压力铸造件尺寸不良原因及改进Word文档下载推荐.docx

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1.2.1一般部分尺寸允许偏差

除孔或轴以外的一般部分（长、宽、高等）的尺寸允许偏差见表二。

以按定型、动型的任意一方制作的部位为对象。

1.2.2精密极限尺寸允许偏差

按定型、动型的任意一方制作的，需要精密度的部位的尺寸允许偏差极限见表三。

（即使是因为极限允许偏差而需要精密性的铸件也要极力避免标精密极限尺寸允许偏差，必须讨论标接近于一般部分尺寸允许偏差的数值。

）

1.2.3分型面尺寸允许偏差

分型面尺寸允许偏差适用于定型及动型之类的，按2个以上的模型制作的部位，还分为下列两类。

a）垂直于铸模分型面方向的尺寸允许偏差见图二。

B）活动型芯部的尺寸允许偏差见图三。

1.2.4精密级累计公差

以下分析均按照YGK标准进行探讨，国标仅列出对比。

图一中尺寸公差按照精密级别见表四

从表四中我们选取了GB6414的最精密公差等级和YGK的精密极限公差为基准的公差标记为A，但在考虑分型面，活动型芯等增加的附加公差（由于孔内径需要加工，所以选择最小偏差），最后得到（精密级）累计公差如表四中公差尺寸，这样按照累加公差对图一中提出问题进行再分析。

1.2.5铸件的精度对后续加工的影响

为了分析图一中存在问题，以表四中的尺寸公差取正公差重新作图，简化后见图四，在图四中F-F的毛坯预铸倒角中心偏移0.28，加工M6螺孔后，a处加工后完全没有倒角,b处加工不规则。

螺纹孔口平面又会因为加工形成反毛刺，为了解决这个问题，实际生产中取消预铸倒角由加工形成；

在C-C中由于中心孔偏移0.68，而圆￠19.5的单边加工余量为0.75，已经非常不容易保证，因此加工后容易产生黑皮，为了解决这个问题，实际中增加圆直径￠19.5的加工余量为单边1，毛坯孔改小为直径￠19，解决了加工黑皮问题。

2. 

铸件尺寸不良产生原理

铸件尺寸超差的主要原因是铸件温度变化及模具温度变化，由于铸件和模具形状都很复杂，尺寸变化并不是一定按照固定的方式收缩变形，根据有关资料，图五清楚的表示了铸件随温度变化的过程。

在上图中，铸件尺寸变化量等于该材料收缩率与温度差的积D2=D1X[1+r（t2-t1）]，其中D为温差变化前后尺寸，r为材料的收缩率，t表示温度。

铸件与模具之间有脱模剂等介质的存在，导致铸件顶出前，温度差达到100℃。

尺寸不良的主要原因就是设计不良，需要考虑溶液的温度，生产时模具的温度，生产工艺中的铸件留模时间，以及不同部位收缩量也会不同，最后达不到要求的尺寸精度。

所以，从铸件设计，模具设计时就要仔细考虑这些因素。

3. 

