)Interference with fill pattern and entrapped gases.填充形式和金屬液中氣體的干擾

(91)A phase of the metal can solidify first on the surface during cavity fill.在型腔充填過程中金屬中的某一液相可能會首先凝固。

(92)Die surface is too cold or there it too much die lube on the die surface.壓鑄表面太冷或有太多的沖模潤滑油在模具表面。

(93)If the gate is partially frozen during cavity fill, break-out can occur.如果在型腔填充時料口部分激冷，就會造成破裂。

(94)All flux will not be used if the metal is too cold.Also sludge can from if the metal temperature is too low.如果金屬溫度太低，所有的助焊劑都不能用，而且還會形成污質。(95)Metal flow is not atomized.金屬液流沒有霧化。

(96)Metal flow has ‘collapsed’ into a ‘solid’ stream.金屬液流

(97)Damage to the casting when the die is opening.當模具開啟時，壓鑄件毀壞。

(98)Poor ejector pin location can be a contributor along with these causes.推桿位置不好很可能造成這樣的結果。

(99)Metal freezing in runner &gate causing the effective gate &runner area to change.金屬液在橫澆道和料口的冷卻導致有效的料口和澆道區(qū)域的改變。

(100)Root cause can be poor die surface, bad casting geometry and out of specification(see HOT SHORTNESS).

第五篇：壓鑄模具畢業(yè)論文

沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計

第1章 緒論

1.1課題意義

1.1.1 壓力鑄造的特點

高壓力和高速度是壓鑄中熔融合金充填成型過程的兩大特點。壓鑄中常用的壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕范圍內，有時甚至高達500MPa。其充填速度一般在0.5～120m/s范圍內，它的充填時間很短，一般為0.01～0.2s，最短的僅為千分之幾秒。因此，利用這種方法生產的產品有著其獨特的優(yōu)點?？梢缘玫奖”?、形狀復雜但輪廓清晰的鑄件。其壓鑄出的最小壁厚：鋅合金為0.3mm；鋁合金為0.5mm。鑄出孔最小直徑為0.7mm。鑄出螺紋最小螺距0.75mm。對于形狀復雜，難以或不能用切削加工制造的零件，即使產量小，通常也采用壓鑄生產，尤其當采用其他鑄造方法或其他金屬成型工藝難以制造時，采用壓鑄生產最為適宜。鑄件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。鑄件的尺寸精度為IT12～IT11面粗糙度一般為3.2～0.8μm，最低可達0.4μm。因此，個別壓鑄件可以不經過機械加工或僅是個別部位加工即可使用[1]。

壓鑄的主要優(yōu)點是：

(1)鑄件的強度和表面硬度較高。由于壓鑄模的激冷作用，又在壓力下結晶，因此，壓鑄件表面層晶粒極細，組織致密，所以表面層的硬度和強度都比較高。

壓鑄件的抗拉強度一般比砂型鑄件高25%～30%，但收縮率較低。(2)生產率較高。壓力鑄造的生產周期短,一次操作的循環(huán)時間約5 s～3 min ,這種方法適于大批量生產。

雖然壓鑄生產的優(yōu)勢十分突出，但是，它也有一些明顯的缺點：(1)壓鑄件表層常存在氣孔。這是由于液態(tài)合金的充型速度極快，型腔中的氣體很難完全排除，常以氣孔形式存留在鑄件中。因此，一般壓鑄件不能進行熱處理，也不宜在高溫條件下工作。這是由于加熱溫度高時，氣孔內的氣體膨脹，導致壓鑄件表面鼓包，影響質量與外觀。同樣，也不希望進行機械加工，以免鑄件表面顯露氣孔。

(2)壓鑄的合金類別和牌號有所限制。目前只適用于鋅、鋁、鎂、銅等合金 1

沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 的壓鑄。而對于鋼鐵材料，由于其熔點高，壓鑄模具使用壽命短，故鋼鐵材料的壓鑄很難適用于實際生產。至于某一種合金類別，由于壓鑄時的激冷產生劇烈收縮，因此也僅限于幾種牌號的壓鑄。

(3)壓鑄的生產準備費用較高。由于壓鑄機成本高，壓鑄模加工周期長、成本高，因此壓鑄工藝只適用于大批量生產[2]。1.1.2壓鑄模具設計的意義

模具是壓鑄件生產的主要工具，因此在設計模具時應盡量注意使模具總體結構及模具零件結構合理，安全可靠，便于制造生產，壓鑄模澆排系統(tǒng)需合理設計。模具的加工、裝配要到位，配合需適當，壓鑄模具的優(yōu)化也是一個重要方面。壓鑄模具的優(yōu)良程度很大程度上取決澆注系統(tǒng)以及排溢系統(tǒng)的設計。壓鑄生產中，因為模具澆道形狀、澆口與排溢口位置及壓鑄力等控制參數(shù)選擇不合理導致壓鑄件縮孔、冷隔或者氣孔等缺陷的情況常有出現(xiàn)。而對澆道和排溢口的形狀、大小、位置以及壓鑄機壓射工藝參數(shù)經過優(yōu)化后可以大大減少這些缺陷[3]。綜上所述，壓鑄模具的合理設計對于生產出高質量的鑄件具有重要意義。

