成型设备06方案

第六章第六章 压铸机压铸机主讲：程永奇程永奇材料与能源学院2024/6/21材料成形设备材料成形设备2主要内容主要内容v压铸机的工作原理工作原理与分类分类v压铸机的本体结构本体结构v压铸机的主要技术参数技术参数与选用选用v新型压铸工艺装备简介2024/6/21材料成形设备材料成形设备3第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类v一、压铸成形特点一、压铸成形特点压力铸造简称压压铸铸，它是将将熔熔融融合合金金在在高高压压、高高速速条条件件下下充充型型并并在在高高压压下下冷冷却却凝凝固固成成形形的的一一种种精精密密铸铸造造方方法法，是发展较快的一种少无切削加工制造金属制品的方法。高高压压和高高速速是压铸区别于其他铸造方法的重要特征。第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类v压铸有以下主要特点压铸有以下主要特点：1)压压铸铸件件尺尺寸寸精精度度和和表表面面质质量量高高。尺寸精度一般可达IT11IT13，最高可达IT9；表面粗糙度可达Ra3.2Ra0.4m。制品可不经机械加工或少量表面机械加工就可直接使用，并且可压铸成形薄壁(最小壁厚约0.3mm)、形状复杂、轮廓清晰的铸件。2)压压铸铸件件组组织织致致密密，硬硬度度和和强强度度较较高高。因熔融合金在压力下结晶，冷却速度快，故表层金属组织致密，强度高，表面耐磨性好。3)生产率高，易实现机械化和自动化生产率高，易实现机械化和自动化。2024/6/21材料成形设备材料成形设备42024/6/21材料成形设备材料成形设备5第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类4)可可采采用用镶镶铸铸法法简简化化装装配配和和制制造造工工艺艺。压铸时将不同的零件或嵌件先放入压铸模内，一次压铸将其连接在一起，可代替部分装配工作量，又可改善制品局部的性能。5)压压铸铸件件易易出出现现气气孔孔和和缩缩松松，除除充充氧氧压压铸铸件件外外一一般般不不宜宜进进行行热热处处理理。因压铸速度极快，模腔内的气体难以完全排除，金属液凝固后残留在铸件内部，形成细小的气孔；而厚壁处难以补缩易形成缩松。6)压压铸铸模模具具结结构构复复杂杂、材材料料及及加加工工的的要要求求高高，模具制造费用高，适于大批量生产的制品模具制造费用高，适于大批量生产的制品。2024/6/21材料成形设备材料成形设备6第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类v二、压铸机的分类、型号二、压铸机的分类、型号1压铸机的分类压铸机的分类压铸机的分类主要按熔熔炼炼炉炉的的设设置置、压压射射装装置置和和锁锁模模装装置置的布局的布局等情况进行分类。具体类型有：(1)热热压压室室压压铸铸机机 指金金属属熔熔炼炼和和保保温温与与压压射射装装置置连连为一体为一体的压铸机。(2)卧卧式式冷冷压压室室压压铸铸机机 指金金属属熔熔炼炼部部分分与与压压射射装装置置分分开开单单独独设设置置，压压射射冲冲头头水水平平方方向向运运动动，锁锁模模装装置置呈水平分布呈水平分布的压铸机。(3)立立式式冷冷压压室室压压铸铸机机 指金金属属熔熔炼炼部部分分与与压压射射装装置置分分开开单单独独设设置置，压压射射冲冲头头垂垂直直方方向向运运动动，锁锁模模装装置置呈水平分布呈水平分布的压铸机。2024/6/21材料成形设备材料成形设备7第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类(4)全全立立式式冷冷压压室室压压铸铸机机 指金金属属熔熔炼炼部部分分与与压压射射装装置置分分开开单单独独设设置置，压压射射冲冲头头垂垂直直方方向向运运动动，锁锁模模装装置置呈呈垂垂直直分分布布的压铸机。其中按压射冲头运动方向的不同还可分为上压式和下压式两种。上上压压式式为压射冲头由下往上压射的压铸机；下下压压式式为压射冲头自上而下压射的压铸机。不同类型的压铸机对模具的结构形式和安装、使用要求均有不同，生产上应注意合理选用。2024/6/21材料成形设备材料成形设备8第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类v2压铸机型号表示压铸机型号表示压铸机型号压铸机型号主要反映压铸机类型压铸机类型和锁模力大小锁模力大小等基本参数。表示方法表示方法：J“J”表示“金属型铸造设备”，J后第一位阿拉伯数字表示压铸机所属“列列”，有两大列，分别用“1”和“2”表示，“1 1”表表示示“冷冷压压室室”，“2 2”表表示示“热热压压室室”；J后第二位阿拉伯数字表示压铸机所属“组组”，共分9组，“1 1”表示表示“卧式卧式”，“5 5”表示表示“立式立式”；第二位以后的数字表示锁锁模模力力的的l/100kNl/100kN；在型号后加有A、B、C、D字母时，表示第几次改型设计第几次改型设计。2024/6/21材料成形设备材料成形设备9第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类v三、压铸机的工作原理1热压室压铸机热压室压铸机热压室压铸机压射部分与金属熔化部分连为一体，并浸在金属液中，如图6-1所示。装有金属液的坩埚6内放置一个压室5，压室与模具之间用鹅颈管相通。金属液从压室侧壁的通道a进入压室内腔和鹅颈通道c，鹅鹅颈颈嘴嘴b的的高高度度应应比比坩坩埚埚内内金金属属液液最最高高液液面面略略高高。压压射射前前，压射冲头4处于通道a的上方；压压射射时时，压射冲头向下运动，当压射冲头封住通道a时。压射冲头将金属液压入模腔，充满型腔并保保压压适当时间后压射冲头提升复位。鹅颈通道内未凝固的金属液流回压室，坩埚内的金属液又向压室补充，待下一循环压射。压铸机锁模部分的结构与工作过程同塑料注射机相似。