压铸件结构设计及压铸工艺

2)对非配合的孔，为了 避免采用抽芯C的方 法(见右图)，可采用 底部通槽，侧面增 加幅板B连接成构架 形。
（二）改进模具结构，减少抽芯部位
• 下图中a所示压铸件，中心方孔深度深，抽芯距离长， 需设专用抽芯机构，模具复杂；加上悬臂式型芯伸入型 腔，易变形，难以控制侧壁壁厚均匀。而采用下图中b 所示的H形断面结构就不需抽芯，简化了模具结构。
8.压铸嵌件 • 镶铸件的作用有如下几个方面： 1、加强压铸件某些部位的强度、耐磨性、导电性、成绝缘 性等。如：铝中铸人钢件提高强度，铸入蓝宝石提高耐 磨性，铸入绝缘材料降低成本及提高绝缘性，铸入铁心 赋予导磁性等； 2、清除压铸件过于复杂的型腔以及内侧凹形无法压铸的型 腔； 3、消除热节，避免疏松； 4、利用低熔点金属压铸代替贵金属，如用高硅铝代替青铜； 5、可将许多小铸件合铸起来代替部分装配 。
（三）方便压铸件脱模和抽芯
• 下图中a所示压铸件，因K处的的型芯受凸台阻碍，无法 抽芯。若将压铸件的形状作一定的修改，变为下图中b 所示的结构，K处的的型芯即可顺利抽出。
二、压铸件基本结构的设计
1.壁厚 压铸件设计的特点之一是壁厚设计。 ◆厚壁： 厚壁会使压铸件的力学性能明显下降，下图表示出锌合 金、铝合金、镁合金的强度增减百分比与铸件壁厚的关 系。
二、压铸件基本结构的设计
• 压铸件随壁厚的增加，其内部气孔、缩孔等缺陷增加， 故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下，应尽量减小 厚度并保持截面的厚薄均匀一致。为了避免缩松等缺陷， 对铸件的厚壁处应减厚，增加加强筋。
二、压铸件基本结构的设计
◆薄壁： 薄壁铸件致密性好，相对提高了铸件强度及耐压性。 但壁不能太薄，太薄使合金熔接不好，易产生缺陷，并 给工艺带来困难。还会会发生填充不良，成形困难。不 同壁厚的铝合金压铸件的密度和强度见下表。
6.压铸齿与螺纹
铜合金只能压铸外螺纹和螺纹的预制孔，其他合金均可 压铸出内、外螺纹。压铸的螺纹也不应过长。 压铸的螺纹与机加工的相比，其表层的耐磨性和耐压性较 好，但尺寸精度、形状的完整性、表面粗糙度等要差些。
7.凸纹、凸台、文字和图案
压铸件上一般将这些结构单元做成凸体的形式。主要 原因是在模具上加工凹体比较方便。 这些单元应避免尖角，图形和笔划尽量简单。
• 肋的设置原则：
• 下图为利用肋改变壁厚的示例：
二、压铸件基本结构的设计
2.铸造圆角
压铸零件上壁面与壁面连接处，不论是直角、还是锐角或钝角，都 应设计成圆角。 作用：有利于金属液流动和压铸件的成型，避免压铸件产生应力集中 和裂纹，延长模具的寿命。
s1/s2≤2时： R=(0.2~0.25)(S1+S2).
4)外形适当加大，保护内部尺寸和形状（见图d)。
5)内部形状改成便于脱型，外部加凹窝，使壁厚趋于均匀 （见下图e)。
• 避免内侧凹 下图a所示的压铸件内法兰 和轴承孔改为内侧凹，抽芯 困难，或需设置复杂的抽芯 机构，或需设置可溶型芯， 这既增加了模具的加工量， 有降低了生产率。若将压铸 件改为图b所示结构，既可 简化模具，又克服了图a所 示压铸件带来的缺点。
4.压铸孔、槽设计
5.肋（加强筋） 作用：在薄壁的情况下，提高压铸件的强度和刚度，防止 变形和裂纹；填充时作为金属液流动的辅助通道。 肋的厚度应均匀，且布置要对称；肋的交接形式尽量不要采 用交叉形式。
• 肋的厚度应小于所在壁的厚度，一般取该处壁的厚度的 2/3～3/4。
• 肋的设置原则：
• 下图为利用肋改变壁厚的示例：
s1/s2>2时：作用：有利于金 属液流动和压铸件的成型， 避免压铸件产生应力集中和 裂纹，延长模具的寿命。 L≥4(s1-s2).
• 两壁连接时的圆角
当s1=s2时：
Ra=2s, Rf=s.
当s1≠s2时： Ra=0~(Rf+s2), Rf=0.6(s1+s2).
