2020年《金属压铸工艺与模具设计》第9章压铸模成型零部件与参照模板
压铸成型工艺与模具设计
压铸成型工艺与模具设计一、引言压铸成型工艺是一种常见的金属零件制造方法，它通过将熔融金属注入模具中，经过冷却凝固后获得所需形状的零件。
模具设计是压铸成型工艺的关键环节，合理的模具设计可以保证产品质量和生产效率。
本文将介绍压铸成型工艺的基本原理以及模具设计的要点。
二、压铸成型工艺原理压铸成型工艺是将金属材料加热至液态，然后通过高压将熔融金属注入模具中，待冷却后获得所需形状的零件。
压铸成型工艺具有以下特点：1. 精度高：压铸成型工艺可以制造出形状复杂、尺寸精确的零件，满足不同行业的需求。
2. 生产效率高：压铸成型工艺具有高度自动化的特点，可以实现连续生产，提高生产效率。
3. 材料利用率高：压铸成型工艺可以减少废料产生，提高材料利用率。
4. 表面质量好：压铸成型工艺可以制造出光滑平整的表面，减少后续加工工序。
三、模具设计要点1. 材料选择：模具的材料应具有良好的热导性和耐磨性，常用的材料有冷作工具钢、热作工具钢和硬质合金等。
根据零件的要求，选择合适的模具材料。
2. 模具结构设计：模具的结构设计应考虑到零件的形状、尺寸和工艺要求，确保零件的成型质量。
模具的结构主要包括模腔、模芯、导向机构和冷却系统等。
3. 浇注系统设计：浇注系统的设计直接影响到熔融金属的流动和充填情况，应合理布置浇口、冲压头和溢流槽等。
同时，应考虑熔融金属的冷却和凝固过程，避免产生缺陷。
4. 铸件脱模设计：铸件脱模设计应考虑到零件的形状、表面质量和模具的结构，以确保零件的完整性和光洁度。
可以采用顶出机构、斜顶和分模等方式来实现铸件的脱模。
5. 冷却系统设计：冷却系统的设计对于模具寿命和零件质量有着重要影响。
应根据零件的形状和厚度，在模具中设置合适的冷却水路，以加快冷却速度，避免产生缺陷。
6. 模具加工工艺：模具的加工工艺应选用适当的加工方法和工艺参数，以确保模具的精度和表面质量。
常用的加工方法包括数控加工、电火花加工和线切割等。
7. 模具试模调试：模具制造完成后，需要进行试模调试，以验证模具的性能和调整工艺参数。
金属压铸工艺与模具设计课程设计
金属压铸工艺与模具设计课程设计一、课程简介本课程主要介绍金属压铸的工艺流程及模具设计的技术要点，旨在培养学生具备运用金属压铸工艺及模具设计开展工程实践的能力。
二、课程内容1.金属压铸工艺（1）金属材料的性能及选择（2）铸造合金的化学成分及特性（3）金属压铸工艺流程（4）金属压铸模具的材料和制作方法（5）金属铸件质量控制2.模具设计（1）金属压铸模具的类型及选择（2）模具结构设计（3）模具材料的选择及热处理工艺（4）模具表面处理技术三、课程目标通过本课程的学习，学生应能够：（1）掌握金属材料的性能及选择方法，了解铸造合金的化学成分及特性。
（2）能够熟练掌握金属压铸工艺流程及金属压铸模具的制作方法。
（3）具备金属铸件质量控制的能力。
（4）理解金属压铸模具的类型及选择方法，学会模具结构设计和表面处理技术。
四、授课方式本课程主要采用课堂讲授、案例分析、实践操作等多种授课方式。
通过结合实例，让学生理解并掌握金属压铸工艺和模具设计的基本知识。
五、考核方式本课程采用考勤、平时成绩、实验成绩和期末考试的方式进行综合评价。
其中，实验成绩占总评成绩的50%。
六、参考教材（1）陈传辉. 金属压铸[M]. 机械工业出版社, 2017.（2）王俊杰. 模具设计实用教程[M]. 科学出版社, 2018.七、实验内容1.金属压铸实验选定一种金属材料进行金属压铸实验，实验要求包括从材料的性能到铸件的加工制作等全过程。