2024/6/21材料成形设备材料成形设备10第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类2024/6/21材料成形设备材料成形设备11第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类2立式冷压室压铸机立式冷压室压铸机图6-2为立式冷压室压铸机工作原理图，锁模部分呈水平设置，负责模具的开、合模及压铸件的顶出工作；压射部分呈垂直设置，压射冲头3与反料冲头5可上下垂直运动。压室4与金属熔炉分开设置。压压铸铸时时，模具闭合，取一定量金属液倒入压室内，反料冲头上升堵住浇道b(图6.2a)。当压射冲头下降接触金属液时，反料冲头随压射冲头往下移动，使压室与模具浇道相通，金属液在压射冲头高压作用下，迅速充满模腔a成形(图6.2b)。压铸件冷却成形后，压射冲头上升复位，切断余料e并将其顶出压室，接着进行开模顶出压铸件(图6.2c)。2024/6/21材料成形设备材料成形设备12第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类3卧式冷压室压铸机卧式冷压室压铸机成形过程如图6.3所示。压铸机压室与金属合金熔炉也是分开设置的，压室呈水平布置，并可可从从锁锁模模中中心心向向下下偏偏移移一定距离一定距离(部分压铸机偏移量可调部分压铸机偏移量可调)。压压铸铸时时，将金属液c注入压室中(图6.3a)；压射冲头向前压射，将金属液经模具内浇道a压射入模腔b，保压冷却成形(图6.3b)；冷却时间到开模，同时压射冲头继续前推，将余料e推出压室，让余料随动模1移动，压射冲头复位，等待下一循环。动模开模结束，顶出压铸件d，再合模进行下一循环工作。2024/6/21材料成形设备材料成形设备13第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类4全立式冷压室压铸机全立式冷压室压铸机(1)压射冲头上压式压铸机压射冲头上压式压铸机n图6.4所示为压射冲头上压式压铸机工作过程原理图。n金属液2倒入压室3，模具闭合，压射冲头1上压，使金属液经过浇注系统进入模腔6，冷却成形后开模，压射冲头继续上升，推动余料7随铸件移动，通过模具顶出机构顶出压铸件及浇注系统，同时压射冲头复位。2024/6/21材料成形设备材料成形设备14第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类2024/6/21材料成形设备材料成形设备15第一节第一节 压铸机的工作原理与分类压铸机的工作原理与分类(2)压射冲头下压式压铸机压射冲头下压式压铸机n工作过程如图6-5所示。n模具闭合后，将金属液3浇入压室2内，反料冲头在弹簧5作用下上升封住横浇道6，当压射冲头1下压时，迫使反料冲头后退，金属液经浇道进入模腔，冷却定形后开模，压射冲头复位，顶出机构顶出铸件及浇注系统凝料。推出机构复位后，反料冲头在弹簧作用下复位。2024/6/21材料成形设备材料成形设备162024/6/21材料成形设备材料成形设备17（压铸视频）（压铸视频）2024/6/21材料成形设备材料成形设备18第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构v一、压铸机的结构形式及特点一、压铸机的结构形式及特点组组成成：合合模模机机构构、压压射射机机构构、机机座座、动动力力部部分分、液液压压与与电电气控制系统气控制系统及其他辅助装置其他辅助装置。需配备合金熔炉合金熔炉和保温炉保温炉。1热压室压铸机热压室压铸机金金属属熔熔炼炼、保保温温部部分分与压压射射装装置置构成机床的铸料系统，压射装置直接浸没于金属液中压射装置直接浸没于金属液中。锁模装置类似于塑料注射机。图6-6为PC控制的热压室压铸机的外形图。多为中小型机，易实现生产过程自动化，生产率高，金属消耗量少。但压室长时间浸没在高温的金属液中易被侵蚀，影响压射构件的使用寿命，增加合金中的杂质成分，导致压铸合金成分不纯。压射比压较小。目前多用于铅、锡、锌等低熔点合金铸件的生产。2024/6/21材料成形设备材料成形设备19第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构2024/6/21材料成形设备材料成形设备20第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构2卧式冷压室压铸机卧式冷压室压铸机不不带带金金属属熔熔炼炼和和保保温温装装置置，压压射射装装置置和和锁锁模模装装置置呈呈水水平平分分布布，压射装置由压室和压射冲头组成，并可可根根据据模模具具浇浇注注系系统统需需要要向向下下偏偏移移一一定定距距离离，机床上常配有自动加料装置。锁模装置与卧式塑料注射机相似。图6.7为J1116型卧式冷压室压铸机外形图。压室的工作条件比热压室好，可以采用大吨位的卧式压射缸，适合中大型压铸机。可用于铝合金、镁合金、铜合金及黑色金属的压铸成形。2024/6/21材料成形设备材料成形设备21第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构2024/6/21材料成形设备材料成形设备22第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构3立式冷压室压铸机立式冷压室压铸机不不带带金金属属熔熔炼炼装装置置，压压射射装装置置呈呈垂垂直直分分布布，由压室、压射冲头与反料冲头组成，进料口在机床模板中心处。锁锁模模装装置置呈呈水水平平分分布布，其结构与卧式冷压室压铸机相同。占地面积较卧式压铸机小，金属液杂质上浮压射时不易进入模腔，有利于提高铸件质量。模模具具模模腔腔可可沿沿中中心心对对称称布布置置，使模具压力中心与压铸机锁模中心重合，便于压铸具有中心浇口的铸件。生产率较热压室和卧式冷压室压铸机低。金属液从压室进入模腔需经90转折，压力损失大。可用于锌、铝、镁和铜合金压铸件的生产。