1、金属压铸工艺与模具设计第3章压铸件设计n压铸件设计是压铸生产技术中十分重要的压铸件设计是压铸生产技术中十分重要的环节。设计压铸件除要满足使用要求外，环节。设计压铸件除要满足使用要求外，同时应该满足成型工艺要求并且尽量做到同时应该满足成型工艺要求并且尽量做到模具结构简单、生产成本低。模具结构简单、生产成本低。n3.1 压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量压铸件的精度、表面粗糙度及加工余量 n3.2 压铸件基本结构单元设计压铸件基本结构单元设计 n3.3 压铸件结构设计的工艺性压铸件结构设计的工艺性 u3.1.1 压铸件的尺寸精度压铸件的尺寸精度 u3.1.2 表面形状和位置表面形状和位置 u3.1
2、.3 表面粗糙度表面粗糙度 u3.1.4 加工余量加工余量 n压铸件的精度较高，表面光洁，且稳定性好，压铸件的精度较高，表面光洁，且稳定性好，因此，压铸件具有很好的互换性。因此，压铸件具有很好的互换性。n压铸件的尺寸精度取决于压铸件的设计、模具结构以及模具制造的质量。压铸件的尺寸精度取决于压铸件的设计、模具结构以及模具制造的质量。通常，压铸件的尺寸精度比模具的精度低三到四级左右。压铸件尺寸稳通常，压铸件的尺寸精度比模具的精度低三到四级左右。压铸件尺寸稳定性取决于工艺因素、操作条件、模具修理次数及其使用期限等各方面定性取决于工艺因素、操作条件、模具修理次数及其使用期限等各方面因素。压铸件的尺寸精
3、度一般按机械加工精度来选取，在满足使用要求因素。压铸件的尺寸精度一般按机械加工精度来选取，在满足使用要求的前提下，尽可能选取较低的精度等级。此外，同一压铸件上不同部位的前提下，尽可能选取较低的精度等级。此外，同一压铸件上不同部位的尺寸可按照实际使用要求选取不同的精度，以提高经济性。的尺寸可按照实际使用要求选取不同的精度，以提高经济性。n1.长度尺寸n压铸件能达到的尺寸公差及配合尺寸公差等级见表压铸件能达到的尺寸公差及配合尺寸公差等级见表3.1。n4.角度n压铸件上的角度公差是由设计要求和工艺能达到的程度共同决定的，对压铸件上的角度公差是由设计要求和工艺能达到的程度共同决定的，对于一般要求的角度
4、公差可按表于一般要求的角度公差可按表3.5选取。选取。n5.孔中心距尺寸n孔中心距尺寸公差按表孔中心距尺寸公差按表3.6选取。若受模具分型面或活动成型零件影响，选取。若受模具分型面或活动成型零件影响，在基本尺寸公差上再加上附加公差。在基本尺寸公差上再加上附加公差。n压铸件的表面形状和位置主要由压铸模的成型表面决定，而压铸模成型压铸件的表面形状和位置主要由压铸模的成型表面决定，而压铸模成型表面的形位公差精度较高，所以对压铸件的表面形位公差一般不另行规表面的形位公差精度较高，所以对压铸件的表面形位公差一般不另行规定，其公差值包括在有关尺寸的公差范围内。对于直接用于装配的表面，定，其公差值包括在有关
