页数：58页文件大小：3.85 MB来源： 压铸成形工艺与模具设计ppt课件
本课件以压铸件结构工艺性为主线，说明压铸工艺对铸件结构的要求与简化模具结构的改进思路，逐项讲解壁厚、加强肋、铸造圆角、铸孔与槽、脱模斜度、嵌铸、文字图案与螺纹齿轮的设计要点，并系统给出尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、机械加工余量的选取以及清理、浸渗、后处理与表面处理方法。
第4章 压铸件设计
【本章要点与提示】
【导入案例】图示为一铝合金散热器盖压铸件结构图，材料选用：合金代号 YL113，合金牌号为 YZAlSi11Cu3。现采用压铸工艺进行大批量生产，分析该压铸件工艺性并合理设计该压铸件结构。
重点需解决以下几方面问题：压铸件形状与结构的合理性、尺寸精度要求、各部位的壁厚设计和选择、转角过渡圆角、压铸件的脱模斜度、凸台与加强筋的设置、机械加工余量、压铸件的清理及后续处理工序等。
【主要内容】
| 要求 | 说明 |
|---|---|
| 要能方便地将压铸件从模具内取出 | 一切不利于压铸件出模的障碍，应尽量设法在设计压铸件时就预先加以消除 |
| 要尽量消除侧凹、深腔 | 内部侧凹和深腔是脱模的最大障碍；无法避免时也应便于抽芯，保证压铸件能顺利从压铸模中取出 |
| 要尽量减少抽芯部位 | 每增加一处抽芯，都使模具复杂程度提高，增添了模具出现故障的因素 |
| 要消除模具型芯出现交叉的部位 | 型芯交叉时不但使模具结构复杂，而且容易出现故障 |
| 壁厚要均匀 | 壁厚不均匀，压铸件会因凝固速率不同而产生收缩变形，并在厚大部位产生内部缩孔和气孔等缺陷 |
| 要消除尖角 | 减少铸造应力 |
1. 压铸件应简化模具结构、延长模具寿命——1）设计压铸件尽可能使分型面简单
2）避免模具局部过薄，保证模具具有足够的强度和刚度
2. 有利于脱模与抽芯
2. 有利于脱模与抽芯
3. 防止压铸件变形
特别提示：对压铸件的结构只能是改进、改善，而不是改变，尤其应注意不能改变它的使用性能要求，否则压铸件就失去了它原有的设计初衷。
4.1.2 压铸件的结构工艺要素：压铸件的基本结构工艺要素包括壁厚、肋、铸孔、铸造圆角、脱模斜度、螺纹、齿轮、槽隙、铆钉头、凸纹、网纹、文字、标志、图案、嵌铸等。
1. 壁厚和肋的设计
| 壁的单面面积 a×b/cm2 | 锌合金 正常 | 锌合金 最小 | 铝合金 正常 | 铝合金 最小 | 镁合金 正常 | 镁合金 最小 | 铜合金 正常 | 铜合金 最小 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ≤25 | 1.5 | 0.5 | 2.0 | 0.8 | 2.0 | 0.8 | 1.5 | 0.8 |
| 25~100 | 1.8 | 1.0 | 2.5 | 1.2 | 2.5 | 1.2 | 2.0 | 1.5 |
| 100~500 | 2.2 | 1.5 | 3.0 | 1.8 | 3.0 | 1.8 | 2.5 | 2.0 |
| ＞500 | 2.5 | 2.0 | 4.0 | 2.5 | 4.0 | 2.5 | 3.0 | 2.5 |
表中数值按源文件排列顺序与合金列一一对应整理，建议对照原图核对合金列顺序。
1. 壁厚和肋的设计：对压铸件的厚壁处，为避免疏松等缺陷，应减薄壁厚而增设加强肋。
优先采用设置加强肋的方法来提高铸件的强度和刚度。对铸件的厚壁处，为了避免缩松等缺陷，应通过减薄厚度并增设加强肋来解决。
1. 壁厚和肋的设计
设计加强肋时应注意
平板类零件加强筋方向与料流方向平行。
2. 铸造圆角
铸造圆角半径的确定
实践中，若因使用要求（例如装配端面）按上述原则选定的铸造圆角偏大，则可取稍小些，但应不小于连接的最薄壁厚的一半。对于更小的圆角，虽然能够压铸出，但只有在特殊用途的部位上才选用很小的圆角，这时 r=0.3~0.5 mm。
