壓鑄件的精度要求和加工余量課件

項目３壓鑄件結構工藝設計

項目導入一相關知識

二項目實施

三

【能力目標】能夠根據(jù)壓鑄工藝和結構要求，合理設計壓鑄件的結構?！局R目標】

1.壓鑄工藝對壓鑄件結構設計的要求；2.壓鑄件的基本結構設計要求；3.壓鑄件的精度要求和加工余量。

【重點難點】重點：根據(jù)壓鑄工藝要求，合理確定壓鑄件的結構。難點:如何將壓鑄件工藝的理論知識應用在壓鑄件結構的實際設計中。壓鑄件的結構工藝設計

一、項目導入

下面四種壓鑄件在結構設計上有什么問題？怎樣改進？件1件2件3件4二、相關知識（一）壓鑄工藝對壓鑄件結構設計的要求壓鑄件結構的合理性和工藝適應性決定了后序工作能否順利進行。簡化模具，延長模具使用壽命改進模具結構、減少抽芯部位方便壓鑄件脫模和抽芯防止變形簡化模具，延長模具使用壽命壓鑄件的分型面上，應盡量避免帶有圓角避免模具局部過薄避免在壓鑄件上設計互相交叉的盲孔避免內(nèi)側凹改進模具結構、減少抽芯部位減少不與分型面垂直的抽芯部位，對降低模具的復雜程度和保證壓鑄件的精度是有好處的。方便壓鑄件脫模和抽芯防止變形1、壁厚與肋壓鑄件壁厚增加，內(nèi)部氣孔、縮孔等缺陷也隨之增加，故在保證鑄件有足夠強度和剛度的前提下應盡量減少厚度并保持各截面的厚薄均勻一致。對鑄件的厚壁處，為了避免縮松等缺陷，應通過減薄厚度并增設加強肋來解決。設計肋來增加零件的強度和剛性，同時也改善了壓鑄的工藝，使金屬的流路順暢，消除單純依靠加大壁厚而引起的氣孔和收縮缺陷。（二）壓鑄件基本結構設計壁厚處的面積a×bcm2鋅合金鋁合金鎂合金銅合金壁厚h／mm最小正常最小正常最小正常最小正常~25>25~100>100~500>5000.51.01.52.01.51.82.22.50.81.21.82.52.02.53.04.00.81.21.82.522.534.00.81.52.02.51.52.02.53.0鑄件的壁厚壓鑄件適宜的壁厚：鋁合金為1~6mm，鋅合金為l~4mm，鎂合金為1.5~5mm，銅合金為2~5mm。塑件的肋肋的作用除了增加剛性和強度外，還能使金屬流動暢通，消除由于金屬過分集中而引起的縮孔、氣孔與裂紋等缺陷。肋的位置應是鑄件受力較大處，而且要對稱布置；厚度要均勻，方向與料流方向一致。肋的厚度一般不應當超過與其相連的壁的厚度，可取設肋處壁厚2/3～3/4。當鑄件壁厚小于2mm時，容易在肋處蹩氣，故不宜設肋。如必須設肋，則可使肋與壁相連處加厚。肋的尺寸結構2、鑄孔的設計壓鑄法的特點之一是能夠鑄出小而深的圓孔、長方形孔和槽。合金種類最小孔徑d/mm深度為孔徑d的倍數(shù)經(jīng)濟合理技術可能不通孔通孔d>5d<5d>5d<5鋅合金鋁合金鎂合金銅合金1.52.52.04.00.82.01.52.56d4d5d3d4d3d4d2d12d8d10d5d8d6d8d3d零件上壓鑄出的孔的直徑及其深度有一定的關系，較小的孔只能壓鑄較淺的深度。一般孔徑不小于2.0mm，孔深不大于孔徑的4～8倍，孔間距在110mm以上。3、鑄造圓角鑄造圓角有助于金屬液的流動，減少渦流，氣體容易排出，有利于成形；可避免尖角處產(chǎn)生應力集中而開裂。對需要進行電鍍和涂覆的壓鑄件更為重要，圓角是獲得均勻鍍層和防止尖角處鍍層沉積不可缺少的條件。對于模具來講，鑄造圓角能延長模具的使用時間。沒有鑄造圓角會產(chǎn)生應力集中，模具容易崩角，這一現(xiàn)象對熔點高的合金（如銅合金）尤其顯著。圓角結構兩壁水平連接s1/s2≤2時，R=(0.2~0.25)(s1十S2)；s1/s2＞2時，L≥4(S1—S2)。兩壁垂直連接

等壁厚（圖a)