2024/6/21材料成形设备材料成形设备23第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构卧卧式式与立立式式冷冷压压室室压压铸铸机机相比，其压室结构较简单，故障少，维修方便，易于实现自动化；金属液流程短，压力和热量损失少，铸件致密性好。但卧式冷压室压铸机压室内的金属液与空气接触，产生氧化表面较大，而且氧化渣等杂质会进入模腔，影响压铸件质量。在卧卧式式冷冷压压室室压压铸铸机机上上使使用用的的压压铸铸模模，通通常常要要求求浇浇注注系系统统的的主主浇浇道道位位置置向向下下偏偏置置，以防压射冲头加压前金属液自行流入模腔。该压铸机可压铸的合金种类较多，适应性较强，特别是压铸铝合金方面应用广泛。但不便于压铸带有嵌件的铸件，生产中心浇口压铸件的压铸模结构复杂。2024/6/21材料成形设备材料成形设备24第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构4全立式冷压室压铸机全立式冷压室压铸机压压射射装装置置和和锁锁模模装装置置均均呈呈垂垂直直分分布布，总体结构类似于四柱液压机，其中按压射冲头运动方向的不同还可分为上压式和下压式两种。n上压式上压式为压射冲头由下往上压射的压铸机；n下压式下压式为压射冲头至上而下压射的压铸机。特特点点：模模具具水水平平放放置置，稳固可靠，安放嵌件方便。广泛用于压铸电动机转子类零件；金属液进入模腔时转折少，流程短，减少了压力和热量的损失；设备占地面积小。但设备高度大，不够稳定，铸件顶出后需人工取出，不易实现自动化生产。2024/6/21材料成形设备材料成形设备25第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构v二、压铸机的主要机构示例二、压铸机的主要机构示例1 1压射装置压射装置压压射射装装置置是是实实现现液液态态金金属属高高速速充充型型，并并使使金金属属液液在在高高压压下下结结晶晶凝凝固固成成铸铸件件的的重重要要机构机构。压压射射装装置置不不仅仅要要能能达达到到压压铸铸工工艺艺要要求求的的压压射射比比压压和和压压射射速速度度，而而且且还还应应使使压压射射过过程程的的压压射射速速度度、压压射射力力、压压力力建建立立时时间间等等能能方方便便地地调调节节，以以便便更更好好的的适适应应各各种种压压铸铸工艺的要求工艺的要求。2024/6/21材料成形设备材料成形设备26第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构(1)增增压压缸缸有有背背压压压压射射装装置置 图6.8所示为J1113A型压铸机采用的三级压射增压机构。它由带带缓缓冲冲器器的的普普通通液液压压缸缸和和增增压压器器组组成成，联合实现分级压射，具有两种速度和一次增压压射的机构。压室1和压射缸6固定在压射支架16上，支架底部装有升降器17，以便调节压射机构位置，使之与模具浇口套对准。2024/6/21材料成形设备材料成形设备272024/6/21材料成形设备材料成形设备28第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构第第一一级级压压射射：压力油经增压器的油孔14进入，由于增压器活塞的背压腔11有背压，增压活塞12不能前移，压力油经活塞中的单向阀进入压射缸的后腔，汇集在缓冲杆周围的分油器8中，由于节流阀杆9的作用，只有很小流量的压力油从分油器的中心孔进入，作用在压射活塞的缓冲杆端部截面上，作用力也小，因而压压射射活活塞塞慢慢速速前前进进，进进行行慢慢速速压压射射，压射冲头2缓缓地封闭压室1注液口，以免金属液溢出，同时以利于压室中空气的排出和减少气体卷入。2024/6/21材料成形设备材料成形设备29第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构第第二二级级压压射射：当压射冲头越过注液口(即缓冲杆脱开分油器8时)，大流量压力油进入压射缸，推动压射活塞快速前进，实现快速压射充模快速压射充模。第第三三级级压压射射：金属液充满模腔，压射活塞停止前进的瞬间，增压活塞及单向阀阀芯13前后压力不平衡，增压活塞因压差作用而前移，单向阀阀芯在弹簧10作用下自行关闭，实现压射增压压射增压。2024/6/21材料成形设备材料成形设备30第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构压射结束后，只要压射缸前腔进入压力油，同时增压器的油孔14回油即实现压射冲头回程。回程后期由于缓冲杆重新插入分油器中，回程速度降低起缓冲作用。这种压射机构其压射速度和压射力均可按工艺要求进行调节。压压射射力力的的调调节节：当当压压射射活活塞塞面面积积一一定定时时，压压射射力力决决定定于于增增压压压压力力，而而增增压压压压力力的的大大小小又又决决定定于于背背压压腔腔压压力力的的大大小小。背背压压力力越越大大增增压压力力越越小小，反反之之亦亦然然。背背压压力力可可通通过过接接通通背背压压腔腔油油路路上上的的单单向向顺顺序序阀阀与与单单向节流阀配合调整向节流阀配合调整。压压射射速速度度的的调调节节：第第一一级级低低速速压压射射速速度度，可可通通过过节节流流阀阀杆杆9调调节节；第第二二级级高高速速压压射射速速度度，由由油油口口14的的调调节螺杆调整节螺杆调整。2024/6/21材料成形设备材料成形设备31第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构(2)增增压压缸缸无无背背压压压压射射装装置置 图6-9所示为J1116型PLC控制压铸机的压射装置，采用分分罐罐式式压压射射增增压压结结构构。它用两个蓄能器分别对压射缸和增压缸进行快速增压，增压压力通过调整蓄能器压力来改变，压射速度、压射力和压力建立时间都能分别单独调节，互不影响。