第三章 压铸件设计

了解压铸件尺寸精度的影响因素，掌握尺寸是否受分型面、模具活动部分影响；了解压铸件尺寸精度、表面形状和位置、表面粗糙度及加工余量与成型的关系；了解壁厚、铸造斜度、压铸孔和槽、肋、压铸齿与螺纹及凸纹、凸台、文字、图案与成型的关系；掌握壁厚设计的原则；掌握铸造斜度的设计原则；掌握肋的作用；掌握压铸件结构设计的工艺性分析。第三章 压铸件设计1第一节 压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量第二节 压铸件基本结构单元的设计第三节 压铸件结构设计的工艺性2一、精度第一节 压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量二、表面粗糙度三、加工余量3一、精度尺寸精度表面形状和位置精度1.影响压铸件尺寸精度的因素2.精密压铸件的尺寸分类3.长度尺寸4.厚度尺寸5.圆角半径尺寸6.角度和锥度尺寸7.孔中心距尺寸41)压铸模结构及制造误差、安装配合引起的误差；2)压铸合金收缩率的误差;3)压铸件在模具中所处的位置不同而引起的误差；4)压铸件的结构、表面清理和修饰及精整时引起的尺寸变动；5)压铸模工作过程中的热膨胀、使用过程中的磨损引起的误差；6)压铸工艺参数(合金温度、模温、浇注温度、压射速度、压射比压等)的变化引起的误差。主要的影响因素模具的加工精度收缩率的偏差小尺寸大尺寸1.影响压铸件尺寸精度的因素52.精密压铸件的尺寸分类严格尺寸未注公差尺寸要求在模具结构上消除分型面及活动成型的影响消除分型面、活动成型及收缩率选用误差等的影响，而且在模具维修、压铸工艺及尺寸检测等方面严格控制受分型面及活动成型影响的尺寸不宜按高精度尺寸和严格尺寸进行要求。高精度尺寸一般尺寸6 1）不加工的配合尺寸，孔取（），轴取（）；待加工的尺寸，孔取（），轴取（）；或孔与轴均取双向偏差，但其偏差值为CT6级精度公差值的1/2；2）非配合尺寸，根据压铸件结构的需要，确定公差带位置取单向或双向，必要时调整公称尺寸。锌合金：CT46铝（镁）合金：CT57铜合金：CT68铸件尺寸公差的代号为CT线性尺寸公差选用原则3.长度尺寸7a受分型面影响的尺寸 b 受活动型芯影响的尺寸 c 不受影响的尺寸3）受分型面或活动部分影响的尺寸，在基本尺寸公差上再加附加公差。8 自由角度和自由锥度尺寸公差按表选取。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。6.角度和锥度尺寸锥度角度公差示意图9填充良好时，压铸件表面粗糙度一般比模具成形表面的粗糙度低两级。随模具使用次数的增加，压铸件表面粗糙度值会逐渐变大。锌合金：Ra 1.63.2铝合金：Ra 3.26.3铜合金：表面最差，受模具龟裂的影响很大二、表面粗糙度10级别使用范围备注1级要求高的表面，需镀铬、抛光、研磨的表面，相对运动的配合面，危险应力区表面一般相当于Ra0.8微米2级涂装要求一般或要求密封的表面，镀锌、阳极化、油漆、不打腻，以及装配接触面一般相当于Ra1.63.2微米3级保护性涂装表面及紧固接触面，油漆打腻表面，其他表面一般相当于Ra3.26.3微米以表面粗糙度为依据的压铸件表面质量分级11需要对压铸件表面或部位进行机械加工的情况1）去除脱模斜度，以满足该表面和该部位的装配要求；2）达到更高精度的尺寸；3）铸件未压铸出的一些形状；4）去除浇注系统或因工艺需要而增加的多余部分；5）模具的成型零件因磨损或掉块，造成铸件的表面或形状不符合要求。三、加工余量12 当压铸件由于尺寸精度或形位公差达不到产品图要求时，应优先考虑精整加工，以便保留其强度较高的致密层。