压铸模设计

第一章

1、何为压铸？金属压铸有何特点？

金属压铸是压力铸造的简称。它是将熔融的液态金属注入压铸机的压室，通过压射冲头的运动，使液态金属在高压作用下，高速通过模具浇注系统填充型腔，在压力下结晶并迅速冷却凝固形成压铸件。

优点

(1)可以制造形状复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的金属零件。

(2)压铸件的尺寸精度较高互换性好。

(3)材料利用率高。

(4)可以将其他材料的嵌件直接嵌铸在压铸件上。

(5)压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度。

(6)可以实现自动化生产。

缺点

(1)由于高速充填，快速冷却，型腔中气体来不及排出，致使压铸件常有气孔及氧化夹杂物存在，从而降低了压铸件质量。

(2)压铸机和压铸模费用昂贵，不适合小批量生产。

(3)压铸件尺寸受到限制，因受到压铸机锁模力及装模尺寸的限制而不能压铸大型铸件。

(4)压铸合金种类受到限制。

2、压铸工艺主要应用于哪些场合？

压铸工艺主要用于汽车、拖拉机、电气仪表、电信器材、航天航空、医疗器械及轻工日用五金行业。生产的主要零件有发动机汽缸体、汽缸盖、变速箱体、发动机罩、仪表及照相机的壳体及支架，管接头、齿轮等。

笔记本外壳、手机外壳、方向盘骨架

？3、研究金属填充理论对指导压铸生产有何意义？有几种填充理论？

（1） 喷射填充理论（2）全壁厚填充理论（3）三阶段填充理论

4、压铸过程的三级压射指哪三个过程？

一级压射时压射冲头慢速前进（慢速压射），排出压室的气体、直至金属液充满压室。 二级压射按压铸件的结构、壁厚选泽适当的压射速度，在金属液不凝固的情况下，型腔基本充满（快速压射）。三级压射是充满型腔的瞬间，压射冲头以高速、高压施加于金属液上，使压铸件在静压力作用下凝固，以获得表面光洁、轮廓清晰、内部组织致密的压铸件（增压压射）。

5、影响压铸件气孔率的因素有哪些？

填充过程中涡流包卷气体是压铸件产生气孔的主要原因，且难以避免。型腔的空气、模具涂料和冲头润滑剂燃烧或挥发产生的气体是其主要来源。至于金属液本身，由于在熔炼、保温过程中进行了除气，影响甚少。

第二章

6、铝合金的分类？

（1）铝硅类合金（2）铝铜类合金（3）铝镁类合金（4）铝锌类合金

7、硅对铝硅合金的性能有何影响？

1) 硅对铸造性能的影响(1) 流动性：随着硅量的增加，流动性提高。(2) 线收缩和体收缩：硅量增加，线收缩和体收缩均减小。(3) 抗热裂倾向：硅量增加，热裂倾向也相应减少。(4) 气密性：硅量增加，气密性增加。

2) 硅对力学性能的影响随着硅量的增加，组织中的硅相增多，强度提高,延伸率降低；变质后强度提高。当硅超过共晶硅量后，强度和延伸率降低。

8、如何提高硅铝合金的性能？

1) 细化处理 目的：细化初晶α固溶体。 2)变质处理 目的――改变共晶硅和初晶硅的形态，由粗片状变为细粒状，细化β相。 3)合金化 加入Mg、Cu、Zn等合金元素。

9、常用压铸合金有哪些？

Y102：特点是流动性好，适于制作壳体。

ZL101：铸造性能与ZL102相近，但气密性不如ZL102；机械性能优于ZL102；热稳定性较差。

Y104：锰的作用――增加耐蚀性；提高强度；减少粘模倾向（所有的压铸铝合金几乎都含状Fe-Al化合物转变为细密的Fe-Al-Mn.

