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壓鑄模具設(shè)計要點和注意事項
壓鑄模要求高可靠性和長壽命,與壓鑄機、壓鑄工藝有機結(jié)合為一個有效的鑄件生產(chǎn)系統(tǒng),優(yōu)化壓鑄模具設(shè)計、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)計所追求的方向。下面是小編整理的壓鑄模具設(shè)計要點和注意事項,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、抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)以及熱平衡系統(tǒng)等。
壓鑄模具設(shè)計開發(fā)流程
模具設(shè)計和開發(fā)流程,模具設(shè)計階段需要設(shè)計人員所做的工作及模具設(shè)計的整體思路,其中包含一些與標準認證相關(guān)的設(shè)計和開發(fā)流程,對設(shè)計階段可能產(chǎn)生的缺陷具有一定的預(yù)防作用。
壓鑄模具設(shè)計要點
第一,運用快速原型技術(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),對壓鑄件進行合理布局,然后對澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)進行三維造型。
第二,進行流場、溫度場模擬,進一步優(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程及液態(tài)合金在模具型腔內(nèi)部的走向,還可進行凝固模擬及溫度場模擬,進一步優(yōu)化澆注系統(tǒng)并確定模具冷卻點的位置。模擬的結(jié)果以圖片和影像的形式表達整個充型過程中液態(tài)合金的走向、溫度場的分布等信息,通過分析可以找出可能產(chǎn)生缺陷的部位。在后續(xù)的設(shè)計中通過更改內(nèi)澆口的位置、走向及增設(shè)集渣包等措施來改善充填效果,預(yù)防并消除鑄造缺陷的產(chǎn)生。
第三,根據(jù)3D模型進行模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。
模擬過程進行的同時我們可以進行模具總布置設(shè)計,具體包括以下幾個方面:
(1)根據(jù)壓鑄機數(shù)據(jù)進行模具的總布置設(shè)計。
在總布置設(shè)計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型板的中心位置,而且壓鑄機的四根拉桿不能與抽芯機構(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。因此確定好這兩個參數(shù)是我們設(shè)計開始的第一步。
(2)設(shè)計成形鑲塊、型芯。
主要考慮成形鑲塊的強度、剛度,封料面的尺寸、鑲塊之間的拼接、推桿和冷卻點的布置等,這些元素的合理搭配是保證模具壽命的基本要求。對于大型模具來說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)計模架與抽芯機構(gòu)。
中小型壓鑄模具可以直接選用標準模架,大型模具必須對模架的剛度、強度進行計算,防止壓鑄過程中因模架彈性變形而影響壓鑄件的尺寸精度。抽芯機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是把握活動元件間的配合間隙和元件間的定位?紤]模架工作過程中受熱膨脹對滑動間隙的影響,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。抽芯機構(gòu)的潤滑也是設(shè)計的重點,這個因素直接影響壓鑄模具的連續(xù)工作的可靠性,優(yōu)良的潤滑系統(tǒng)是提高壓鑄勞動生產(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)計模具時必須考慮的問題,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及準確控制流量是現(xiàn)代模具熱平衡系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,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)計者隨用隨選,既能保證元件的質(zhì)量還能縮短設(shè)計周期。
(5)設(shè)計推出機構(gòu)。
推出機構(gòu)可分為機械推出和液壓推出兩種形式,機械推出是利用設(shè)備自身的推出機構(gòu)實現(xiàn)推出動作,液壓推出是利用模具自身配備的液壓缸實現(xiàn)推出動作。設(shè)計推出機構(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。對于大型模具來說推出機構(gòu)的重量都比較大,推出機構(gòu)的元件與型框間容易因為模具自重而使推桿偏斜,使之出現(xiàn)推出卡滯現(xiàn)象,同時模具受熱膨脹對推出機構(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?蜷g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推出機構(gòu)的影響,必要時還可以采用滾動軸承和導(dǎo)板來支撐推出元件,同時在設(shè)計推出機構(gòu)時要注意元件間的潤滑。北美地區(qū)模具設(shè)計者通常在動?虻谋趁嬖黾右粔K專門的潤滑推桿的油脂板,加強對推出元件的潤滑。如圖5所示,動?虻撞吭黾訚櫥桶,有油道與推桿過孔相通,工作時加注潤滑油,可以潤滑推出機構(gòu),防止卡滯。
(6)導(dǎo)向與定位機構(gòu)的設(shè)計。
在整個模具結(jié)構(gòu)中導(dǎo)向與定位機構(gòu)是對模具運行穩(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,同時良好的潤滑也是必不可少的,每個摩擦副間都要設(shè)置必要的潤滑油路。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運行平穩(wěn),準確到位。
模具定位機構(gòu)主要包括:動靜型間的定位、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。動靜型間的定位是一種活動性質(zhì)的定位,配合的準確性要求更高,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構(gòu),以消除熱膨脹對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,保證動靜型間定位準確,防止模具錯邊。
(7)真空、擠壓、排氣機構(gòu)等其他設(shè)計。
除了以上所述的結(jié)構(gòu),有的模具還有真空系統(tǒng)、擠壓機構(gòu)、波板排氣等特殊要求。真空系統(tǒng)的設(shè)計主要是密封形式的設(shè)計,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。擠壓機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是擠壓時機及擠壓量的控制,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,組織專家評審并修正后設(shè)計模具2D總裝圖。
模具三維設(shè)計完成時要組織專家進行設(shè)計及加工工藝性評審,通過評審改進并完善設(shè)計中的不合理結(jié)構(gòu),評審的主要內(nèi)容包括:澆注系統(tǒng)評審、熱平衡系統(tǒng)評審、抽芯結(jié)構(gòu)評審、導(dǎo)向機構(gòu)評審、推出機構(gòu)評審和加工工藝性評審等。通過大家的智慧完善整個模具設(shè)計過程。
第五,曬制模具零件藍圖及加工制造。
將設(shè)計開發(fā)完成的模具藍圖曬制出來,并下發(fā)到各個工序,進行模具的加工制造。
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行技術(shù)指導(dǎo)或指定熱處理廠進行,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,才能達到模具高效率、高精度和高壽命的要求。近年來,各種壓鑄模表面處理新技術(shù)不斷涌現(xiàn),但總的來說
可以分為三類:
(1)傳統(tǒng)熱處理工藝的改進技術(shù)。
(2)表面改性技術(shù),包括表面熱擴滲處理、表面相變強化、電火花強化技術(shù)等。
(3)涂鍍技術(shù)。
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