1.2壓鑄發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢

1.2.1壓鑄的發(fā)展歷史

壓鑄始于19世紀，其最初被用于壓鑄鉛字。早在1822年，威廉姆·喬奇（Willam Church）博士曾制造一臺日產1.2～2萬鉛字的鑄造機，已顯示出這種工藝方法的生產潛力。1849年斯圖吉斯（J.J.Sturgiss）設計并制造成第一臺手動活塞式熱室壓鑄機，并在美國獲得了專利權。1885年默根瑟（Mersen-thaler）研究了以前的專利，發(fā)明了印字壓鑄機，開始只用于生產低熔點的鉛、錫合金鑄字，到19世紀60年代用于鋅合金壓鑄零件生產。壓鑄廣泛應用于工業(yè)生產還只是上世紀初，用于現(xiàn)金出納機、留聲機和自行車的產品生產。1904年英國的法蘭克林（H.H.Franklin）公司開始用壓鑄方法生產汽車的連桿軸承，開創(chuàng)了壓鑄零件在汽車工業(yè)中應用的先例。1905年多勒（H.H.Doehler）研制成功用于工業(yè)生產的壓鑄機、壓鑄鋅、錫、銅合金鑄件。隨后瓦格納（Wagner）設計了鵝頸式氣壓壓鑄機，用于生產鋁合金鑄件。這種壓鑄機是利用壓縮空氣推送鋁 2

沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計

合金經過一個鵝頸式通道壓入模具內，但由于密封、鵝頸通道的粘咬等問題, 這種機器沒有得到推廣應用。但這種設計是生產鋁合金鑄件的第一次嘗試。20世紀20年代美國的Kipp公司制造出機械化的熱室壓鑄機，但鋁合金液有浸蝕壓鑄機上鋼鐵零部件的傾向，鋁合金在熱室壓鑄機上生產受到限制。1927年捷克工程師約瑟夫·波拉克（Jesef Pfolak）設計了冷壓室壓鑄機，由于貯存熔融合金的坩鍋與壓射室分離，可顯著地提高壓射力，使之更適合工業(yè)生產的要求，克服了氣壓熱壓室壓鑄機的不足之處，從而使壓鑄技術向前邁出重要一步[3]。20世紀50年代大型壓鑄機誕生，為壓鑄業(yè)開拓了許多新的領域。隨著壓鑄機、壓鑄工藝、壓鑄型及潤滑劑的發(fā)展，壓鑄合金也從鉛合金發(fā)展到鋅、鋁、鎂和銅合金，最后發(fā)展到鐵合金，隨著壓鑄合金熔點的不斷增高而使壓鑄件應用范圍也不斷擴大[4]。

1.2.2我國壓鑄產業(yè)的發(fā)展

我國壓鑄工業(yè)在近半個世紀的發(fā)展中有了長足的進步。作為一個新興產業(yè)，其每年都以8%～12%的良好勢頭快速發(fā)展。目前，我國擁有壓鑄廠點及相關企業(yè)2600余家，壓鑄機近萬臺，年產壓鑄件50余萬噸。其中鋁壓鑄件占67.0%、鋅壓鑄件31.2%、銅壓鑄件1.0%、鎂壓鑄件0.8%。我國的壓鑄廠點及相關企業(yè)中，壓鑄廠點2000余家，占企業(yè)總數(shù)的80%以上，壓鑄機及輔助設備企業(yè)、模具企業(yè)、原輔材料企業(yè)近398家，占13.7%，科研、大專院校、學會等其他單位合計112個，占總數(shù)的3.8%[5]。壓鑄機生產方面，我國約有壓鑄機生產企業(yè)20多個，年生產能力超過1000臺，壓鑄機的供應能力很強。其中的中小型壓鑄機的質量較好，大型壓鑄機、實時控制的高性能的壓鑄機仍需進口，2000噸以上的壓鑄機正在研制中[5]。種種情況表明，中國的壓鑄產業(yè)已經相當龐大。

但是，與壓鑄強國相比，中國的壓鑄業(yè)還有著較大的差距。中國壓鑄企業(yè)的規(guī)模較小，企業(yè)素質不高，技術水平落后，生產效率較低。雖然與美國、日本等壓鑄先進國家相比，我國壓鑄件的生產占有一定的數(shù)量優(yōu)勢，但我國壓鑄企業(yè)以小型工廠為主，因此在管理水平和工作效率上，較之有很大的差距。另外，雖然我國生產的中小型壓鑄機質量較好，但大型壓鑄機、實時控制的高性能的壓鑄機仍需進口，每年進口壓鑄機100臺以上[6]。由此可見，我國不能算作壓鑄強國，只能是壓鑄大國。

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近年來，由于中國工業(yè)的迅速發(fā)展，壓鑄產業(yè)已經逐漸向很多市場邁進。以中國的轎車工業(yè)壓鑄市場為支柱，中國的壓鑄業(yè)已經向摩托車行業(yè)、農用車行業(yè)、基礎設施建設市場、玩具市場、家電產業(yè)等多個方向快速拓展，其勢頭方興未艾[7]。