10、硅铝合金细化处理和变质处理的目的和机理？

1) 细化处理

目的：细化初晶α固溶体。

机理：

包晶理论――在665℃有包晶反应产生 Ti＋3Al＝TiAl3，L+TiAl3 ---αAl ，TiAl3和αAl在铝的（001）和（110）晶面上存在着良好的晶格对应关系。铝原子可以在TiAl3 的几个晶面上同时外延生长。

核心理论：加入细化剂后形成AlB2、(AlTi)B2、TiC等高温质点，其晶格点阵常数与铝的点阵常数相近，有良好的晶格对应关系。

2)变质处理：

目的：改变共晶硅和初晶硅的形态，由粗片状变为细粒状，细化β相。

机理：

共晶硅变质机理：对于共晶硅变质来讲，钠作为表面活性元素，吸附于结晶表面，改变了共晶相析出的次序和长大速度。一般讲，Al-Si共晶时，硅为先析出相，以片状形态领先生长。加入钠后，钠吸附于α晶粒和β晶粒上，形成薄膜，阻碍了晶粒的长大。但是，钠在β晶粒上吸附量比α晶粒多，以及钠原子对Si原子的扩散阻碍作用比Al原子大。所以，加入钠后，α晶核得到优先结晶和生长，α晶粒的快速生长很快包围了尚未长大的Si晶体，限制了Si晶体的长大。因而，细化了共晶硅晶粒。

过共晶硅变质机理：对于过共晶硅的细化，用P变质。加入P后，形成AlP化合物质点，它和硅的晶格类型相同，均为金刚石型点阵，晶格常数也相近。作为外来核心，细化初晶硅。

11、铝合金种的夹杂物有哪些？有何危害？

氧化物类，碳化物类，硼化物类，其他物类

危害：

降低合金的力学性能；降低合金液的流动性；切削性能变坏；耐蚀性能降低；皮膜状氧化物使得铸件易产生气孔和裂纹等缺陷；

12、铝合金的精炼方法有哪些？原理是什么？

（1） 通氮气或氩气精炼法（2） 脱水氯化锌精炼法（3） 无毒精炼剂精炼法

13、AZ91D的含义？合金元素Al、Zn、Mn的作用？

AZ91D属于铸造镁合金类，A代表金属铝Al，Z代表金属锌Zn，9代表铝的含量为9%，1代表锌的含量为1%，最后的D为辨识代码。

1)铝的作用：固溶强化，随着铝含量增加，提高强度，但延伸率下降；改进镁合金耐蚀性，改善铸造性能，提高流动性。

2)锌的作用：固溶强化作用，同时Zn增加铝在镁合金中的溶解度，提高铝的强化作用。Zn量增加，流动性提高; 但影响热裂倾向，如图所示。当Zn

3)锰的作用：少量锰提高延伸率。锰一般控制小于0.6%。减少铁的有害作用，改善镁合金的耐蚀性。

4)硅的作用：硅在组织中形成硬的硅质点Mg2Si（Si在638.8℃于Mg中的最大溶解度为

1.38%），分布于晶界周围，Mg2Si具有高的熔点和热稳定性，提高蠕变强度；

14、镁合金有哪四个系列？

AZ系列—镁铝锌AM系列—镁铝锰 AS系列—镁铝硅 AE系列—镁铝稀土

15、镁合金的成形工艺有哪些？

变形和铸造

第三章

16、造成压铸件尺寸偏差的原因？

主要取决于压铸模本身的精度；合金成分的波动；工作环境温度的变化；金属收缩率的波动；模具磨损量引起的偏差；压铸工艺参数的偏差；开模、抽芯、顶出机构的稳定性；

17、压铸件结构设计的意义？它包括哪几方面的内容？

（1）简化压铸模，延长其使用寿命

（2）减少抽芯部位

（3）有利于铸件脱模和抽芯

（4）防止变形

（5）铸入嵌件

第四章

18、压铸生产的三个要素是什么？

压铸合金、压铸模和压铸机

19、参数对压铸过程和压铸件质量有何影响？

比压提高，铸件轮廓清晰，外表光洁，尺寸精确；铸件致密，强度和硬度增加；充填速度增加，可适当降低金属液的浇注温度，有利于减少缩孔和疏松，并提高压铸模寿命；但是，比压也不能过高，否则，压铸模受金属液冲刷严重，反而降低压铸模寿命。

20、选择比压要考虑哪些因素?

