第7章 成型零件和模架設(shè)計new

第七章成型零件和模架設(shè)計（P118）成型零件是構(gòu)成型腔以形成壓鑄件形狀的零件。通常澆注系統(tǒng)、溢流和排氣系統(tǒng)也在成型零件上加工而成。成型零件的結(jié)構(gòu)、尺寸和質(zhì)量直接影響著壓鑄件的精度、質(zhì)量和模型的壽命。成型零件主要指型芯和型腔?！?.成型零件的結(jié)構(gòu)及分類成型零件的結(jié)構(gòu)形式分為：整體式和鑲拼式。一、整體式結(jié)構(gòu)二、鑲拼式結(jié)構(gòu)三、鑲拼式結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點(diǎn)1、便于機(jī)加工，以保證成型部位的尺寸精度和組合部位的配合精度。其結(jié)構(gòu)形式：2、保證鑲塊和型芯的強(qiáng)度及提高鑲塊、型芯與模塊間相對位置的穩(wěn)定性。3、鑲塊及型芯不應(yīng)有銳角和薄壁，以防止鑲塊及型芯在熱處理及壓鑄生產(chǎn)時產(chǎn)生變形和裂紋。4、鑲拼間隙處產(chǎn)生的飛邊方向應(yīng)與脫模方向一致。5、鑲塊和型芯的個別凸凹易損部分、圓弧部分以及局部尺寸精度要求高的成型零件，受金屬液直接沖擊的部位，應(yīng)設(shè)計成單獨(dú)的鑲塊以便能用時更換和維修。6、不影響壓鑄件的外觀，便于去除飛邊。四、鑲塊的固定形式鑲塊固定時必須保持與相關(guān)的零件有足夠的穩(wěn)定性，還要求便于加工和裝卸。鑲塊通常安裝在模具的套板內(nèi)。套板分為：通孔和盲孔兩種。四、鑲塊的固定形式圖7-3.盲孔套板鑲塊的固定形式。四、鑲塊的固定形式通孔套板分為：通孔臺階式和通孔無臺階式兩種。四、鑲塊的固定形式五、型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式成型壓鑄件內(nèi)形的零件-----型芯。成型壓鑄件整體內(nèi)形的零件-----主型芯。成型壓鑄件局部內(nèi)形的零件-----小型芯。（一）主型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式圖7-6（二）小型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式圖7-7，圖7-8。（二）小型芯的結(jié)構(gòu)及固定形式六、鑲塊和型芯的止轉(zhuǎn)形式。七、鑲塊和型芯的結(jié)構(gòu)尺寸（一）鑲塊壁厚尺寸（二）整體鑲塊臺階尺寸表7-8整體鑲塊臺階尺寸推薦值（三）組合式成型鑲塊固定部分長度表7-9組合式成型鑲塊固定部分長度推薦值（四）圓型芯結(jié)構(gòu)尺寸圓型芯尺寸推薦值見表7-10。八、型腔鑲塊在分型面上的布置形式（一）臥式冷室壓鑄機(jī)用模具型腔鑲塊的布置形式。見圖7-10。八、型腔鑲塊在分型面上的布置形式（一）臥式冷室壓鑄機(jī)用模具型腔鑲塊的布置形式。八、型腔鑲塊在分型面上的布置形式（二）熱室或立式冷室壓鑄機(jī)用模具型腔鑲塊的布置形式。八、型腔鑲塊在分型面上的布置形式（二）熱室或立式冷室壓鑄機(jī)用模具型腔鑲塊的布置形式。見圖7-11?！?.成型零件成型尺寸的計算P122成型部分的尺寸和精度是保證壓鑄件尺寸和精度的主要因素。當(dāng)零件結(jié)構(gòu)與模具結(jié)構(gòu)確定后，影響壓鑄件尺寸精度的主要因素有：①