| 合金 | 技术上可能的最小孔径 d/mm | 经济上合理的最小孔径 d/mm | 通孔深度（d＜5） | 通孔深度（d＞5） | 不通孔深度（d＜5） | 不通孔深度（d＞5） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 锌合金 | 0.8 | 1.5 | 8d | 12d | 4d | 6d |
| 铝合金 | 2.0 | 2.5 | 6d | 8d | 3d | 4d |
| 镁合金 | 1.5 | 2.0 | 8d | 10d | 4d | 5d |
| 铜合金 | 2.5 | 4.0 | 3d | 5d | 2d | 3d |
注：凡是小于表内数值的小孔，一般不宜直接进行压铸，可用机械加工方法加工。
| 合金种类 | 宽度 s/mm | 深度 t/mm | 厚度 b/mm | 最小铸造斜度 |
|---|---|---|---|---|
| 锌合金 | 0.8 | 12 | 12 | 0°15′~0°45′ |
| 铝合金 | 1.2 | 10 | 10 | 0°15′~0°45′ |
| 镁合金 | 1.0 | 12 | 12 | 0°15′~0°45′ |
| 铜合金 | 1.5 | 10 | 8 | 1°15′~2°30′ |
| 铅锡合金 | 0.8 | 10 | 10 | 0°15′~0°45′ |
表中数值按源文件排列顺序与合金列一一对应整理，建议对照原图核对。
| 合金材料 | 非配合面 内表面 | 非配合面 外表面 | 配合面 内表面 | 配合面 外表面 |
|---|---|---|---|---|
| 锌合金 | 0°45′ | 0°15′ | 0°15′ | 0°10′ |
| 铝、镁合金 | 1° | 0°30′ | 0°30′ | 0°15′ |
| 铜合金 | 1°30′ | 1° | 0°45′ | 0°30′ |
为便于压铸件脱出模具的型腔和型芯，防止表面划伤，延长模具寿命，压铸件应有合理的脱模斜度（也称铸造斜度）。
4. 脱模斜度：为便于压铸件脱出模具的型腔和型芯，防止表面划伤，延长模具寿命，压铸件应有合理的脱模斜度（也称铸造斜度）。
脱模斜度的确定原则
5. 压铸嵌件（嵌铸）：嵌铸也称镶铸，是把金属或非金属的零件（嵌件）先嵌放在压铸模内，再与压铸件铸合在一起。
1）嵌铸的主要作用
2）嵌铸的设计要求
6. 凸纹、网纹、文字、标志和图案
7. 螺纹、齿轮：压铸螺纹的表层具有耐磨和耐压的优点，故其尺寸精度、形状的完整性及表面光洁方面虽然比机械加工的稍差，但对一般用途的螺纹来说并无多大影响，因而被常常采用。
7. 螺纹、齿轮
1. 压铸件的尺寸精度——影响因素
| 合金 | 公差等级 CT |
|---|---|
| 锌合金 | 4～6 |
| 铝、镁合金 | 5～7 |
| 铜合金 | 6～8 |
| 基本尺寸（大于—至） | CT1 | CT2 | CT3 | CT4 | CT5 | CT6 | CT7 | CT8 | CT9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| —至10 | 0.09 | 0.13 | 0.18 | 0.26 | 0.36 | 0.52 | 0.74 | 1 | 1.5 |
| 10~16 | 0.11 | 0.14 | 0.20 | 0.28 | 0.38 | 0.54 | 0.78 | 1.1 | 1.6 |
| 16~25 | 0.11 | 0.15 | 0.22 | 0.30 | 0.42 | 0.58 | 0.82 | 1.2 | 1.7 |