实验过程中需要注意铸件质量控制。
2.模具制作实验通过对金属压铸模具材料、结构设计等方面的学习，设计并制作一款金属压铸模具。
实验过程中需要注意热处理和表面处理技术。
八、课程总结本课程主要介绍了金属压铸工艺及模具设计的相关知识，通过掌握与实践，学生可以开展相关工程实践，提高自己的知识素养和技能水平。
在不断实践中，精益求精，为我们创造更多的科学技术和经济效益。
压铸成形工艺与模具设计
压铸成形工艺与模具设计压铸成形是一种常用的金属成形工艺，它通过将熔融金属注入模具中，经过冷却固化后得到所需的零件形状。
压铸成形工艺具有高精度、高生产效率和可自动化的特点，广泛应用于汽车、电子、家电等领域。
本文将介绍压铸成形工艺的基本步骤以及模具设计的要点。
压铸成形的基本步骤包括模具设计、模具制造、材料准备、操作调试、生产、清洁保养等。
其中，模具设计是整个过程中非常关键的一步。
模具设计的好坏直接影响到成品的质量和生产效率。
模具设计的要点包括以下几个方面：1.零件形状的设计：零件形状应符合成形工艺的要求，避免出现浇注不良、缩松、气泡等缺陷。
同时，还要考虑到零件的结构强度和使用功能。
2.模具结构设计：模具结构应具有足够的刚度和稳定性，能够承受来自注射压力和冷却介质的力。
另外，模具的排气和冷却系统也需要进行合理设计。
3.浇注系统设计：浇注系统包括浇注口、溢流道和冷却孔等。
这些部件的设计应能够实现均匀的材料充填和快速的冷却。
浇注口的位置和大小、溢流道的宽度和长度、冷却孔的分布和尺寸等都需要经过计算和优化。
4.模具材料的选择：模具材料应具有足够的强度和耐磨性，能够承受高温和高压的作用。
常用的模具材料有工具钢、硬质合金和热作钢等。
5.模具制造工艺：模具的制造工艺包括数控加工、电火花加工、抛光等。
这些工艺的选择和操作要符合模具设计的要求，确保模具质量和寿命。
总之，压铸成形工艺与模具设计是密不可分的，模具设计的好坏直接影响到产品的质量和生产效率。
要设计出性能良好的模具，需要综合考虑零件形状、模具结构、浇注系统、材料选择和制造工艺等方面的因素。
只有不断优化和改进，才能满足不同产品的要求，推动压铸成形工艺的发展。
压铸工艺及模具设计
压铸工艺及模具设计在工业生产中，压铸工艺及模具设计是常见且重要的工艺制造方法。
压铸工艺以其高效、高质量和高精度的特点，被广泛应用于汽车、摩托车、电子、机械和家电等行业。
压铸工艺是指将金属材料经过加热熔化后，通过高压注入模具中，使金属凝固成型的工艺过程。
压铸工艺的主要特点是能够快速、高效地生产复杂形状、高精度的零部件。
压铸工艺通常分为冷室压铸和热室压铸两种方式。
冷室压铸适用于铝合金、镁合金和铜合金等高熔点金属的铸造，而热室压铸适用于低熔点金属如锌合金、铅合金和锡合金等的铸造。
模具设计在压铸工艺中起到了至关重要的作用。
模具设计的质量直接影响到产品的质量、生产效率和成本。
压铸模具通常包括上模、下模、模芯和顶针等零件组成。
对于复杂形状的产品，还需要考虑模具的结构、冷却系统和顶出机构等技术要求。
模具设计要考虑到产品的材料、几何复杂度、尺寸精度和表面质量等因素，充分利用材料的力学性能和热传导性能，以满足产品的工程要求。
1.材料选择：压铸工艺适用于铝合金、镁合金、铜合金、锌合金等多种金属材料。
不同的材料有不同的熔点、流动性和固化速度等特点，需要根据产品的要求选择合适的材料。
2.模具结构：模具的结构包括上模、下模和模芯等组成部分，需要考虑产品的几何形状、尺寸精度和表面质量等工程要求。
同时，模具还要具备良好的刚性和稳定性，以确保产品的精度和质量。