1.2.3壓鑄產業(yè)的發(fā)展趨勢

由于整個壓鑄過程都是在壓鑄機上完成，因此，隨著對壓鑄件的質量、產量和擴大應用的需求，開始對壓鑄設備提出新的更高的要求，傳統(tǒng)壓鑄機已經不能滿足這些要求，因此，新型壓鑄機以及新工藝、新技術應運而生。例如，為了消除壓鑄件內部的氣孔、縮孔、縮松，改善鑄件的質量，出現(xiàn)了雙沖頭（或稱精、速、密）壓鑄；為了壓鑄帶有鑲嵌件的鑄件及實現(xiàn)真空壓鑄，出現(xiàn)了水平分型的全立式壓鑄機；為了提高壓射速度和實現(xiàn)瞬時增加壓射力以便對熔融合金進行有效地增壓，以提高鑄件的致密度，而發(fā)展了三級壓射系統(tǒng)的壓鑄機。又如，在壓鑄生產過程中，除裝備自動澆注、自動取件及自動潤滑機構外，還安裝成套測試儀器，對壓鑄過程中各工藝參數(shù)進行檢測和控制。它們是壓射力、壓射速度的顯示監(jiān)控裝置和合型力自動控制裝置以及電子計算機的應用等[8]。以下介紹的便是壓鑄行業(yè)中出現(xiàn)的新工藝技術。

(1)真空壓鑄

真空壓鑄是利用輔助設備將壓鑄型腔內的空氣抽除且形成真空狀態(tài)，并在真空狀態(tài)下將金屬液壓鑄成形的方法。其真空度通常在380～600毫米汞柱的范圍內，可以通過機械泵獲得。而對于薄壁與復雜的鑄件，真空度應該更高。由于型腔抽氣技術的圓滿解決，真空壓鑄在20世紀50年代曾盛行一時，但后來應用不多。目前，真空壓鑄只用于生產要求耐壓、機械強度高或要求熱處理的高質量零件，其今后的發(fā)展趨向是解決厚壁鑄件和消除熱節(jié)部位的縮孔，從而更有效地應用于可熱處理和可焊接的零件。

真空壓鑄的特點是：顯著減少了鑄件中的氣孔，增大了鑄件的致密度，提高了鑄件的力學性能，并使其可以進行熱處理。消除了氣孔造成的表面缺陷，改善了鑄件的表面質量?？蓽p小澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)尺寸。由于現(xiàn)代壓鑄機可以在幾分之一秒內抽成需要的真空度，并且隨著鑄型中反壓力的減小，增大了鑄件的結晶速度，縮短了鑄件在鑄型中的停留時間。因此，采用真空壓鑄法可 4

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提高生產率10%～20%.采用真空壓鑄時，鎂合金減少了形成裂紋的可能性（裂紋時鎂合金壓鑄時很難克服的缺陷之一，經常發(fā)生在型腔通氣困難的部位），提高了它的力學性能，特別是可塑性。

（2）充氧壓鑄

國外在分析鋁合金壓鑄件的氣泡時發(fā)現(xiàn)，其中氣體體積分數(shù)的90%為氮氣，而空氣中的氮氣體積分數(shù)應為80%，氧氣的體積分數(shù)為20%。這說明氣泡中部分氧氣與鋁液發(fā)生了氧化反應。因此出現(xiàn)了充氧壓鑄的新工藝[9]。

充氧壓鑄是消除鋁合金壓鑄件氣孔，提高鑄件質量的一個有效途徑。所謂充氧壓鑄是在鋁液充填型腔，用氧氣充填壓室和型腔，以置換其中的空氣和其他氣體，當鋁金屬液充填時，一方面通過排氣槽排出氧氣，另一方面噴散的鋁液與沒有排除的氧氣發(fā)生化學反應而產生三氧化二鋁質點，分散在壓鑄件內部，從而消除不加氧時鑄件內部形成的氣孔。這種三氧化二鋁質點顆粒細小，約在1μm以下，其重量占鑄件總重量的0.1%～0.2%,不影響力學性能，并可使鑄件進行熱處理[10]。

（3）精速密壓鑄

精速密壓鑄是一種精確地、快速的和密實的壓鑄方法，又稱套筒雙沖頭壓鑄法。國外在20世紀60年代中期開始在壓鑄生產中應用這一方法。精密速壓鑄法在很大程度上消除了氣孔和縮松這兩種壓鑄件的基本缺陷，從而提高了壓鑄件的使用性能，擴大了壓鑄件的應用范圍。

（4）半固態(tài)壓鑄

半固態(tài)壓鑄是當金屬液在凝固時，進行強烈的攪拌，并在一定的冷卻速率下獲得50%左右甚至更高的固體組分漿料，并將這種漿料進行壓鑄的方法。

半固態(tài)壓鑄的出現(xiàn)，為解決鋼鐵材料壓鑄模壽命低的問題提供了一個方法，而且對提高鑄件質量、改善壓鑄機鴨舌系統(tǒng)的工作條件，都有一定的作用，所以是用途的一種新工藝[11]。

1.3畢業(yè)設計內容

本課題設計內容是鋅合金底盤座鑄件壓鑄模具設計，主要包括澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)，成形零件，抽芯機構，推出機構以及模體結構等，其設計步驟如下：