2024/6/21材料成形设备材料成形设备32第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构2024/6/21材料成形设备材料成形设备33第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构v工工作作过过程程：合模结束信号发讯后压射开始，压力油由油口13进入压射缸4进行慢速压射，当随动杆3离开行程感应开关5时，切换为快速压射，此时快速压射蓄能器的压力通过油口13进入压射缸进行快速压射，快速压射工作油同时进入增压缸起动阀12，当模腔内金属液充满，快速压射因突然停止引起的压力冲击使阀12换向，受阀12控制的增压缸控制阀8打开，增压蓄能器的压力油进入增压缸，推动增压活塞产生压射增压。2024/6/21材料成形设备材料成形设备34第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构优点优点：n压射速度高，反应与升压时间短；n反应与升压时间可单独调节；n压力稳定不受压射速度影响；n增压压力可通过增压蓄能器上的减压阀直接进行调整；n由于压射与增压蓄能器分开，互不干扰。该压射增压装置允许在很大范围内调整压铸工艺参数，对不同的铸件压铸成形，可以选择较佳的压铸工艺。2024/6/21材料成形设备材料成形设备35第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构2合模装置合模装置压压铸铸机机的的合合模模机机构构主主要要完完成成模模具具的的开开、合合动动作作及及压压铸铸件件的的顶顶出出等等工工作作。要求合模机构动作既平稳又迅速，锁紧可靠，便于压铸模的装卸和模具的清理，压铸件的取出方便可靠。压铸机的合模机构与塑料注射机相似，也有全全液液压压锁锁模模和液液压压一一机机械械联联合合锁锁模模两大类。2024/6/21材料成形设备材料成形设备36第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构图6-10为J1113A型压铸机采用的全全液液压压合合模模机机构构。整个机构由合模缸组、活塞组、动模板5、充液箱2、填充阀3和增压器7等组成。V3为开模腔，V1为内合模腔，V2为外合模腔，活塞组中的差动活塞1和外活塞及动模板相连接。2024/6/21材料成形设备材料成形设备37第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构全全液液压压合合模模机机构构以油液为工作介质，又应用组合缸结构，所以工作平稳，推力大，效率高，可以获得比动力源大好几倍的输出力(达1020倍)。对于不同厚度的压铸模，安装时不需调整合模缸座的位置便可使用，省去了合模缸座位置调节机构，生产中压铸模的受热膨胀也能自动补偿而不影响合模力的大小。这种机构较简单，操作方便。但全液压合模机构的工作周期较长，尤其是大规格的压铸机，为具有更大锁模力，液压缸径更大，增压时间更长，影响生产率和增加动力消耗，且机构庞大，不便加工、维修。全全液液压压合合模模机机构构一一般般用用于于小小型型或或中中型型压压铸铸机机。对对于于大大中中型型压压铸机的合模机构，广泛采用液压一机械合模机构。铸机的合模机构，广泛采用液压一机械合模机构。2024/6/21材料成形设备材料成形设备38第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构3液压系统液压系统液液压压系系统统是是完完成成压压铸铸工工艺艺过过程程的的动动力力和和驱驱动动部部分分。早早期期的压铸机大多采用电电气气元元件件和和液液压压元元件件联联合合的的控控制制系系统统，这类机型生产中仍在使用。随着现现代代科技的发展，可可编编程程序序控控制制技技术术等的应用日益普遍，许多新的液压阀和电气元器件得到应用。(1)J1113A型压铸机的液压系统 如图6-13所示，该系统压射与增压共用一个蓄能器，液压控制系统较为简单。液压控制原理如下：2024/6/21材料成形设备材料成形设备392024/6/21材料成形设备材料成形设备40第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构1)1)压力控制和自动卸载压力控制和自动卸载2)2)合模与插芯合模与插芯3)3)锁模与压射锁模与压射4)4)开模与抽芯开模与抽芯5)5)压射冲头回程压射冲头回程6)6)机器中停机器中停2024/6/21材料成形设备材料成形设备41第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构4电气控制系统电气控制系统为增强压铸机的控制稳定性和可靠性，提高生产效率和节约能源，便于操作和维护，目前许多厂家生产的压铸机都采用了可编程序控制。2024/6/21材料成形设备材料成形设备42第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构5辅助装置辅助装置压压铸铸机机的的辅辅助助装装置置是是根根据据需需要要在在压压铸铸机机上上增增设设的的某某些些专专门门的的机机构构，如冷压室压铸机的金属液保温炉及自动舀料机构，自动取件机械手，液压侧抽芯装置，为方便装模而设的合模部分拉杆与定模板自动分离操纵机构等。冷压室压铸机均需要把金属液从保温炉输送到压室。早期多为人工操作，目前多用自动浇注装置。这类装置常用的有三大类，即气气压压注注料料装装置置、取取料料机机械械手手以及电电磁磁泵泵。电磁泵按线性马达的原理工作，它没有运动部件，金属流动速度可以在非常精密的范围内进行调节。但因电磁泵由特殊陶瓷材料制造的主体需要经常更换，费用很高，故应用不多。2024/6/21材料成形设备材料成形设备43第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构(1)气气压压注注料料装装置置 该类装置又有真空型和低压型两种。图6.17为真真空空型型注注料料装装置置示意图，它是用一台与压室连通的真空泵把金属液吸入压室。