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1、一、压铸铸简介压力铸铸造简称称压铸，是是一种将将熔融合合金液倒倒入压室室内，以以高速充充填钢制制模具的的型腔，并并使合金金液在压压力下凝凝固而形形成铸件件的铸造造方法。压铸区区别于其其它铸造造方法的的主要特特点是高高压和高高速。金属液液是在压压力下填填充型腔腔的，并并在更高高的压力力下结晶晶凝固，常常见的压压力为151000MPaa。金属液液以高速速充填型型腔，通通常在1050米/秒，有有的还可可超过80米/秒，（通通过内浇浇口导入入型腔的的线速度度内浇口口速度），因因此金属属液的充充型时间间极短，约0.010.2秒（须视铸件的大小而不同）内即可填满型腔。压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的
2、三大要素，缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件，甚至优质铸件。1、压铸机（1）压铸机的分类压铸机按压室的受热条件可分为热压室与冷压室两大类。而按压室和模具安放位置的不同，冷室压铸机又可分为立式、卧式和全立式三种形式的压铸机。热室压铸机立式冷室卧室全立式（2）压铸机的主要参数a合型力（锁模力）（千牛）KN b压射力（千牛）KN c动、定型板间的最大开距mm d动、定型板间的最小开距mm e动型板的行程mm f大杠内间距（水平垂直）mm g大杠直径mm h顶出力KN i顶出行程mm j压射
3、位置（中心、偏心）mm k一次金属浇入量（Zn、Al、Cu）Kg l压室内径（）mm m空循环周期s n铸件在分型面上的各种比压条件下的投影面积注：还应有动型板、定型板的安装尺寸图等。2、压铸合金压铸件所采用的合金主要是有色合金，至于黑色金属（钢、铁等）由于模具材料等问题，目前较少使用。而有色合金压铸件中又以铝合金使用较广泛，锌合金次之。下面简单介绍一下压铸有色金属的情况。（1）、压铸有色合金的分类受阻收缩混合收缩自由收缩铅合金 -0.2-0.3% 0.3-0.4% 0.4-0.5% 低熔点合金锡合金锌合金-0.3-0.4% 0.4-0.6% 0.6-0.8% 铝硅系-0.3-0.5% 0.5
4、-0.7% 0.7-0.9%压铸有色合金铝合金铝铜系铝镁系-0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 高熔点合金铝锌系镁合金-0.5-0.7% 0.7-0.9% 0.9-1.1% 铜合金（2）、各类压铸合金推荐的浇铸温度合金种类铸件平均壁厚3mm铸件平均壁厚3mm 结构简单结构复杂结构简单结构复杂铝合金铝铝硅系 6110-6650 6440-6680 6000-6620 6110-6650铝铜系 6300-6660 6660-7700 6000-6640 6330-6660铝镁系 6400-6880 6600-7000 6440-6670 6550-6690铝锌系 5900-622
5、0 6200-6660 5880-6620 6000-6650锌合金 4200-4440 4330-4450 4000-4420 4220-4440镁合金 6400-6880 6660-7700 6440-6670 6550-6690铜合金普普通黄铜铜 9110-9930 9440-9980 9000-9930 9000-9950硅黄铜 9000-9220 9330-9970 9110-9940 9110-9940注注：浇铸温温度一般般以保温温炉的金金属液的的温度来来计量。锌合金金的浇铸铸温度不不能超过过450，以免免晶粒粗粗大。二、压铸模压铸模模是压铸铸生产三三大要素素之一，结结构正确确合理