3.冷却系统：在压铸过程中，金属材料需要快速冷却和固化，以保证产品的密实性和准确性。
因此，模具中需要设置合理的冷却系统，以提高铸件的冷却速度和冷却效果。
4.顶出机构：对于出模困难的产品，需要设计合适的顶出机构，以确保产品能够顺利脱模。
顶出机构通常包括顶针、顶杆和顶出板等部件。
5.加工工艺：压铸工艺需要考虑金属材料的熔化温度、注射压力和注射速度等因素。
在模具设计中要合理设置熔化炉、喷嘴和压机等设备，确保加工工艺的可行性和稳定性。
在压铸工艺及模具设计中，需要综合考虑产品的功能要求、表面效果、生产批量和成本等因素，以找到最优的工艺和设计方案。
第9章推出机构
如图9-11 复位机构 1-动模座板；2-推板；3-推杆固定板；4-导套； 5-导柱；6-动模套板；7-垫圈；8-限位钉；9复位杆
复位机构的设计要点如下。（3条） ①一般在型腔、抽芯机构、推出机构确定后，选择合理的空 间位置设计复位机构。一般设置4根或2根复位杆和4个限位 钉，复位杆和限位钉应对称布置，使推板受力均匀。 ②限位钉等限位元件尽可能设置在铸件的投影面积内，以改 善推板的受力状况。 ③复位杆和限位钉有标准零件可供选用。
推动模具上的推出机构，将铸件从模具型腔中推出。 2.液压推出机构 利用安装在模具上或模座上专门设
置的液压油缸，开模时铸件随动模移至压铸机开模的极限 位置，然后再由液压油缸推动推出机构，推出铸件。
3.手动推出机构 铸件随动模移至开模的极限位置， 然后由人工来操作推出机构实现铸件的脱模。。
推出机构根据不同的推出元件，可分为推杆推出机构、 推管推出机构、推板推出机构、斜滑块推出机构及齿轮传 动推出机构等。
9.2.2 推出距离的确定 在推出元件的作用下，铸件与其相应的成型零件
表面的直线位移或角位移称为推出距离。推出距离的 计算如图图9-2所示。
(a)
(b)
(c)
图9-2 推出距离的计算
图9-2(a)所示为直线推出： H≤20时，S推≥H+K； H＞20时，H／3≤S椎≤H；
使用斜钩推杆时，S推≥H+10；H为滞留铸件的最大成型 长度(mm)，当凸出成型部分为阶梯形时，H值以各阶梯值 中最长的一段计算；
通常将推杆设在溢流槽上； 5）推杆应与型腔面平齐或凸出型腔表面0.1mm。
9.3.5 推杆的尺寸 推出时为使铸件不变形、不损坏，应从铸件和推杆两
压铸成型工艺与模具设计——第9章_压铸模的冷却
第九章 压铸模的冷却
第一节 压铸模的冷却方法
第二节 冷却通道的设计计算 第三节 冷却系统的布置
9.1 压铸模的冷却方法
压铸模的冷却方法主要有风冷和水冷两种。
1、风冷
风冷法的风力通常来自鼓风机或者压缩空气。冷却方法是将压缩空气对准 压铸模动模和定模的成型部分进行反复喷吹。 风冷的特点 风冷用于散热量要求较小的模具，如压铸低熔点、中小型薄壁铸件的模具。 (1) (2) (3) (4) 风力来自鼓风机或压缩空气。 模具内不设冷却装置，结构简单。 能将模具涂料吹匀，并加速驱散涂料所挥发的气体，减少铸件气孔。 冷却速度慢，生产效率低。
9.1 压铸模的冷却方法
水冷法的冷却介质处理主要用水外，还可以采用其他的一些冷却介质以提 高冷却效果。
9.1 压铸模的冷却方法
热管是一种密封的利用液体的蒸发与冷凝原理和毛细管现象来传 递热量所设计的管状传热元件。
9.2 冷却通道的设计计算
9.2.1 需要用冷却水传走的模具热量
Q Q1 Q2 Qw
AW Lw d w
9.3 冷却系统的布置