合模后打开真空泵阀门，金属液沿供液管而上吸入压室，当延时时间到，压射冲头慢速压射。压射冲头自动切断真空泵及金属液供应，电磁阀关闭，等待下一个循环。低低压压型型注注料料装装置置是把低压空气加在保温炉内熔池液面上，迫使金属液沿管道上升进入压室，该装置比真空系统简单，供液管不必与压室直接相连。为保证每次供给的金属液量相同，必须改变空气压力来补偿液面的变动。2024/6/21材料成形设备材料成形设备44第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构2024/6/21材料成形设备材料成形设备45第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构(2)取取料料机机械械手手 常见形式有“潜水鸭”式、直线滑道式和转臂式等。图6.18为“潜水鸭”式取料机械手示意图。装在转轴上的浇杯与金属流槽做成一体，浇杯浸没在液面下勺取金属液。调整浇杯的高低可以改变勺取金属液的量。其优点是结构简单，特别适于压射较大铸件的情况。缺点是金属流槽短，保温炉必须紧靠压铸机安装。2024/6/21材料成形设备材料成形设备46第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构2024/6/21材料成形设备材料成形设备47第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构直直线线滑滑道道式式取取料料机机械械手手 图6-19为直线滑道式取料机械手简图。滑道上挂一浇杯，取料时浇杯下降到熔池预定深度后上升，然后沿滑道移到压射室，倾倒浇杯，金属液就注入压室。2024/6/21材料成形设备材料成形设备48第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构转转臂臂式式取取料料机机械械手手 图6-20为转臂式取料机械手示意图。转臂绕熔炉和压室之间的转轴转动，用浇杯勺取金属液，移动到压室附近时，转动浇杯将金属液倒人压室。为保证每次勺取的金属液量相同，常用低压探针探测熔池金属液面的位置，以确定浇杯下降的深度。2024/6/21材料成形设备材料成形设备49第二节第二节 压铸机的本体结构压铸机的本体结构为克服夹带氧化物的问题，研制了由底部充填金属液的浇杯，如图6-21所示。该浇杯浸入溶池，但上表面始终处于液面之上。拔起底部锥塞后，金属液充入浇杯，重新塞上锥塞，将浇杯移至压室注入孔正上方位置后，拔起锥塞浇注金属液。为防止锥塞泄露金属液，设计了锥塞转动塞紧结构可有效防止塞孔处泄露问题的发生。2024/6/21材料成形设备材料成形设备50第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用v一、压铸机主要技术参数一、压铸机主要技术参数v压铸机的性能参数包括：压压射射、合合模模及及设设备备技技术经济指标术经济指标三个部分的内容。1合模力合模力指指压压铸铸机机的的合合模模装装置置对对模模具具所所能能施施加加的的最最大大夹夹紧紧力力，单位常用kN。它限限制制了了设设备备所所能能成成形形制制品品的的最最大大投投影影面积面积。2压射力压射力指指压压射射冲冲头头作作用用于于金金属属液液的的最最大大力力，单位常用kN。压射过程中设备作用于金属液的压射力不是恒定不变的，它的大大小小随随不不同同的的压压射射阶阶段段而而改改变变，在在金金属属液液充充满模腔的瞬间升至最大值满模腔的瞬间升至最大值。2024/6/21材料成形设备材料成形设备51第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用3压射比压压射比压压压射射冲冲头头作作用用于于单单位位面面积积金金属属液液表表面面上上的的压压力力，单位常用MPa。压压射射比比压压是是确确保保制制品品致致密密性性和和金金属属液液充充填填能能力力的的重重要要参参数数，其大大小小受受压压铸铸机机的的规规格格和和压压室室直直径的影响径的影响，它们之间的关系为 式中，p为压射比压(Pa)；F为压射力(N)；d为压室直径(m)；A为压射冲头截面积(m2)。4压室容量压室容量指指压压铸铸机机的的压压室室每每次次浇浇注注能能够够容容纳纳金金属属液液的的最最大大质质量量，单位常用kg，其大大小小与与压压室室直直径径及及压压铸铸合合金金的的种种类有关类有关，反映了设备能够成形制品的最大质量反映了设备能够成形制品的最大质量。2024/6/21材料成形设备材料成形设备52第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用5工作循环次数工作循环次数指指压压铸铸机机每每小小时时最最高高的的循循环环周周期期数数。它与与设设备备的的压压射射装装置置性性能能、合合模模装装置置性性能能、压压铸铸合合金金的的种种类类、压压铸铸工工艺艺参参数数、制制品品结结构构形形状状、模模具具结结构构等等有有关关。因此，一般以设备的空循环时间来表示。空空循循环环时时间间是在在没没有有浇浇注注、压压射射、保保压压、冷冷却却及及取取出出制制品品等等动动作作的的情情况况下下，完完成成一一次次循循环环所所需需要要的的时时间间，它由由合合模模、压压射射、压压射射退退回回、开开模、顶出、顶出回退等动作过程组成模、顶出、顶出回退等动作过程组成。2024/6/21材料成形设备材料成形设备53第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用6合模部分基本尺寸合模部分基本尺寸它包包括括模模板板尺尺寸寸和和拉拉杆杆有有效效间间距距、模模板板间间距距与与模模具具最最大大、最最小小厚厚度度等等，这些参数决定了设备所用模具尺寸的大小和它们之间的安装关系。此外，压铸机的基本参数还有开开模模力力、开开模模行行程程、顶顶出出力力和和行行程程、浇浇注注中中心心偏偏距距、设设备备动动力力和外外形形尺尺寸寸大大小小等，它们从不同的角度反映出设备的性能和特征。