6、的的模具是是压铸生生产能否否顺利进进行的先先决条件件，并在在保证铸铸件质量量方面（下下机合格格率）起起着重要要的作用用。由于压压铸工艺艺的特点点，正确确选用各各工艺参参数是获获得优质质铸件的的决定因因素，而而模具又又是能够够正确选选择和调调整各工工艺参数数的前提提，模具具设计实实质上就就是对压压铸生产产中可能能出现的的各种因因素预计计的综合合反映。如如若模具具设计合合理，则则在实际际生产中中遇到的的问题少少，铸件件下机合合格率高高。反之之，模具具设计不不合理，例例一铸件件设计时时动定模模的包裹裹力基本本相同，而而浇注系系统大多多在定模模，且放放在压射射后冲头头不能送送料的灌灌南压铸铸机上生生产
7、，无无法正常常生产，铸铸件一直直粘在定定模上。尽尽管定模模型腔的的光洁度度打得很很光，因因型腔较较深，仍仍出现粘粘在定模模上的现现象。所所以在模模具设计计时，必必须全面面分析铸铸件的结结构，熟熟悉压铸铸机的操操作过程程，要了了解压铸铸机及工工艺参数数得以调调整的可可能性，掌掌握在不不同情况况下的充充填特性性，并考考虑模具具加工的的方法、钻钻眼和固固定的形形式后，才才能设计计出切合合实际、满满足生产产要求的的模具。刚开始时时已讲过过，金属属液的充充型时间间极短，金金属液的的比压和和流速很很高，这这对压铸铸模来说说工作条条件极其其恶劣，再再加上激激冷激热热的交变变应力的的冲击作作用，都都对模具具的
8、使用用寿命有有很大影影响。模具的的使用寿寿命通常常是指通通过精心心的设计计和制造造，在正正常使用用的条件件下，结结合良好好的维护护保养下下出现的的自然损损坏，在在不能再再修复而而报废前前，所压压铸的模模数（包包括压铸铸生产中中的废品品数）。实际生生产中，模模具失效效主要有有三种形形式：热疲劳劳龟裂损损坏失效效；碎裂失失效；溶蚀失失效。致使模模具失效效的因素素很多，既既有外因因（例浇浇铸温度度高低、模模具是否否经预热热、水剂剂涂料喷喷涂量的的多少、压压铸机吨吨位大小小是否匹匹配、压压铸压力力过高、内内浇口速速度过快快、冷却却水开启启未与压压铸生产产同步、铸铸件材料料的种类类及成分分Fe的高低低、
9、铸件件尺寸形形状、壁壁厚大小小、涂料料类型等等等）。也也有内因因（例模模具本身身材质的的冶金质质量、坯坯料的锻锻制工艺艺、模具具结构设设计的合合理性、浇浇注系统统设计的的合理性性、模具具机（电电加工）加加工时产产生的内内应力、模模具的热热处理工工艺、包包括各种种配合精精度和光光洁度要要求等）。模具若出现早期失效，则需找出是哪些内因或外因，以便今后改进。模具热疲劳龟裂失效压铸生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内部产生变形，相互牵扯而出现反复循环的热应力，导致组织结构二损伤和丧失韧性，引发微裂纹的出现，并继续扩展，一旦裂纹扩大，还有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力都使裂纹加速扩展。
