壓鑄是一種制造工藝，可以通過使用稱為模具的可重復(fù)使用的模具生產(chǎn)幾何形狀復(fù)雜的金屬零件。壓鑄工藝涉及使用熔爐，金屬，壓鑄機(jī)和模具。金屬，通常是諸如鋁或鋅的非鐵合金，在爐中熔化，然后注入壓鑄機(jī)中的模具中。有兩種主要類型的壓鑄機(jī) - 熱室機(jī)(用于低熔點(diǎn)合金，如鋅)和冷室機(jī)(用于高熔點(diǎn)合金，如鋁)。這些機(jī)器之間的差異將在設(shè)備和工具部分詳細(xì)說明。但是，在這兩臺(tái)機(jī)器上 在將熔融金屬注入模具后，它迅速冷卻并凝固成最終部件，稱為鑄件。下一節(jié)將更詳細(xì)地介紹此過程中的步驟。

　　壓鑄熱室機(jī)概述

　　壓鑄冷室機(jī)概述

　　在這個(gè)過程中產(chǎn)生的鑄件在尺寸和重量上可以變化很大，從幾盎司到100磅不等。壓鑄件的一個(gè)常見應(yīng)用是外殼 - 薄壁外殼，內(nèi)部通常需要許多肋 和凸臺(tái) 。用于各種器具和設(shè)備的金屬外殼通常是壓鑄的。幾種汽車部件也使用壓鑄件制造，包括活塞，汽缸蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。其他常見的壓鑄件包括螺旋槳，齒輪，襯套，泵和閥門。

　　功能

　   與之比較：

　　免責(zé)聲明：所有流程規(guī)范均反映流程功能的大致范圍，僅供參考。實(shí)際能力取決于制造商，設(shè)備，材料和零件要求。

　　流程周期

　　壓鑄的工藝循環(huán)包括五個(gè)主要階段，下面將對(duì)其進(jìn)行說明?？?循環(huán)時(shí)間非常短，通常在2秒到1分鐘之間。

　　1.

　　夾緊

　　2. - 第一步是準(zhǔn)備和夾緊模具的兩半。首先從先前的注射中清除每個(gè)半模，然后潤(rùn)滑以便于下一部分的彈出。潤(rùn)滑時(shí)間隨著零件尺寸以及型腔和 側(cè)芯的數(shù)量而增加。此外，在每個(gè)循環(huán)后可能不需要潤(rùn)滑，但在2或3個(gè)循環(huán)后，取決于材料。在潤(rùn)滑之后，連接在壓鑄機(jī)內(nèi)部的兩個(gè)半模被封閉并牢固地夾在一起。必須對(duì)模具施加足夠的力以在注入金屬時(shí)使其牢固地閉合。關(guān)閉和夾緊模具所需的時(shí)間取決于機(jī)器 - 較大的機(jī)器(具有較大夾緊力的機(jī)器)將需要更多時(shí)間。這個(gè)時(shí)間可以從機(jī)器的干循環(huán)時(shí)間估算。

　　3.

　　注射

　　4. - 將保持在爐中設(shè)定溫度的熔融金屬接著轉(zhuǎn)移到腔室中，在腔室中將其注入模具中。轉(zhuǎn)移熔融金屬的方法取決于壓鑄機(jī)的類型，無論是使用熱室還是冷室機(jī)。該設(shè)備的不同之處將在下一節(jié)中詳述。一旦轉(zhuǎn)移，熔融金屬在高壓下注入模頭。典型的注射壓力范圍為1,000至20,000 psi。該壓力在凝固期間將熔融金屬保持在模具中。注入模具中的金屬量稱為注射。注入時(shí)間是熔融金屬填充模具中所有通道和空腔所需的時(shí)間。該時(shí)間非常短，通常小于0.1秒，以防止任何一部分金屬的早期固化。適當(dāng)?shù)淖⑷霑r(shí)間可以通過材料的熱力學(xué)性質(zhì)以及鑄件的壁厚來確定。壁厚越大，注入時(shí)間越長(zhǎng)。在使用冷室壓鑄機(jī)的情況下，注入時(shí)間還必須包括手動(dòng)將熔融金屬澆注到注射室中的時(shí)間。

　　5.