9.3.1 冷却通道的设计要点 (1) 冷却水通道要求布置在型腔内温度最高，热量比较集中的区域。要使 通道通畅，不出现堵塞现象。 (2)冷却水道至型腔表面的距离应尽量相等，一般12~15mm。 （3）冷却水道孔的直径一般取8~16mm。 （4）为了使模温尽量均匀，设计冷却水道时，应考虑使水道出、入口的温 差尽量小。 （5）模具镶拼结构上有冷却水通道通过时，要求采取密封措施，防止泄漏。 可以用密封垫圈或用铜管、不锈钢管作为冷却通道穿过镶拼结构交界处。 (6) 水管接头尽可能设置在模具的下面或操作者的对面一侧。其外径尺寸 应统一，以便接装输水胶管。
压铸模设计—第九章 成型零件和模架设计
2、镶拼式结构的缺点 、
增加装配时的困难， 增加装配时的困难，且难以满足较高的组合尺 寸精度； 寸精度； 模具的热扩散条件变差； 模具的热扩散条件变差； 镶拼处的缝隙易产生飞边， 镶拼处的缝隙易产生飞边，既影响模具使用寿 命，又会增加铸件去毛刺的工作量； 又会增加铸件去毛刺的工作量； 模具的热扩散条件变差。 模具的热扩散条件变差。
图9-5 通孔套板台阶固定形式
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图9-6 通孔套板时镶块固定形式 1. 套板 2. 镶块 4. 导套
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（2）通孔套板无台阶式固定形式
图9-7 通孔套板无台阶形式
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五、型芯的结构和固定形式
（一）主型芯的结构及固定形式
图9-8 主型芯的结构和固定形式
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（二）小型芯的结构及固定形式
图8-9 圆形小型芯的固定形式
底部受冲击较大的型芯
23
底部易弯曲或折断的型芯
24
6、不影响压铸件外观，便于去除飞边。 、不影响压铸件外观，便于去除飞边。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
25
四、镶块的固定形式
1、不通孔的套板
图9-3 不通孔套板镶块固定形式
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图9-4 不通孔套板时镶块固定形式 1. 套板 2. 镶块 3. 螺钉
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2、通孔的套板 、
（1）通孔套板台阶式固定形式
（二）计算收缩率
设计模具时， 设计模具时，计算成型零件所采用的收缩率 为计算收缩率φ 为计算收缩率 ，它包括了压铸件收缩值和成型零 件在工作温度时的膨胀值， 件在工作温度时的膨胀值，即：
A′ − A ϕ= × 100% A
式中 A′—通过计算的模具成型尺寸（mm） A —压铸件的公称尺寸（mm）
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压铸成形工艺及模具设计
压铸成形工艺及模具设计一、压铸成形工艺1.压铸成形工艺是指将熔融的金属注入到压铸模腔中，经过一定的冷却时间和压力，使金属凝固成型的一种工艺。
压铸成形工艺主要用于制造复杂形状、精度高、表面质量要求较高的金属零件。
2.压铸成形工艺流程：(1)模具闭合：将模具的上下模闭合，并确保两模之间的间隙均匀。
(2)进料：将预先加热熔融的金属材料注入到压铸机的料斗中。
(3)注料：借助压铸机的压力将熔融金属注入到模腔中。
(4)冷却：通过冷却系统使金属冷却固化。