| 25~40 | 0.12 | 0.17 | 0.24 | 0.32 | 0.46 | 0.64 | 0.9 | 1.3 | 1.8 |
| 40~63 | 0.13 | 0.18 | 0.26 | 0.36 | 0.50 | 0.70 | 1.0 | 1.4 | 2.0 |
| 63~100 | 0.14 | 0.20 | 0.28 | 0.40 | 0.56 | 0.78 | 1.1 | 1.6 | 2.2 |
| 100~160 | 0.15 | 0.22 | 0.30 | 0.44 | 0.62 | 0.88 | 1.2 | 1.8 | 2.5 |
| 160~250 | — | 0.24 | 0.34 | 0.50 | 0.72 | 1.0 | 1.4 | 2.0 | 2.8 |
| 250~400 | — | — | 0.40 | 0.56 | 0.78 | 1.1 | 1.6 | 2.2 | 3.2 |
| 400~630 | — | — | — | 0.64 | 0.90 | 1.2 | 1.8 | 2.6 | 3.6 |
| 630~1000 | — | — | — | 0.72 | 1.0 | 1.4 | 2.0 | 2.8 | 4.0 |
几点说明
压铸件受分型面或压铸模活动部分影响的尺寸，应在基本尺寸公差上再加一个附加量。附加量是增量还是减量，取决于压铸件线性尺寸本身受上述两种因素影响的变化情况。
| 压铸件在分型面上的投影面积/cm2 | A处和B处的附加量/mm |
|---|---|
| ≤150 | 0.10 |
| 150~300 | 0.15 |
| 300~600 | 0.20 |
| 600~1200 | 0.30 |
| 模具活动部分的投影面积/cm2 | A处和B处的附加量/mm |
|---|---|
| ≤50 | 0.10 |
| 50~100 | 0.20 |
| 100~300 | 0.30 |
| 300~600 | 0.40 |
| 压铸件厚度尺寸/mm | 不受分型面和活动部分影响 | 受分型面和活动部分影响 |
|---|---|---|
| ≤1 | ±0.15 | ±0.25 |
| 1~3 | ±0.20 | ±0.30 |
| 3~6 | ±0.30 | ±0.40 |
| 6~10 | ±0.40 | ±0.50 |
| 圆角半径/mm | 公差/mm |
|---|---|
| ≤3 | ±0.3 |
| 3~6 | ±0.4 |
| 6~10 | ±0.5 |
| 10~18 | ±0.7 |
| 18~30 | ±0.9 |
| 30~50 | ±1.2 |
| 50~80 | ±1.5 |
| 基本尺寸/mm | 锌、铝合金 | 镁、铜合金 |
|---|---|---|
| ~18 | 0.10 | 0.16 |
| 18~30 | 0.12 | 0.20 |
| 30~50 | 0.15 | 0.25 |
| 50~80 | 0.23 | 0.35 |
| 80~120 | 0.30 | 0.48 |
| 120~160 | 0.35 | 0.60 |
| 160~210 | 0.40 | 0.78 |
| 210~260 | 0.48 | 0.92 |
| 260~310 | 0.56 | 1.08 |
| 310~360 | 0.65 | 1.25 |
2. 表面形状和位置公差
3. 表面要求：压铸件的表面要求分为铸造痕迹和表面粗糙度两种。
压铸件的表面粗糙度（摘自 GB/T 6060.1-1997）：Ra 值分0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.3、12.5、25、50 μm 各档。
源文件中各档 Ra 与锌、镁、铝、铜四类合金的符号对应关系无法可靠还原，建议对照原图核对后补入分合金数值。