压铸机的主要技术参数见表6-1。2024/6/21材料成形设备材料成形设备542024/6/21材料成形设备材料成形设备55第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用v二、压铸机的选用二、压铸机的选用压铸机的结构类型和规格有许多，实际生产中应根据产品的需要和具体情况选择压铸机。通常按按压压铸铸成成形形合合金金种种类类可大致确定压铸机的类型，如镁、锌合金及其他低熔点合金压铸成形通常选用热热压压室室压压铸铸机机，而铝、铜合金及黑色金属压铸通常选用冷压室压铸机冷压室压铸机。冷压室压铸机又可根根据据压压铸铸件件的的不不同同结结构构加以选择，如用中心浇口的制品比较适合于立立式式冷冷压压室室压压铸铸机机成形，而用侧浇口的制品较适合于卧卧式式冷冷压压室室压压铸铸机机成形，带嵌件(如电动机转子)压铸件则较适合于全全立式压铸机立式压铸机压铸成形。选定了压铸机类型之后，具体规格的确定需要对相关参数加以校核才能最终选定。2024/6/21材料成形设备材料成形设备56第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用1锁模力校核锁模力校核为保证压铸成形时不因胀模力在模具分型面上产生溢料，必须使设备提供的锁模力大于模具的胀模力，所需锁模力的大小与压射比压、压铸制品(含浇注与排溢系统)在开模方向上总的投影面积及胀模合力中心偏移情况有关。即 F锁锁KF胀胀 式中，F锁为锁模力(kN)；F胀为胀模力(kN)；K为安全系数，一般为11.3，小型薄壁铸件取小值，大型铸件取大值。胀模力F胀的大小可用下式计算 F胀胀=pA103 式中，p为压射比压(MPa)；A为压铸件及浇注系统、排溢系统在分型面上的投影面积(m2)。2024/6/21材料成形设备材料成形设备57第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用如图6-22所示，当模具带有侧抽芯机构时，其楔楔紧紧块块的的法法向向分分力力与与胀胀模模力力是是叠叠加加在在一一起起的，因此计算胀模力时应加上这个力。另外总总胀胀模模力力中中心心偏偏离离压压铸铸机机合合模模中中心心时时，将将使使所所需需的的锁锁模模力力进进一一步步加加大大，所以校核锁模力时还应将其计算在内。具体计算方法如下：侧抽芯楔紧块法向分力法向分力为 F1=pA1tan103 式中，F1为楔紧块斜面的法向分力(kN)；Al为侧抽形芯成形部分沿抽芯方向的投影面积之和(m2)；为楔紧块斜角。2024/6/21材料成形设备材料成形设备58第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用此时，使模具打开趋势的合力合力F合为 F合=F胀+F1=p(A+A1tan)103所需的锁模力锁模力为 F锁KF合考虑F合中心与锁模力中心偏离因素影响，锁锁模模力力应应满足下式要求满足下式要求：F锁KF合(l1+l0)/l1式中，l1为模具边缘至压铸机锁模中心的距离(mm)；l0为模具打开趋势合力至压铸机锁模中心的距离(mm)。2024/6/21材料成形设备材料成形设备59第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用2024/6/21材料成形设备材料成形设备60第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用2压室容量的校核压室容量的校核选定压铸机规格后，压射比压、压室直径以及压室额定容量均可确定。因此，每次压铸的金属液总量不得超过压室可容纳的金属液总量G，即 G0G=(Vl+V2+V3)/1000 式中，G0为压铸机压室额定容量(kg)；G为每次压铸所需的金属液总量(kg)；V1为压铸件的体积(cm3)；V2为压铸件浇注系统的总体积(cm3)；V3为压铸件排溢系统的总体积(cm3)；为合金密度(g/cm3)。2024/6/21材料成形设备材料成形设备61第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用3开模行程校核开模行程校核与塑料注射机开模行程校核一样，模具厚度对设备开模行程的影响在不同合模机构的压铸机中有所不同。当压铸机为全液压合模机构时，设备的开模行程为合模行程减去模具厚度；当压铸机为曲肘式合模机构时，模具厚度对设备的开模行程无影响，开模行程为定值。校核开模行程方法可参看塑料注射机选用有关章节。2024/6/21材料成形设备材料成形设备62第三节第三节 压铸机主要技术参数与选用压铸机主要技术参数与选用4模具安装尺寸的校核模具安装尺寸的校核模具安装尺寸校核主要有以下几个方面：1)浇口套与压室(冷压室压铸机)、浇口套与喷嘴(热压室压铸机)连接处配合要正确。2)模具外形尺寸应小于压铸机模板尺寸，且通常长(或宽)方向应小于压铸机拉杆有效间距，以便于模具的安装。3)当模具用螺栓直接固定在压铸机模板上时，模具座板上孔位应与压铸机模板上的安装螺孔对应。4)模具顶出机构与压铸机顶出杆的连接结构应适应。此外，还应对压铸机的开模力、顶出力和顶出行程进行必要的核对，以免出现模具无法正常工作的情况。2024/6/21材料成形设备材料成形设备63第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v一、半固态压铸成形一、半固态压铸成形1半固态压铸成形工艺特点半半固固态态压压铸铸是是当当金金属属液液凝凝固固时时对对其其进进行行强强烈烈搅搅拌拌，并并在在一一定定的的冷冷却却条条件件下下获获得得5050左左右右甚甚至至更更高高的的固固体体组组分分的的金金属属熔熔料料时时，对对其其进进行行压压铸铸的的方方法法。半固态金属熔料中固体质点为球状，相互之间分布均匀且彼此隔离地悬浮在金属母液中。