(5)脱模：打开模具，将成型的零件取出。
3.压铸成形工艺的优势：(1)成型周期短：压铸成形工艺生产周期短，能够高效地生产大量复杂形状的金属零件。
(2)生产精度高：由于模具的尺寸稳定，压铸成形工艺能够保证零件的尺寸精度高，表面质量好。
(3)材料利用率高：压铸成形工艺可以通过智能化控制，精确控制金属的注入量，减少材料浪费。
(4)工序简单：压铸成形工艺只需进行模具的闭合、注料、冷却和脱模等简单工序即可完成零件的生产。
二、模具设计1.模具是压铸成形工艺中非常重要的工具，模具设计的好坏直接影响到成型零件的质量和生产效率。
2.模具设计需要考虑的因素：(1)零件的形状复杂度：根据零件的形状复杂度选择合适的模腔结构，以保证零件的成型质量。
(2)材料的流动性：通过模具的设计，合理控制金属材料的流动性，以避免金属在注入过程中产生气孔和缺陷等问题。
(3)模具的耐用性：考虑到模具在生产过程中需要承受高温和高压等环境，应选择耐磨、耐腐蚀的材料制作模具。
(4)模具的冷却系统：设计合理的冷却系统，以确保模具在生产过程中能够及时散热，提高生产效率。
(5)模具的可维修性：合理设计模具的结构，以便于进行模具的维修和调整，延长模具的使用寿命。
3.模具设计的步骤：(1)确定零件的几何形状和尺寸。
(2)选择模具的结构类型。
(3)设计模腔和配套零部件。
(4)设计冷却系统和排气系统。
(5)选择模具材料和热处理工艺。
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块只适用于单腔模具。 (2) 对通孔的套板，用台阶压紧镶块或直接用螺钉将镶块和座板紧固。台阶固定形式如图9.8所示，多用于型腔较深
或一模多腔的模具，以及对于狭小的镶块不便于用螺钉紧固的模具。无台阶式则是镶块与支承板(或压板)直接用螺钉紧 固(见图9.9)。 若动、定模都是通孔的，则动模及定模上镶块安装孔的形状和大小应该一致，以便于组合加工，容易保证动、定模的同 轴度，防止压铸件错位。 2．型芯的固定 型芯大多采用台阶式的固定方式。型芯靠台阶固定在镶块、滑块或动模套板内，制造和装配都很方便(见图9.10)。此外， 也可采用螺钉式(见图9.11)、螺塞式(见图9.12)、销钉式(见图9.13)等。 3．螺纹型芯与螺纹型环 螺纹型芯和螺纹型环是分别用来成型压铸件内螺纹和外螺纹的。压铸件的螺纹部分脱模有在模内进行，亦有在模外手工 进行。模外手工脱模时，螺纹型芯或螺纹型环与模体不固定连接，压铸成型后，将螺纹型芯或螺纹型环与压铸件一起从 模内推出，在模外手工将它们分开。合模成型前，再将螺纹型芯或螺纹型环放入模内，也就是说它们是活动的镶件。图 9.14是活动螺纹型芯在模内的安装形式。图9.15是活动螺纹型环的安装。 4．镶块、型芯的止转 当圆柱形镶块或型芯的成型部分有方向性时，为了保持动、定模镶块和其他零件的相对位置，必须采用止转措施。常用 的止转形式是采用销钉止转和平键止转(见图9.16和图9.17)。销钉止转形式加工方便，应用范围较广，但因接触面小， 经多次拆卸后装配精度会下降，而平键止转形式因接触面大故精度较高。
9.1 成型零件结构设计
9.1.1 成型零件结构形式 9.1.2 镶拼式结构设计要点 9.1.3 成型零件的固定 9.1.4 成型零件结构尺寸 9.1.5 成型零件成型尺寸计算
9.1 成型零件结构设计
压铸模成型零件主要是指镶块和型芯。一般浇注系统、 溢流与排气系统也在成型零件上加工而成。这些零件直 接与金属液接触，承受着高速金属液流的冲刷和高温、 高压作用。成型零件的质量决定了压铸件的精度和质量， 也决定了模具的寿命。
