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1、 压铸模具材料与构造设计 压铸模具材料与构造设计目录1 压铸模具的构造压铸模具一般的构造如图1. 导柱 2.固定外模 (母模) 3分流子镶套 4.分流子 5固定内模 6角销 7滑块挡片 2压铸模具构造设计应考前须知1模具应有足够的刚性，在承受压铸机锁模力的情况下不会变形。2模具不宜过于笨重，以方便装卸 修理与搬运，并减轻压铸机负荷。3模穴的压力中心应尽可能接近压铸机合模力的中心，以防压铸机受力不均，造成锁模不密，铸件产生毛边。4模具的外形要考虑到与压铸机的规格的配合：a模具的长度不要与系杆干预。 b模具的总厚度不要太厚或太薄，超出压铸机可夹持的范围。 c注意与料管冷室机或喷嘴热室机之配合。 d
2、当使用拉回杆拉回顶出出机构时，注意拉回杆之尺寸与位置之配合。5为便于模具的搬运与装配，在固定模与可动模上方及两侧应钻螺孔，以便可旋入环首螺栓。3 内模母模模仁1内模壁厚内模壁厚根本上不必计算其强度，起壁厚大小决定于是否可容纳冷却水管通过，安排溢流井，及是否有足够的深度可攻螺纹，以便将内模固定于外模。由于冷却水管一般直径约10mm，距离模穴约25mm，因此内模壁厚至少要50mm。内模壁厚的参考值如下表。 内模最小壁厚参考表压铸机吨数125以下125-500500500内模壁厚mm505560702内模与外模的配合，以便模面可确实密合，并使空气可顺利排出。其与外模的配合精度可用H8配h7，如下列图
3、所示。3内模与分流子的配合 分流子的功用是将熔汤由压铸机导至模穴内，因此其高度视固定模的厚度而定。分流子的底部与内模相接，使流道不会接触外模，如下列图，内模与分流子的配合可用H7配h6。4外模（1） 固定外模 固定外模一般不计算强度，但设计时要注意留出锁固定压板或模器的空间。（2） 可动外模 可动外模的底部厚度可用下面的公式计算：其中：h：外模底部之厚度mmp：铸造压力kg/cm2L：模脚之间距mma：成品之长度mmb：成品之宽度mmB：外模之宽度mm106kg/cm2d：外模在开模方向的最大变形量mm，一般取d.例： 某铸件长300mm,宽250mm，铸造压力选定280kg/cm2,外模之宽
4、度560mm,模脚之间距360mm,最大变形量取0.05mm。所以P=280(kg/cm2)L=360(mm)a=300(mm)b=250(mm)B=560(mm)106kg/cm2d=0.05(mm)计算得h=138mm1模脚变形量模脚主要的功能在提供模具之顶出空间，其强度计算公式为其中 ：d:变形量mm，通常要小于0.05mm.W: 锁模力/2(kg)H：模脚高度mm=顶出距离+顶出板厚度+顶出销承板厚度+前进止动距离防止顶出板撞到外模+后退止动距离防止顶出板撞到压铸机 104kg/mm2a: 模脚长度(mm)b: 模脚宽度(mm)例：压铸机锁模力315吨，模脚高度130mm，模脚长度56
5、0mm，模脚宽度80mm。那么W=315000/2=157500(kg)H=130(mm)a=560(mm)b=60(mm)此时变形量=15750010456080=0.021mm当模脚的高度H愈大时其变形量愈大。因此高度愈小愈好，只要足够顶出就行了。对于较大的模具，通常在两只模脚中间会再加上支柱补强。（2） 固定模脚用螺栓模脚要用螺栓固定于可动外模上，所使用的螺栓大小及数量，可参考下表。 锁模脚螺栓建议值压铸机 螺栓尺寸 数量压铸机 螺栓尺寸 数量3500吨 M30 102500吨 M24 122250吨 M24 111650吨 M24 91200吨 M20 131000吨 M20 1180
6、0吨 M16 10650吨 M16 8350吨 M16 6250吨 M12 8200吨 M12 8135吨 M10 690吨 M10 66导柱与导套CNSB3370“压铸模用导柱中规定了导柱的材料 形状与尺寸。CNSB3373“压铸模用导套那么规定了导套的材料 形状与尺寸。设计时可直接选用标准规格。导柱直径的选择可使用下面的经历公式：其中d：导柱直径mm F: 模具分模面上的外表积mm270.09。当F200000时，K取0.07。F=40000200000时,K取0.08.当F40000时.K取0.09.用此公式计算出来的值,会与CNSB3369“压铸模用主模板中各个模具尺寸所使用的导柱尺寸
7、接近. 导滑段的最小长度为直径的1.5-2倍,一般按高出分模面的型心长度加上12-20mm.(1)回位销直径回位销的功用是当顶出机构顶出铸件后,靠着合模的力量将顶出机构回复到原位.此外也有导引及支撑顶出板的功能SB3372规定了回位销的形状与尺寸.回位销直径的选择可参考下表.外模宽mm小于等于150150-250250-350350-500500-650650- 800大于 800回位销直径(mm)12152025303540（3） 回位销的长度回位销的长度那么可用下面公式计算回位销的长度L=可动外模高度+模脚高度-顶出板厚度-后退止块高度8拔模力的计算抽芯时型芯受力的状况见下列图。 型芯受力