常见的压铸方法有两种：一是将将半半固固态态的的金金属属熔熔料料直直接接加加入入压压室室压压铸铸成成形形，该该法法称称为为流流变变压压铸铸法法；另一种是将将半半固固态态金金属属熔熔料料制制成成一一定定大大小小的的锭锭块块，压压铸铸前前重重新新加加热热到到半半固固态态温温度度，然然后后送送入入压压室室进进行行压压铸铸，该该法法称称为为搅搅溶溶压压铸法铸法。2024/6/21材料成形设备材料成形设备64第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介2半固态压铸成形设备半固态压铸成形工艺除原有的冷压室压铸机之外，还必须配备半固态金属熔料制备装置，若采用搅溶压铸法成形，还要配置对锭料重新加热到半固态温度使用的重温炉。图6.23为半固态压铸成形辅助设备示意图。2024/6/21材料成形设备材料成形设备65第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v采用全液态压铸机进行半固态压铸全液态压铸与半固态压铸的区别在于后者所用浆料粘度高、温度低。因此,其压铸过程的力学条件基本一致,完全可以采用全液态压铸机完成半固态触变压铸。下表列出了几种卧式压铸机型号和规格。第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v采用专用半固态压铸机进行压铸不少国家根据半固态压铸机的特殊要求，以全液态压铸机为基础进行了重新设计和改造，制造出供生产选用的多种型号的半固态触变压铸专用设备，如图所示。其中图3为瑞士Buhler公司采用的设备，用它生产了铝合金汽车悬挂件、自行车零件和汽车转向齿轮等，并已进行系列化生产供应世界各地用户。该公司还采用与半固态铝合金相同的设备，制造出半固态镁合金制件。第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介2024/6/21材料成形设备材料成形设备68v典型的半固态压铸工艺流程如图，其主要的工艺参数包括压力（压射力和比压）、速度（压射速度和压力（压射力和比压）、速度（压射速度和充填速度）、时间（充填时间、增压时间和压力升充填速度）、时间（充填时间、增压时间和压力升高时间、持压时间和留模时间）、温度（浆料温度高时间、持压时间和留模时间）、温度（浆料温度和模具温度）和压铸用涂料和模具温度）和压铸用涂料等。第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v压射压比压射压比是压射室内半固态坯料所受的静压力，是半固态铝合金压铸最重要的工艺参数之一。由於半固态铝合金压铸时，坯料粘度较大，流动性较液态金属差，为了充分利用半固态铝合金坯料的流变性，在成形时，压射比压一般比液态金属压铸时高压射比压一般比液态金属压铸时高2030。v压射速度压射速度为压射室内压塞的推进速度。由於半固态坯料具有一定的粘度，因此在低速压射阶段，其流动相对液态更平稳，也不存在液态金属压射时的喷射、紊流和卷气现象，因此该阶段的压射速度可比压射速度可比液态金属压铸时快液态金属压铸时快，有利於提高充型速度，缩短充型时间，提高铸件表面质量。2024/6/21材料成形设备材料成形设备69第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v压压铸铸机机的的料料缸缸尺尺寸寸应根据半固态坯料的大小来设计，由於半固态坯料在二次加热时表面有一层薄薄的氧化膜，为了除去这一层氧化膜，料料缸缸的的直直径径必必须须比比坯坯料料的的直直径径稍稍小小，并充分考虑半固态坯料在二次加热时的膨胀系数。料料缸缸在在压压铸铸前前要要适适当当的的预预热热，以保证半固态坯料压射前在料缸中不会冷却凝固，并保持稳定。除了要预热外，还要在在料料缸缸表表面面涂涂上上一一层层润润滑滑剂剂，以保证坯料不会和料缸表面粘在一起，但选择润滑剂时，要考虑其对半固态成形件性能的影响。半固态铝合金压铸时模模具具内内的的温温度度也也比比液液态态金金属属压压铸铸时时要要高高，且要求温度稳定，一般应控制在200350。其型型腔腔内内浇浇注注系系统统常采用开放式浇注系统、浇道流程短、浇道位置不远离铸件。2024/6/21材料成形设备材料成形设备70第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v留留模模时时间间是指半固态坯料被压入模腔直到模腔被打开时成形件在模腔所停留的时间。留留模模时时间间直直接接影影响响这这成成形形件件的的冷冷却却速速度度，以以及及铸铸件件的的组组织织状状况况。因为留模时间长，即更长的保压时间会使铸件中没来得及填充的部位在保压下由浆料来填充。但时间太长，则会引起粘模现象。2024/6/21材料成形设备材料成形设备71第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v半固态压铸工艺的优点半固态压铸工艺的优点可归纳工艺优势和产品优势：1.工艺优势工艺优势 1）不需加任何晶粒细化剂即可获得细晶粒组织，消除了传统铸造中的柱状晶和粗大树枝晶。2）成形温度低(如铝合金可降低120以上)，可节省能源。3）模具寿命延长。固较低温度的半固态浆料成形时的剪切应力，比传统的枝晶浆料小三个数量级，故充型平稳、热负荷小，热疲劳强度下降。4）减少污染和不安全因素。因摆脱了高温液态金属环境。5）变形阻力小，采用较小的力就可实现均质加工，对难加工材料的成形容易。6）凝固速度加快，生产率提高，工艺周期缩短。7）适于采用计算机辅助设计和制造，提高了自动化程度。2024/6/21材料成形设备材料成形设备72第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介2.产品优势产品优势 1）铸件质量高。因晶粒细化、组织分布均匀、体收缩减少、热裂倾向下降，基体上消除了缩松倾向，力学性能大幅度提高。2）凝固收缩小，故成型体尺寸精度高，加工余量小，近净成形。3）成形合金范围广。非铁合金有铝、镁、锌、锡、铜、镍基合金；铁基合金有不锈钢、低合金钢等。