真空压铸模具设计方案Word文档格式.docx
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短流动路径
中流动路径
长流动路径
5克
小于1毫米
5
3
1
大于3毫米
8
4
15克
小于1.1毫米
7
2
9
50克
小于1.2毫米
10
大于3.5毫米
14
150克
11
大于4毫米
17
500克
小于1.3毫米
18
16
12
大于5毫米
26
21
1000克
小于1.5毫米
22
20
15
大于6毫米
32
表二:
铝合金充型时间选择经验数据
30克
6
100克
13
小于1.4毫米
24
19
38
28
小于1.6毫米
34
29
大于4.5毫米
50
37
30
3000克
小于2毫米
58
75
65
53
9000克
小于2.5毫米
94
85
大于7毫米
150
110
92
至于浇口速度,锌和铝铸件请参看表三和表四。
表三:
锌合金浇口速度选择经验数据
铸件壁厚
短充型路径
长充型路径
0.6-3毫米
42-46米/秒
45-56米/秒
2-6毫米
40-44米/秒
40-48米/秒
5-14毫米
36-42米/秒
38-45米/秒
表四:
铝合金浇口速度选择经验数据
1-5毫米
42-52米/秒
4-10毫米
38-42米/秒
40-45米/秒
8-18毫米
32-40米/秒
36-43米/秒
以上经验数据基于高质量压铸件的一个平均值。
对于具体的设计,其它诸如壁厚突变,复杂几何形状,模温以及集渣包等因素也要考虑进去。
最困难的决定是将单穴模变成多穴模,模穴越多,变数越多。
多穴模的设计要点是要使所有模穴同时充型,同时结束。
但计算是从一个模穴开始的。
2
浇道方案设计
现举例说明单穴模浇道方案设计过程,见图1。
铝铸件净重:
2500克
壁厚:
最薄2.4毫米;
最厚12毫米
几何形状:
复杂
模具温度:
定模180oC,动模190-210oC
优化充型时间:
50毫秒
优化浇口速度:
40米/秒
金属流量:
20.6升/秒
浇口面积:
518毫米2
冲头直径:
90毫米
100毫米
110毫米
冲头充型速度:
3.30米/秒
2.70米/秒
2.25米/秒
浇道中间系数:
1.75
图1单模穴浇道方案
现在根据铸件的几何形状来分配浇口:
确定充型流动方向和流量分配,由此可确定浇口的位置,导流方向,厚度及长度。
本例中,浇口分为10段(最左边两个合为一个),每段面积都为51.8毫米2,厚度为2.8毫米,宽度为18.5毫米,见图2。
图2浇口分配方案
浇口设置完毕后,进行浇道方案设计。
需要考虑以下问题:
怎样使得从浇道进入到浇口的热金属流无紊乱?
其优化的截面积是多少?
其最佳的几何形状是什么?
浇道的设计,其截面积应该是从压室开始朝着浇口方向逐步递减,最实用和简捷的方法是在浇道截面积上使用厚度系数来确定。
一般说来,对于厚壁件,系数为1.8至2.2;
中等厚度件为1.5至1.8;
薄壁件为1.3至1.6。
本案例选择了1.75作为中间优化系数,从压室至浇口间,以1.9开始,1.5结束。
见图3。
图3
浇道截面积分布
从能量损失方面考虑,浇道的最佳几何形状应是圆形,考虑到便于加工等原因,常采用其近似的梯形来代替,见图4。
图4
圆形和梯形浇道截面
3
排气方案设计
真空压铸模具排气方案设计,主要包括真空系统选型—即真空机及排气元件的选择、排气元件的安装、排气接口及排气通道的设置。
3.1真空系统选型
首先选择排气元件,瑞士方达瑞(FONAREX)公司的排气元件按结构形式有真空阀或真空冷却块,其选择取决于产品质量要求和经济性。
产品质量要求高的需采用真空阀。
按规格和排气能力分为超小型、小型、中型、大型和超大型。
然后是选择真空机,其排气能力要与排气元件的大小相匹配,这样才能发挥出所选用的真空排气元件的特点与能力。
真空阀和真空机选择的原则见表5。
冷却块的选择见表6。
依本例,根据铝铸件净重,选择中型单腔真空机和中型冷却块,见图5。
表5真空阀和真空机选择的原则
真空阀
铝合金净重
锌合金净重
镁合金净重
压铸机
对应的真空机
超小
0.05–0.3kg
