壓鑄模具設(shè)計應(yīng)注意的一般問題
摘要:壓鑄生產(chǎn)時,壓鑄模型腔表面受金屬液高壓、高速的沖刷、劇烈的熱交換、復(fù)雜金屬流動多種因素影響壓鑄件質(zhì)量、模具使用壽命。
壓鑄模由于生產(chǎn)周期長、投資大、制造精度高、造價高,壓鑄模的工作條件苛刻,壓鑄生產(chǎn)時,壓鑄模型腔表面除了受金屬液高壓、高速的沖刷外,還存在著在劇烈的熱交換,金屬流動情況復(fù)雜,多種因素影響壓鑄件質(zhì)量、模具使用壽命。因此設(shè)計、制造一副既能確保壓鑄件質(zhì)量,又能經(jīng)久耐用的壓鑄模具,成為模具設(shè)計、制造企業(yè)追求的目標(biāo)。根據(jù)壓鑄生產(chǎn)工藝特點,以及生產(chǎn)實踐總結(jié)。模具設(shè)計、零件機(jī)械加工、零件熱處理、模具裝配、模具使用等因素是影響壓鑄件質(zhì)量、模具使用壽命的主要因素。
本文從模具設(shè)計方面入手,淺談壓鑄模具設(shè)計質(zhì)量評價。
1、保證壓鑄件質(zhì)量穩(wěn)定。
模具設(shè)計前廣泛聽取模具制造和壓鑄生產(chǎn)的工藝人員各方面的意見。模具設(shè)計時,應(yīng)充分了解壓鑄件的主要用途和與其它結(jié)構(gòu)件的裝配關(guān)系,以便于分清主次,突出模具結(jié)構(gòu)的重點,以獲得符合技術(shù)要求和使用要求的壓鑄件。模具設(shè)計應(yīng)充分體現(xiàn)壓鑄成型的優(yōu)越性能,盡量壓鑄成型出符合壓鑄工藝的結(jié)構(gòu),如孔、槽、側(cè)凹、側(cè)凸等部位,避免不必要的后加工。必要的時候與壓鑄件設(shè)計方探討壓鑄件設(shè)計的合理性:如使用一致的壁厚;拔模斜度;側(cè)壁、肋條、凸起物部等交合部分采用較大的圓角;尖銳的外角應(yīng)用倒圓或倒角來消除,以減少模具失效的可能性及減少維修;應(yīng)盡可能避免倒鉤,因為它們會要求對零件進(jìn)行加工,或者需要在模具中使用往復(fù)性的模芯滑塊;讓主要尺寸與壓鑄模構(gòu)件有關(guān),而不要越過分模線。由于零件在頂出模和固定模的兩處構(gòu)件不對稱,要使得壓鑄模分界線兩邊達(dá)到同樣精度是非常困難。模具設(shè)計人員要掌握壓鑄機(jī)的技術(shù)特性,充分發(fā)揮壓鑄機(jī)的技術(shù)功能和生產(chǎn)能力。模具安裝應(yīng)方便、可靠。
2、結(jié)構(gòu)合理。
結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理,操作方便,有較高的壓鑄效率,實現(xiàn)充模快、開模快、脫模機(jī)構(gòu)靈活可靠以及自動化程度高等特點。
(1)合理選擇模具的分型面。
根據(jù)壓鑄件形狀和結(jié)構(gòu)特點,合理確定分型面是模具設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。分型面的選擇在很大程度上影響模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。分型面選擇原則:
①分型面力求簡單和易于加工。
②有利于簡化模具結(jié)構(gòu)。
③應(yīng)容易保證壓鑄件的精度要求。
④分型面應(yīng)有利于填充成型。
⑤開模時盡量使壓鑄件留在動模一側(cè)。
(2)澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)的布置