8、图拔模力的大小可由下式计算：P=P1cos+P2sin =Alp(cos-sin)其中P：拔模力kgP1:抽芯阻力kgP2：铸件冷却收缩后对型芯的抱紧力(kg)A：被铸件抱紧的型芯成形局部断面周长(mm)L：被铸件抱紧的型芯成形局部之长度(mm)P/mm2 /mm2/mm2.:压铸合金对型芯的摩擦系数，一般取0.2-0.5。：型芯成形局部的拔模角。例：铝合金压铸件型芯直径40mm,长度60mm,拔模角1，如下列图，摩擦系数取0.25，那么拔模力P=9。顶出销CNSB3371中规定了顶出销的形状与尺寸，设计时可选用标准的尺寸。顶出销的直径的选择需考虑两件事：1顶出时是否会在铸件外表留下痕迹，2顶
9、出销是否会发生挫曲。1顶出时是否会在铸件外表留下痕迹容许的顶出销前端最小截面积为：其中A=顶出销前端截面积mm2 P=顶出销承受的总推力kg n=顶出销数量 s=铸件的容许应力kg/mm2.铜 铝合金取5kg/mm2,锌合金取4kg/mm2,合金取3kg/mm2.顶出销承受的总推力P相当于铸件的抱紧力，此一力量大小的计算可参考前述之拔模力计算。例：某镁合金铸件所需之总推力为5000kg，使用10根顶出销那么：P=5000n=10s=3所以顶出销前端截面积A=5000/103=167mm2故顶出销直径至少为8mm.(2)顶出销是否会发生挫曲buckling将顶出销视为一端固定，另一端可滑动的柱，
10、那么其稳定性的大小可用下式来计算：其中K：稳定平安倍数，钢取1.5-3。n：稳定系数，其值取20.19。E：杨氏模数，钢取2106kg/cm2I:顶出销最小截面积处之惯性矩cm4,对于圆形截面d=顶出销直径。P：顶出销承受之实际推力kgL:顶出销之长度mm1角销斜角的选择斜角值一般在1025间，值愈小，所需要的开模力愈小，而可产生较大的拔模力，而角销所受的弯曲力也较小，开模行程长。所以小值用于短型芯，而长型芯为了缩短开模距离用较大的值。2角销直径的估算角销直径可使用下式估算 角销受力简图其中d:角销直径(mm) h：滑块端面至受力点的垂直距离(mm) p:拔模力(kg)例：P=1300(kg)
11、.=18,h=38(mm),那么d=26.3(mm),取27(mm).（4） 角销长度角销长度建议用作图法来决定。参见下列图a.取滑块端面斜孔与角销外侧斜面接触外为A点。b.自A点作与分模面相平行的直线AC，使AC=S抽芯距离。c.自C点任垂直于AC线的BC线，交角销处侧面于B点。为角销有效工作段长度，e.BC线段长度加上角销导引实部高度I，为角销抽芯完毕时所需的最小开模距离。 作图法求角销长度11压铸模具材料压铸模具材料依使用地方大致可分为三类：（1） 与熔汤接触处之零件：为此构成模具之主要零部件，因应压铸制程之严苛环境及生产条件，用于此之材料需具备有：良好之切削性良好之高温强度 高温硬度
12、高温韧性 抗回火稳定性 高温耐磨性 抗热疲劳性良好淬硬性 热处理尺寸安定性良好之导热性热膨胀系数小（2） 滑动配合零件：良好之耐磨性与适当的强度适当之淬硬透性与较小之热处理变形率（3） 构造零件外模与紧固零件需有足够强度工具钢种类很多，价格又贵，刚刚的选择需考虑使用环境及经济因素。下表为参考资料所列常用的材料。预硬钢FDAC，P20只使用于量少的低温合金锌，锡，铝之压铸。热作工具钢SKD61，H13粗加工需在退火状态下为之，调质淬火回火后再做细加工。放电加工所产生之白层需磨除以防止模具寿命减短。优质热作工具钢premium grade H13 or SKD61因其均质性有姣好之寿命。压铸模具零
13、件常用材料表a,b注：a.以上皆为节录自各参考资料，所列材料可以相似或更佳之材料替代。b.-：表参考资料无特别列明。c.硬度为HRC。d.锌合金量少时可使用预硬钢。d.永茂工业。e.瑞典Assab公司编号。 压铸模具零件常用材料各国对照表注：CNS钢材81年后符号改与JIS同，请参较CNS G3059。压铸模具配合公差固定零件配合公差工作条件配合类别与精度与熔汤接触H7/H6-圆形H8/h7-方形内外模配合 型芯与内模 外模与分流子 衬套内模与分流子 不与熔汤接触H7/k6导套与外模H7/m6外模与导柱 外模与角销 外模与楔紧块 外模与定位销滑动零件配合公差工作条件使用合金配合典型配合零件举例与熔汤接触，受热量较大锌合金H7/f7顶出销与顶出孔，卸料板上的滑动配合，滑块中子与配合孔铝合金H7/e8铜合金H7/d8锌合金H7/e8成型滑块与滑块座铝合金H7/e8-d8铜合金H7/d8-c8受热量不大，精度要求较高锌 铝合金H7/e8导柱与导套铜合金H7/d8受热量较小，精度要求不高轻金属H7/h8-h9顶出板导柱与顶出板导套的滑动部位H8-H9/f9回位销与孔第 12 页