5、尺寸的公差范围内。对于直接用于装配的表面，类似机械加工零件，在图中注明表面形状和位置公差。类似机械加工零件，在图中注明表面形状和位置公差。n对于压铸件而言，变形是一个不可忽视的问题，整形前和整形后的平面对于压铸件而言，变形是一个不可忽视的问题，整形前和整形后的平面度和直线度公差按表度和直线度公差按表3.7选取。平行度、垂直度和倾斜度公差按表选取。平行度、垂直度和倾斜度公差按表3.8选选取。同轴度和对称度公差按表取。同轴度和对称度公差按表3.9选取。选取。n压铸件的表面粗糙度取决于压铸模成型零件型腔表面的粗糙度，通常压压铸件的表面粗糙度取决于压铸模成型零件型腔表面的粗糙度，通常压铸件的表面粗糙度
6、比模具相应成型表面的粗糙度高两级。若是新模具，铸件的表面粗糙度比模具相应成型表面的粗糙度高两级。若是新模具，压铸件的表面粗糙度应达到压铸件的表面粗糙度应达到GB 103183的的Ra2.50.63 m，要求高的，要求高的可达到可达到Ra0.32 m。随着模具使用次数增加，压铸件的表面粗糙度逐渐。随着模具使用次数增加，压铸件的表面粗糙度逐渐增大。增大。n当压铸件某些部位尺寸精度或形位公差达不到设计要求时，可在这些部当压铸件某些部位尺寸精度或形位公差达不到设计要求时，可在这些部位适当留取加工余量，用后续的机械加工来达到其精度要求。由于压铸位适当留取加工余量，用后续的机械加工来达到其精度要求。由于压
7、铸件的表层组织致密、强度高，因此机械加工余量应选用小值。压铸件的件的表层组织致密、强度高，因此机械加工余量应选用小值。压铸件的机械加工余量按表机械加工余量按表3.10选取。选取。u3.2.1 壁的厚度、连接形式及连接处的圆角壁的厚度、连接形式及连接处的圆角 u3.2.2 脱模斜度脱模斜度 u3.2.3 压铸孔和槽压铸孔和槽 u3.2.4 肋肋 u3.2.5 压铸齿与螺纹压铸齿与螺纹 u3.2.6 嵌件嵌件 u3.2.7 凸纹、凸台、文字与图案凸纹、凸台、文字与图案 n不论零件如何复杂，都可以将其分解为壁、不论零件如何复杂，都可以将其分解为壁、连接壁的圆角、孔和槽、肋、凸台、螺纹等连接壁的圆角、
8、孔和槽、肋、凸台、螺纹等部分，这些部分就是组成零件的结构单元。部分，这些部分就是组成零件的结构单元。n压铸件壁的厚薄对其质量有很大的影响。压铸件表面约压铸件壁的厚薄对其质量有很大的影响。压铸件表面约0.81.2 mm的表层由于快速冷却的表层由于快速冷却而晶粒细小、组织致密，因为它的存在使压铸件的强度较高。而若是厚壁压铸件，其壁中而晶粒细小、组织致密，因为它的存在使压铸件的强度较高。而若是厚壁压铸件，其壁中心层的晶粒粗大，易产生缩孔、缩松等缺陷。通常，压铸件的力学性能随着壁厚增加而降心层的晶粒粗大，易产生缩孔、缩松等缺陷。通常，压铸件的力学性能随着壁厚增加而降低，而且也增加了材料的用量和压铸件的
9、重量。图低，而且也增加了材料的用量和压铸件的重量。图3.1为铸件壁厚对抗拉强度的影响。图为铸件壁厚对抗拉强度的影响。图3.2为铝合金压铸件壁厚与抗拉强度及比重的关系。当然，壁太薄可能出现欠铸、冷隔等为铝合金压铸件壁厚与抗拉强度及比重的关系。当然，壁太薄可能出现欠铸、冷隔等缺陷。因此，在保证压铸件有足够强度和刚度的条件下，以薄壁和均匀壁厚为佳。一般情缺陷。因此，在保证压铸件有足够强度和刚度的条件下，以薄壁和均匀壁厚为佳。一般情况下，壁厚不宜超过况下，壁厚不宜超过4.5 mm，同一压铸件内最大壁厚与最小壁厚之比不要大于，同一压铸件内最大壁厚与最小壁厚之比不要大于3 1。压铸。压铸件总体尺寸越大，壁