21、比压对压铸件质量和模具寿命有何影响？

铸件的结构，压铸合金，浇道系统，排溢系统，内浇口速度，温度

22、内浇口速度对压铸件质量和模具寿命有什么影响?

质量：速度高，压铸件表面轮廓清晰，光洁；可以降低比压，也可获得优质铸件；有利于提高金属液的动压力；不能过高，否则，金属液飞溅、易卷气、易氧化；压铸件易产生飞边，特别是镁合金；加速模具的磨损等。

23、压铸模具为什么要预热?

避免低温压铸模的“热冲击”； 降低模具寿命；铸件线收缩比较大，易引起铸件开裂

24、涂料的作用和对涂料的要求。

作用：与模具之间形成隔离层，避免金属液对模具或型芯表面冲刷；降低模具导热率，提高金属液流动性；压铸件脱模时，减少摩擦，提高模具寿命，改善压铸件的表面质量；可以防止粘模；降低压铸模温度；

要求：发点要低，一般要求在100－150℃稀释挥发；涂覆性好，涂一次可压铸8－10次；对压铸件和压铸模无腐蚀；性能稳定，挥发物无害；配制工艺简单，来源丰富。

第五章

25、按压室与熔炉的链接方式，压铸机分哪两大类？

冷室压铸机和热室压铸机

26、压铸机型号JZ213，JZ1125B的含义

（1）250KN的自动卧式热室压铸机

（2）2500KN第二次改型的卧式冷室压铸机

27、压铸机的主要结构组成由哪几部分？

开合模机构、压射机构、动力系统、控制系统

28、曲肘合型机构有哪些优缺点？

优点：

合模缸的推力可放大16～20倍，因此，油缸直径可减小，同时，压力油消耗少。 该机构的运动性能好。

与液压合模机构相比，开合模速度快，合模刚度大，可靠性高；

制系统简便，维修方便；

缺点：

不同厚度的模具调整行程比较困难；

合模框架的预应力是变化的（受热膨胀）；

肘杆精度要求高；否则，润滑油膜破坏，易产生摩擦；

29、压铸机的压射机构有哪些组成部分？

压室、压射冲头、压射杆、压射缸及增压器等。

30、有哪些压铸机的基本结构参数与模具设计计算有关？

锁模力、压室容量、开模距离

31、什么是胀型力和锁模力？

胀型力――金属液充填型腔时，给型壁和分型面一定的压力。

锁模力――克服胀型力，防止分型面张开所需的锁紧力。

32、什么是压铸机的有效压力特性线？

压铸机空载状态时，比压与流量的平方的关系

33、压铸机和压铸模系统的工作点？

将压铸模的需要压力线和压铸机的有效压力特性线，画在同一p-qv2图上，两线的交点即为压铸机和压铸模系统的工作点。工作点代表着真正的压射比压和金属液流量。

第六章

34、卧式冷室压铸机用压铸模的基本结构及各部分的作用？

成形部分：由镶块和型芯组成，装在动、定模上，模具在合模后，构成铸件的成形空腔，通常称为型腔，是决定铸件几何形状和尺寸公差等级的部分。

浇注系统：是沟通模具型腔与压铸机压射室的部分，即熔融金属进入型腔的通道。该系统在动模和定模合拢后形成，对充填和压铸工艺规定十分重要。

排溢系统：是排除压室、浇道和型腔中气体的通道。该系统一般包括排气道和溢流槽，而溢流槽又是储存冷金属和涂料余烬的处所，一般设在模具的成形镶块上。

抽芯机构：铸件在取出时受型芯或型腔的阻碍，必须把这些型芯或型腔做成活动的，并在铸件取出前将这些活动的型芯或型腔活块抽出后，才能顺利取出铸件。带动这些活动型芯或型腔活块抽动的机构称为抽芯机构。