9.1.2 镶拼式结构设计要点
9.1.2 镶拼式结构设计要点
9.1.2 镶拼式结构设计要点
9.1.2 镶拼式结构设计要点
9.1.3 成型零件的固定
成型零件安装时与相关构件应有足够的稳定性，还要便于加工和装拆。 1．镶块的固定 镶块通常装在模具的套板内并加以固定。套板分通孔和盲孔两种，因而固定的形式有所不同，但都要求固定时保持与相
9.1.1 成型零件结构形式
图9.1 整体式结构
9.1.1 成型件结构形式
9.1.2 镶拼式结构设计要点
设计镶块、型芯应符合如下要求： (1) 便于机械加工。如图9.3(a)所示结构加工困难，如图9.3(b)所示结构则加
工方便。 (2) 避免锐角和薄壁，以免在模具加工、热处理及压铸件生产过程中产生变形
和裂纹。如图9.4 (a)所示两个型芯全镶拼，加工虽较简单，但型芯之间的镶块 壁很薄，强度较差，易出现材料热疲劳，热处理后易变形和产生裂纹。改为如 图9.4(b)所示结构，镶块强度高，使用寿命长。如图9.5(a)所示中镶块边缘A 处有锐角影响镶块寿命，改为如图9.4(b)所示结构则镶块强度高。 (3) 镶拼间隙处的披缝方向与脱模方向应一致，以免影响脱模。如图9.5(a)所 示镶拼形式会在铸件上产生与脱模方向不一致的披缝，如图9.5(b)所示结构披 缝不影响脱模。 (4) 提高镶块、型芯与模板相对位置的稳定性。如图9.6(a)所示型芯细长一端 固定，稳定性差，易弯曲甚至断裂。如图9.6(b)所示型芯两端固定就避免上述 问题。 (5) 镶块、型芯应便于维修、更换。
第9章 压铸模成型零部件与模 体设计
（时间：3次课，6学时）
第9章 压铸模成型零部件与模 体设计
压铸模是由成型零件和结构零件组成的。 模具结构中构成型腔的零件称为成型零件。 模具所必要的其他零部件统称结构零部件。
第9章 压铸模成型零部件与模 体设计
9.1 成型零件结构设计 9.2 压铸模模体设计与计算
9.1.1 成型零件结构形式
成型零件在结构上可分为整体式和镶拼式两种。 1．整体式结构 模具成型部分直接在模板上加工而成，如图9.1所示。这种结构的成型零件强度、刚度好，
不易变形，铸件外观没有模具镶拼痕迹和披缝，表面光洁平整，结构紧凑，模具外形小， 便于设置冷却水通道。但加工困难。 整体式结构一般用于型腔较浅的小型单腔模，结构简单，精度要求不高和压铸合金熔点较 低的模具以及铸件批量小不需进行热处理的模具。 2．镶拼式结构 模具成型部分的型腔、型芯是由镶块镶拼而成。镶块装入动、定模套板内加以固定，构成 动、定模型腔，这种结构在压铸模中广泛应用。镶拼式结构的复杂型腔表面可用机械加工 代替钳工操作，简化加工工艺，提高模具制造质量；可以合理使用优质钢材，降低成本； 型腔局部结构改变或损坏时，更换、修理方便；拼接处的适当间隙有利排气。但镶拼式增 加装配工作量和难度，拼缝处易产生披缝，既影响铸件外表质量，又增加除去披缝的工作 量，模具的热扩散条件也变差了。镶拼式结构一般用于型腔较深或较大的模具、多腔模具 及成型表面比较复杂的模具。 镶拼式结构又分为整体镶块式(图9.2(a))和组合镶块式(见图9.2(b))。整体镶块式应用较 广，几乎已属标准化，它具有整体式的优点，强度、刚度好，不易变形，铸件上无拼缝溢 流痕迹，节省优质钢材。
9.1.3 成型零件的固定
图9.7 镶块在盲孔套板中的固定形式
9.1.3 成型零件的固定
图9.8 通孔套板台阶固定
9.1.3 成型零件的固定
图9.9 通孔套板无台阶式
9.1.3 成型零件的固定
图9.10 型芯固定形式
9.1.3 成型零件的固定
图9.11 螺钉固定型芯