在整個金屬液充填壓住模具型腔的過程中,澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)是一個不可分割的整體,共同對充填過程起著控制作用,是決定壓鑄件質(zhì)量的重要因素。澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)的總體布局,應(yīng)根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點、幾何形狀、型腔的排氣條件等工藝因素,并結(jié)合所選用壓鑄機(jī)的形式,對直澆道、橫澆道以及內(nèi)澆口的位置、形式、尺寸、導(dǎo)流方向、排溢系統(tǒng)的設(shè)置等進(jìn)行綜合考慮,并初步確定。特別是內(nèi)澆口的位置和形式,是決定金屬液的填充效果和壓鑄件質(zhì)量的重要因素。設(shè)計澆注系統(tǒng)時,要盡量防止金屬液正面沖擊或沖刷型芯,減少澆口流入處受到的沖蝕。盡量避免澆口、溢流槽、排氣槽靠近導(dǎo)柱、導(dǎo)套和抽芯機(jī)構(gòu),以免金屬液竄入。壓鑄模具模流分析軟件應(yīng)用有助于澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)的設(shè)計與布置。通過CAE模流分析,能夠分析澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理,能夠分析模具溫度的平衡問題和熱應(yīng)力的存在情況,能夠分析出缺陷的位置和產(chǎn)生壓鑄缺陷的原因。根據(jù)分析結(jié)果對澆注系統(tǒng)進(jìn)行修改,使模具設(shè)計和產(chǎn)品品質(zhì)水平有效提高。
(3)脫模方式選擇
在一般情況下,壓鑄成型后,在分型時,壓鑄件留在動模一側(cè)。為使壓鑄件在不損壞、不變形的狀態(tài)下順利脫模,應(yīng)根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點,選擇正確合理的脫模方式,并確定推出部位和復(fù)位桿的位置、尺寸。對于復(fù)雜的壓鑄件,在一次推出動作后,不能完全脫模時,應(yīng)采用二次或多次脫模機(jī)構(gòu),并確定分型次數(shù)和多次脫模的結(jié)構(gòu)形式及動作順序。壓鑄件的側(cè)凹凸的部位應(yīng)采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)在經(jīng)濟(jì)實用的基礎(chǔ)上選用。如果產(chǎn)品批量不大,可選用簡單的側(cè)抽芯形式;如采用手動抽芯機(jī)構(gòu)和活動型芯的模外抽芯機(jī)構(gòu),可在開模后再用人工脫芯。當(dāng)必須借用開模力或外力驅(qū)動的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)時,在計算抽芯力后,可選擇適宜的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)并確定主要結(jié)構(gòu)件的尺寸.
(4)零件的結(jié)構(gòu)與尺寸
根據(jù)壓鑄合金的性能和壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點確定壓射比壓,并結(jié)合壓鑄件的投影面積和型腔深度,測算并確定:
①型腔的側(cè)壁厚度;
②支承板的厚度;
③確定型腔板、動模板、動模座板、定模座板的厚度以及相關(guān)尺寸;
④確定模具導(dǎo)向形式位置和主要尺寸;
⑤確定壓鑄模的定位方式、安裝位置和固定形式;
⑥確定各結(jié)構(gòu)件的連接和固定形式,將各種結(jié)構(gòu)件組合成一體;
⑦確定模具溫度調(diào)節(jié)方式,布置冷卻或加熱管道的位置和尺寸;
對于較復(fù)雜的成型零件,應(yīng)重點考慮符合實際的加工方法,是采用普通的加工方法,還是采用特殊的加工方法。當(dāng)因加工設(shè)備所限,必須采用傳統(tǒng)的加工方法時,應(yīng)考慮怎樣分拆、鑲拼才更易于加工、拋光,更能避免熱處理的變形,以保證組裝的尺寸精度。相對移動部位的配合精度,應(yīng)考慮模具溫度變化帶來的影響。應(yīng)選用適宜的移動公差,在模具溫度較高的壓鑄環(huán)境下,仍能移動順暢、靈活可靠地實現(xiàn)各移動功能。