几种常见尺寸不良的原因对策

导致铸件尺寸不良可以简单的理解为是由于铸件的缺陷引起，即多数铸造缺陷会引起尺寸变化，比如：

冷隔，拉伤，缩凹，变形，粘模，裂纹等都可以表现在尺寸变化上，只是有的变化量很小，并不引起尺寸的超差而不引起重视，下面对主要引起尺寸不良的几种情况进行分析。

3.1热变形的影响

当铸件从模具中脱模后，由于取出的部位不同，不均等的热收缩导致铸件尺寸不均等变化，产生的铸件尺寸不良。

原因：

由于产品的壁厚不完全一致，存在壁厚壁薄的急剧变化，铸件存在应力集中，当取出铸件时，不同部位收缩量并不等比例收缩；

铸件在热状态下，很小的受力也会导致铸件变形，放置方法不正确也会导致变形。

对策：

产品结构改进，比如光滑过渡，适当的圆角，壁厚的均匀化；

适当设置加强筋，减少应力集中，增加铸件的刚性；

模具的温度控制，不同部位设置冷却通道；

改变脱模剂的使用方式，调整浓度，调整喷涂方法；

取出铸件后进行水冷，减少变形量；

取出铸件时轻拿轻放，减少外力变形。

3.2冷变形的影响

在产品退火，机械加工以后产生的翘曲歪斜等变形

由于铸件存在残余应力，在后工序释放出来产生的不良。

产品设计的优化，适当增加加强筋，以增加刚性；

减少铸件应力，降低浇注温度，降低模具温度，延长留模时间；

优化退火工艺，调整时间，温度，冷却方式。

3.3热收缩裂纹对尺寸的影响

在凝固结束后，铸件继续冷却的过程中会产生裂纹，该裂纹有继续延展的特性，该裂纹对铸件具有继续割裂的倾向。

由于在模具内，有模具的支撑，铸件发生的热收缩的应力大于铸件的破断应力，特别是锡，铅等低熔点杂质元素过多时，更容易发生热脆裂。

开模时间缩短，模具温度增加；

铸件壁厚均匀化，增加铸造圆角；

增大脱模斜度。

3.4分模面的影响

在模具的分模面上，由于存在错模问题，铸件处于不同的分模面上，造成不同模块上尺寸有错移。

在加工外形时，加工精度不够；

模具刚性不足；

动模，定模加工的定位精度有差异。

提高模具的加工精度；

模块加大加厚，提高强度；

提高模具的动定模具加工定位精度，对错模的进行修正。

3.5铸件顶出导致铸件尺寸不良

开模或顶出铸件时发生的铸件变形，导致铸件尺寸超差。

模具粗糙，研磨不足，加工时有切痕；

开模时包紧力过大；

顶出位置设置不合理；

顶出力不够。

模具表面的研磨，消除加工痕迹；

改变铸件结构，增加出模斜度；

设计合理的顶杆位置，增加顶杆强度。

3.6抽芯导致铸件尺寸不良

由于存在抽芯，在抽芯受力部位产生的铸件变形。

由于抽芯斜度设计不合理，抽芯销表面粗糙度差，抽芯冷却不到位，温度高，抽芯部位强度差。

增大出模斜度；

增加抽芯表面光洁度；

增加抽芯部位冷却；

铸件增加加强筋，增加抽芯部强度。

4.结论

通过对铸件尺寸不良的理论分析，铸件在模具内外尺寸随温度变化的规律，铸造生产厂家明确了自己的铸件能达到的最精密尺寸标准，对一些常见缺陷导致的尺寸不良进行原因分析，找到了解决实际生产中尺寸不良的主要方法。

在我压铸工厂在尺寸控制方面起到了很好的指导作用。

2011-5-5

模具结构对压铸件质量的影响与改进方法

文/浦学西

通过对模具结构和铸件成型质量的综合分析，阐述了在改进压铸结构、浇注系统、内抽芯和冷却系统的方法和技术要点，排除影响铸件成型质量的不利因素，使模具结构更合理，提高模具的使用寿命，获得优质的合格铸件。

压铸模、浇注系统、内抽芯、冷却系统

引言

压铸模是进行压铸生产的主要工艺装备，生产过程能否顺利进行，铸件质量有无保证，很大程度上取决于模具结构是否合理。

在压铸生产时，正确的压铸工艺是获得优质铸件的决定因素，压铸模则是正确选择和调整工艺参数的基础。

压铸模结构、浇注系统、抽芯机构和冷却系统设计，直接影响铸件质量。

图1所示零件外形尺寸大，形状复杂，模具设计在630吨压铸机上生产。

根据零件设计的模具有7处需抽芯，难度大。

经试模，发现存在以下问题：

①铸件表面质量差，有冷隔缺陷，充填不足，有缩孔；

②3个内抽芯机构定位不稳，顶出机构易折断；

③铸件变形量较大，质量不稳定。

模具结构改进

（1）针对问题①对浇注系统进行改进。

由于原设计的浇道为开放式浇道，如图2所示，正对内浇口处的型腔尺寸较小，金属液与型腔瞬间碰撞后呈雾状，粘附于型腔壁上，使随后进入的金属液不能与它熔合而形成冷豆或冷隔缺陷，降低了表面质量。

金属液在流动充填过程中，沿着铸件较长的一端充填时堵塞了溢流槽，影响整副模具的排气，而且在末端没有设置溢流槽和排气槽，使得金属液裹住空气，不能有效排气而形成气孔及缩孔，影响铸件质量。

