鋅合金壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

要求：設(shè)計(jì)者對壓鑄機(jī)、壓鑄工藝、模具設(shè)計(jì)及制造過程有基本的認(rèn)識和了解。

達(dá)到：設(shè)計(jì)的合理性、工藝性、可制造性、經(jīng)濟(jì)性。

壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是壓鑄工作的第一步。設(shè)計(jì)的合理性和工藝適應(yīng)性將會(huì)影響到后續(xù)工作的順利進(jìn)行，如分型面選擇、內(nèi)澆口開設(shè)、推出機(jī)構(gòu)布置、模具結(jié)構(gòu)及制造難易、合金凝固收縮規(guī)律、鑄件精度保證、缺陷的種類等，都會(huì)以壓鑄件本身工藝性的優(yōu)劣為前提。

壓鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性：

1）      盡量消除鑄件內(nèi)部側(cè)凹，使模具結(jié)構(gòu)簡單。

2）      盡量使鑄件壁厚均勻，可利用筋減少壁厚，減少鑄件氣孔、縮孔、變形等缺陷。

3）      盡量消除鑄件上深孔、深腔。因?yàn)榧?xì)小型芯易彎曲、折斷，深腔處充填和排氣不良。

4）      設(shè)計(jì)的鑄件要便于脫模、抽芯。

1．     壁厚

1）      壓鑄件壁厚與性能有關(guān)。

2）      壓鑄件壁厚影響金屬液填充型腔狀態(tài)，最終影響鑄件表面質(zhì)量。

3）      壓鑄件壁厚影響金屬料消耗及成本。

在設(shè)計(jì)壓鑄件時(shí)，往往為保證強(qiáng)度和剛度的可靠性，以為壁越厚性能越好；實(shí)際上對于壓鑄件來說，隨著壁厚增加，力學(xué)性能明顯下降。原因是在壓鑄過程中，當(dāng)金屬液以高壓、高速的狀態(tài)進(jìn)入型腔，與型腔表面接觸后很快冷卻凝固。受到激冷的壓鑄件表面形成一層細(xì)晶粒組織，這層致密的細(xì)晶粒組織的厚度約為0.3 左右，因此薄壁壓鑄件具有更高的機(jī)械性能。相反，厚壁壓鑄件中心層的晶粒較大，易產(chǎn)生內(nèi)部縮孔、氣孔，外表面凹陷等缺陷，使壓鑄件的機(jī)械性能隨著壁厚的增加而降低。

隨著壁厚的增加，金屬料消耗多，成本也增加。但如果單從結(jié)構(gòu)性計(jì)算出最小壁厚，而忽略了鑄件的復(fù)雜程度時(shí)，也會(huì)造成液態(tài)金屬充填型腔狀態(tài)不理想，產(chǎn)生缺陷。在滿足產(chǎn)品使用功能要求前提下，綜合考慮各后工序過程的影響，以最低的金屬消耗取得良好的成型性和工藝性，以采取正常、均勻的壁厚為佳。

2． 加強(qiáng)筋

壓鑄件傾向采用均勻的薄壁，為了提高其強(qiáng)度和剛性，防止變形，不應(yīng)單純用增加壁厚的方法，而應(yīng)采用適當(dāng)?shù)谋”诩訌?qiáng)筋達(dá)此目的。

加強(qiáng)筋應(yīng)對稱布置，厚度均勻，避免新的金屬堆聚。其厚度一般取壓鑄件壁厚的2/3 – 3/4。為減少脫模時(shí)的阻力，加強(qiáng)筋應(yīng)有鑄造斜度。

3． 圓角

圓角可使金屬液流動(dòng)順暢，改善充型特性，氣體容易排出。同時(shí)，避免尖角產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂紋缺陷。特別是壓鑄件需要電鍍處理時(shí)，圓角對于保證其良好的電鍍效果是十分必要的。

4． 斜度

為了順利脫模，減少推出力、抽芯力，減少模具損耗，在設(shè)計(jì)壓鑄件時(shí)，應(yīng)在結(jié)構(gòu)上留有盡可能大的斜度。從而減少壓鑄件與模具的摩擦，容易取出鑄件，也使鑄件表面不被拉傷，保證表面光潔。

5． 文字、標(biāo)志、圖案

1)          用壓鑄鑄出，應(yīng)采用凸紋。凸紋高度大于0.3 mm，以適應(yīng)模具制造的特點(diǎn)。

2)          采用目前開始流行的新技術(shù)：“轉(zhuǎn)移彩膜”，可以將彩色的文字、標(biāo)志、圖案彩膜轉(zhuǎn)印到壓鑄件表面。

3)          壓鑄出鑄件后，用激光在鑄件表面打出文字、標(biāo)志、圖案，可以打出非常細(xì)微的文字。

6． 收縮率

收縮率通常稱為縮水。它是指合金由液態(tài)凝固為固態(tài)，并冷卻至室溫時(shí)尺寸縮小的百分?jǐn)?shù)，可用下式表示：

K={L模-L件}/L件

式中：L模為模腔尺寸，I件為鑄件尺寸。

收縮率的大小與壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、壁厚、合金的化學(xué)成分和工藝因素等有關(guān)。鋅合金的線收縮率一般為：自由收縮時(shí)取0.6% -0.8%，受阻收縮時(shí)取0.396 -0. 696。

7．壓鑄孔和槽

鑄件的孑L、槽應(yīng)盡量鑄出，這不僅可使壁厚均勻，減少熱節(jié)，節(jié)約金屬，而且可節(jié)省機(jī)加工工時(shí)。

壓鑄件可壓鑄出的孔和槽的最小尺寸和深度，受到形成孔、槽的型芯在型腔中的分布位置的制約。細(xì)型芯在抽出時(shí)易彎曲或折斷，因此孔和槽的最小尺寸和深度受到一定限制。其深度應(yīng)帶有一定斜度，以便于抽芯。

8.螺紋

1）      外螺紋可以鑄出，由于鑄件或模具結(jié)構(gòu)的需要，采用兩半分型的螺紋型環(huán)時(shí)，需留有0.2-0.3加工余量?？设T出的最小螺距為0.75 ，最小螺紋外徑mm6，最大螺紋長度為螺距的8倍。

2）      內(nèi)螺紋雖然可以鑄出，但要通過使用機(jī)械裝置轉(zhuǎn)動(dòng)壓鑄模中的型芯，使模具結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，而增加成本。所以一般先鑄出底孔，再由機(jī)械加工成內(nèi)螺紋。

9，齒輪

齒輪可以鑄出，鋅合金壓鑄齒輪最小模數(shù)m為0.3。對要求高的齒輪齒面應(yīng)留有0.2-0.3mm的加工余量。

10.表皮

鑄態(tài)零件其外表面有致密的激冷表皮層，比鑄件其他部分有較高的力學(xué)性能。因此設(shè)計(jì)者應(yīng)避免機(jī)械加工去掉鑄件表皮致密層，尤其是對要求耐磨的鑄件。

11.嵌件

當(dāng)設(shè)計(jì)要求將不同材料的零件組合成一個(gè)部件時(shí)，可采用插入件壓鑄，先把嵌件裝放到壓鑄模型腔內(nèi)，然后在嵌件周圍壓鑄成形鋅合金部件。

12.功能組合

在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，降低成本最有效的方法是將幾個(gè)零件組合成一個(gè)壓鑄件。一個(gè)設(shè)計(jì)典范是，原設(shè)計(jì)的部件由一個(gè)鋼沖壓件和兩個(gè)帶螺紋的機(jī)加工鋼件組成。新設(shè)計(jì)是一個(gè)壓鑄件。