4）制造金属基复合材料。利用半固态金属的高粘度，使密度差大、固溶度小的金属制成合金，也可有效地使不同材料混合，制成新的复合材料。2024/6/21材料成形设备材料成形设备732024/6/21材料成形设备材料成形设备75第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v二、真空压铸成形二、真空压铸成形1真空压铸成形工艺特点真真空空压压铸铸是是用用真真空空泵泵装装置置将将模模具具模模腔腔中中的的空空气气抽抽出出，达达到到一一定定的的真真空空度度后后再再拄拄人人金金属属液液进进行行压压铸铸的工艺方法的工艺方法。2真空压铸成形设备真空压铸工艺要求在很短时间内模腔应达到预定的真空度，故真空系统应根据抽真空容积的大小确定真空罐的容积和足够大的真空泵。真空压铸成形区抽真空方法常见的有以下两种：2024/6/21材料成形设备材料成形设备76第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介2024/6/21材料成形设备材料成形设备77第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v真空压铸的特点真空压铸的特点是：1)可消除或减少压铸件内部的气孔，提高铸件的力学性能和表面质量，改善铸件的镀覆性能；2)真空压铸时大大地减少了型腔的反压力，可使用较低的比压甚至可用小机器压铸较大和较薄的铸件；3)可使用铸造性能较差的合金。2024/6/21材料成形设备材料成形设备782024/6/21材料成形设备材料成形设备79第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v三、充氧压铸三、充氧压铸充充氧氧压压铸铸是是将将干干燥燥的的氧氧气气充充入入压压室室和压铸模模腔，以取代其中的空气和压铸模模腔，以取代其中的空气。充填时，氧气一方面通过排气槽排出；另一方面由喷射的铝液与没有排出的氧气发生化学反应而产生氧化铝微粒，分散在压铸件内部，使压铸件内不产生气孔。充氧压铸可消除或减少气孔，提高铸件质量。因压铸件内无气孔，可经热处理从而使强度进一步提高，屈服极限增加，冲击性能也显著提高；与真空压铸相比，结构简单，操作方便，投资少。第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v氧氧气气加加入入方方法法有2种，即由压压室室充充氧氧和由压压铸铸模模上上设设置置的的专专用用装装置置充充氧氧。一般立式压铸机多采用从反料冲头通入氧气，而卧式压铸机则多采用在压铸模上设置充氧孔充氧。v充氧压铸中要严格控制充充氧氧时时间间及充充氧氧压压力力2个主要工艺因素。此外，还必须合理地设计浇注系统和排气系统，正确选择压射速度，选用不挥发的涂料，以保证压铸质量。2024/6/21材料成形设备材料成形设备80第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v充氧压铸工艺参数充氧压铸工艺参数：(1)充充氧氧时时间间：充氧时间视压铸件大小、复杂程度及充氧口在模具上的开设位置等因素来确定，一般充氧时间取36s。最好在动定模相距35mm开始充氧，略停12s再合模。合模后再继续充氧一段时间。(2)充充氧氧压压力力：充氧压力一般为0.40.7MPa，以确保氧的流量。充氧结束应立即压铸。(3)压压射射速速度度与与压压射射比比压压：压射速度与普通压铸基本相同，压射比压可略低于普通压铸。模具预热温度略高，一般为250，以便使涂料中的气体尽快挥发排除。(4)应合理设计压铸型的浇浇注注系系统统和和排排气气系系统统，否则会发生氧气孔。一般以有利于充氧这点考虑，内浇口应设计稍大一些。2024/6/21材料成形设备材料成形设备81第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v充氧压铸用的涂涂料料，国外用氟化钠溶液(型腔用)和甘油银色石墨(压室和冲头用)；国内用水剂石墨涂料。v充氧压铸可用于压铸高强度、高致密度及高高温温下下使用的零件（充充氧氧压压铸铸件件可可在在200300的的环环境境中中工工作作），是一种有发展前途的压铸工艺方法。2024/6/21材料成形设备材料成形设备822024/6/21材料成形设备材料成形设备83第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v四、精速密压铸四、精速密压铸精精速速密密压压铸铸是是精精确确、快快速速、密密实实压压铸铸方方法法的的简简称称，它它采采用用两两个个套套在在一一起起的的内内外外压压射射冲冲头头进行压射，故又称套筒双冲头压铸法进行压射，故又称套筒双冲头压铸法。压射开始时，内外冲头同时压射，当模腔填充结束压铸件外壁部分凝固后，延时装置使内压射冲头继续前进。推动压室内未凝固金属液补缩压实压铸件。由于内压射冲头动作在压铸件部分凝固情况下进行，因此，不会增大胀模力而造成飞边的出现。2024/6/21材料成形设备材料成形设备84第四节第四节 新型压铸工艺装备简介新型压铸工艺装备简介v精速密压铸的基本特征精速密压铸的基本特征是：1)内浇口较厚，一般为35mm；2)充填速度较低，一般为46m/s；3)压铸后可用内压射冲头补充加压，从而提高铸件质量。v控制压铸件的凝固。充填时，让液态金属平稳地充填型腔，使金属液在型腔内由远至近地起到充实的作用。同理，在压铸件的厚壁处，也可在压铸模上另设补压冲头，对压铸件进行补充压实，以获得致密的组织结构。2024/6/21材料成形设备材料成形设备85思考题思考题v6-1v6-4v6-7v6-8v6-92024/6/21材料成形设备材料成形设备86低压铸造低压铸造低压铸造视频低压铸造视频2024/6/21材料成形设备材料成形设备87人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。