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压铸模具基础介绍

时间:2021-09-26   访问量:19

一、压铸模具基础

1.压铸概念

压铸:指的是高温融熔金属液在高速高压状态下以一定的条件快速充填型腔,并在一定压力作用下快速冷却的成型过程。

压铸系统可以用下图表示:

压铸模是压铸生产中重要的工艺装备,它对生产能否顺利进行、铸件质量的优劣起着极为重要作用,它与压铸生产工艺、生产操作存在着又互相影响互为制约,关系密切。

压铸模决定着铸件形状和尺寸公差级;其浇注系统决定了熔融金属的填充状况;生产过程中,控制和调节压铸过程热平衡;模具的强度限制了压射比压的最大限度,影响着压铸生产的生产效率。

2.压铸模的结构

压铸模主要是由定模和动模两个部分组成,为了保证模具的运动和工件的顺利退出,带有一套复杂的系统及结构,常见的结构有:定模,动模,抽芯机构,斜销,导滑槽,滑块,限位块,弹簧、螺杆、螺母,楔紧块,液压抽芯机构,动模套板,型芯,定模座板,导柱和导套,推板、固定板,分流锥,垫块等。

以下是一幅较常见的压铸模结构爆炸图。

1)定模

定模是压铸模的主要组成部分,定模和压铸机的压射部分相连,并固定在压机压射部分和浇注系统相通,是压铸件型腔的重要组成部分。主要由定模镶块、定模套板、导柱、锲紧块、斜导柱、浇口套、定模抽芯机构等部分组成。

2)动模

动模是压铸模的另一个重要组成部分, 动模是和定模形成压铸模成型部分的另一个整体,它一般固定在压铸机中板上,随中板作并合运动,与定模部分分开合拢。一般抽芯机构和顶出机构大多在这个部分。

3)抽芯机构

抽动与开模方向运动不一致成型零件的活动型芯机构。抽芯机构主要包括:斜导柱、侧面型芯、滑块、导 滑槽、限位块、螺杆、弹簧、螺母、螺钉等部分组成。如下图所示。

4)斜销

作用: 在开模过程中,强制滑块运动,抽出芯型。

有内抽芯和外抽芯两种,其断面形状多采用扁圆形,防止抽芯时拉伤滑块,据模具结构不同有延时抽芯。

主要参数: 斜角α的大小和抽芯力大小、抽芯行程长短、承受弯曲 力大小有关。斜角α的数值一般取:10°、15°、18°、20°、25°。斜销直径取决型芯包紧力的大小。

斜销长度 = 固定部分 + 工作段尺寸 + (5~10) cm

材料: T8A、T10A; 热处理: HRC(50~55)

5)导滑槽

作用:限定滑块运动轨迹的组件

材料: T8A、T10A、40cr 

热处理: HRC 42~47

6)滑块

作用: 连结型芯和斜销配合作抽芯运动的组件,和斜销配合,共同完 成抽芯动作。

参数: 滑块的高度B ,宽度C按型芯尺寸决定。

滑块的长度A与B, C有关,为使滑块工作时稳定要求。

A≥0.7C A≥B

材料: T8A、T10A、H13

热处理:HRC 42~47

7)限位块

作用: 滑块抽出后要求稳固保持在一定位置上,以便于再次合模时斜销准确插入滑块斜孔,使滑块准确复位。

抽 拨总距离 = 抽芯距离 + 安全值

8)弹簧、螺杆、螺母

滑块运动后依靠弹簧张力使滑块紧贴在限位块的侧面。

主要参数: 弹簧张力>滑块的身重 , 确保滑块定位准确。

9)液压抽芯机构

主要由液压缸行程控制开关、侧面型芯、液压 抽芯器等部分组成。

10)动模套板

作用:起固定支撑定模镶块作用,定模套板受拉伸、弯曲、压缩三种应力。因此,此板尺寸和模具质量,刚性关系密切,应充分重视。

材料:45#,A3。

11)型芯

作用:用来形成鋳件在开模方向或不在开模方向孔或凹位,形状和尺寸按产品要求。

材料:H13,3Cr2w8v

热处理: HRC43~47

12)定模座板

作用:一端面紧固在压铸机头板上,使模具压紧定位,另一端面和模体结合承受机器压力,两个端面要求有足够受压面积压铸机射咀和压室安装孔要求配和精确。

材料:45# ,A3

13)定模镶块、动模镶块、型芯

此为成形压铸件尺寸零件,其型腔尺寸确定:由铸件尺寸 + 相应铸件收缩,各种合金收缩率分别为AL:0.3~~0.7、Zn:0.3~0.6、 Mg:0.4~0.8、Cu:0.5~1.0(%)

镶块的壁厚尺寸确定:据铸件形状和尺寸大小来确定。

材料:H13、4Cr5MoV1Si、3Cr2W8V、8407、SKD61

热处理: HRC43~47

14)浇口套,冷却水套

作用:浇口套构成直浇道,保证压射冲头动作顺畅,确保金属液压力传递和填充平稳,浇口套的直径据铸件所 需比压和铸件的重量选定。要求内側面表面光度高。对于冷室压铸机模具的制作精度求更高,影响锤头寿命。