改进后的模具结构如图3所示，原开放式浇道改为导入式狭长浇道。

把金属液引入型腔，在一侧设计了由宽到窄的浇道，起到了增压作用，使金属液在充填时，既有压力又有速度。

为了使铸件的外表和内在质量更稳定，在动模较长一端型腔的末端，增设了溢流槽和排气槽。

这样，溢流槽可积聚型腔内的冷金属和涂料，也加强了死角部位金属液的流动，排气槽又能使型腔内气流顺利排出，以引导金属液的充填。

经过改进，对铸件末端的充填有很大帮助，铸件表面质量明显提高，气孔和缩孔现象基本消除。

（2）针对问题②对抽芯机构进行改进。

原设计模具结构受浇道位置的限制，3个内抽芯只能设计为各自独立的斜推杆顶出机构，如图4、5所示。

靠定位钉定位和推杆顶出，出现了定位不可靠现象。

金属液冷却后对需抽芯型芯的抱紧力较大，在推出和脱模同时进行时，抽芯有一个横向力，推杆和型芯杆也有一个摩擦力，端面磨损较大，推杆受力后引起变形甚至折断，结构不稳定。

同时由于铸件较长一端的2个单独推杆内抽芯定位不可靠，而造成铸件较长一端的形状、型孔位置不稳定。

改进后的模具在考虑改进浇注系统的同时，留出一定的位置，将2个单独的斜推杆内抽芯改为一个整体式斜销内抽芯，如图6所示。

采用整体式内抽芯后，锁紧力大，抽芯定位可靠，铸件的形状误差基本消除，解决了型芯位置不稳定和推杆磨损、易折断问题，提高了模具结构的稳定性。

而在铸件另一端的1个单独内抽芯，抽芯机构改为型芯杆与推出机构同步推出的方案，如图7所示。

具体抽芯过程为：

当模具闭合后，金属液充填完毕，铸件成型冷却，开模，推出机构推动上下顶板带动导轨向上移动，使型芯杆在动模镶块的斜孔内滑动，由于型芯杆与推出方向有一角度a，设推出距离为h，则抽芯距离L=h×

tanα。

在推出同时，固定型芯杆的滑块在水平方向也有一移动量S=h×

tanα，当推出机构推出铸件一段距离后，设置在型芯杆上的型芯，逐渐脱离铸件，完成一次抽芯过程，如图8所示。

经以上改进，模具结构更为合理，推出、脱模和定位更可靠，实用性较强，效果较佳。

（3）针对问题③对型芯增加冷却水管。

由于铸件外形象U型架，壁厚不均匀，短的一端较厚，长的一端较簿，U型架底壁也较厚，因而压铸过程中铸件凝固冷却不一致，速度不均匀，导致铸件脱模后变形，不能达到铸件的尺寸精度。

尤其是在模具工作一段时间后，模具温升过高，为了保证铸件质量，只能采用喷涂降温的方法，降低了生产效率，同时也增加了成本。

由于模具一直处于高温状态下，加剧了模具表面的龟裂，缩短了模具的使用寿命。

为了获得合理的温度分布，在模具型腔内形成一个循环水流冷却系统，使模具有一个均匀的温度场。

模具的冷却水道设置在动、定模温度较高的型腔区域。

冷却水道的进水口设置在动模型芯温度最高、热量较集中的导入式浇道处，进到U型架较短的一侧后，沿着U型架底部，再由U型架较长一端出水，如图9（a）所示。

水道孔径为Φ10-12mm，距型腔底部约15mm，如图9（b）所示。

采用循环式冷却水道，使得循环水直接沿着型腔底部降温，具有冷却快、效率高、控制比较方便的特点，起到了平衡模具温度的作用，大大改善了铸件的成型质量，提高了铸件质量的稳定性，还能防止由于温度过高而产生粘模，延长了模具使用寿命。

结束语

通过对模具浇注系统、冷却系统和抽芯机构的改进，降低了维修率，提高了生产效率。

模具在使用过程中，压铸工艺参数稳定，铸件质量符合要求，达到了预期效果。

重庆震昌金属模具有限公司刘震宇

一、概况

YTR5、YTR5D、YTR18、YTR18D、YTR3A、YTR3AD是浙江一胜特工模具股份有限公司先后推出可以满足用于制造高精度大、中、小型压铸模、锻压模及挤压模具用钢。