（1）設計壓鑄模具總體結構；

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（2）設計澆注系統(tǒng)；（3）設計成型零件系統(tǒng)；（4）設計抽芯系統(tǒng)機構；

（5）設計模體、頂出及復位機構。

主要設計方法為：運用UG繪制整個模具的裝配圖、立體圖和具體的零件圖、立體圖。然后對整個模具的工作過程進行模擬以保證其動作過程靈活。

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第2章 壓鑄模具的整體設計

2.1 鑄件工藝性分析

2.1.1 鑄件立體圖及工程圖

所用零件為鋅合金底盤座，材料YX041，鑄造精度CT5，鑄件中心是一個較深的型腔，側壁有凸臺，凸臺上有直徑為80mm的通孔。殼體的底端有4個直徑為30mm的小孔，鑄件平均壁厚3.8mm，其立體圖如圖2-1，工程圖如圖2-2。

圖2-1 鑄件立體圖

圖2-2 鑄件工程圖

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2.1.2 鑄件分型面確定

壓鑄模的定模與動模表面通常稱為分型面，分型面是由壓鑄件的分型線決定的。而模具上垂直于鎖模力方向上的接合面，即為基本分型面。此殼體鑄件的分型面選擇現(xiàn)有三種方案如圖2-3所示。

選擇Ｉ面，使鑄件整體放在定模中，保證了鑄件的同軸度，有利于氣體的排出，同時I-I面也是鑄件的最大投影面。

選擇Ⅱ面，鑄件的同軸度不易保證。

選擇Ⅲ面，由于合模不嚴會使分型面處產生飛邊，不易清除痕跡，也不利于澆注系統(tǒng)的放置。

綜上分析決定選取I-I面為該鑄件的分型面。

圖2-3 鑄件分型面選擇

2.1.3 澆注位置的確定

鑄件中心有型芯，所以不宜采用中心澆注，因此采用底端澆注，澆注位置選在平臺的端面。

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2.2 壓鑄成型過程及壓鑄機選用

2.2.1 臥式冷室壓鑄機結構

臥式冷室壓鑄機基本組成如圖2-4所示。

圖2-4 臥式冷室壓鑄機

1—增壓器；2—蓄能器；3—壓射缸；4—壓射沖頭；5—壓室；6—定座板；7—拉桿；8—動座板；9—頂出缸；10—曲肘機構；11—支承座板；12—模具高度；13—合模缸；14—機體；15—控制柜；16—電機及泵

此類壓鑄機的基本結構分為5部分：

(1)壓射機構

主要作用是在高壓力下將熔融的金屬液壓入型腔的壓射機構。壓射壓力、壓射速度等主要工藝參數(shù)都是通過它來控制的，其中包括壓室、壓射沖頭、壓射缸、增壓器和蓄能器。

(2)合模機構

其作用是實現(xiàn)壓鑄模的開啟和閉合動作，并在壓射成型過程中具有足夠而可靠的鎖模力，以防止在高壓壓射時，模具被推開或發(fā)生偏移。

(3)頂出機構

在壓鑄件冷卻固化成型并開啟模具后，頂出缸驅動壓鑄模的推出機構，將成型壓鑄件及澆注余料從模具中頂出，并脫出模體，其中包括頂出缸和頂桿。

(4)傳動系統(tǒng)

通過液壓傳動或機械傳動完成壓鑄過程中所需要的各種動作。包括電機、各種液壓泵及機械傳動裝置。

(5)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)控制柜指令液壓系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的傳動元件，按壓鑄機壓射過程預定的工藝路線和運行程序動作，將液壓動作和機械動作有機的 9

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結合起來，完成準確可靠、協(xié)調安全的運行規(guī)則[12]。2.2.2 壓鑄成型過程

臥式冷室壓鑄機的壓住成型過程主要分為4個步驟，如圖2-4所示。

(a)合模過程

(b)壓射過程

(c)開模過程

(d)鑄件推出過程

圖2-5 壓鑄成型過程

(a)合模過程

壓鑄模閉合后，壓射沖頭1復位至壓室2的端口處，將足量的液態(tài)金屬3注入壓室2內。

(b)壓射過程

壓射沖頭1在壓射缸中壓射活塞高壓作用下，推動液態(tài)金屬3通過壓鑄模4的橫澆道

6、內澆口5進入壓鑄模的型腔。金屬液充滿型腔后，壓射沖頭1仍然作用在澆注系統(tǒng)，使液態(tài)金屬在高壓狀態(tài)下冷卻、結晶、固化成型。

(c)開模過程

壓鑄成型后，開啟模具，使壓鑄件脫離型腔，同時壓射沖頭1將澆注余料頂出壓室。

(d)推出鑄件過程

在壓鑄機頂出機構作用下，將壓鑄件及其澆注余料頂出，10

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并脫離模體，壓射沖頭同時復位[13]。2.2.3壓鑄機型號的選用及其主要參數(shù)

本課題設計的壓鑄件在分型面的投影面積為729cm2,壓鑄件的重量為5.20kg,鋅合金一般件的推薦壓射比壓為13～20MPa，動模板最小行程為108mm,采用常用的臥式冷室壓鑄機，其型號為J1163E。