10、为此，一方面压铸起始时模具必须充分预热。另外，在压铸生产过程中模具必须保持在一定的工作温度范围中，以免出现早期龟裂失效。同时，要确保模具投产前和制造中的内因不发生问题。因实际生产中，多数的模具失效是热疲劳龟裂失效。碎裂失效在压射力的作用下，模具会在最薄弱处萌生裂纹，尤其是模具成型面上的划线痕迹或电加工痕迹未被打磨光，或是成型的清角处均会最先出现细微裂纹，当晶界存在脆性相或晶粒粗大时，即容易断裂。而脆性断裂时裂纹的扩展很快，这对模具的碎裂失效是很危险的因素。为此，一方面凡模具面上的划痕、电加工痕迹等必须打磨光，即使它在浇注系统部位，也必须打光。另外要求所使用的模具材料的强度高、塑性好、冲击韧性和
11、断裂韧性均好。熔融失效前面已讲过，常用的压铸合金有锌合金、铝合金、镁合金和铜合金，也有纯铝压铸的，Zn、Al、Mg是较活泼的金属元素，它们与模具材料有较好的亲和力，特别是Al易咬模。当模具硬度较高时，则抗蚀性较好，而成型表面若有软点，则对抗蚀性不利。但在实际生产中，溶蚀仅是模具的局部地方，例内浇口直接冲刷的部位（型芯、型腔）易出现溶蚀现象，以及硬度偏软处易出现铝合金的粘模。压铸生产中常遇模具存在的问题注意点：1、浇注系统、排溢系统例（1）对于冷室卧式压铸机上模具直浇道的要求：压室内径尺寸应根据所需的比压与压室充满度来选定，同时，浇口套的内径偏差应比压室内径的偏差适当放大几丝，从而可避免因浇口套
12、与压室内径不同轴而造成冲头卡死或磨损严重的问题，且浇口套的壁厚不能太薄。浇口套的长度一般应小于压射冲头的送出引程，以便涂料从压室中脱出。压室与浇口套的内孔，在热处理后应精磨，再沿轴线方向进行研磨，其表面粗糙Ra0.2m。分流器与形成涂料的凹腔，其凹入深度等于横浇道深度，其直径配浇口套内径，沿脱模方向有5斜度。当采用涂导入式直浇道时，因缩短了压室有效长度的容积，可提高压室的充满度。（2）对于模具横浇道的要求冷卧式模具横浇道的入口处一般应位于压室上部内径2/3以上部位，以免压室中金属液在重力作用下过早进入横浇道，提前开始凝固。横浇道的截面积从直浇道起至内浇口应逐渐减小，为出现截面扩大，则金属液流经
13、时会出现负压，易吸入分型面上的气体，增加金属液流动中的涡流裹气。一般出口处截面比进口处小10-30%。横浇道应有一定的长度和深度。保持一定长度的目的是起稳流和导向的作用。若深度不够，则金属液降温快，深度过深，则因冷凝过慢，既影响生产率又增加回炉料用量。横浇道的截面积应大于内浇口的截面积，以保证金属液入型的速度。主横浇道的截面积应大于各分支横浇道的截面积。横浇道的底部两侧应做成圆角，以免出现早期裂纹，二侧面可做出5左右的斜度。横浇道部位的表面粗糙度Ra0.4m。（3）内浇口金属液入型后不应立即封闭分型面，溢流槽和排气槽不宜正面冲击型芯。金属液入型后的流向尽可能沿铸入的肋筋和散热片，由厚壁处想薄壁
14、处填充等。选择内浇口位置时，尽可能使金属液流程最短。采用多股内浇口时，要防止入型后几股金属液汇合、相互冲击，从而产生涡流包气和氧化夹杂等缺陷。薄壁件的内浇口厚件要适当小些，以保证必要的填充速度，内浇口的设置应便于切除，且不使铸件本体有缺损（吃肉）。 (4)溢流槽溢流槽要便于从铸件上去除，并尽量不损伤铸件本体。溢流槽上开设排气槽时，需注意溢流口的位置，避免过早阻塞排气槽，使排气槽不起作用。不应在同一个溢流槽上开设几个溢流口或开设一个很宽很厚的溢流口，以免金属液中的冷液、渣、气、涂料等从溢流槽中返回型腔，造成铸件缺陷。2、铸造圆角（包括转角）铸件图上往往注明未注圆角R2等要求，我们在开制模具时切忌