必须采用机械加工时应考虑选用较小的加工余量并尽量以不受分型面及活动成型影响的表面为毛坯基准面。过大的加工余量往往导致暴露不够致密的内部组织。加工余量取铸件最大外廓尺寸与基本尺寸两余量的平均值；当加工余量受脱模斜度的影响时，一般内表面尺寸以大端为基准，外表面尺寸以小端为基准。机械加工余量的选用值，见教材P17表3-10。13第二节 压铸件基本结构单元的设计一、壁厚、壁的连接形式及连接处的圆角二、铸造斜度三、压铸孔和槽四、肋五、螺纹和齿轮六、凸纹、凸台、文字与图案14壁厚设计原则：一、壁厚、壁的连接形式及连接处的圆角压铸件壁厚对抗拉强度的影响压铸件壁厚对抗拉强度的影响因此在压铸中，单纯增加壁厚因此在压铸中，单纯增加壁厚来提高强度的概念是错误的。来提高强度的概念是错误的。薄壁、均匀壁厚薄壁、均匀壁厚 大面积的薄壁成型比较困难；壁厚过大或严重不均匀则易产生缩松及裂纹。15一般情况下，壁厚不宜超过4.5mm，最大壁厚与最小壁厚比不要大于3；中小型压铸件适宜的壁厚为：压铸件总体尺寸愈大，壁厚也应愈厚；而壁厚一定时，面积也要受到一定的限制。对大型铝合金压铸件，壁厚也不宜超过6mm；推荐采用的正常壁厚及最小壁厚据表可查如下:Zn合金：13mm，最小为1.0mmAl、Mg合金：1.54mm，最薄为0.8mmCu合金：24mm，最薄为0.8mm16压铸件最小和正常壁厚17压铸件的壁与壁的连接形式和圆角设计，主要应考虑：a有利于金属流动和压铸件成型；b避免压铸件产生应力集中和裂纹；c延长压铸模寿命。壁的连接采用圆角和隅部加强渐变过渡连接。过渡连接形式有：垂直连接水平连接丁字形连接交叉连接18 图 两壁垂直连接等壁厚：Rf=s,Ra=Rf+s 或 Rf=(11.25)s,Ra=0不等壁厚：Rf=0.6(s1+s2),Ra=0(Rf+s2)19图 两壁水平连接20图 两壁丁字形连接21图 交叉连接时的圆角22二、铸造斜度铸造斜度也称脱模斜度，通常指壁面的单边斜度。意义：减少压铸件与模具的摩擦，方便取出铸件；使压铸件表面不被拉伤，使表面光洁；能有效延长模具使用寿命。23外表面斜度内表面斜度斜度类型：24铸造斜度选择原则：合金配合面非配合面锌合金外表面内表面外表面内表面10151545铝、镁合金1530301。铜合金30451。1。30脱模深度 浅深高熔点合金低熔点合金形状复杂形状简单厚壁薄壁内侧外侧压铸件应具有足够的和尽可能大的铸造斜度。25三、压铸孔和槽压铸件上可以压铸出孔和槽的最小尺寸及其深度，受到一定的限制。锌:0.81.5（最小直径）铝:2.02.5（最小直径）镁：1.52.0（最小直径）铜：2.54.0（最小直径）一般孔径d不小于2.0mm，孔深h(48)d,孔间距110mm；压铸长形方孔和槽的尺寸见P20表3-14。26当孔径与孔距不相适应时，可采取的措施：图a 用阻碍收缩的措施减少收缩力 图b 将型芯延伸到相对型腔壁内消除悬臂 状受力27四、肋肋的作用：a.在薄壁情况下，提高压铸件的强度和刚性；b.作为金属液流动的辅助通路，使金属液流动顺畅；c.减少壁厚，节省金属。28设计肋的原则：1)布置在受力大处，提高强度，减少壁厚；2)对称布置，壁厚均匀；3)与料流方向一致，避免乱流；4)避免在肋上设置任何零部件。29肋的厚度为 2/33/4t，肋的厚度与斜度选择见P21表3-16。30五、螺纹和齿轮压铸的螺纹与机械加工的比，表层耐磨耐压性好，但尺寸精度、形状的完整性及表面粗糙度要差。内螺纹虽可直接铸出，但需要螺纹型芯旋出装置，模具结构复杂，因此一般先铸出底孔，再由机械加工成内螺纹。压铸出的螺纹牙形应成平头或圆头。压铸外螺纹时，可采用两瓣螺纹型腔构成，需考虑留有0.20.3mm的加工余量；或采用螺纹型环成型。