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壓鑄模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)
壓鑄模要求高可靠性和長(zhǎng)壽命，與壓鑄機(jī)、壓鑄工藝有機(jī)結(jié)合為一個(gè)有效的鑄件生產(chǎn)系統(tǒng)，優(yōu)化壓鑄模具設(shè)計(jì)、提高工藝水平，為壓鑄生產(chǎn)提供可靠保證，是大型壓鑄模設(shè)計(jì)所追求的方向。下面是小編整理的壓鑄模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，歡迎閱讀！
壓鑄模具結(jié)構(gòu)
通常壓鑄模具的基本結(jié)構(gòu)包含：融杯、成形鑲塊、模架、導(dǎo)向件、抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)以及熱平衡系統(tǒng)等。
壓鑄模具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程
模具設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)流程，模具設(shè)計(jì)階段需要設(shè)計(jì)人員所做的工作及模具設(shè)計(jì)的整體思路，其中包含一些與標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證相關(guān)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)流程，對(duì)設(shè)計(jì)階段可能產(chǎn)生的缺陷具有一定的預(yù)防作用。
壓鑄模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)
第一，運(yùn)用快速原型技術(shù)和三維軟件建立合理的鑄件造型，初步確定分型面、澆注系統(tǒng)位置和模具熱平衡系統(tǒng)。
按照要求把二維鑄件圖轉(zhuǎn)化為三維實(shí)體數(shù)據(jù)，根據(jù)鑄件的復(fù)雜程度和壁厚情況確定合理的收縮率(一般取0.05%～0.06%)，確定好分型面的位置和形狀，并根據(jù)壓鑄機(jī)的數(shù)據(jù)選定壓射沖頭的位置和直徑以及每模壓鑄的件數(shù)，對(duì)壓鑄件進(jìn)行合理布局，然后對(duì)澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)進(jìn)行三維造型。
第二，進(jìn)行流場(chǎng)、溫度場(chǎng)模擬，進(jìn)一步優(yōu)化模具澆注系統(tǒng)和模具熱平衡系統(tǒng)。
把鑄件、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以后，輸入壓鑄工藝參數(shù)、合金的物理參數(shù)等邊界條件數(shù)據(jù)，用模擬軟件可以模擬合金的充型過(guò)程及液態(tài)合金在模具型腔內(nèi)部的走向，還可進(jìn)行凝固模擬及溫度場(chǎng)模擬，進(jìn)一步優(yōu)化澆注系統(tǒng)并確定模具冷卻點(diǎn)的位置。模擬的結(jié)果以圖片和影像的形式表達(dá)整個(gè)充型過(guò)程中液態(tài)合金的走向、溫度場(chǎng)的分布等信息，通過(guò)分析可以找出可能產(chǎn)生缺陷的部位。在后續(xù)的設(shè)計(jì)中通過(guò)更改內(nèi)澆口的位置、走向及增設(shè)集渣包等措施來(lái)改善充填效果，預(yù)防并消除鑄造缺陷的產(chǎn)生。
第三，根據(jù)3D模型進(jìn)行模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
模擬過(guò)程進(jìn)行的同時(shí)我們可以進(jìn)行模具總布置設(shè)計(jì)，具體包括以下幾個(gè)方面：
(1)根據(jù)壓鑄機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行模具的總布置設(shè)計(jì)。
在總布置設(shè)計(jì)中確定壓射位置及沖頭直徑是首要任務(wù)。壓射位置的確定要保證壓鑄件位于壓鑄機(jī)型板的中心位置，而且壓鑄機(jī)的四根拉桿不能與抽芯機(jī)構(gòu)互相干涉，壓射位置關(guān)系到壓鑄件能否順利地從型腔中頂出;沖頭直徑則直接影響壓射比的大小，并由此影響到壓鑄模具所需的鎖模力的大小。因此確定好這兩個(gè)參數(shù)是我們?cè)O(shè)計(jì)開(kāi)始的第一步。
(2)設(shè)計(jì)成形鑲塊、型芯。