15、忽视这些未注明圆角的作用，决不可做成清角或过小的圆角。铸造圆角可使金属液填充顺畅，使腔内气体顺序排出，并可减少应力集中，延长模具使用寿命。（铸件也不易在该处出现裂纹或因填充不顺而出现各种缺陷）。例标准油盘模上清角处较多，相对来说，目前兄弟油盘模开的最好，重机油盘的也较多。3、脱模斜度在脱模方向严禁有人为造成的侧凹（往往是试模时铸件粘在模内，用不正确的方法处理时，例钻、硬凿等使局部凹入）。4、表面粗糙度成型部位、浇注系统均应按要求认真打光，应顺着脱模方向打光。由于金属液由压室进入浇注系统并填满型腔的整个过程仅0.01-0.2秒的时间。为了减少金属液流动的阻力，尽可能使压力损失少，都需要流过表面的
16、光洁度高。同时，浇注系统部位的受热和受冲蚀的条件较恶劣，光洁度越差则模具该处越易损伤。5、模具成型部位的硬度铝合金：HRC46左右铜：HRC38左右加工时，模具应尽量留有修复的余量，做尺寸的上限，避免焊接。压铸模具组装的技术要求：1、模具分型面与模板平面平行度的要求。2、导柱、导套与模板垂直度的要求。3、分型面上动、定模镶块平面与动定模套板高出0.1-0.05mm。4、推板、复位杆与分型面平齐，一般推杆凹入0.1mm或根据用户要求。5、模具上所有活动部位活动可靠，无呆滞现象pin无串动。6、滑块定位可靠，型芯抽出时与铸件保持距离，滑块与块合模后配合部位2/3以上。7、浇道粗糙度光滑，无缝。8、
17、合模时镶块分型面局部间隙0.05mm。9、冷却水道畅通，进出口标志。 10、成型表面粗糙度Rs=0.04，无微伤。压铸模要要求高可可靠性和和长寿命命，与压压铸机、压压铸工艺艺有机结结合为一一个有效效的铸件件生产系系统，优优化压铸铸模具设设计、提提高工艺艺水平，为为压铸生生产提供供可靠保保证，是是大型压压铸模设设计所追追求的方方向。 压铸模模具结构构通常压压铸模具具的基本本结构包包含：融融杯、成成形镶块块、模架架、导向向件、抽抽芯机构构、推出出机构以以及热平平衡系统统等。压铸模模具设计计开发流流程模具设设计和开开发流程程如图1所示，从从该图中中可以清清晰地看看出模具具设计阶阶段需要要设计人人员所
18、做做的工作作及模具具设计的的整体思思路，其其中包含含一些与与标准认认证相关关的设计计和开发发流程，对对设计阶阶段可能能产生的的缺陷具具有一定定的预防防作用。压铸铸模具设设计要点点 第一一，运用用快速原原型技术术和三维维软件建建立合理理的铸件件造型，初初步确定定分型面面、浇注注系统位位置和模模具热平平衡系统统。按照要要求把二二维铸件件图转化化为三维维实体数数据，根根据铸件件的复杂杂程度和和壁厚情情况确定定合理的的收缩率率（一般般取0.005%0.006%），确确定好分分型面的的位置和和形状，并并根据压压铸机的的数据选选定压射射冲头的的位置和和直径以以及每模模压铸的的件数，对对压铸件件进行合合理布
19、局局，然后后对浇注注系统、排排溢系统统进行三三维造型型。第二，进进行流场场、温度度场模拟拟，进一一步优化化模具浇浇注系统统和模具具热平衡衡系统。把铸件件、浇注注系统和和排溢系系统的数数据进行行处理以以后，输输入压铸铸工艺参参数、合合金的物物理参数数等边界界条件数数据，用用模拟软软件可以以模拟合合金的充充型过程程及液态态合金在在模具型型腔内部部的走向向，还可可进行凝凝固模拟拟及温度度场模拟拟，进一一步优化化浇注系系统并确确定模具具冷却点点的位置置。模拟拟的结果果以图片片和影像像的形式式表达整整个充型型过程中中液态合合金的走走向、温温度场的的分布等等信息，通通过分析析可以找找出可能能产生缺缺陷的部