壓鑄機主要參數(shù)如下：壓射力為368～600kN；壓室直徑為70～100mm；最大澆注量（鋁）為9kg；澆注投影面積為403～1649；動模板行程為600mm；拉缸內空間水平?垂直為750mm?750mm。

2.3 澆注系統(tǒng)設計

壓鑄模澆注系統(tǒng)是將壓鑄機壓室內熔融的金屬液在高溫高壓高速狀態(tài)下填充入壓鑄模型腔的通道。它包括直澆道、橫澆道、內澆口、以及溢流排氣系統(tǒng)等。它能調節(jié)充填速度、充填時間、型腔溫度，因此它決定著壓鑄件表面質量以及內部顯微組織狀態(tài)，同時也影響壓鑄生產的效率和模具的壽命[14]。2.3.1 帶澆注系統(tǒng)鑄件立體圖

鑄件立體圖如圖2-6所示，溢流槽設于分型面四個對角處，用于有序的排除型腔中的氣體和排除并容納冷污的金屬液以及其他氧化物。

圖2-6 帶澆注系統(tǒng)鑄件

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2.3.2 內澆口設計

（1）內澆口速度

由參考文獻[15]查得，鋅合金鑄件內澆口充填速度50m/s，選取為40m/s。

（2）充填時間

經計算，壓鑄件的平均壁厚約為3.8mm，利用參考文獻[16]中的經驗公式。

t=35(b-1)

（2-1）

式中t-充填時間，ms；b-壓鑄件平均壁厚，mm 可求出t=35(3.8-1)=98ms≈0.1s。（3）內澆口截面積的確定

內澆口截面積的確定可由公式（2-2）得出：

(2-2)式中：—內澆口橫截面積，cm2；G—通過內澆口金屬液的總質量，g；

—內澆口流速，cm；

/s的推薦值為30～?—液態(tài)金屬的密度，g/cm3； ； —型腔的填充時

/s間，s；V—通過內澆口金屬液的體積，計算得出數(shù)值如下：

—型腔的充填速度，cm。

(4)內澆口厚度、長度、寬度的確定

由內澆口厚度、寬度和長度的經驗數(shù)值表，適當選取此鋅合金鑄件內澆口厚度為2.5mm，長度為22.5mm，寬度為100mm。2.3.3 橫澆道設計

（1）橫澆道的形式及尺寸

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根據(jù)鑄件及內澆口特點，選用T形澆道，截面為矩形，澆道形狀及尺寸如圖2-7。

（2）橫澆道與內澆口的連接方式

圖2-7 橫澆道立體圖及具體尺寸

為了防止金屬液對型芯的正面沖擊，橫澆道與內澆口采用了端面聯(lián)接的方式，見圖2-8。

圖2-8 端面聯(lián)接方式

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圖2-8中具體尺寸為：2.3.4 直澆道設計

；；。

直澆道尺寸由澆口套尺寸決定。澆口套內徑與壓室內徑相同，由于壓鑄機選擇型號為J1163E，其壓室直徑為70，80，100。選取100為澆口套內徑，其他尺寸根據(jù)情況自行設計，具體尺寸見附錄。2.3.5 排溢系統(tǒng)設計

排溢系統(tǒng)由排氣道、溢流槽、溢流口組成。如圖2-9所示，選用半圓形結構的排溢系統(tǒng)。

圖2-9 排溢系統(tǒng)結構

（1)溢流槽尺寸設計

溢流槽尺寸選?。阂缌骺诤穸萮=0.5mm；溢流口長度l=4mm；溢流口寬度s=72mm；溢流槽半徑r=15mm。

（2）排氣道設計

排氣道相關尺寸選取為：排氣槽深度為0.12mm；寬度為15mm。

2.4 壓鑄模具的總體結構設計

壓鑄模由定模和動模兩個主要部分組成。定模固定在壓鑄機壓室一方的定 14

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模座板上，是金屬液開始進入壓鑄模型腔的部分，也是壓鑄模型腔的所在部分之一。定模上有直澆道直接與壓鑄機的噴嘴或壓室連接。動模固定在壓鑄機的動模座板上，隨動模座板向左、向右移動與定模分開和合攏，一般抽芯和鑄件頂出機構設于其內。

壓鑄模具的基本結構及零件明細表如圖2-10所示，它通常包括以下六個部分。

（1）成型零件部分。在合模后，由動模鑲塊和型腔鑲塊形成一個構成壓鑄件形狀的空腔，通常稱為成型鑲塊。構成成型部分的零件即為成型零件。成型零件包括固定的和活動的鑲塊與型芯，如圖中的鑲塊、主型芯、小型芯以及側型芯等。有時成型零件還構成澆注系統(tǒng)的一部分，如內澆口、橫澆道、溢流口和排氣道等。

（2）澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)是熔融金屬由壓鑄機壓室進入壓鑄模成型空腔的通道，如圖中澆口套、澆道鑲塊以及橫澆道、內澆口、排溢系統(tǒng)等。