螺螺纹纹31 压铸齿轮的最小模数m一般为：锌合金锌合金 m m0.30.3 铝、镁合金铝、镁合金 m m0.50.5 铜合金铜合金 m m1.51.5 对精度要求高的齿轮，齿面应留有0.20.3mm的加工余量。齿齿轮轮32六、凸纹、凸台、文字与图案压铸凸纹或直纹，其纹路一般应平行于出模方向；采用凸体；文字大小一般不小于GB126-74规定的5号字，文字凸出高度大于0.3mm，一般取0.5mm，线条最小宽度一般为凸出高度的1.5倍，常取0.8 mm，线条最小间隔距离大于0.3mm，出模斜度为1015，线端应避免锐角。图案设计力求简单，美观大方。331.合理的压铸件结构设计原则第三节 压铸件结构设计的工艺性2.典型压铸件结构工艺性分析一、简化模具，延长模具使用寿命二、减少抽芯部位三、方便压铸件脱模和抽芯四、防止变形五、铸入嵌件34避免在分型面上有圆角压铸件的分型面上，应尽量避免带有圆角一、简化模具，延长模具使用寿命35避免模具局部过薄改善结构，便于模具制造36改善结构，使镶块具有足够强度37避免在压铸件上设计互相交叉的盲孔压铸件避免有相互交叉的盲孔1238消除内侧凹，降低生产成本内侧凹结构及其消除39矩形孔尺寸与抽芯40二、减少抽芯部位 减少不与分型面垂直的抽芯部位，降低模具复杂程度，保证压铸件精度。侧孔结构与抽芯41支撑部位形状与抽芯42孔的形状与抽芯43三、方便压铸件脱模和抽芯压铸件形状与抽芯44压铸件结构与抽芯45四、防止变形压铸件结构与变形46防止压铸件变形的结构47五、铸入嵌件目的：1)使铸件局部具有某些特殊性能；48 2)改善压铸件的工艺性；避免热节利于成型49 3)代替部分装配工序，简化零件。简化组装工序简化零件50设计带嵌件的压铸件原则:1)嵌件在压铸件内的连接必须稳固牢靠；a)轴类嵌件的结构形式最常用51b)套类嵌件的结构形式52 2)嵌件周围应包有定厚度的金属层，以提高铸件与嵌件的包紧力，并防止金属层产生裂纹；3)嵌件在压铸前能镀以防蚀性保护层；53嵌件4)嵌件应安装方便、定位可靠；545)嵌件应倒角，以利安放并避免铸件裂纹；6)带有嵌件的铸件应避免热处理和表面处理；7)嵌件应满足放入模具内的公差配合的要求，嵌件数不宜多；8)嵌件应进行清理，去污秽，并预热，预热温度与模具温度相近。55不合理结构合理结构壁厚相差悬殊引起收缩时变形壁厚均匀，防止变形典型压铸件结构工艺性分析56A处容易产生缩孔适当分散，可免缩孔不合理结构合理结构57不合理结构合理结构壁过厚，产生缩松或缩陷均匀壁厚，以加强肋增加强度和刚性58不合理结构合理结构壁厚不均，锐角A处易产生裂纹壁厚均匀，圆角过渡，另设加强肋59不合理结构合理结构铸件外廓处壁太薄调整局部过小壁厚60不合理结构合理结构清角处易产生裂纹圆角过渡61不合理结构合理结构两个凸台的深腔处，充填和排气条件不良凸台边缘增设加强肋改善充填排气条件62不合理结构合理结构铸件可能留在定模内，金属液流动不畅保证铸件可留在动模内，改善充填条件63不合理结构合理结构细小的型芯易弯曲、折断在小孔附近设置阻碍自由收缩的凸台或凹坑64不合理结构合理结构凹纹结构，加工型腔困难采用凸纹结构65不合理结构合理结构A处需设立侧抽芯机构消除侧凹，省掉抽芯机构66不合理结构合理结构铸件上有局部内侧凹，模具结构复杂将内侧凹段延伸，消除内侧凹简化模具结构67不合理结构合理结构有侧凹，需侧抽芯消除侧凹，不需抽芯机构68不合理结构合理结构中间大孔无法抽芯改为两件装配而成69不合理结构合理结构压铸内螺纹有退刀槽，不利抽芯保护螺纹及型芯70不合理结构合理结构压铸外螺纹有退刀槽，模具制造困难保护螺纹71不合理结构合理结构嵌件的螺纹末端直接与铸件相连嵌件的螺纹末端与铸件分离 嵌件72