• 两壁连接时的圆角
• 两壁连接时的圆角
（二）改进模具结构，减少抽芯部位
• 减少不与分型面垂直的抽芯部位，可以降低模具的复杂 程度，容易保证压铸件的精度。
避免或减少抽芯部位主要注意以下两个问题： 1)当斜度较小时，侧孔采用抽芯的方法。当斜度加大后， 侧孔端与能够在动型与定型的形成部分构成，侧孔便可 以不用抽芯方法也能压铸出。
（二）改进模具结构，减少抽芯部位
8.压铸镶嵌件 压铸时可以将金属或非金属制件铸入压铸零件上，从 而使压铸件的某—部位能够具有持殊的性质或用途。 ●铸入的嵌件形状很多，一般为螺杆、螺母、轴、套、管 状、片状制件等。 ●镶嵌件材料多为铜、钢、纯铁和非金属材料。也有用性 能高于铸件本体金属的，或者用具有特殊性质(如耐磨、 导电、导磁、绝缘等)的材料。
4.压铸孔、槽设计 • 压铸工艺的特点之一，是能直接铸出比较深的小孔。零件设计时，压铸出 的孔的直径不应过小，并且还应考虑孔径与其深度符合一个适宜的比例关 系，同时，孔的斜度也应稍大些。小孔直径、孔径与深度的关系见下表。 • 由于孔距大小、孔所在壁的壁厚以及型芯成形根部的圆角(或斜角)都对型 芯的受力有很大的影响，所以，孔距愈大，孔所在的壁的厚度愈厚，型芯 成形根部的圆角愈小，孔的深度亦应愈浅。这一点，对于厚壁铸件和大的 铸件更应注意。
第四章 压铸件结构设计及压铸工艺
§1. 压铸件结构设计
• 一、压铸工艺对压铸件结构的要求 • 压铸件结构设计的工艺性能是一个十分重要的因素，其结构的合理 性和工艺适应性决定了后序工作能否顺利进行。如分型面的选择，
浇道的设计，推出机构的布置，收缩规律的掌握、精度的保证，缺 陷的种类等都与压铸件本身的压铸工艺性的优劣相关。
合金 锌合金
铝（镁）合金
公差等级CT 4~6 5~7 6~8
铜合金
2、待加工的尺寸，孔取负（-），轴取正（+）；或孔与轴取双向偏差 （±），但其偏差值为CT6级公差的1/2。 3、非配合尺寸，根据铸件结构而定。
• 计算时，按上表规定在基本尺寸公差上再加附加公差。 附加公差是增量还是减量，取决于压铸件线性尺寸本身 受上述两种因素影响的变化而定。
避免压铸件上互相交叉的不通孔
• 3)将型芯B分为两部分，从两侧抽出（见下图c)。
（一）从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
• 避免内侧凹 针对要求采取的措施有： 1)外形不加大，内部形状凸出至底部（见下图a)。
2)局部加厚，内形加至底部，外形加至分型面处，从而消 除侧凹（见下图b) 。
3)原凸台形状不改变，在零件底部开出通孔，模型成型镶 件可以从通孔处插入形成台阶（见下图c)。
（一）从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
• 铸件的分型面上应尽量避免圆角； 如果将结构改为如图4-1b所示的结构，则分型面平整， 加工简便，避免了上述缺点。
（一）从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
• 避免模具局部过薄； 如下图a所示的压铸件，因孔边离凸缘距离过小，易使模 具镶块在a处断裂。若将压铸件改为如下图b所示的 a≥3mm的结构，则使镶快具有足够的强度，延长了模具 的使用寿命。
（一）从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
• 避免压铸件上互相交叉的不通孔； 交叉的盲孔必须使用公差配合较高的互相交叉的型芯 （如图4-3a），这既增加了模具的加工的量，又要求严 格控制抽芯的次序。一旦金属液窜入型芯交叉的间隙中， 便会使抽芯发生困难。若将交叉的盲孔改为图中b所示 的结构，即可避免型芯的交叉，消除了上述的缺点。
二、压铸件基本结构的设计
• 压铸件壁的厚度(壁厚)，是压铸工艺中一个具有特殊意 义的因素。壁厚与整个工艺规范有着密切关系，如：填 充时间的计算、内浇口速度的选择、凝固时间的计算、 模型温度梯度的分析、压力(最终比压)的作用、留型时 间的长短、铸件顶出温度的高低及操作效率。
• 压铸件壁厚的极限范围： 压铸件壁厚的极限范围很难加以限制。通常可按铸件 各个壁厚表面积的总和来选择适宜的壁厚。在零件的工 艺性能好以及压铸生产中又具备良好的工艺条件时，还 可以压铸出更薄的壁。 这时，锌合金铸件最小壁厚度为0.5mm，铝合金铸件 最小厚度为0.7mm，镁合金铸件最小厚度为0.8mm，铜合 金铸件最小厚度为1mm。