成型零件的制造精度；②

設(shè)計壓鑄模時，合金計算收縮與實(shí)際收縮率的差異；③

壓鑄模在使用過程中的磨損，使得同一模型在新和舊的時候所生產(chǎn)的制品各不相同；④分型面對壓鑄件的影響；⑤壓鑄工藝和生產(chǎn)操作；⑥

壓鑄機(jī)性能影響等。只有當(dāng)所有這些累積誤差在壓鑄件規(guī)定公差范圍內(nèi)時才能生產(chǎn)出合格的壓鑄件。因此確定成型部分尺寸時要全面考慮影響壓鑄件尺寸的因素，使計算時假設(shè)條件盡量接近實(shí)際情況。一、壓鑄件的收縮率（一）實(shí)際收縮率壓鑄件的實(shí)際收縮率----是指室溫下模具成型尺寸與壓鑄件實(shí)際尺寸的差與模具成型尺寸之比。即：A型-----室溫下模具的成型尺寸（mm），A實(shí)-----室溫下壓鑄件的實(shí)際尺寸（mm）。一、壓鑄件的收縮率（二）計算收縮率A’-----計算得到的模具成型零件的尺寸（mm），A-----壓鑄件的公稱尺寸（mm）。常用壓鑄合金的計算收縮率見表7-11（三）收縮率的確定一般規(guī)律：壓鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，型芯多，收縮受阻大時，收縮率較?。环粗?，收縮率較大。薄壁件的收縮率較?。缓癖诩湛s率較大。壓鑄件出模溫度越高，則收縮率越大，反之則小?？拷鼭驳捞幮颓粶囟雀?，此處的收縮率較大。三、成型零件尺寸的分類、計算要點(diǎn)及標(biāo)注形式成型零件中直接決定壓鑄件幾何形狀的尺寸---成型尺寸。（一）成型尺寸的分類及計算要點(diǎn)成型尺寸主要分為：①型腔尺寸（包括型腔深度尺寸）②型芯尺寸（包括型芯高度尺寸）③成型部分的中心距離和位置尺寸（一）成型尺寸的分類及計算要點(diǎn)成型尺寸計算的要點(diǎn)：因型腔磨損后尺寸增大，故計算型腔尺寸時應(yīng)使得壓鑄件外形接近于最小極限尺寸。因型芯磨損后尺寸減小，故計算型芯尺寸時應(yīng)使得壓鑄件內(nèi)形接近于最大極限尺寸。兩個型芯或型腔之間的中心距離和位置尺寸與磨損無關(guān)，故應(yīng)使其尺寸接近于最大和最小兩個極限尺寸的平均值。（二）成型尺寸標(biāo)注形式及偏差分布的規(guī)定規(guī)定：

1）壓鑄件的外形尺寸采用單向負(fù)偏差，公稱尺寸為最大值；與之相應(yīng)的型腔尺寸采用單向正偏差，公稱尺寸為最小值。（二）成型尺寸標(biāo)注形式及偏差分布的規(guī)定2）壓鑄件的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差，公稱尺寸為最小值；與之相應(yīng)的型芯尺寸采用單向負(fù)偏差，公稱尺寸為最大值。（三）中心距離、位置尺寸的計算3）壓鑄件的中心距離、位置尺寸采用雙向等值正、負(fù)偏差，公稱尺寸為平均值；與之相應(yīng)的模具中心距尺寸也采用雙向等值正、負(fù)偏差，公稱尺寸為平均值。（四）制造偏差的選取型腔和型芯尺寸的制造偏差△’按下列規(guī)定選?。寒?dāng)壓鑄件尺寸精度為IT11~IT13時，△’取△/5。當(dāng)壓鑄件尺寸精度為IT14~IT16時，△’取△/4。壓鑄件的中心距離、位置尺寸的制造偏差△’按下列規(guī)定選取：當(dāng)壓鑄件尺寸精度為IT11~IT13時，△’取△/5。當(dāng)壓鑄件尺寸精度為IT14~IT16時，△’取△/4。成型尺寸計算舉例

殼體壓鑄件如圖所示。?、瘢駷榉中兔?，采用擴(kuò)張式外側(cè)澆口，型腔設(shè)在定模鑲塊內(nèi)。殼體材料為壓鑄鋁合金Ｙ１０２，查表７－１１（），選定平均計算收縮率為０．６％。１．殼體壓鑄件的成型尺寸分類