主要考慮成形鑲塊的強(qiáng)度、剛度，封料面的尺寸、鑲塊之間的拼接、推桿和冷卻點(diǎn)的布置等，這些元素的合理搭配是保證模具壽命的基本要求。對(duì)于大型模具來(lái)說(shuō)尤其要考慮易損部位的鑲拼和封料面的配合方式，這是防止模具早期損壞和壓鑄過(guò)程中跑鋁的關(guān)鍵，也是大模具排氣及模具加工工藝性的需要。圖4所示模具成形部分采用10塊模塊鑲拼結(jié)構(gòu)。
(3)設(shè)計(jì)模架與抽芯機(jī)構(gòu)。
中小型壓鑄模具可以直接選用標(biāo)準(zhǔn)模架，大型模具必須對(duì)模架的剛度、強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，防止壓鑄過(guò)程中因模架彈性變形而影響壓鑄件的尺寸精度。抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是把握活動(dòng)元件間的配合間隙和元件間的定位�？紤]模架工作過(guò)程中受熱膨脹對(duì)滑動(dòng)間隙的影響，大型模具的配合間隙要在0.2～0.3mm之間，成形部分的對(duì)接間隙在0.3～0.5mm之間，根據(jù)模具的大小及受熱情況選用。成形滑塊與滑塊座之間采用方鍵定位。抽芯機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，這個(gè)因素直接影響壓鑄模具的連續(xù)工作的可靠性，優(yōu)良的潤(rùn)滑系統(tǒng)是提高壓鑄勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要環(huán)節(jié)。
(4)加熱與冷卻通道的布置及熱平衡元件的選用。
由于高溫液體在高壓下高速進(jìn)入模具型腔，帶給模具鑲塊大量的熱量，如何帶走這些熱量是設(shè)計(jì)模具時(shí)必須考慮的問(wèn)題，特別是大型壓鑄模具，熱平衡系統(tǒng)直接影響著壓鑄件的尺寸和內(nèi)部質(zhì)量�？焖侔惭b及準(zhǔn)確控制流量是現(xiàn)代模具熱平衡系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，隨著現(xiàn)代加工業(yè)的發(fā)展，熱平衡元件的選用趨向于直接選用的設(shè)計(jì)模式，即元件制造公司直接提供元件的二維和三維數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)者隨用隨選，既能保證元件的質(zhì)量還能縮短設(shè)計(jì)周期。
(5)設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)。
推出機(jī)構(gòu)可分為機(jī)械推出和液壓推出兩種形式，機(jī)械推出是利用設(shè)備自身的推出機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)推出動(dòng)作，液壓推出是利用模具自身配備的液壓缸實(shí)現(xiàn)推出動(dòng)作。設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵是盡量使推出合力的中心與脫型合力的中心同心，這就要求推出機(jī)構(gòu)要具有良好的推出導(dǎo)向性、剛性及可靠的工作穩(wěn)定性。對(duì)于大型模具來(lái)說(shuō)推出機(jī)構(gòu)的重量都比較大，推出機(jī)構(gòu)的元件與型框間容易因?yàn)槟＞咦灾囟雇茥U偏斜，使之出現(xiàn)推出卡滯現(xiàn)象，同時(shí)模具受熱膨脹對(duì)推出機(jī)構(gòu)的影響也特別大，因此推出元件與�？蜷g的定位及推板導(dǎo)柱的固定位置是及其重要的，這些模具的推板導(dǎo)柱一般要固定在把模板上，把模板、墊鐵及模框間用直徑較大的圓銷或方鍵定位，這樣可以最大限度地消除熱膨脹對(duì)推出機(jī)構(gòu)的影響，必要時(shí)還可以采用滾動(dòng)軸承和導(dǎo)板來(lái)支撐推出元件，同時(shí)在設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)要注意元件間的潤(rùn)滑。北美地區(qū)模具設(shè)計(jì)者通常在動(dòng)模框的背面增加一塊專門的潤(rùn)滑推桿的油脂板，加強(qiáng)對(duì)推出元件的潤(rùn)滑。如圖5所示，動(dòng)模框底部增加潤(rùn)滑油板，有油道與推桿過(guò)孔相通，工作時(shí)加注潤(rùn)滑油，可以潤(rùn)滑推出機(jī)構(gòu)，防止卡滯。
(6)導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
在整個(gè)模具結(jié)構(gòu)中導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)是對(duì)模具運(yùn)行穩(wěn)定性影響最大的因素，也直接影響到壓鑄件的尺寸精度。