由于成型零件和澆注系統(tǒng)的零件均與高溫的金屬液直接接觸，所以它們應選用經過熱處理的耐熱鋼制造。

（3）模體結構。各種模板、座架等構架零件按一定程序和位置加以組合和固定，將模具的各個結構件組成一個模具整體，并能夠安裝到壓鑄機上，如圖中的墊塊、支撐板、動模壓板、定模套板、定模座板和動模座板等。

導柱和導套是導向零件，又被稱為導準零件。它們的作用是引導動模板與定模板在開模和合模時能沿導滑方向移動，并準確定位。

（4）頂出和復位機構。將壓鑄件或澆注余料從模具上脫出的機構，包括推出零件和復位零件，如圖中的推桿、推桿固定板和推板。同時，為使頂出機構在移動時平穩(wěn)可靠，往往還設置自身的導向零件推板導柱和推板導套。為便于清理雜物或防止雜物影響推板的正確復位，還在推板底部設置限位釘。

（5）側抽芯機構。當壓鑄件側面有側凹或側凸結構時，則需要設置側抽芯機構，如圖中斜滑塊、側型芯、斜滑塊限位釘、彈頂銷、彈簧等。

（6）其它。除以上各結構單元外，模具內還有其它用于固定各相關零件的內六角螺栓以及銷釘?shù)萚17]。

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圖2-10 模具總裝圖

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第3章 成型零件及斜滑塊結構設計

3.1 成型零件設計概述

成型零件是與高溫金屬液接觸的零件，用于形成澆注系統(tǒng)和鑄件。成型零件由澆注系統(tǒng)成型零件和鑄件成型零件兩部分組成。

（1）澆注系統(tǒng)成型零件：澆道鑲塊、澆口套，用于形成澆注系統(tǒng)。（2）鑄件成型零件：型芯、鑲塊、斜滑塊塊，用于形成鑄件。成型零件的結構形式主要可以分為整體式和組合式兩類。

1）整體式結構 型腔和型芯都由整塊材料加工而成，即型腔或型芯直接在模板上加工成型。

2）整體組合式結構 型腔和型芯由整塊材料制成，裝入模板的模套內，再用臺肩或螺栓固定。

3）局部組合式結構 型腔和型芯由整塊材料制成，局部鑲有成型鑲塊的組合形式。

4）完全組合式結構 由多個鑲拼件組合而成的成型空腔。

成型零件直接接觸高溫、高壓、高速的液態(tài)金屬，受機械沖擊、磨損、熱疲勞和化學侵蝕的反復作用，熱應力和熱疲勞導致的熱裂紋則是破壞失效的主要原因，所以對成形零件的尺寸精度的要求尺寸精度高3-4級，對粗糙度的要求比鑄件粗糙度高2級。

由于本文中采用斜滑塊抽芯系統(tǒng)，其也與液態(tài)金屬直接接觸，故放入本章介紹[18]。

3.2澆注系統(tǒng)成型零件設計

（1）澆口套的結構

在澆口套中形成直澆道，常用澆口套的結構形式如圖3-1所示。圖（a）由于制造和裝卸比較方便，在中小型模具中應用比較廣泛。圖（b）是利用臺肩將澆口套固定在兩模板之間，裝配牢固，但拆裝均不方便。

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圖（c）是將壓鑄模的安裝定位孔直接設置在澆口套上。

圖（d）、（e）型式用于中心進料圖（f）是導入式直澆道的結構型式。本課題選用圖（a）的形式。

圖3-1 澆口套結構形式

（2）澆口套與壓室的連接方式 連接方式如圖3-2所示。

圖3-2（a）為平面對接：為了保證同軸度應提高加工精度和裝配精度。圖3-2（b）保證了它們的同軸度要求。

圖3-2 澆口套與壓室連方式接

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本課題采用（a）類連接，即平面對接的方式，此類連接便于裝卸。（3）澆口套的尺寸與配合精度

澆口套尺寸根據(jù)具體情況設計，具體尺寸參見附錄。

配合精度：D1取H7h6、D2取e8、D取F8、D0取H7、d取e8。（4）澆注系統(tǒng)成型零件的材料和硬度的要求

壓鑄模具的澆注系統(tǒng)成型零件直接與高溫、高壓、高速填充的液態(tài)金屬液接觸，在短時間內溫度變化很大，壓鑄模的工作環(huán)境十分惡劣，因此對澆注系統(tǒng)成型零件材料的選擇應慎重。底座鑄件模具設計按國家標準選取的材料為4Cr5MoSiV1,熱處理要求為44～48HRC。

3.3 鑄件成型零件設計

3.3.1 成型收縮率

成型收縮率是指鑄件收縮量與成型狀態(tài)鑄件尺寸之比，收縮分三種情況（見圖3-3）：

（1）自由收縮 在型腔內的壓鑄件沒有成型零件的阻礙作用，圖中L1。（2）阻礙收縮 如圖中L2，有固定型芯的阻礙作用。（3）混合收縮 如圖中L3，這種情況較多。

圖3-3 壓鑄件收縮率的分類

由參考文獻[16]中查得鋅合金的自由收縮率為0.6%～0.8%，阻礙收縮率為0.3%~0.4%，混合收縮率為0.4%～0.6%。取YX041鋅合金的自由收縮?1=0.7%，阻礙收縮為?2?0.4%，混合收縮為=0.5%。