20、部位。在在后续的的设计中中通过更更改内浇浇口的位位置、走走向及增增设集渣渣包等措措施来改改善充填填效果，预预防并消消除铸造造缺陷的的产生。第三，根根据3D模型进进行模具具总体结结构设计计。 模拟过过程进行行的同时时我们可可以进行行模具总总布置设设计，具具体包括括以下几几个方面面：（1）根据据压铸机机数据进进行模具具的总布布置设计计。在总布布置设计计中确定定压射位位置及冲冲头直径径是首要要任务。压压射位置置的确定定要保证证压铸件件位于压压铸机型型板的中中心位置置，而且且压铸机机的四根根拉杆不不能与抽抽芯机构构互相干干涉，压压射位置置关系到到压铸件件能否顺顺利地从从型腔中中顶出；冲头直直径则直直接
21、影响响压射比比的大小小，并由由此影响响到压铸铸模具所所需的锁锁模力的的大小。因因此确定定好这两两个参数数是我们们设计开开始的第第一步。（2）设计计成形镶镶块、型型芯。主要考考虑成形形镶块的的强度、刚刚度，封封料面的的尺寸、镶镶块之间间的拼接接、推杆杆和冷却却点的布布置等，这这些元素素的合理理搭配是是保证模模具寿命命的基本本要求。对对于大型型模具来来说尤其其要考虑虑易损部部位的镶镶拼和封封料面的的配合方方式，这这是防止止模具早早期损坏坏和压铸铸过程中中跑铝的的关键，也也是大模模具排气气及模具具加工工工艺性的的需要。图4所示模具成形部分采用10块模块镶拼结构。（3）设计模架与抽芯机构。中小型压铸模
22、具可以直接选用标准模架，大型模具必须对模架的刚度、强度进行计算，防止压铸过程中因模架弹性变形而影响压铸件的尺寸精度。抽芯机构设计的关键是把握活动元件间的配合间隙和元件间的定位。考虑模架工作过程中受热膨胀对滑动间隙的影响，大型模具的配合间隙要在0.20.3mm之间，成形部分的对接间隙在0.30.5mm之间，根据模具的大小及受热情况选用。成形滑块与滑块座之间采用方键定位。抽芯机构的润滑也是设计的重点，这个因素直接影响压铸模具的连续工作的可靠性，优良的润滑系统是提高压铸劳动生产率的重要环节。（4）加热与冷却通道的布置及热平衡元件的选用。由于高温液体在高压下高速进入模具型腔，带给模具镶块大量的热量，如
23、何带走这些热量是设计模具时必须考虑的问题，特别是大型压铸模具，热平衡系统直接影响着压铸件的尺寸和内部质量。快速安装及准确控制流量是现代模具热平衡系统的发展趋势，随着现代加工业的发展，热平衡元件的选用趋向于直接选用的设计模式，即元件制造公司直接提供元件的二维和三维数据，设计者随用随选，既能保证元件的质量还能缩短设计周期。（5）设计推出机构。 推出机构可分为机械推出和液压推出两种形式，机械推出是利用设备自身的推出机构实现推出动作，液压推出是利用模具自身配备的液压缸实现推出动作。设计推出机构的关键是尽量使推出合力的中心与脱型合力的中心同心，这就要求推出机构要具有良好的推出导向性、刚性及可靠的工作稳定
24、性。对于大型模具来说推出机构的重量都比较大，推出机构的元件与型框间容易因为模具自重而使推杆偏斜，使之出现推出卡滞现象，同时模具受热膨胀对推出机构的影响也特别大，因此推出元件与模框间的定位及推板导柱的固定位置是及其重要的，这些模具的推板导柱一般要固定在把模板上，把模板、垫铁及模框间用直径较大的圆销或方键定位，这样可以最大限度地消除热膨胀对推出机构的影响，必要时还可以采用滚动轴承和导板来支撑推出元件，同时在设计推出机构时要注意元件间的润滑。北美地区模具设计者通常在动模框的背面增加一块专门的润滑推杆的油脂板，加强对推出元件的润滑。如图5所示，动模框底部增加润滑油板，有油道与推杆过孔相通，工作时加注润