　　冷卻

　　6. - 注入模具中的熔融金屬一旦進(jìn)入模腔就會(huì)開始冷卻并凝固。當(dāng)填充整個(gè)空腔并且熔融金屬凝固時(shí)，形成鑄件的最終形狀。在冷卻時(shí)間結(jié)束并且鑄件凝固之前，模具不能打開。冷卻時(shí)間可以從金屬的幾種熱力學(xué)性質(zhì)，鑄件的最大壁厚和模具的復(fù)雜性來估算 。壁厚越大，冷卻時(shí)間越長(zhǎng)。模具的幾何復(fù)雜性還需要更長(zhǎng)的冷卻時(shí)間，因?yàn)轭~外的熱阻力。

　　7.

　　噴出

　　8. - 在預(yù)定的冷卻時(shí)間過去之后，可以打開半模，并且彈出機(jī)構(gòu)可以將鑄件推出模腔。打開模具的時(shí)間可以從機(jī)器的干燥循環(huán)時(shí)間估算，噴射時(shí)間由鑄件外殼的尺寸確定， 并且應(yīng)該包括鑄件從模具中脫落的時(shí)間。彈出機(jī)構(gòu)必須施加一些力才能彈出零件，因?yàn)樵诶鋮s過程中零件會(huì)收縮并粘附在模具上。一旦鑄件被彈出，就可以夾緊模具以進(jìn)行下一次注射。

　　9.

　　修剪

　　10. - 在冷卻過程中，模具通道中的材料將凝固附著在鑄件上。這種多余的材料以及 已發(fā)生的任何閃光必須通過切割或鋸切手動(dòng)或使用修邊壓力機(jī)從鑄件上進(jìn)行修整。修剪多余材料所需的時(shí)間可以從鑄件外殼的尺寸估算。由此修整產(chǎn)生的廢料要么被丟棄，要么可以在壓鑄過程中重復(fù)使用。在將再循環(huán)材料與非再生金屬結(jié)合并在壓鑄工藝中重復(fù)使用之前，可能需要將再生材料修復(fù)為適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分。

　　壓鑄件

　　設(shè)備

　　兩種類型的壓鑄機(jī)是熱室機(jī)和冷室機(jī)。

　　·

　　熱室壓鑄機(jī)

　　· - 熱室機(jī)器用于低熔點(diǎn)合金，如鋅，錫和鉛。熔化其他合金所需的溫度會(huì)損壞泵，泵與熔融金屬直接接觸。將金屬裝在一個(gè)敞開的保溫罐中，將其放入爐中，在那里將其熔化到所需的溫度。然后熔融金屬流入噴丸腔室通過入口和柱塞，由液壓驅(qū)動(dòng)，迫使熔融金屬通過鵝頸通道進(jìn)入模具。熱室壓鑄機(jī)的典型注射壓力為1000至5000psi。在將熔融金屬注入模腔后，柱塞保持向下，在鑄件凝固時(shí)保持壓力。凝固后，液壓系統(tǒng)縮回柱塞，部件可由夾緊單元彈出。在注入熔融金屬之前，該單元關(guān)閉并夾緊模具的兩半。當(dāng)模具連接到壓鑄機(jī)時(shí)，每一半都固定在稱為壓板的大板上 。模具的前半部分稱為蓋模，安裝在固定壓板上并與鵝頸管道對(duì)齊。模具的后半部分(稱為頂出模具)安裝在可移動(dòng)的壓板上，該壓板沿著拉桿滑動(dòng)。液壓動(dòng)力夾緊單元致動(dòng)夾緊桿，該夾緊桿將該壓板推向蓋模并施加足夠的壓力以在注入熔融金屬時(shí)保持其閉合。在模腔內(nèi)部金屬凝固之后，夾緊單元釋放半模并同時(shí)使噴射系統(tǒng)將鑄件推出開口腔。然后可以關(guān)閉模具以進(jìn)行下一次注射。

　　熱室壓鑄機(jī) - 開啟

　　熱室壓鑄機(jī) - 關(guān)閉

　　·

　　冷室壓鑄機(jī)

　　· - 冷室機(jī)器用于熔化溫度高的合金，不能在熱室機(jī)器中鑄造，因?yàn)樗鼈儠?huì)損壞泵系統(tǒng)。這種合金包括鋁，黃銅和鎂。熔融金屬仍然裝在一個(gè)敞開的保溫罐中，該保溫罐放入爐中，在那里熔化到所需的溫度。然而，該保持罐與壓鑄機(jī)分開，并且每次鑄造時(shí)熔融金屬從罐中舀出，而不是被泵送。通過澆注孔將金屬從澆包倒入注射室。冷室機(jī)器中的注射系統(tǒng)的功能類似于熱室機(jī)器的注射系統(tǒng)，但它通常水平定向，不包括鵝頸通道。由液壓驅(qū)動(dòng)的柱塞迫使熔融金屬通過噴射室并進(jìn)入模具中的噴射套筒。冷室壓鑄機(jī)的典型注射壓力為2000至20000psi。在將熔融金屬注入模腔后，柱塞保持向前，在鑄件凝固時(shí)保持壓力。凝固后，液壓系統(tǒng)縮回柱塞，部件可由夾緊單元彈出。夾緊單元和模具的安裝與熱室機(jī)器相同。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱上一段。