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3.3.2 脫模斜度

（1）脫模斜度的選取標準

1）不留加工余量的壓鑄件。為了保證鑄件組裝時不受阻礙，型腔尺寸以大端為基準，另一端按脫模斜度相應減少；型芯尺寸以小端為基準，另一端按脫模斜度相應增大。

2）兩面均留有加工余量的鑄件。為保證有足夠的加工余量，型腔尺寸以小端為基準，加上加工余量，另一端按脫模斜度相應增大；型芯尺寸以大端 為基準，減去加工余量，另一端按脫模斜度相應減少。

3）單面留有加工余量的鑄件。型腔尺寸以非加工面的大端為基準，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脫模斜度相應減少。型芯尺寸以非加工面的小端為基準，減去斜度尺寸差及加工余量，另一端按脫模斜度相應放大。

（2）脫模斜度的尺寸

配合面外表面最小脫模斜度α取0?15?，內表面最小脫模斜度β取0?30?。非配合面外表面最小脫模斜度α取0?30?，內表面最小脫模斜度β取1°。由于底座內腔深度>50mm，則脫模斜度可取小[19]。3.3.3 壓鑄件的加工余量

由于鑄件具有較為精確的尺寸和良好的鑄造表面，所以一般情況下，可以不進行機械加工。同時，由于壓鑄件內部可能有氣孔，所以應盡量避免再進行機械加工。但是，某些部位還是應該進機械加工。如裝配表面、裝配孔、成型困難沒有鑄出的一些形狀，去除內澆口、溢流口后的多余部分等。

底座鑄件的加工余量選取根據(jù)參考文獻[15]中推薦的加工余量選擇，平面按最大邊長確定，孔按直徑確定。3.3.4鑄件成型尺寸的計算

成型零件表面受高溫、高壓、高速金屬液的摩擦和腐蝕而產生損耗，因修型引起尺寸變化。把尺寸變大的尺寸稱為趨于增大尺寸，變小的尺寸稱為趨于變小尺寸。在確定成型零件尺寸時，趨于增大的尺寸應向偏小的方向取值；趨于變小的尺寸應向偏大的方向取值；穩(wěn)定尺寸取平均值。

根據(jù)參考文獻[16]，成型零件尺寸的計算公式如下：

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’?‘A?（A?A??n?）?’

式中：A'—成型件尺寸；??—成型零件制造偏差；A—壓鑄件尺寸（含脫模斜度、加工余量）；?—收縮率；n—補償系數(shù)；?—壓鑄件尺寸偏差。

n為損耗補償系數(shù)，由兩部分構成，其一是壓鑄件尺寸偏差的1磨損值，一般為壓鑄件尺寸偏差的1‘差?=（15～14）?。

2，其二是

4，因此n??0.7?。成型零件尺寸制造偏已知鑄件尺寸公差等級為CT5，根據(jù)參考文獻查表可得鑄件基本尺寸的相應尺寸公差。由鑄件圖可知型腔尺寸有：Φ100，h270，4R25，Φ190，h224，h6。型芯尺寸有：Φ182.5，Φ80，4Φ30.2，h210,4R50，h2。中心尺寸有：L121，L220。

(1)型腔尺寸計算

型腔的尺寸是趨于增大尺寸，應選取趨于偏小的極限尺寸。計算公式為：

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(2)型芯尺寸計算

型芯的尺寸是趨于減小的尺寸，應選取趨于偏大的極限尺寸。計算公式為：

(3)中心距位置尺寸計算

中心距離尺寸是趨于穩(wěn)定的尺寸，其偏差規(guī)定為雙向等值。公式為：

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3.4 成型零件裝配圖

定模與動模合攏后形成的空腔通常稱為型腔，而構成型腔的零件即為成型零件。成型零件包括固定和活動的鑲塊與型芯。模具成型零件立體圖如圖3-4所示，裝配圖如圖3-5所示。

圖3-4 鑄件成型零件立體圖

圖3-5 鑄件成型零件裝配圖

1—澆口套；2—定模鑲塊；3—動模斜滑塊：4—鑲塊：5—彈簧頂銷

6—小型芯；7—主型芯

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3.5 斜滑塊機構設計

3.5.1 側抽芯系統(tǒng)概述

當鑄件上具有與推出方向不一致的側孔、側凹或側凸形狀時，在壓鑄成型后，此處的成型零件會阻礙壓鑄件的推出，必須設置可以移動的側型芯。在鑄件推出前，先將型芯抽出，消除障礙后，再將壓鑄件推出，合模時，再將型芯回復到原來的成型位置。完成側抽芯的抽出和復位動作的機構稱為側抽芯機構。

側抽芯機構有多種形式，但應用較多的是斜銷機構和斜滑塊機構。斜銷機構較復雜，但用途較廣；斜滑塊機構簡單，僅用于側凹較淺的情況[20]。

(1)斜銷側抽芯結構。圖3-6是斜銷側抽芯的工作過程。斜銷側抽芯機構主要用于側孔抽芯，分型面為垂直分型面。

(2)斜滑塊側抽芯機構。如圖3-7所示，(a)為合模狀態(tài)，(b)開模，(c)抽出型芯。在定模板的推動下，斜滑塊復位。

本課題根據(jù)零件的結構特點選擇了斜滑塊側抽芯機構。

圖3-6 斜銷側抽芯結構工作過程

（a）合模狀態(tài)