：Ra＝Rf十S，Rf=S；不等壁厚（圖b）：Rd＝(Rf+S2)，Rf=0.6(S1十S2)。

兩壁丁字形連接

S1/S2＜1.75時，R=0.25(S1+S2)；

S1/S2＞1.75時，加強部位在一壁，加強部位在兩壁，h=0.5(S1+S2)。交叉連接的壁(壁厚不相等時，選最薄的壁厚代入公式)當當當4、脫模斜度脫模斜度又稱鑄造斜度。為了便于從壓鑄模內(nèi)取出壓鑄件和從壓鑄件內(nèi)抽出型芯，壓鑄件應具有足夠的和盡可能大的鑄造斜度。脫模斜度的選用原則：壓鑄件的壁厚越厚，合金對型芯的包緊力也越大，脫模斜度就越大。合金的收縮率越大，熔點越高，脫模斜度也越大。壓鑄件內(nèi)表面或孔比外表面的脫模斜度要大。

合金配合面的最小脫模斜度非配合面的最小脫模斜度外表面α內(nèi)表面β外表面α內(nèi)表面β鋅合金10′15′15′45′鋁合金15′

30′30′1°鎂合金15′30′30′1°銅合金30′45′1°1°30′5、螺紋與齒輪鋅、鋁、鎂合金的鑄件可以直接壓鑄出螺紋。熔點高的合金（如銅合金），則因其對模具的螺紋型腔和型芯的熱損壞十分劇烈，螺牙峰谷熱裂、崩損過早，故一般不壓鑄出螺紋。壓鑄螺紋的成型方法外螺紋的壓鑄常采用兩種方式。由可分開的兩半螺紋型腔構成，是最常見且較經(jīng)濟的壓鑄方式。采用螺紋型環(huán)來壓鑄。但壓鑄生產(chǎn)時，效率很低壓鑄內(nèi)螺紋只是在十分必要的情況下才加以采用。螺紋不宜過長，牙形應是圓頭或平頭。壓鑄齒輪的成型方法項目鉛錫合金鋅合金鋁合金鎂合金銅合金模數(shù)0.30.30.5

0.51.5精度33

333斜度在寬度小于20mm時，每面至少有0.05~0.2mm，而銅合金應為0.1~0.2mm壓鑄齒輪的最小模數(shù)6、嵌件嵌鑄也稱鑲鑄，它是把金屬或非金屬的零件（嵌件）先嵌放在壓鑄模內(nèi)，再與壓鑄件鑄合在一起。這樣既可充分利用各種材料的性能（如強度、硬度、抗蝕性、耐磨性、導磁性、導電性等）以滿足不同條件下使用的要求，又可彌補因鑄件結構工藝性差而帶來的缺點以解決具有特殊技術要求零件的壓鑄問題。嵌件的主要作用：消除壓鑄件的局部熱節(jié)，減小壁厚，防止產(chǎn)生縮孔。改善和提高鑄件局部性能，如強度、硬度、耐蝕性、耐磨性、焊接性、導電性、導磁性和絕緣性等，以擴大壓鑄件的應用范圍。對于具有側凹、深孔、曲折孔道等結構的復雜鑄件，因無法抽芯而壓鑄困難，使用嵌鑄，可以順利壓出?？蓪⒃S多小鑄件合鑄在一起，代替裝配工序或將復雜件轉化為簡單件。嵌鑄設計的要求：嵌件在鑄件內(nèi)必須穩(wěn)固牢靠，故其鑄入部分應制出直紋、斜紋、滾花、凹槽、凸起或其它結構，以增強嵌件與壓鑄合金的結合。軸類嵌件的固定方法形式螺釘頭螺栓開槽凸臺滾花十字銷十字頭圖例套類嵌件的固定方法形式平槽凸緣削平