　　冷室壓鑄機(jī) - 開啟

　　冷室壓鑄機(jī) - 封閉式

　　機(jī)器規(guī)格

　　熱室和冷室壓鑄機(jī)的典型特征在于它們提供的夾緊力的噸位 。所需的夾緊力由 模具中零件的 投影面積和注入熔融金屬的壓力決定。因此，較大的部件將需要較大的夾緊力。而且，某些需要高注射壓力的材料可能需要更高噸位的機(jī)器。零件的尺寸還必須符合其他機(jī)器規(guī)格，例如最大 噴射量， 夾緊行程，最小模具厚度和壓板 尺寸。

　　壓鑄件的尺寸可以變化很大，因此要求這些措施覆蓋非常大的范圍。結(jié)果，壓鑄機(jī)被設(shè)計(jì)成各自適應(yīng)這種更大范圍的值的小范圍。下面給出幾種不同的熱室和冷室壓鑄機(jī)的樣品規(guī)格。

　　類型夾緊力(噸)最大。注射量(oz。)夾緊行程(英寸)閔。模具厚度(in。)壓板尺寸(英寸)

　　工裝

　　注入熔融金屬的模具是在該過程中使用的定制工具。模具通常由兩個(gè)半部組成 - 蓋模，其安裝在固定 壓板上 ;以及噴射器模，其安裝在可動(dòng)壓板上。這種設(shè)計(jì)允許模具沿其分型線打開和關(guān)閉 。一旦關(guān)閉，兩個(gè)半模形成內(nèi)部部分腔，其填充有熔融金屬以形成鑄件。該腔由兩個(gè)裝入件形成，腔裝入件和芯裝入件分別裝入蓋模和噴射器模中。蓋模允許熔融金屬從注射系統(tǒng)流過開口，并進(jìn)入零件腔。噴射器模具包括支撐板和噴射器盒，噴射器盒安裝在壓板上并且內(nèi)部包含噴射系統(tǒng)。當(dāng)夾緊單元將半模分開時(shí)，夾緊桿將頂出板向前推入頂出盒內(nèi)，頂出盒將頂出銷推入模制部件中，將其從芯裝入件中彈出。

　　模具渠道

　　熔融金屬流入零件腔體需要多個(gè)通道，這些通道集成在模具中并且對(duì)于熱室機(jī)器和冷室機(jī)器而言略有不同。在熱室機(jī)器中，熔融金屬通過稱為澆口襯套(在蓋模中)的部件進(jìn)入模具并在澆口涂布器(在噴射器模頭中)周圍流動(dòng)。澆口是指進(jìn)入模頭的熔融金屬的主要通道。在冷室機(jī)器中，熔融金屬通過注射套管進(jìn)入。進(jìn)入模具后，在任何一種類型的機(jī)器中，熔融金屬流過一系列流道并通過澆口進(jìn)入零件腔，指導(dǎo)流動(dòng)。通常，空腔將包含稱為溢流井的額外空間，其在凝固期間提供額外的熔融金屬源。當(dāng)鑄件冷卻時(shí)，熔融金屬將收縮并且需要額外的材料。最后，包括從模腔到模具外部的小通道。這些通道用作通氣孔，以允許空氣逸出模腔。流過所有這些通道的熔融金屬將凝固附著在鑄件上，并且在噴射后必須與部件分離。一種不填充材料的通道是冷卻通道。這些通道允許水或油流過模具，鄰近空腔，并從模具中移除熱量。

　　模具組裝 - 開放式

　　(熱室)

　　模具組裝 - 封閉

　　(熱室)

　　模具裝配 - 爆炸視圖

　　(熱室)

　　模具組裝 - 開啟

　　(冷室)

　　模具組裝 - 封閉

　　(冷室)

　　模具裝配 - 爆炸視圖

　　(冷室)

　　模具設(shè)計(jì)

