端盖零件压力铸造工艺设计

目录

目录 (1)

一、前言 (2)

二、压铸件工艺性分析及设计 (3)

三、压铸机的选用 (8)

四、压铸型设计 (11)

五、压力铸造常规工艺的确定 (24)

六、熔炼工艺 (26)

总结 (40)

参考文献 (41)

一、前言

1、压铸的基本概念

压铸是将熔融状态或半熔融状态合金浇入压铸机的压室，在高压力的作用下，以极高的速度充填在压铸模(压铸型)的型腔内，并在高压下使熔融合金冷却凝固而形成的高效益、高效率的精密铸造方法。

2、压铸生产的特点及应用范围

（1）压铸有如下的优点：

1)铸件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高

2)铸件的强度和表面硬度较高

3)可以压铸形状复杂的薄壁铸件

4)生产率极高

5)可省略装配操作和简化制造工序

（2）压铸的应用范围

压铸是近代金属加工工艺中发展较快的一种高效率、少无切削的金属成形精密铸造方法。目前，压铸广泛应用于制造非铁合金的压铸件。由于压铸工艺的特点，故使用的合金是结晶温度范围小、热裂倾向小以及收缩系数小的压铸铝、镁、及部铜的合金。在非铁合金的压铸中，铝合金所占比例最高（约30%~60%）。

3、铝合金压铸业的发展及现状

压力铸造工艺的诸多特点，使其在提高有色金属合金铸件的精度水平、生产效率、表面质量等方面

显示出了巨大优势。随着汽车、摩托车等工业的发展，以及提高压铸件质量、节省能耗、降低污染等设计要求的实现，有色金属合金压铸件、特别是轻合金（铝及铝合金）压铸件的应用范围在快速扩张。有资料表明：工业发达国家用铝合金及铝合金铸件代替钢铁铸件正在成为重要的发展趋势。目前压铸已成为汽车用铝合金成形过程中应用最广泛的工艺之一，在各种汽车成型工艺方法中占49％。

二、压铸件工艺性分析及设计

压铸件工艺设计是压铸型设计前必须做的工作，此时应大致确定所使用的压铸机、合适的压射压力和压射速度。与此同时，应精确地设计铸件的分型面、浇注排气系统，因为其对压铸件的生产和质量具有决定性的作用。

1、零件图

图2-1为端盖零件图，材料为ZALSi12,合金代号为ZL102。其作为承载件广泛应用于于大中型汽车配件。

2、工艺性分析

由图2-1知端盖压铸件的最小壁厚为2mm，符合压铸铝合金压铸出的最小壁厚0.7mm。铸造圆角R4.5均符合工艺要求。

压铸材料为ZL102，为压铸铝合金。可以用作该零件的材料。由查表知，其平均收缩率为0.7%。因此，端盖符合压铸工艺要求。初步确定选用卧式冷压室压铸机生产该铸件。

3、分型面的选择

该铸件零件较复杂，但形状较规范，没有凸缘之类不便出模的部位，分型面的布置使得铸件成型的型腔部位全部处于定模内。该铸件只需用单分型面即可，在单分型面上，考虑到零件较复杂，不可能采用简单的直线分型面，只能部分采用直线分型面，部分采用曲线分型面。

该铸件一侧有轴孔，此处采用抽芯机构；外部轮廓较平整，没有不易出模部分；内部结构也较为简单，采取一定的拔模角有利于脱模；铸件冷却时收缩，与内部接触的镶块受到包紧力要大于外部接触镶块，所以分型面的布置要使得铸件成型的型腔部位全部处于定模内，这样才能保证开模时铸件随动模移动方向移出定模。

通过综合考虑压铸模具分型面的设计要点，选用部分直线分型面和部分曲线分型面，考虑到要有利于浇注系统和溢流系统的布置，不影响铸件的精度，开模时保持铸件随动模移动方向脱出定模，决定选择铸件的 A 面也就是外表面为分型面，可得到符合技术要求的铸件，且操作方便，分型面如图 2-2所示。

A

图 2-2分型面的位置

A

3、浇注系统的选择及设计

根据铝、镁合金的浇注系统的特点及应用，通过对比本设计选用底注式浇注系统，其结构见图2-3所示。其优点为：合金液自下而上平稳的充填铸型，充型效果好，但不利于自下而上地定向凝固，当铸件较高时，可在冒口部分设置补充浇道或直接在冒口补浇，以提高冒口的补缩作用。

1-直浇道；2-横浇道、3-内浇

图2-3卧室压铸机用底注式浇注系统结构

（1）直浇道的设计

在卧式冷压室压铸机的浇注系统中没有直浇道，压射余料兼起直浇道的作用。

（2）内浇口的设计

内浇口的设计主要是确定内浇口的位置、形状和尺寸。由于铸件的形状复杂多样，涉及的因素很多，设计时难以完全满足应遵循的原则，内浇口的截面积目前尚无切实可行的精确计算方法，因此进行内浇口的设计是，经验是很重要的因素。

1）充型速度和充填时间

考虑到该铸件的力学性能，如抗拉强度和致密度要求较高，根据表2-1 可以确定该铝合金压铸件充型速度为40m/s。

表2-1 充填速度推荐值

表2-2 充填时间推荐值

2）内浇口截面积的计算

内浇口截面积可通过流量计算法的下列公式得

A g=G/ρVgt （2-1）

式中 A g——内浇口截面积(mm2)；

G——通过内浇口的金属液质量(g)；

ρ——液态金属的密度(g／cm3)，见表2—3；

V g—充填速度(m／s)，见表2—1

t——型腔的充填时间(s)，见表2—2。

表2-3 液态金属的密度值

g

=18.75(mm2)

内浇口的厚度参照经验数据内浇口厚度选1mm

内浇口宽度的经验数据

0.48×64=30 mm

（3）横浇道的设计

横浇道的结构形式，主要取决于铸件的结构形式和尺寸大小，内浇口的位置、方向和流入口的宽度，内浇口的结构以及型腔的分布状况等因素。本文采用了分叉喇叭形扇形横浇道与闭合喇叭形扇形横浇道进行比较分析。横浇道的截面形状，根据铸件的结构特点而定，一般以扁梯形为主，特殊情况下，采用双边梯形、长梯形、窄梯形、圆形式半圆形。本文采用扁梯形。扁梯形具有金属液热损失少，模具型腔加工方便的特点。

1）横浇道尺寸的选择

本文采用两种不同的喇叭形横浇道，两种横浇道基本尺寸是一样的，比如扇形浇道入口处截面积、与内浇口连接处的截面积等，只是形状上不同。

扇形浇道入口处的面积可如以下经验公式求得：

A r =( 1.2-2.0)A g (2-2)

式中 A r——扇形浇道入口处截面积（mm2）；

A g——内浇口面积（mm2）

为了避免金属液在流动过程中产生涡流，一般采用收敛界面的形式，取A r与A g的比例系数为1.5，所以A r＝1.5×Ag＝30mm2。

横浇道与内浇口接触处的宽度就是内浇口的宽度W g＝30mm。