• 在设计的零件有铸入镶件时，应符合下列要求： 1)铸件铸入后，被基体金属所包紧，不应松动； 2)件周围的铸件基体金属不应小于1.5mm，大铸件上应增 厚； 3)镶件与铸件金属基体之间不应产生电化腐蚀，这时，镶 件的表面可加保护层； 4)镶件上被包围的部分不应有清角、棱边，以免铸件开裂； 5)有镶件的铸件应避免热处理，以免两种金属相变的不同 而产生体积变化的不同，导致镶件在铸件内松动； 6)镶件应能满足放入模型内的定位要求和各种公差配合的 要求； 7)镶件的形状和在铸件上所处的位置应使压铸生产时放置 方便。
• 压铸件的结构设计直接影响压铸模的结构设计和制造的难易程度、 生产率和模具的使用寿命等。
（一）从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
• 铸件的分型面上应尽量避免圆角；
如图4-1a中的圆角不仅增加了模具的加工难度，而且使圆 角处的模具强度和寿命有所下降。若动模与定模稍有错位， 压铸圆角部分易形成台阶，影响外观
二、压铸件基本结构的设计
1.壁厚及肋
二、压铸件基本结构的设计
• 对于大面积的平板类厚 壁铸件，设置筋以减少 壁厚。下图为设置筋以 减少壁厚的示例。
• 改进铸件上壁 过厚的部位的 示例
• 肋的作用是： • 壁厚改薄后，用以提高零件的强度和刚性，防止或减少 铸件收缩变形，避免工件从模型内顶出时发生变形，填 充时用以作辅助回路(金属流动的通路)。 • 肋的厚度应小于所在壁的厚度，一般取该处壁的厚度的 2/3～3/4。
（四）加工余量 • 压铸件能达到较高的精度，故多数的表面和部 件都不必进行机械加工，便可直接装配使用。 同时还有以下两个原因也不希望对压铸件进行 机械加工： 1)压铸件表层坚实耐磨，加工会失去这层好的表皮； 2)压铸件有时有内部气孔存在，分散而细小的气孔 通常是不影响使用的，但机械加工后却成为外 露气孔，反而可能影响使用。
（一）从简化模具结构、延长模具使用寿命考虑
• 避免压铸件上互相交叉的不通孔； • 1)又如下图所示，左图为抽芯C的型芯与型芯G交叉，右 图将型芯G分为相对的两部分，在抽芯C的轴线处结合， 避免了型芯交叉。
避免压铸件上互相交叉的不通孔
• 2)抽、拔的型芯C1和C2交叉，可将C2半圆部分改由C1构 成，避免C1插到C2内，零件左端的端部形状亦做相应更 新（见下图b)。
3.脱模斜度（铸造斜度） 作用： • 减少铸件与模型的摩擦，容易取出铸件； • 保证铸件表面不被拉伤； • 延长模型使用寿命。 压铸件上各部分所需要的斜度值是不相同的，应按金属收缩 的方向来确定。当金属的收缩受到的阻力大时，斜度应大些， 反之则取小些。
一般规定：脱模深度浅的大于深的；高熔点合金大于低熔点 合金；形状复杂的大于形状简单的；厚壁大于薄壁；内侧大 于外侧。 压铸件的脱模斜度见表4-3。
三、压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量
（一） 压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量
◇压铸件的尺寸精度
压铸件的尺寸精度较高，基本上由压铸模的制造精度而定。
1.长度尺寸
压铸件线性尺寸公差及选用见表4-5。 尺寸公差带的位置如下： 1、不加工的配合尺寸，孔取正（+）， 轴取负（-）。
表4-5 压铸件基本公差等级
2.壁厚、肋厚、法兰或凸缘厚度等尺寸。 • 壁厚、肋厚、法兰或凸缘厚度等尺寸公差按表4-7选取。
3.圆角半径尺寸 • 圆角半径尺寸公差按表4-8选取
4.锥度尺寸 • 自由角度和自由锥度尺寸公差按表4-9选取。锥度公差按
锥体母线长度决定，角度公差按角度短边长度决定。
5.孔中心距尺寸 • 孔中心距尺寸公差按表4-10选取。若受模具分型面和活 动部分影响，在基本尺寸公差上也应加附加公差。
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（二）表面形状和位置公差 • 对于压铸件来说，变形是一个不可忽视的问题，其公差 值应控制在一定的范围内，整形前后的平面度和直线度 公差，平行度、垂直度和倾斜度公差，同轴度和对称度 公差分别按表4-11、表4-12和表4-13选取。
（三）表面粗糙度
• 在填充条件良好的情况下，压铸件表面粗糙度 一般比模具成型表面的粗糙度低两级。 • 如果是新模具压铸件上可衡量的表面粗糙度应 达到相当于国标GB131-89的Ra2.5~6.3mm，也 可能达Ra0.32mm。随着模具使用次数的增加， 通常压铸件的表面粗糙度值会逐渐变大。