　　除了這些多種類型的通道之外，在模具的設(shè)計(jì)中還必須考慮其他設(shè)計(jì)問題。首先，模具必須允許熔融金屬容易地流入所有空腔。同樣重要的是從模具中移除凝固的鑄件，因此 必須在部件腔的壁上施加拔模角度。模具的設(shè)計(jì)還必須適應(yīng)零件上的任何復(fù)雜特征，例如底切，這將需要額外的模具件。這些裝置中的大多數(shù)通過模具的側(cè)面滑入零件腔中，因此稱為滑動(dòng)或 側(cè)向動(dòng)作。最常見的側(cè)面作用類型是側(cè)芯，可以 模制外部底切。設(shè)計(jì)模具的另一個(gè)重要方面是選擇材料。模具可以由許多不同類型的金屬制成。高等級(jí)工具鋼是最常見的，通常用于100-150,000次循環(huán)。然而，具有低碳含量的鋼更耐開裂并且可以用于1,000,000次循環(huán)。其他常用的模具材料包括鉻，鉬，鎳合金，鎢和釩。在模具中使用的任何側(cè)芯也可以由這些材料制成。

　　物料

　　壓鑄通常使用非鐵合金。壓鑄的四種最常見的合金如下所示，以及它們的性質(zhì)的簡(jiǎn)要描述。(按照鏈接搜索材料庫)。

　　壓鑄材料的選擇基于幾個(gè)因素，包括密度，熔點(diǎn)，強(qiáng)度，耐腐蝕性和成本。材料也可能影響零件設(shè)計(jì)。例如，使用鋅是一種高延展性金屬，與許多其他合金相比，可以使壁更薄，表面光潔度更好。該材料不僅決定了最終鑄件的性能，還影響了機(jī)器和工具。具有低熔融溫度的材料，例如鋅合金，可以在熱室機(jī)器中壓鑄。然而，具有較高熔化溫度的材料，例如鋁和銅合金，需要使用冷室機(jī)器。熔化溫度也影響工具，

　　可能的缺陷

　　許多上述缺陷是由不均勻的冷卻速率引起的。冷卻速率的變化可能由不均勻的壁厚或不均勻的模具溫度引起。

　　設(shè)計(jì)規(guī)則

　　最大壁厚

　　· 減小零件的最大壁厚，以縮短循環(huán)時(shí)間(具體為噴射時(shí)間和冷卻時(shí)間)并減小零件體積

　　不正確的 部分有厚厚的墻壁

?正確的 部分重新設(shè)計(jì)薄壁

?

　　· 均勻的壁厚將確保均勻冷卻并減少缺陷

　　不正確 的非均勻的壁厚(T 1 ≠噸2)

?正確的 均勻壁厚(t 1 = t 2)

?

　　角落

　　· 圓角可減少應(yīng)力集中和斷裂

　　· 內(nèi)半徑應(yīng)至少為壁的厚度

　　不正確的 角落

?正確的

　　圓角?

?

　　草案

　　· 在平行于分型方向的所有壁上施加拔模角度，以便于從模具中取出零件。

　　· 鋁：墻壁為1°，內(nèi)芯為2°

　　· 鎂：墻壁為0.75°，內(nèi)芯為1.5°

　　· 鋅：墻壁為0.5°，內(nèi)芯為1°

　　不正確 不拔模斜度

?正確

　　拔模角度(q)?

　　退刀槽

　　· 最大限度地減少外部底切的數(shù)量

　　· 外部底切需要側(cè)芯，這會(huì)增加工具成本

　　· 通過重新定位分型線可以鑄造一些簡(jiǎn)單的外部底切

　　簡(jiǎn)單的外部底切

?

　　死不能分開

?

　　新的分型線允許底切

　　o 重新設(shè)計(jì)功能可以刪除外部底切

　　部分鉸鏈

?

　　鉸鏈需要側(cè)芯

　　重新設(shè)計(jì)的鉸鏈

?

　　可以鑄造新的鉸鏈

　　· 移除所有需要 升降器的內(nèi)部底切 - 這些設(shè)備的干擾通常發(fā)生在壓鑄中

　　· 在部件側(cè)面設(shè)計(jì)開口可以允許側(cè)芯形成內(nèi)部底切

　　內(nèi)側(cè) 底切可從側(cè)面進(jìn)入

　　o 重新設(shè)計(jì)零件可以移除內(nèi)部底切

　　部分內(nèi)部底切

?

　　死不能分開

　　部分經(jīng)過重新設(shè)計(jì)

?