推出机构：是将铸件从模具中推出的机构。它由推出元件（推管、推杆、推板）、复位杆、推杆固定板、导向零件等组成。在开、合模的过程中完成推出和复位动作。

导向机构：是引导定模和动模在开模与合模时可靠地按照一定方向进行运动的导向部分，一般由导套、导柱组成。

冷却与加热系统：指保证模具工作温度的装置。

吊装结构：用于安装。

35、压铸模分型面选择的原则？

1）脱模时保证铸件随动模移动方向脱出定模

2）有利于浇注系统的布置

3）有利于设置溢流排气系统

4）避免分型面影响铸件的尺寸精度

5）分型面应避免与压铸件机加工基准面重合

6）尽量选铸件的机加工面作为分型面

7）简化模具结构，如减少抽芯机构和活动部分

8）考虑铸造合金的性能

9）分型面应开设在压铸件断面轮廓最大的地方。

10）分型面应考虑型腔在动模和定模的深度

11）尽量避免在平面中间分型

12）抽芯不能放在定模内

36、卧式冷室压铸机用压铸模浇注系统的组成？

由直浇道、横浇道、内浇道和余料等组成。

37、卧式冷室压铸机用压铸模直浇到、横浇道设计的原则？

直浇到： 直浇道直径D根据压铸件所需的比压确定； 直浇道厚度H一般取直径D的1/3-1/2；浇口套靠近分型面一端应有拨模斜度；与直浇道相连的横浇道应设在浇口套的上方，防止金属液在压射前进入型腔；当采用中心浇口时，应当设置分流锥和切断机构。

横浇道：横浇道截面积应大于内浇口截面积。横浇道的长度应尽量短，转弯处应采取圆滑过渡。金属液在横浇道中的热损失应尽可能的小。横浇道的截面积应从直浇道开始向内浇口方向逐渐缩小。