壓鑄件的①、②、③屬于型腔尺寸；④、⑤、⑥屬于型芯尺寸；⑦、⑧屬于中心距離、位置尺寸。另外，②、⑤受到分型面的影響，高壓、高速的金屬液充填型腔時，閉合的動、定模會出現(xiàn)微小的分離傾向，使與分型面有關(guān)的尺寸略微增大。為消除這種影響，通常將計算所得的公稱尺寸減去0.05ｍｍ。２．型腔尺寸計算（按式７－３、７－４計算）壓鑄件尺寸３．型芯尺寸計算（按式７－５、７－６計算）壓鑄件尺寸４．中心距離、位置尺寸計算（按式７－７計算）§3.模架的設(shè)計一、模架的基本結(jié)構(gòu)二、模架設(shè)計的基本要求1）模架應(yīng)有足夠的剛度；2）模架不宜過于笨重；3）模架在壓鑄機(jī)上的安裝位置應(yīng)與壓鑄機(jī)規(guī)格或通用模座規(guī)格一致；4）模架應(yīng)設(shè)置吊環(huán)螺釘或螺釘孔；5）鑲塊與模架邊緣的分型面之間應(yīng)留有足夠有位置，以設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套、緊固螺釘?shù)攘慵?）模具的總厚度不能大于所選壓鑄機(jī)的最小合模距離。三、支承與固定零件的設(shè)計包括：動（定）模套板、支承板、動（定）模座板和墊塊等。（一）動、定模套板的設(shè)計動、定模套板的作用：鑲嵌（或固定）鑲塊和型芯。對有斜抽芯機(jī)構(gòu)的壓鑄模，常在動模套板一開設(shè)滑塊的導(dǎo)滑槽,而在定模套板上設(shè)置斜銷和楔緊裝置.套板一般承受拉伸、壓縮、彎曲三種應(yīng)力作用。設(shè)計套板時主要是對套板的邊框厚度的計算。三、支承與固定零件的設(shè)計1、圓形套板邊框厚度計算①套板為盲孔時：②套板為通孔時：三、支承與固定零件的設(shè)計2、矩形套板邊框厚度計算三、支承與固定零件的設(shè)計（二）支承板的設(shè)計支承板材料：一般為45。三、支承與固定零件的設(shè)計2、支承板的加強(qiáng)形式當(dāng)間距L較大或支承板厚度h偏小時，可借助推板導(dǎo)柱或采用支柱以增強(qiáng)以支承板的支承作用。圖7-20三、支承與固定零件的設(shè)計（三）座板的設(shè)計座板一般不作強(qiáng)度計算。圖7-21定模座板上的澆口套安裝孔的位置尺寸應(yīng)與所選用的壓鑄機(jī)精確配合。三、支承與固定零件的設(shè)計（四）墊塊設(shè)計圖7-22四、導(dǎo)向零件的設(shè)計1、導(dǎo)柱和導(dǎo)套設(shè)計要點(diǎn)：（１）導(dǎo)柱應(yīng)具有足夠的剛度，保證動、定模在安裝和合模時的正確位置。（２）導(dǎo)柱應(yīng)高出型芯高度，以避免型芯在模具合模、搬運(yùn)時受到損壞。（３）為了便于取出壓鑄件，導(dǎo)柱一般設(shè)置在定模上。（４）模具采用卸料板卸料時，導(dǎo)柱設(shè)置在動模上，以便于卸料板在導(dǎo)柱上滑動進(jìn)行卸料。（５）臥式壓鑄機(jī)上采用中心澆口的模具，導(dǎo)柱設(shè)置在定模座板上。四、導(dǎo)向零件的設(shè)計2、導(dǎo)柱的主要尺寸

引導(dǎo)段導(dǎo)滑段固定段導(dǎo)滑段導(dǎo)柱導(dǎo)滑段直徑ｄ：當(dāng)模具設(shè)計四根導(dǎo)柱時，計算導(dǎo)柱直徑的經(jīng)驗(yàn)公式為：