六角環(huán)槽尖錐銷槽

滾花環(huán)槽

圖例嵌件周圍應有一定厚度的金屬層，以提高鑄件與嵌件的包緊力，并防止金屬層產(chǎn)生裂紋，金屬層厚度可按嵌件直徑選取。

周圍金屬層外徑D嵌件直徑d包住嵌件金屬層最小厚度s2.50.51311631.59521382.516112.519332216325183.5嵌件包緊部分不允許有尖角，以免鑄件發(fā)生開裂。嵌件應有倒角，以利安放并避免鑄件裂紋。同一鑄件上嵌件數(shù)不宜太多，以免壓鑄時因安放嵌件而降低生產(chǎn)率和影響正常工作循環(huán)。帶嵌件的壓鑄件最好不要進行熱處理和表面處理，以免兩種金屬的相變不同而產(chǎn)生體積的變化不同，導致嵌件在鑄件中松動和產(chǎn)生腐蝕。嵌件在壓鑄前最好能鍍以防蝕性保護層，以防止嵌件與鑄件本身產(chǎn)生電化學腐蝕。嵌件的形狀和在鑄件上所處的位置應使壓鑄生產(chǎn)時放置方便。7、凸紋、網(wǎng)紋、文字、標志設計文字與圖案最好是凸體，以便模具加工。文字大小一般不小于GB4457.3—84規(guī)定的5號字文字凸出高度大于0.3mm，一般取0.5mm。線條最小寬度為凸出高度的1.5倍，常取0.8mm。線條最小間距大于0.3mm，脫模斜度為10°～15°。線端應避免尖角，圖案應盡量簡單。鑄件上的凸紋、網(wǎng)紋、文字標記設計應注意：1、壓鑄件的尺寸公差壓鑄件能達到的尺寸精度比較高，穩(wěn)定性好，具有很好的互換性。壓鑄件的尺寸精度不僅與其尺寸大小有關，而且受其結構和形狀的影響。壓鑄件的輪廓尺寸大小以空間對角線來表示?？臻g對角線取自外切鑄件最大外廓的四方體。（三）壓鑄件的精度、表面要求及加工余量影響壓鑄件尺寸精度的主要因素：模具的制造精度開模和抽芯以及推出機構運動狀態(tài)的穩(wěn)定程度模具使用過程中的磨損量引起的誤差模具的修理的次數(shù)及其使用期限。合金本身化學成分的偏差工作環(huán)境溫度的高低合金收縮率的波動壓鑄工藝參數(shù)的偏差壓鑄機精度和剛度引起的誤差通常按壓鑄所達到的尺寸公差數(shù)值等級，將壓鑄件的尺寸分為三種：一般尺寸、嚴格尺寸和高精度尺寸。高精度尺寸是特殊零件上的個別尺寸。這類尺寸不僅要求在模具結構上消除分型面、活動成型及收縮率選用誤差等的影響，而且要求在模具維修、壓鑄工藝及尺寸檢測等方面嚴格控制。嚴格尺寸要求在模具結構上消除分型面及活動成型的影響。一般尺寸為未注公差尺寸。尺寸公差帶位置如下：

(1)非加工的配合尺寸，孔?。ǎ┕?，軸?。èD）公差。

(2)加工的配合尺寸，孔?。èD）公差，軸?。ǎ┕睿换蚩缀洼S均?。ā溃┢?，其偏差值為表3-26～表3-33中公差值的二分之一。

(3)非配合尺寸，按鑄件結構確定公差帶位置取單向或雙向，必要時調(diào)整其基本尺寸。

2、壓鑄件的角度公差角度公差一般要求選用Ⅱ級精度。

圖3-3角度公差示意圖

(a)錐體

(b)夾角3、壓鑄件的形位公差(1)壓鑄件的表面形狀主要是由壓鑄模的成型表面所決定的，而模具的成型表面可以達到較高的精度，因此，對壓鑄件的表面形狀不作另行規(guī)定，其公差值包括在有關尺寸的公差范圍內(nèi)。

(2)壓鑄件的表面位置公差由該表面在模具內(nèi)所處的位置所決定。鑄件的平行度和垂直度的公差名義尺寸同一半型內(nèi)的公差兩個半型內(nèi)的公差同一半型內(nèi)兩個活動部位間公差~25>25~63>63~160>160~250>250~400>4000.10.150.200.300.450.750.150.200.300.450.651.000.200.300.450.701.20鑄件的同軸度和對稱度公差名義尺寸同一半型內(nèi)的公差兩個半型內(nèi)的公差名義尺寸同一半型內(nèi)的公差兩個半型內(nèi)的公差~18>18~50>50~1200.100.150.250.200.250.35>120~260>260~5000.350.650.500.804、鑄件的表面要求壓鑄件的表面要求分為鑄造痕跡和表面粗糙度兩種。鑄件的表面質(zhì)量分級：級別使用范圍備注1級要求高的表面，需鍍鉻、拋光、研磨的表面，相對運動的配合面，危險應力區(qū)表面一般相當于Ra1.6μm2級涂裝要求或要求密封的表面，鍍鋅、陽極化、油漆、不打膩，以及裝配接觸面一般相當于Ra3.2μm3級保護性涂裝表面及緊固接觸面，油漆打膩表面，其它表面一般相當于Ra6.3μm5、壓鑄件的加工余量逐漸上需留加工余量的情況：(1)去除脫模斜度，以滿足該表面和該部位裝配要求。(2)達到更高精度的尺寸。(3)鑄件未壓鑄出的一些形狀。(4)去除澆口或因工藝需要而增加的多余部分。(5)模具的成型零件因磨損或掉塊，造成鑄件的表面或形狀不符合要求。

機械加工余量鉸孔的加工余量基本尺寸≤100>100~250>250~400>400~630>630~1000每面余量0.50.751.01.52.0圖例孔徑D加工余量δ≤6>6~10>10~18>18~30>30~50>50~800.