10、厚也应越厚。而壁厚一定时，该壁厚的面积也应受到一定的限制。压件总体尺寸越大，壁厚也应越厚。而壁厚一定时，该壁厚的面积也应受到一定的限制。压铸件的最小壁厚与适宜壁厚见表铸件的最小壁厚与适宜壁厚见表3.11。n为有利于金属液流动和压铸件成型，避免压铸件和压铸模产生应力集中和裂纹，压铸件壁为有利于金属液流动和压铸件成型，避免压铸件和压铸模产生应力集中和裂纹，压铸件壁与壁的连接通常采用国内外设计标准推荐的圆角和隅部加强渐变过渡连接。各种过渡连接与壁的连接通常采用国内外设计标准推荐的圆角和隅部加强渐变过渡连接。各种过渡连接形式及尺寸计算见表形式及尺寸计算见表3.12。n脱模斜度又称铸造斜度。为了便于压铸
11、件从压铸模中脱出及防止划伤铸脱模斜度又称铸造斜度。为了便于压铸件从压铸模中脱出及防止划伤铸件表面，铸件上所有与模具运动方向件表面，铸件上所有与模具运动方向(即脱模方向即脱模方向)平行的孔壁和外壁均平行的孔壁和外壁均需具有脱模斜度。最好在设计压铸件时就在结构上留有斜度。若压铸件需具有脱模斜度。最好在设计压铸件时就在结构上留有斜度。若压铸件设计时未考虑脱模斜度，则由压铸工艺来考虑。设计时未考虑脱模斜度，则由压铸工艺来考虑。n脱模斜度一般不计入公差范围内，其大小根据合金性质、脱模深度、形脱模斜度一般不计入公差范围内，其大小根据合金性质、脱模深度、形状复杂程度以及壁厚而定。一般高熔点合金压铸件的脱模斜
12、度大于低熔状复杂程度以及壁厚而定。一般高熔点合金压铸件的脱模斜度大于低熔点合金压铸件；脱模深度浅的大于深的；形状复杂的大于形状简单的；点合金压铸件；脱模深度浅的大于深的；形状复杂的大于形状简单的；厚壁的大于薄壁的；内孔的大于外壁的。一般在满足压铸件使用要求的厚壁的大于薄壁的；内孔的大于外壁的。一般在满足压铸件使用要求的前提下，脱模斜度应尽可能取大值。表前提下，脱模斜度应尽可能取大值。表3.13为最小脱模斜度值。为最小脱模斜度值。n压铸件内镶入金属或非金属制件，与压铸件形成牢固不可分开的整体，此镶入的制件称为压铸件内镶入金属或非金属制件，与压铸件形成牢固不可分开的整体，此镶入的制件称为嵌件。压铸
13、件内镶入嵌件的目的是使压铸件的某一部位能够具有特殊的性能，如强度、硬嵌件。压铸件内镶入嵌件的目的是使压铸件的某一部位能够具有特殊的性能，如强度、硬度、耐蚀性、耐磨性、导磁性、导电性、绝缘性等，或代替部分装配工序，或者将复杂件度、耐蚀性、耐磨性、导磁性、导电性、绝缘性等，或代替部分装配工序，或者将复杂件转化为简单件。转化为简单件。n设计有嵌件的压铸件应注意以下几点：设计有嵌件的压铸件应注意以下几点：n(1)嵌件与压铸件应牢固连接。为防止嵌件受力时在压铸件内移动、旋转或拔出，在嵌嵌件与压铸件应牢固连接。为防止嵌件受力时在压铸件内移动、旋转或拔出，在嵌件镶入压铸件的部分，其表面上设计成适当的凹凸状，