浇口套材料:H13、、3Cr2W8V

冷却水套材料 :45 #

热处理 : HRC43~47

15)导柱和导套

作用:起导向作用,保证动、定模在安装和合模时的正确位置,导柱和导套应有足够的刚性和耐磨性,要求配合间隙合理,模具较大时应开设储油槽,防止冷焊。

导柱直径:D=K√F .(F:模具分型表面积 K:系数0.07~0.09)

导柱高度:为确保合模时安全,导柱高度应大于最高型芯高度。

材料:T8A

热处理:HRC50~55

16)推杆

作用:和其它顶出组件配合顶出铸 件.推杆布置应使铸件各部位受顶压力均衡,据铸件形状和要求不同,顶杆有不同种类。控制顶针的数量。

材料:H13、 SKD61

17)推板、固定板

推板:推板承受压铸机顶出杆作用力,沿导柱运动。应具有一定的强度。

固定板:固定顶杆复位杆等零件沿导柱运动,顶杆台沉孔等高

材料:45#

18)支脚

端面紧固在压铸机墙板上,另一端和模体结合承受机器锁模力,并承受顶出铸件时的顶出反力。紧固形式必须可靠,其高度尺寸要满足完成顶出铸件动作。调节模具的厚度。

材料:45#

19)分流锥

调整直浇道的截面积,改变金属液流向,减少金属液消耗量。内部设有冷却系统。

材料:H13、SKD61

热处理: HRC43~47

20)垫块

对模具起支承作用,提高后模刚性,减少生产时由机器冲击波而引的模具瞬间变形制作材料为普通铸铁或45#钢。位置和尺寸的控制是关键 。

3.压铸模浇排系统

1)浇注系统

引导金属液以一定的方式充填型腔,对金属液流动方向、压力传递、充填速度、排气条件、模具的热平衡都能起到控制和调节作用。

包括三个方面:

I.直浇道:

要求:有利压射力传递和金属液充填平稳;

对于冷室压铸模一般由压室和浇口套组成;

直浇道尺寸的确定是跟据铸件结构和重量等要求来选择确立。

在直浇道的中心设有较长的分流锥,以调整直浇道的截面积,改变金属液流向,减少金属液消耗量。为了满足高效率生产的需要,要求在浇口套和分流锥部位设置冷却系统。

II. 横浇道

指直浇道的未端到内浇口前端之部分,对金属液起稳流和导向作用。设计要求减少金属液的流动阻力,保证金属液等截面积流动,不宜突然收缩或扩张,防止涡气。

横浇道长度:取(直浇道)1/2 +(35~50)

横浇道长度尺寸不可以过短小,否则使金属液起稳流和导向作用不明显。

III.内浇口

内浇口应使金属液以最佳的流动状态充填型腔应先充填型腔深腔部位,最后流向分型面,避免先封闭分型面,避免金属液对型芯等薄弱部位冲击,易导致型

芯变形。

内浇口调整着从横浇道输送过来金属液速度,其位置和方向最为重要,决定金属液充填型腔顺序。对于需电镀件,充填时间应≤20ms,需喷漆的件,充填时间<40ms。

内浇口的种类:

侧浇口

中心浇口

环形浇口

缝隙浇口

内浇口的选择:

(1) 内浇口布置应考虑铸件的外观取在金属液填充流程最短铸件壁厚最厚的部位。

(2) 内浇口布置应考虑取在金属液流进型腔不起旋涡排气顺畅部位。

(3) 内浇口布置应考虑尽可能取在金属液流不正面冲击型芯的部位。

(4) 内浇口布置应考虑取在铸件不易变形的部位。

(5) 内浇口布置应考虑设置在铸件成形后易去除浇口或冲切浇口部位。

(6) 对于不充许有气孔存在铸件,内浇口应设置在金属液最终都能保持压力部位。

(7)充填金属液先充填型腔深处再次流向分型面,以达到排气效果。

(8)除特殊件外,内浇口的开设以单浇口为主。

2)溢排系统:

据熔融金属在模具内填充情况,而开设排气通道。用于容纳液态金属在充填过程中排出气体、杂物冷污合金等。

具排气、储气、存渣、调温、增力、移缺、控流等作用。

良好的排气条件取决于排气槽的合理布局及位置、数量、尺寸、容积、结构形式等方面。

溢流槽的形状和位置

在设置溢流槽形状和位置时应考虑以下几点:

(1)在横浇道的未端和型腔深处。

(2)在金属液最后充填部位。

(3)在金属液的汇合处及容易产生涡流卷气和氧化夹渣的区域。

(4)需要防止涡流和紊流改善液态金属流动状态的部位。

(5)在内浇口的两侧或其它金属不易直接充填死角部位。

(6)在大平面上易产生铸件缺陷部位。

(7)在型腔温度较低部位藉以提高型腔温度。

(8)铸件壁厚较厚易产生缩孔部位。

(9)铸件壁厚变化过大难以填充部位。

(10)其它排气条件不良区域。

溢流槽的结构形式:

(1)布置在模具分型面上的溢流槽;

(2)布置在模具型腔内部的溢流槽。

其形式有:杆形溢流槽、管形溢流槽、环形溢流槽、双级溢流槽、波纹状溢流槽。

为了使溢流槽发挥作用,获取较好效果不致消耗过多金属,增加投影面积,及影响填充流态或引起其它反作用,故在设置溢流槽位置时应慎重考虑。其容积占整个铸件的20~30%,特殊情况时占50%。如果金属铸件局部有缩孔缺陷,则其容积范围可为缺陷部位的2.5~3.5倍,如果为了平衡模具温度则其容积可以加大。

排气槽

在压铸时模具型腔内的部分气体约30% 在型腔内不能顺利排出而卷入金属液体中在填充过程中,会产生反压力,迫使流速下降,造成铸件冷隔欠铸气孔疏松等缺陷。为了消除由此而产生的铸件缺陷,要开设排气槽,排气槽一般和溢流槽配合,设在积渣槽后端。有些情况下也单独开设排气槽。

排气槽具体可分为分型面上排气和型腔深处的排气,排气槽在分型面上大多做成曲折形,并尽可能在模具的上下方,以防金属液溅出而影响安全。在型腔深处的可以用型芯和顶针间隙排气。

三 加热和冷却系统:

压铸模具在压铸生产前应进行充分地预热,并在压铸过程中保持在一定温度范围内。

压铸生产中模具的温度由加热与冷却系统进行控制和调节,以保持模具的热平衡。

1、 模具加热的方法。

(1)用燃气加热。

(2)用模具温度控制装置加热。

(3)用电热棒加热。

2、模具的预热温度

锌合金模具 140℃~180℃

铝合金模具 150℃~200℃

镁合金模具 170℃~210℃

铜合金模具 250℃~300℃

3、模具温度过高对压铸生产的影响

(1)铸件容易附在型腔上,增加顶出困难,且损伤型腔表面。

(2)增加压铸的循环时间。

(3)铸件易产生气孔与收缩不良的缺陷

(4)离型剂容易挥发和变质。

4、模具温度过低对压铸生产的影响

(1)模具容易因受热冲击产生龟裂

(2)影响合金液的流动性。

(3)铸件容易产生欠铸、冷隔、流痕等缺陷。

(4)降低压铸产品的精度。

(5)铸件容易发生抱住模芯的现象。

5、模具冷却的方法

(1)水冷水冷是在模具内设置冷却水通道,使冷却水通入模具带走热量。

(2)风冷风冷是将压缩空气直接吹向模具欲冷却的部位带走热量。

(3)在模上形成热节的部位用传热系数高的合金(铍青铜、钨基合金等)间接冷却。

(4)用加热管冷却。

(5)用模具温度控制装置冷却。

四、模具验证(试模)

1、目的

(1)发现模具设计及制造中的问题。

(2)初步提供模具的成型条件。

(3)准确测定收缩率,以便修正模具尺寸。

2、试模前的检查

(1)浇口套与设备是否相吻合。

(2)模具的闭合高度、安装尺寸、开模距离是否符合设备条件。

(3)是否打印模具的生产日期。产品图号或模具代号。

(4)顶出系统是否与设备相吻合。

(5)各活动零件、组件是否运动灵活,动作正确可靠。

(6)紧固螺钉是否紧固。

(7)有冷却系统的,检查水路是否通畅,走向是否正确,有无泄漏现象。

(8)检查试啤的材料是否符合零件图纸要求。

4.压铸模维修和保养

压铸模在压铸生产中精度高、造价大、用料多、制造周期长,是重要的工艺装备, 模具使用和保养的好坏对铸件质量和模具的使用寿命影响极大,模具保养和维护的目的是提高压铸生产效率、降低生产成本,增加模具的使用寿命。

模具的正确使用和维护保养,应重视以下方面:

(1) 建立模具使用技术卡(模具档案)记录模具日常生产情况、工作条件、修复次数、 破坏形式、使用寿命、累计生产铸件数量及合格率等。

(2)模具试模检验合格后,出具合格证明并填写模具使用技术卡以及合格样件,随同模具入库保管,模具入库前应擦洗干净,所有零件应涂防锈剂。

(3) 旧模具入库:模具使用后应进行全面清理,零件表面涂防锈剂,并填写模具整体记录卡,记录整体部分尺寸,并附上模具未修改前铸件样品,以备考查。模具每次周期性生产都应保留上一次生产样品,以便对两次生产的产品进行比较分析。

(4)模具使用:

a 、 旧模具从机器上拆下之前必须加油润滑,揩擦清洁,确保活动型芯动作顺畅。

b、 换装新模具:模具生产前必须进行预热达到所 需温度后方可使用。



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