熔模铸造模具设计和制造

三、熔模铸造模具设计和制造

3.1模具分类

模具是用来制造熔模的重要工艺装备。模具应满足以下要求；

（1）保证制出的熔模能达到要求的尺寸精度和表面粗糙度。

（2）装拆方便，轻巧、耐用，便于起模。

（3）模具的各个零部件均应加工方便、经济、合理。

（4）小件一型多腔以提高熔模生产率。

（5）不同特征的模具分类见表3-1。

表3-1 模具分类

3.2机械加工模具

3.2.1模具的结构与类型

图3-1所示为常见手工压蜡的模具结构，主要由型体、型芯、定位元件、锁紧机构、抽芯机构、起模机构等组成。

3.2.2模具的设计

3.2.2.1分型面选择

选择不同的分型面会导致模具结构明显不同，并直接影响到模具的加工、使用及熔模的生产率。分型面的选择原则见表3-2。

表3-2分型面的选择原则

3.2.2.2 形体结构设计

1.

型体外形与壁厚 型体外形尺寸应与压蜡机相配。为了减轻重量、便于操作，在保证强度和刚度条件下，模具型体壁厚应尽可能薄。表3-3所示为型体壁厚的参考尺寸。

表3-3 型 体 壁 厚 （单位：mm ）

位置和直径的参考尺寸见表3-6。每一对定位面一般需设置两个以上定位销才能限制其自由度，但过多的定位销会引起过定位。定位销之间的间距越大，定位精度越高。

表3-4 型体常见定位方式

表3-5 固定式定位销（GB/T2203-1980）（单位：mm）

注：D的公差带按设计要求决定。

表3-6 定位销直径和位置的参考尺寸（单位：mm）

3.型体锁紧型体锁紧有固定式和活动式两种。常用型体锁紧的方式见表3-7。

表3-7锁紧机构类型

4.型体附属结构型体除含有形成熔模的型腔外，尚需有注蜡、开型等一些附属结构（表3-8）

表3-8型体附属结构

3.2.2.3 起模机构

常用的起模机构见表3-9。

表3-9 常用的起模机构

3.2.2.4 模具排气

模料注入模具时，如果型腔内的气体来不及排除或在型腔深处形成气袋，往往造成熔模成形不良，因此模具型腔应有良好的排气条件。不通孔型芯的端部，抽芯时易产生负压造成熔模凹陷、破裂，因此也应采取防治措施。表3-10所示为模具的排气方式。

表3-10 模具的排气形势

1.型腔工作尺寸计算模具型腔的工作尺寸要综合考虑铸件的综合收缩率和铸件的尺寸精度要求等因素。由于模料对型腔的磨损非常小，因此一般说型腔尺寸的计算可以不必考虑磨损量。表3-11所示为模具型腔工作尺寸的计算公式及其图解。

表3-11 型腔工作尺寸计算

注：L—型腔尺寸（mm）;

l—铸件基本尺寸（mm）;

l a—铸件尺寸平均值（mm）;

∆--铸件公差（mm）；

∆′、∆′′--铸件偏差值；

δ—考虑了合金的收缩率、模料的收缩率、型壳的膨胀率后的铸件综合收缩率（%）;

a′--模具制造公差。

表3-11中的综合收缩率δ值受原材料性质、铸件结构及工艺因素等的影响而很难精确确定，模具设计人员习惯按经验选定，重要的零件可经试生产实测再对模具进行修正。表3-12和3-13所示为δ值选用的参考数据。

表3-12 碳钢、合金结构钢熔模铸件综合收缩率参考数据

注：1.模料和型壳分类为：

Ⅰ--蜡基模料，硅酸乙酯（或硅溶胶）-石英粉涂料型壳。

Ⅱ--蜡基模料，水玻璃-石英粉涂料型壳。

Ⅲ--树脂基模料，硅酸乙酯（或硅溶胶）-刚玉粉涂料型壳。 2.高温合金综合收缩率可参照表中Ⅲ选用。

表

3-13 有色合金熔模铸件综合收缩率参考数据

注：Ⅰ--蜡基模料，硅酸乙酯（或硅溶胶）-石英粉涂料型壳。 Ⅱ--树脂基模料，硅酸乙酯（或硅溶胶）-刚玉粉涂料型壳。

2.模具的尺寸精度和表面粗糙度 模具型腔的尺寸精度和表面粗糙度应视铸件的技术要求而定。一般模具型腔尺寸的制造公差为铸件公差的1/4—1/8。型腔的表面粗糙度比铸件细2—4级。模具如需镀铬，镀层厚度一般取0.005—0.01mm ，非加工面镀铬时表面粗糙度R a =

3.2—6.3μm 。表3-14和表3-15所示为模具各部位的加工尺寸精度和表面粗糙度。

表3-14 模具各部位的加工精度

表3-15模具各部位的表面粗糙度

3.组合件的配合模具有许多部件组合而成。这些组合件相互间的配合关系应根据制模时的动作要求确定，表3-16所示为模具常用组合件的配合。

表3-16 模具常用组合件的配合

4.模具材料表3-17所示为模具常用材料及热处理要求。

表3-17 模具常用材料

5.总装技术要求

（1）分型面及贴合面的不贴合间隙不大于0.05mm。

（2）各组合块及上下型体错位不大于0.05mm。

（3）顶杆不得高出型腔表面，可低于型腔表面0.05mm以内；复位杆不得高出分型面，可低于分型面0.05mm以内。

（4）型腔表面应平整、光洁，应无凹凸不平和毛刺、麻坑、伤痕等；型腔边缘除注明者外应保持锐边，非型腔表面锐边倒角0.5mm。

（5）总装后应经压蜡试模，起模时应无阻卡现象，熔模飞边厚度不大于0.05mm。

（6）模具外表面应打上产品型号、零件号、模具号、制造日期等标记。

3.3 浇注补缩系统模具及熔模校正用模具

3.3.1 浇注补缩系统模具

浇注补缩系统模具根据其用途可分为通用和专用两种浇注补缩系统用模具，根据其注蜡方式可分为自由浇注用和压注用模具。自由浇注用模承受压力较小，不必设置夹紧力大的锁紧机构，也可采用简单的C形弹性夹。压注用模的结构与机械加工金属模具基本相同。尺寸较小的单一浇注补缩系统组元（如直浇道）也可采用沾帮法成形，沾棒一般采用铝质芯棒，其单边尺寸一般比原组元尺寸小2mm左右的沾蜡量。浇注补缩系统模具的结构应简单，操作方便，并方便焊装。浇注补缩系统模具的型腔尺寸无需精确计算收缩量，加工精度和表面粗糙度要求可适当放低，但贴合面必须平整。表3-18所示为浇注补缩系统用模的参考结构。

表3-18 浇注补缩系统模具类别及结构