模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要包括：合模導(dǎo)向、抽芯導(dǎo)向、推出導(dǎo)向，一般導(dǎo)向元件要采用特殊材料的摩擦副，起到減磨和抗磨的作用，同時(shí)良好的潤(rùn)滑也是必不可少的，每個(gè)摩擦副間都要設(shè)置必要的潤(rùn)滑油路。需要特別指出的是特大型滑塊的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)一般采用銅質(zhì)導(dǎo)套和硬質(zhì)導(dǎo)柱的導(dǎo)向形式，配合以良好的定位形式，確�；瑝K運(yùn)行平穩(wěn)，準(zhǔn)確到位。
模具定位機(jī)構(gòu)主要包括：動(dòng)靜型間的定位、推出復(fù)位定位、成形滑塊及滑塊座間的定位、型架推出部分與型框間的定位等。動(dòng)靜型間的定位是一種活動(dòng)性質(zhì)的定位，配合的準(zhǔn)確性要求更高，小型模具可以直接采用成形鑲塊間的凸凹面定位，大型壓鑄模具必須采用特殊的定位機(jī)構(gòu)，以消除熱膨脹對(duì)模具定位精度的影響，另外幾種定位結(jié)構(gòu)是元件間的定位，是固定定位，一般采用圓銷和方鍵定位。成形鑲塊間的凸凹面定位，保證動(dòng)靜型間定位準(zhǔn)確，防止模具錯(cuò)邊。
(7)真空、擠壓、排氣機(jī)構(gòu)等其他設(shè)計(jì)。
除了以上所述的結(jié)構(gòu)，有的模具還有真空系統(tǒng)、擠壓機(jī)構(gòu)、波板排氣等特殊要求。真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是密封形式的設(shè)計(jì)，要使模具成形部分之間在正常模具工作溫度下保持良好的密封性，一般采用硅橡膠密封。擠壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是擠壓時(shí)機(jī)及擠壓量的控制，保證擠壓效果。波板排氣是一種集中排氣形式，波板排氣方式比較常用，特別是在壁厚較薄的鋁合金壓鑄件、致密性要求較高的耐壓件及鎂合金壓鑄件上應(yīng)用廣泛;波板間隙要足夠大，但又不能使合金液體在壓鑄過(guò)程中產(chǎn)生飛濺，波板間隙一般控制在0.3～0.6mm，
第四，組織專家評(píng)審并修正后設(shè)計(jì)模具2D總裝圖。
模具三維設(shè)計(jì)完成時(shí)要組織專家進(jìn)行設(shè)計(jì)及加工工藝性評(píng)審，通過(guò)評(píng)審改進(jìn)并完善設(shè)計(jì)中的不合理結(jié)構(gòu)，評(píng)審的主要內(nèi)容包括：澆注系統(tǒng)評(píng)審、熱平衡系統(tǒng)評(píng)審、抽芯結(jié)構(gòu)評(píng)審、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)評(píng)審、推出機(jī)構(gòu)評(píng)審和加工工藝性評(píng)審等。通過(guò)大家的智慧完善整個(gè)模具設(shè)計(jì)過(guò)程。
第五，曬制模具零件藍(lán)圖及加工制造。
將設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)完成的模具藍(lán)圖曬制出來(lái)，并下發(fā)到各個(gè)工序，進(jìn)行模具的加工制造。
壓鑄模具加工工藝流程
合理的加工工序可以有效提高加工效率，并大幅度提高模具壽命，保證壓鑄件的尺寸精度。
1.加工工藝流程
2.合理選擇成形鑲塊
成形鑲塊的壽命基本上代表了整個(gè)模具的壽命，因此合理的選材及熱處理方式非常關(guān)鍵。成形鑲塊一般選用 1.2343、Dievar、ADC3、PH13等耐熱模具鋼。
3.選擇合適的熱處理方式
材料熱處理方式一般由材料銷售廠家進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)或指定熱處理廠進(jìn)行，主要為粗加工后真空淬火，精加工后去應(yīng)力處理。
4.表面熱處理方式
鋁合金壓鑄模的工作條件較為苛刻，要求具有較高的耐熱疲勞強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、耐磨性、耐蝕性、沖擊韌性、紅硬性以及良好的脫模性等。然而僅靠新型模具材料的應(yīng)用及必要的熱處理工藝很難滿足模具的使用要求，必須將各種表面處理技術(shù)應(yīng)用到其表面處理中，才能達(dá)到模具高效率、高精度和高壽命的要求。近年來(lái)，各種壓鑄模表面處理新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但總的來(lái)說(shuō)
可以分為三類：
(1)傳統(tǒng)熱處理工藝的改進(jìn)技術(shù)。
(2)表面改性技術(shù)，包括表面熱擴(kuò)滲處理、表面相變強(qiáng)化、電火花強(qiáng)化技術(shù)等。
(3)涂鍍技術(shù)。
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