因压铸件的表面粗糙度是由压铸工艺的特点所决定的，故生产中对压铸件的表面粗糙度一般不需测定，只有为了鉴定模具的型腔表面粗糙度时才作适当测定。
4. 机械加工余量：压铸件具有精确的尺寸和良好的铸造表层，一般可以不必再作机械加工。同时，由于压铸有内部气孔存在，亦应尽量避免再作机械加工。
需要对一些表面和部位进行机械加工的情况：
| 基本尺寸/mm | 加工余量/mm |
|---|---|
| ≤40 | 0.2～0.3 |
| 40～63 | 0.3 |
| 63～100 | 0.4～0.5 |
| 100～160 | 0.5～0.8 |
| 160～250 | 0.7～1.0 |
| 250～400 | 0.9～1.3 |
| 400～630 | 1.1～1.5 |
4.2.1 设计要求：压铸件的设计与制造标准提供了保证产品质量的依据，使产品制造企业和用户之间有了共同的验收标准。在进行压铸件设计与制造时可参照以下国家标准：
1. 压铸件标准：设计必须符合两个基本要求：一是必须确定压铸件具有合适的功能；二是压铸件能够经济地铸出来。
2. 压铸件设计要求
4.2.2 压铸件分析
4.3 压铸件的清理及后续处理工序：压铸件脱模后带有浇注系统凝料、排气槽（溢流槽）等的金属物，有的会出现变形或带有某些缺陷。因此，要去除浇口、飞边，矫正变形和修补缺损。
与其他铸造方法相比，压铸件所需清理工作量虽小，但几乎所有压铸件都还是要进行一定的清理，有些还要进行整形或后处理。
1. 压铸件的清理：包括取出浇口（浇注系统）凝料、排气槽（溢流槽）等的金属物、飞边及毛刺等，有时还需要修整经上述工序后留下的痕迹。
2. 压铸件的校正：形状复杂的大型薄壁件的变形，需用对变形压铸件进行校正（手工或机械），这个校正工序称为整形。校正分热校正和冷校正两种。
4.3.2 压铸件的浸渗处理
真空加压法的处理工艺：压铸件洗净、烘干，装入浸渗罐，用真空泵抽真空，使罐内真空度高于80 kPa，然后吸入预热到50~70℃的浸渗剂液体，待完全覆盖压铸件后关闭阀门并加0.5~1.0 MPa 气压，保持10~15 min 后除去浸渗液，取出铸件洗净，经8~24 h 干燥即成。
3. 常用的浸渗剂
1. 压铸件的后处理：压铸件的后处理主要指时效退火和负温时效处理，目的是消除内应力，稳定压铸件的尺寸，提高其力学性能，适应在负温条件下工作等。
| 合金 | 处理方法 | 加热温度/℃ | 保温时间/h | 冷却方法 | 干燥 |
|---|---|---|---|---|---|
| 锌合金 | 时效 | 95±5 | 2.5~3.0 | 空冷 | — |
| 铝合金 | 时效 | 175±5 | 2.5~3.0 | 空冷 | — |
| 镁合金 | 退火 | 290±10 | 2.0~3.0 | 空冷 | — |
| 镁合金 | 时效 | 150~190 | 3.0~5.0 | 炉冷 | — |
| 镁合金 | 退火 | 175~250 | — | 炉冷 | — |
| 铜合金 | 退火 | 250~300 | 1.5~2.5 | 空冷 | — |
| 各种合金 | 负温时效 | -50~-60 | 2（＜2 kg）、3（＞3 kg） | 空冷 | 50~60℃，2~3 h |
源文件中镁合金、铜合金各行的合金归属按排列顺序推断，建议对照原图核对。
2. 压铸件的表面处理——目的：获得较厚的氧化膜和美观表面。
【本章小结】本章主要介绍了压铸件的结构工艺性分析及其设计、压铸件尺寸精度要求、压铸件的清理及后续处理工序等内容。其中重点有：压铸件各结构要素的设计要求，压铸件尺寸精度、表面粗糙度及机械加工余量的确定，压铸件的综合分析等。
【关键术语】
THE END !
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