14、最常采用的有滚花、滚纹、切槽、件镶入压铸件的部分，其表面上设计成适当的凹凸状，最常采用的有滚花、滚纹、切槽、铣扁等方法。铣扁等方法。n(2)嵌件放入模具内时与模具应有可靠的定位和合理的公差配合。嵌件放入模具内时与模具应有可靠的定位和合理的公差配合。n(3)嵌件周围的金属层厚度不能过薄，以提高铸件对嵌件的包紧力及防止金属层产生裂嵌件周围的金属层厚度不能过薄，以提高铸件对嵌件的包紧力及防止金属层产生裂纹。金属层厚度可按嵌件直径选取，包住嵌件的金属层最小厚度见表纹。金属层厚度可按嵌件直径选取，包住嵌件的金属层最小厚度见表3.19。n(4)嵌件镶入铸件的部分不应有尖角，以免压铸件在尖角处开裂。嵌件镶入
15、铸件的部分不应有尖角，以免压铸件在尖角处开裂。n(5)嵌件与压铸件基体之间不应产生电化学腐蚀，必要时嵌件外表面可加镀层。嵌件与压铸件基体之间不应产生电化学腐蚀，必要时嵌件外表面可加镀层。n(6)有嵌件的压铸件应避免热处理，以免两种材料的热膨胀系数不同而产生不同的体积有嵌件的压铸件应避免热处理，以免两种材料的热膨胀系数不同而产生不同的体积变化，导致嵌件在压铸件内松动。变化，导致嵌件在压铸件内松动。n压铸件上可以压铸出凸纹、凸台、文字和图案。它们最好是凸体，以便压铸件上可以压铸出凸纹、凸台、文字和图案。它们最好是凸体，以便模具加工。文字大小一般不小于模具加工。文字大小一般不小于GB 4457.38
16、4规定的规定的5号字，文字凸出号字，文字凸出高度大于高度大于0.3 mm，一般取，一般取0.5 mm。线条最小宽度为凸出高度的。线条最小宽度为凸出高度的1.5倍，倍，常取常取0.8 mm。线条最小间距大于。线条最小间距大于0.3 mm，脱模斜度为，脱模斜度为1015。线端。线端应避免尖角，图案应尽量简单。应避免尖角，图案应尽量简单。n3.3.1 简化模具结构、延长模具寿命简化模具结构、延长模具寿命 n3.3.2 有利于脱模与抽芯有利于脱模与抽芯 n3.3.3 防止压铸件变形防止压铸件变形 n设计压铸件时除了结构、形状等方面有一定设计压铸件时除了结构、形状等方面有一定要求外，还应使铸件适应压铸工
17、艺性。要求外，还应使铸件适应压铸工艺性。n压铸件形状结构设计不当，收缩时会产生变形或出现裂纹。解决的方法压铸件形状结构设计不当，收缩时会产生变形或出现裂纹。解决的方法除设加强肋外也可采用改变铸件结构的方法。图除设加强肋外也可采用改变铸件结构的方法。图3.15(a)中压铸件断面厚中压铸件断面厚薄不匀，容易产生翘曲变形。改成均匀壁厚可避免，如图薄不匀，容易产生翘曲变形。改成均匀壁厚可避免，如图3.15(b)所示。所示。图图3.16(a)中板状零件收缩时容易产生翘曲变形，如图中板状零件收缩时容易产生翘曲变形，如图3.16(b)所示改为有所示改为有凹腔，避免或减少翘曲变形。箱形薄壁件收缩变形如图凹腔，避免或减少翘曲变形。箱形薄壁件收缩变形如图3.17(a)所示，采所示，采用加肋的方法来避免变形，如图用加肋的方法来避免变形，如图3.17(b)所示。所示。n(1)铸件设计应该满足哪几方面要求？设计内容主要包括哪几方面？铸件设计应该满足哪几方面要求？设计内容主要包括哪几方面？n(2)铸件的尺寸精度受哪些因素影响？铸件的尺寸精度受哪些因素影响？n(3)铸件结构设计的工艺性是指什么？铸件结构设计的工艺性是指什么？