38压铸模内浇口的位置如何选择？

1）金属液充填时的流程要短，防止充填过程中的热量损失而产生冷隔或花纹；

2）尽量设置在压铸件的厚壁处或热节处，有利于传递压力。

39、压铸模排溢系统设计很重要。溢流槽有什么作用？溢流槽设计在模具的什么位置？ 溢流槽又是储存冷金属和涂料余烬的处所，一般设在模具的成形镶块上。

40、压铸模设计排气槽有何作用？

在充填时将型腔中的气体排出模具，减少和防止压铸件中的气孔缺陷。

41、压铸模成型零件的结构有哪两种？镶拼式结构有何优缺点？镶块设计的要点？ 整体式结构和镶拼式结构

优点与缺点：

有点：能合理使用模具钢，降低成本；便于易损件的更换和修理；拼合处的间隙有利于排气； 缺点：影响压铸件精度；易产生飞边；影响模具的热扩散；

设计要点：

便于机械加工，以保证金属件的尺寸精度和镶块间的配合精度；有利于提高强度和稳定性；避免锐角和薄壁的形式；有利于压铸件脱模；不影响金属件外观，便于清除毛刺。

42、压铸模成型零件尺寸分哪三类？

型腔尺寸，型芯尺寸，中心距与位置尺寸、

43、压铸模模架的基本结构？

44、压铸模推出机构的组成？各元件的作用？

推出元件：用于推出金属制件，如推杆、推管、卸料板等

复位元件：用于控制推出机构在合模后，准确回到原位

限位元件：保证推出机构在压射力作用下不改变位置，起到止推、限位作用。

导向元件：保证推出机构按既定方向平稳可靠地往复运动。

结构元件：使推出机构各元件装配成一体，起固定作用。

45、压铸模的推出机构按传动方式分哪几类？

机动推出、液压推出和手动推出等三种。

46、压铸模推出机构的推出部位选择的原则有哪些？

(1)推出部位应设在受压铸件包紧的成型部分(如型芯)周围以及收缩后互相拉紧的孔或侧壁周围。

(2)推出部位应设在脱模斜度较小或垂直于分型面方向的深凹处的成型表面附近。

(3)推出部位尽量设在压铸件的凸缘、加强肋及强度较高的部位。

(4)推出部位应位于动模浇道上或受压铸件包紧力较大的分流锥周围。

(5)推出部位在压铸件上的分布应对称、均匀，防止推出时变形。

(6)推出部位不设在铸件重要表面或基准面，防止在这些部位留下推痕。

(7)设置推出元件应避免与活动型芯发生干扰。

47推出机构设复位、导向元件的作用是什么？

复位元件：用于控制推出机构在合模后，准确回到原位

导向元件：保证推出机构按既定方向平稳可靠地往复运动。

48、什么情况需要设计推出机构的预复位机构？

推出元件推出压铸件后所处的位置影响到嵌件或活动镶件(型芯)的安放；推出元件与活动型芯的运动路线相交，插芯动作受到干扰。

49、斜导柱抽芯机构有哪些零件组成，它们各起什么作用？抽芯过程是如何进行？

活动型芯；运动元件是滑块；传动元件是斜导柱；锁紧元件是楔紧块；限位元件是限位块。 ？50、弯销抽芯、斜滑块抽芯与斜导柱抽芯有何异同？各用于什么场合？

弯销抽芯：

(1)可延时抽芯，抽芯距离长；

(2)弯销为矩形截面，比圆形截面的斜导柱可承受的弯曲力大。

(3)用于抽出离分型面垂直距离较远的地方；

(4)弯销可设在模具外侧，结构紧凑；

(5)由于抽芯各阶段需要的抽芯力和抽芯速度不同，弯销各段可加工成不同斜度以满足要求。如抽芯开始时要求抽芯力大、速度慢，弯销斜度可小些。然后，采用较大的斜度，以获得较大的抽芯距。当弯销各段斜度不同时，滑块上的弯销孔也应分段与之配合。

(6)弯销抽芯结束后，滑块可以不脱离弯销，所以滑块可不设限位装置。但若抽芯结束后滑块也脱离弯销，则仍需设限位装置。

(7)弯销孔加工制造困难。

斜滑块抽芯：

A、抽芯与推出压铸件动作同时进行；

B、斜滑块间隙有利于排气；

C、适用于抽出成形深度较浅、面积较大的凹凸表面。

51、液压抽芯应用于什么场合？

适用于抽芯力较大、抽芯距离较长的型芯。它的特点是能抽出任何方向的型芯；可单独使用随时开动抽芯器进行抽芯；在不用楔紧块时，可在开模前抽芯；传动平稳，铸件不易变形。抽芯器为通用件，模具结构简单且体积小，但装卸较复杂。

52、压铸模预热有何作用？常用哪些方法？

作用：模具温度是影响压铸件质量的一个重要因素，但在生产过程中往往未被严格地控制。大多数形状简单、压铸工艺性好的压铸件对模具温度控制要求不高，模具温度在较大范围内变动仍能生产出合格的压铸件。而生产某些复杂压铸件时，只有当模具温度控制在某一较窄范围内时，才能生产出合格的压铸件，此时，必须严格控制模具温度。

方法：（1）煤气、天然气加热；（2）低熔点合金加热；（3）电加热。

53、压铸模如何冷却？

风冷和水冷

设计压铸模冷却装置时要注意哪些问题？

(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)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。

(3)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。

压铸模冷却系统的作用？

加热与冷却系统的主要作用是提高压铸件的内部质量和表面质量；稳定压铸件的尺寸精度；提高压铸机生产效率；降低模具热交变应力，提高模具使用寿命。