（b）開模狀態(tài)

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(c)抽芯狀態(tài)

圖3-7 斜滑塊機構工作過程

3.5.2 斜滑塊機構基本結構

斜滑塊抽芯機構，主要由定位銷和斜滑塊組成。特點是：結構緊湊，動作可靠，常用于側成型面積較大，側孔、側凹較淺，所需抽芯力不大的情況。斜滑塊抽芯基本結構如圖3-8所示。

圖3-8 斜滑塊抽芯基本結構

1－定模板；2－限位銷；3－斜滑塊；4－動模套板；

5－型芯；6－推桿；7－動模固定板

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3.5.3 斜滑塊的拼合形式

斜滑塊拼合形式如圖3-9所示。

在圖3-9中，（a）、（b）、（c）是兩瓣式的拼合形式。（a）是常用形式，（b）可能產生溢料現(xiàn)象，（c）能解決溢料問題。（d）、（e）、（f）為三瓣式或多瓣式的拼合形式[21]。

由于本課題設計的底盤座鑄件比較簡單，因此選用圖3-9中（a）兩瓣式的拼合形式，不但滿足要求而且設計比較簡單。

圖3-9 斜滑塊拼合形式

3.5.4 斜滑塊的導滑形式

斜滑塊導滑形式如圖3-10所示。T形槽形式加工比較簡單，因此本課題選用T形槽形式。3.5.5 斜滑塊尺寸設計

（1）抽芯距離計算

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根據(jù)參考文獻[16]的公式：

其中—外形內凹成形深度（mm）；

=24，K取5mm，因此，=29mm。

K—安全值，斜滑塊機構一般取3～5mm。本課題鑄件的

圖3-10 斜滑塊導滑形式（a）T形槽；（b）燕尾槽

（2）推出高度l確定

推出高度是斜滑塊在推出是軸向運動的全程，即抽芯行程后推出行程，根據(jù)參考文獻[16]可知，斜滑塊的可推出高度不可大于斜滑塊厚度L的55%，留在套版內的長度需大于30mm。因此，選取推出高度l=108mm。

（3）倒向斜角的確定 導向角計算公式為：

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由參考文獻[15]可知倒向斜角一般在據(jù)前面所得計算結果，可以計算出=

～。

間選取，一般不超過，根3.5.6 斜滑塊抽芯機構表面粗糙度和材料選擇

（1）零件表面粗糙度

側抽芯機構零件愛你表面粗糙度選?。盒被瑝K的外表面Ra?0.8μm，型腔表面Ra?0.4μm，其他非配合面Ra?3.2μm。

（2）材料選擇

斜滑塊的材料選用4Cr5MoSiV1,熱處理要求44~48HRC,斜滑塊限位釘?shù)牟牧线x用45鋼，熱處理要求25~32HRC。3.5.7 彈簧限位銷設計

由于定模型芯的包緊力較大,開模時,斜滑塊和逐漸可能被留在定模型芯上,或斜滑塊受到定模型芯的包緊力而產生位移,使鑄件變形。此時應設置強制裝置，確保開模后斜滑塊穩(wěn)定地留在動模套板內。本課題即考慮到定模型芯的包緊力作用，安裝了4個彈簧限位銷，以避免斜滑塊徑向移動，從而強制斜滑塊留在動模套板內。

根據(jù)參考文獻[24]。采用的彈簧限位銷的彈簧中徑D=40mm，彈簧絲直徑d=8mm，有效圈數(shù)n=7，采用材料為硅錳彈簧鋼60Si2MnA，具體尺寸見附錄。3.5.8 斜滑塊抽芯機構立體圖和裝配圖

斜滑塊側抽芯機構由斜滑塊、動模套板以及推桿等零件組成。由瓣合組成的斜滑塊鑲嵌在動模套板的導滑槽內。合模時，定模套板的分型面與斜滑塊的上端面接觸，使瓣合斜滑塊分別推入動模套板的斜面內定位。斜滑塊各側向的密封面，在壓鑄機鎖模力的作用下鎖緊。開模后，壓鑄機的頂出裝置推動模具的推出機構，驅動推桿并推動斜滑塊向脫模方向移動。在這個過程中，由于動模套板內斜導滑槽的導向作用，使斜滑塊在推動壓鑄件向前運動時，分別向上下側分型，即在推出壓鑄件的同時，抽出壓鑄件側面的凹凸部分，完成側抽芯動作[21]。圖3-11為斜滑塊機構立體圖，圖3-12為斜滑塊機構裝配圖。

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圖3-11 斜滑塊抽芯機構立體圖

圖3-12 斜滑塊機構裝配圖

1-小型芯；2-定模鑲塊；3-定模套板；4-斜滑塊；5-限位釘；6-動模套板；

7-推桿；8-壓板；9-支撐板；10-鑲塊；11-主型芯；12-彈簧限位銷

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