式中ｄ——導(dǎo)柱導(dǎo)滑段直徑（ｍｍ）；Ａ——模具分型面上的表面積（ｍｍ２）；Ｋ——比例系數(shù)，一般為０．０７～０．０９。當(dāng)Ａ＞２×１０５ｍｍ２時，Ｋ＝０．０７；Ａ＝０．４×１０５～２×１０５ｍｍ２時，Ｋ＝０．０８；Ａ＜０．４×１０５ｍｍ２時，Ｋ＝０．０９。導(dǎo)柱導(dǎo)滑段部分在合模過程中插入導(dǎo)套內(nèi)起導(dǎo)向作用，為了加強(qiáng)潤滑效果，可在導(dǎo)滑段上開設(shè)油槽。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的其它尺寸見P119經(jīng)驗(yàn)公式導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合要求：四、導(dǎo)向零件的設(shè)計3、導(dǎo)柱、導(dǎo)套在模板中的位置。1）、對矩形模具，導(dǎo)柱、導(dǎo)套布置在模板的四個角上；2）、對圓形模具，采用三根導(dǎo)柱（套），其中心位置為不對稱分布?！?.加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計一、加熱與冷卻系統(tǒng)的作用使壓鑄模達(dá)到較好的熱平衡狀態(tài)和改善壓鑄件順序凝固條件；提高壓鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量；穩(wěn)定壓鑄件的尺寸精度；提高壓鑄生產(chǎn)率；降低模具熱交變應(yīng)力，提高模具的使用壽命?！?.加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計二、加熱系統(tǒng)設(shè)計加熱系統(tǒng)主要用于預(yù)熱模具。加熱方法：①火焰加熱②電加熱裝置加熱電熱管加熱③模具溫度控制裝置加熱例如，管狀電熱元件SRM3型。其外殼材料為不銹鋼管，管內(nèi)放入螺旋形金屬電阻絲。§4.加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計模具的預(yù)熱規(guī)范§4.加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計模具預(yù)熱功率的計算.§4.加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計電加熱裝置設(shè)計根據(jù)預(yù)熱模具所需功率選擇電熱棒的型號和數(shù)量。設(shè)計電熱棒的安裝孔和測溫孔位置(如圖示)。加熱孔一般布置在動、定模套板（也可通過鑲塊），支承板和定模座板上。布置時應(yīng)避免與活動型芯或推桿發(fā)生干擾。在動、定模套板上可布置供安裝熱電偶的測溫孔，以便控制模溫。盡量避免將電熱棒和熱電偶的連接線布置在模具操作者的一側(cè)。為安全起見，通過低電壓變壓器輸出低電壓大電流給電熱棒。三、冷卻系統(tǒng)設(shè)計（一）模具的冷卻方法,主要有：1）風(fēng)冷法

冷法的風(fēng)力來自鼓風(fēng)機(jī)或壓縮空氣機(jī)?？匡L(fēng)力加強(qiáng)模具的散熱，模具內(nèi)不需冷卻裝置，結(jié)構(gòu)簡單，但冷卻速度慢，生產(chǎn)效率低。適用于要求散熱較小的模具。2）水冷法

在連續(xù)大批量生產(chǎn)大、中型鑄件或厚壁鑄件時，為保持模具熱平衡，多用水冷卻模具。在模具內(nèi)設(shè)置冷卻水通道，使熱量隨冷卻水流動而迅速排出。水冷法的特點(diǎn)：(1)模具內(nèi)增設(shè)冷卻水通道，增加了模具的復(fù)雜程度。(2)冷卻速度比風(fēng)冷快，生產(chǎn)效率高，控制方便。(3)冷卻水溫度要控制。(4)要防止冷卻水通道內(nèi)沉積沉淀物。(5)冷卻水通道直徑φ推薦為8～16mm，其孔壁距澆口或型腔的壁面一般取10～15mm。3）熱管冷卻

熱管冷卻是一種高效的傳熱元件，即使在溫度梯度較小情況下也能迅速地傳熱。熱管是裝有傳熱介質(zhì)（如酒精、氨水、氟得昂等）的密封金屬管，管內(nèi)壁敷有毛細(xì)層，工作原理如圖７-３２所示。傳熱介質(zhì)從熱管的高溫端（蒸發(fā)區(qū)）吸收熱量后蒸發(fā)，蒸汽在低溫端（冷凝區(qū)）放出熱量冷凝，再通過管內(nèi)的毛細(xì)層回到高溫端。熱管垂直設(shè)置，冷凝區(qū)在上部時散熱效率最高，冷凝區(qū)一般可采用水冷或風(fēng)冷。三、冷卻系統(tǒng)設(shè)計（二）冷卻水道的布置形式冷卻水道的直徑一般為6~16mm。三、冷卻系統(tǒng)設(shè)計三、冷卻系統(tǒng)設(shè)計（三）冷卻水道的設(shè)計計算1.計算壓鑄過程中金屬液傳入模具的熱流量Q1.2.計算冷卻水道的長度。水冷卻裝置的設(shè)計要點(diǎn)：(1)冷卻水通道要求布置在型腔內(nèi)溫度最高，熱量比較集中的區(qū)域。要使通道通暢，不