0.15–0.8kg
0.03-0.2kg
直到250t
所有型
小型
0.1–0.6kg
0.25–1.6kg
0.06–0.35kg
直到400t
中型
0.6–4.0kg
1.6–10kg
0.3–2.4kg
200–800t
大型
4–8kg
–
2.4–4.5kg
600–2000t
超大
8–16kg
4.5–9.5kg
1600–4000t
表6
冷却块型号
冷却块型号
高X宽X厚(毫米)
冷却块间隙(毫米)
排气面积
(毫米)
排气能力
(升/秒)
对应真空阀
标准型:
SCS30小型
150x63x50
0.65
1.5
小型阀
SCS60中型
250x100x50
0.8
64
3.5
中型阀
SCS100大型
300x140x60
0.9
108
6.5
大型阀
图5中型真空机及冷却块
3.2.排气元件安装
排气元件最佳安装位置是在模框内,如果安装在模框外,其背面与模板之间需增加支撑块,以防止压射时排气元件涨开;
同时尽量靠近铸件排气接口。
至于放在上面还是侧面,不影响排气效果。
本例中图6,排气冷却块设计在上模框内。
3.3排气接口的设置原则
铸件金属液最后充型处和重要控制点都应设置排气接口,接口的截面积总和至少要等于相应的排气元件的面积和。
本例中中型冷却块的排气面积为64平方毫米,而排气接口面积总和为72平方毫米。
3.4排气通道的设置
设排气元件的接口处为100%,以下的分支总和至少按1.1倍递增。
见图6。
排气通道的脱模斜度为12-15度。
如果按15度考虑,采用中型真空冷却块SCS60,其尺寸分配为:
1)12×
6;
2)9×
6.6;
3)7.6×
5;
4)7×
4;
5)6×
3.6;
6)5×
3;
7)4×
图6排气通道接口及尺寸设计
本例的真空排气设计方案见图7。
有关排气元件的详细安装尺寸,请参见瑞士方达瑞公司提供的相关型号设计手册。
图7真空排气方案设计
4
应用示例
图8展示的是平板铸件真空压铸模具浇注系统及排
气方案的设计要点。
左半部展示的是标准的真空压铸排气接口及通道的设计图,右半部展示的是带集渣包的真空压铸排气通道的设计图。
图8平板铸件真空压铸模具浇注系统及排气方案
图9展示的是一铸件真空压铸设计错误的浇注系统和排气通道设计,应按细线条标明的位置及要求做修改,才能保证真空压铸的效果。
图9真空压铸设计错误的浇注系统和排气通道设计
图10和图11展示的是典型的圆筒形压铸件,采用双冷却块的浇注系统及排气方案设计。
图10双冷却块排气筒形模具
图11双冷却块排气筒形铸件
5
结论
真空压铸模具的设计取决于产品结构、质量等要求,需考虑的因素与传统被动排气模具是一致的。
真空压铸模具的型腔抽真空时,模具分型面不需要增加密封圈,但要求模具表面平整,无飞料!
所有内部排气通道都要求汇合于排气元件接口处,除了与排气元件相连的接口外,不容许出现任何其它排气口。
同时,真空元件的排气点一定要设置在定模块上,否则会造成排气胶管拖动而过早损坏!
如对传统排气模具进行真空模具的改造,除以上要求外,一定要将通往模具外的其它排气槽全部封死。
一般来讲,采用与铸件重量匹配的单个排气元件最经济;
但由于受到铸件形状的限制,或排气通道过长的影响,换成两个低一级的排气元件,效果更佳!
严格来说,即使在排气面积一样的情况下,设计合理的冷却块排气,其效率仅为机械式真空阀的60%左右。
但从一次性投资成本以及维护成本上考量,冷却块比机械阀占优。
瑞士方达瑞真空系统设计应用范围较宽:
可用于设计新模,或旧模改造;
可用于铝,锌,镁合金等有色金属生产;
可用于冷室和热室压铸机;
可用于有自动化数据控制要求的压铸工艺中。
对于特殊的应用,如低压、低速压铸等,作适当的调整后也可采用。
总之,真空压铸生产是一个影响因素众多,彼此干涉交错而非常复杂的工艺。
真空压铸模具的设计,既有一定规律可循,也要具体问题具体分析,灵活掌握。
要做到基本数据、信息收集全面,分析透彻,尽可能充分考虑所有的外部条件。
确保设计优质的模具,才能生产高质量压铸件
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