　　新部分可以投射

　　· 最小化副作用方向的數(shù)量

　　· 額外的側(cè)向動(dòng)作方向?qū)⑾拗颇＞咧锌赡艿那惑w數(shù)量

　　生產(chǎn)成本

　　材料費(fèi)用

　　材料成本取決于所需材料的重量和材料的單價(jià)。材料的重量顯然是零件體積和材料密度的結(jié)果; 但是，該部件的最大壁厚也可以發(fā)揮作用。所需材料的重量包括填充模具通道的材料。壁較薄的部件需要較大的通道系統(tǒng)，以確保整個(gè)部件快速均勻地填充，因此將增加所需材料的數(shù)量。然而，這種附加材料通常小于部分體積減少所節(jié)省的材料量，這是由于壁較薄所致。因此，盡管通道較大，但使用較薄的壁通常會(huì)降低材料成本。

　　生產(chǎn)成本

　　生產(chǎn)成本主要根據(jù)小時(shí)費(fèi)率和周期時(shí)間計(jì)算。每小時(shí)的速率與所使用的壓鑄機(jī)的尺寸成正比，因此了解零件設(shè)計(jì)如何影響機(jī)器選擇非常重要。壓鑄機(jī)通常通過它們提供的夾緊力的噸位來表示。所需的夾緊力由投影面積決定注入熔融金屬的部件和壓力。因此，較大的部件將需要較大的夾緊力，因此需要更昂貴的機(jī)器。而且，某些需要高注射壓力的材料可能需要更高噸位的機(jī)器。零件的尺寸還必須符合其他機(jī)器規(guī)格，例如夾具行程， 壓板尺寸和注射量。除了機(jī)器的大小，機(jī)器的 類型 (熱室與冷室)也會(huì)影響成本。使用具有高熔化溫度的材料，例如鋁，將需要通常更昂貴的冷室機(jī)器。

　　循環(huán)時(shí)間可以分解為注射時(shí)間，冷卻時(shí)間和重置時(shí)間。通過減少這些時(shí)間，生產(chǎn)成本將降低。通過減小部件的最大壁厚可以減少注射時(shí)間。此外，某些材料可以比其他材料更快地注入，但注射時(shí)間非常短，節(jié)省的成本可以忽略不計(jì)。通過使用熱室機(jī)器可以節(jié)省大量時(shí)間，因?yàn)樵诶涫覚C(jī)器中，熔融金屬必須被舀入機(jī)器中。這個(gè)拉桿時(shí)間取決于擊球重量。對(duì)于較低的壁厚，冷卻時(shí)間也會(huì)減少，因?yàn)樗鼈冃枰^少的時(shí)間來冷卻。材料的幾種熱力學(xué)性質(zhì)也影響冷卻時(shí)間。最后，復(fù)位時(shí)間取決于機(jī)器尺寸和零件尺寸。較大的部件將需要來自機(jī)器的較大運(yùn)動(dòng)來打開，關(guān)閉和彈出部件，并且較大的機(jī)器需要更多時(shí)間來執(zhí)行這些操作。另外，使用任何side-cores會(huì)減慢這個(gè)過程。

　　加工成本

　　模具成本有兩個(gè)主要組成部分 - 模具和模腔加工 。模組的成本主要受零件外殼尺寸的控制。較大的部件需要更大，更昂貴的模組。加工型腔的成本幾乎受到零件幾何形狀的每個(gè)方面的影響。主要成本驅(qū)動(dòng)因素是必須加工的腔體尺寸，通過腔體的投影面積(等于部件和投影孔的投影面積 )及其深度來測(cè)量。任何其他需要額外加工時(shí)間的元素都會(huì)增加成本，包括特征數(shù)，分型面， 側(cè)芯，公差和 表面粗糙度。

　　所使用的零件和材料的數(shù)量將影響 加工壽命，從而影響成本。具有高鑄造溫度的材料(例如銅)將導(dǎo)致較短的工具壽命。鋅可以在較低溫度下鑄造，可以延長(zhǎng)工具使用壽命。隨著生產(chǎn)量的增加，這種效果變得更加成本過高。

　　最后一個(gè)考慮因素是副作用的數(shù)量方向，可間接影響成本。側(cè)核的額外成本取決于使用的數(shù)量。然而，方向的數(shù)量可以限制可以包括在模具中的腔的數(shù)量。例如，用于需要3個(gè)側(cè)芯方向的部件的模具只能包含2個(gè)腔。沒有直接增加成本，但使用更多空腔可能會(huì)進(jìn)一步節(jié)省成本。

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