25、滑油，可以润滑推出机构，防止卡滞。（6）导向与定位机构的设计。在整个模具结构中导向与定位机构是对模具运行稳定性影响最大的因素，也直接影响到压铸件的尺寸精度。模具的导向机构主要包括：合模导向、抽芯导向、推出导向，一般导向元件要采用特殊材料的摩擦副，起到减磨和抗磨的作用，同时良好的润滑也是必不可少的，每个摩擦副间都要设置必要的润滑油路。需要特别指出的是特大型滑块的导向结构一般采用铜质导套和硬质导柱的导向形式，配合以良好的定位形式，确保滑块运行平稳，准确到位。模具定位机构主要包括：动静型间的定位、推出复位定位、成形滑块及滑块座间的定位、型架推出部分与型框间的定位等。动静型间的定位是一种活动性质的定位
26、，配合的准确性要求更高，小型模具可以直接采用成形镶块间的凸凹面定位，大型压铸模具必须采用特殊的定位机构，以消除热膨胀对模具定位精度的影响，另外几种定位结构是元件间的定位，是固定定位，一般采用圆销和方键定位。如图6所示，成形镶块间的凸凹面定位，保证动静型间定位准确，防止模具错边。（7）真空、挤压、排气机构等其他设计。除了以上所述的结构，有的模具还有真空系统、挤压机构、波板排气等特殊要求。真空系统的设计主要是密封形式的设计，要使模具成形部分之间在正常模具工作温度下保持良好的密封性，一般采用硅橡胶密封。挤压机构设计的关键是挤压时机及挤压量的控制，保证挤压效果。波板排气是一种集中排气形式，波板排气方式
27、比较常用，特别是在壁厚较薄的铝合金压铸件、致密性要求较高的耐压件及镁合金压铸件上应用广泛；波板间隙要足够大，但又不能使合金液体在压铸过程中产生飞溅，波板间隙一般控制在0.30.6mm， 第四，组织专家评审并修正后设计模具2D总装图。模具三维设计完成时要组织专家进行设计及加工工艺性评审，通过评审改进并完善设计中的不合理结构，评审的主要内容包括：浇注系统评审、热平衡系统评审、抽芯结构评审、导向机构评审、推出机构评审和加工工艺性评审等。通过大家的智慧完善整个模具设计过程。 第五，晒制模具零件蓝图及加工制造。将设计开发完成的模具蓝图晒制出来，并下发到各个工序，进行模具的加工制造。压铸模具加工工艺流程合
28、理的加工工序可以有效提高加工效率，并大幅度提高模具寿命，保证压铸件的尺寸精度。 1加工工艺流程 2合理选择成形镶块 成形镶块的寿命基本上代表了整个模具的寿命，因此合理的选材及热处理方式非常关键。成形镶块一般选用 1.2343、Dievar、ADC3、PH13等耐热模具钢。 3选择合适的热处理方式材料热处理方式一般由材料销售厂家进行技术指导或指定热处理厂进行，主要为粗加工后真空淬火，精加工后去应力处理。 4表面热处理方式铝合金压铸模的工作条件较为苛刻，要求具有较高的耐热疲劳强度、导热性、耐磨性、耐蚀性、冲击韧性、红硬性以及良好的脱模性等。然而仅靠新型模具材料的应用及必要的热处理工艺很难满足模具的使用要求，必须将各种表面处理技术应用到其表面处理中，才能达到模具高效率、高精度和高寿命的要求。近年来，各种压铸模表面处理新技术不断涌现，但总的来说可以分为三类：（1）传统热处理工艺的改进技术。（2）表面改性技术，包括表面热扩渗处理、表面相变强化、电火花强化技术等。（3）涂镀技术。