钢的冶炼：

EAF+LF+VD+ESR；

锭型：

1.5T、3T、8T、10T、15T、20T;

热加工：

3T、5T、8T电液锤，1600T、4500T水压机加工，均采用精细化热处理，其中标有D标识的钢材除了精细化处理外，还进行形变等向性处理。

检验手段：

化学成分采用快速光谱分析仪，钢锭、钢材采用自动显示超声波探伤仪，理化检验采用定量、定性显微镜，相分析扫描仪，定氢、定氧、定氮分析仪，万能拉伸、抗弯、抗压试验机，冲击试验机，数显布、洛、维氏硬度计及显微硬度计等先进检测手段。

上述钢种均具有二次硬化效应，抗回火稳定性好，在高温500～650℃仍保持较高的硬度和强度。

尤其突出的优点是抗热疲劳性能和抗铝液熔损性好，模具使用寿命高，取得了压铸模、锻压模及挤压模具使用客户的信誉和好评。

二、钢的冶炼工艺特性

1、基本工艺EAF+LF+VD+ESR

产品特性:

◇比普通电渣重熔钢组织更致密

◇高等向性能

◇优异的耐热冲出疲劳抗力

◇优良的韧性及延展性

◇优良的加工性及抛光性

◇良好的淬透性及热处理尺寸稳定性

◇高纯净度,提高模具疲劳寿命

三、钢材特性及应用

1、YTR5

EST牌号

中国GB

典型化学成分

C

Cr

Mo

Si

V

Mn

YTR5

4Cr5MoSiV1

0.39

5.10

1.55

1.10

0.90

0.30

冶炼方法

EAF+LF+VD+ESR

交货状态

精细化处理、球化退火≤235HB

类似牌号

AISI优质H13、ASSAB8407

热

处

理

淬火

1000-1040℃经600及850℃预热、油或风冷

回火温度与硬度数值参考HRC

淬 

硬

180-250℃

425-525℃

550-620℃

53-55

51-52

回火脆性区

44-50

为求模具工作尺寸稳定,稳定回火温度应比工作温度高约25℃

去机加应力

加热至650℃均热后,炉冷至500℃空冷

退 

火

800-850℃透热后,缓冷

YTR5是采用特殊的冶炼工艺和严格的控制，所得到高纯度、组织细化的优质模具钢材，特别是YTR5D经过等向性处理后比其他的同类材料有了更佳的各向同性，对于模具的抵抗机械疲劳及热应力疲劳具备了最好的效能。

如运用于压铸模具、锻造模具、挤压模具等可比同类材料在使用硬度时提高1-2HRC而不会牺牲韧性。

硬度高可以减缓热龟裂的发生，提高模具的使用寿命。

应用：

铝、镁、锌合金压铸模具

挤压模具、热锻模具、塑胶模具

2、YTR50

4Cr5MoSiV

1.30

1.00

0.40

0.35

DIN1.2343、AISI优质H11

YTR50是具有较好红硬性的高级热作模具钢，各个方向有优秀的韧性、塑性及热疲劳抗力；

是有很好性价比的通用热作模具材料。

挤压模具

热锻模具

塑胶模具

3、YTR18

YTR18

4Cr5Mo2SiV1

0.38

1.80

0.50

0.80

日本日立DAC55、ASSABDIEVAR

YTR18是采用最先进的冶炼技术及工艺生产的高寿命热作模具钢，具有超强的抗龟裂性、抗开裂性、搞热磨损性和抗塑性变形能力。

这些独特的性能使TYR18及YTR18D无论在压铸、锻造和挤压都是最佳的选择。

由于YTR18拥有极佳的韧性和淬透性对抗龟裂性进一步增强，如果开裂不是主要失效机理，模具的工作硬度可以提高2HRC。

大型的或型腔较复杂之铝、镁、锌合金压铸模具

温、热锻模具

4、YTR3A

YTR3A

4Cr3W2Mo2V

3.40

0.45

0.70

YTR3A是一胜特公司专门为锤锻模具用钢研发的专利产品。

由于YTR3A具有极高的红硬性及热疲劳抗力所以亦可用于例如铜等高温合金的压铸。

铜合金压铸模具

压铸模具浇排系统的研究

文/莆田市荣兴机械有限公司/吴玉荣

压铸是有色金属成型的一个重要手段之一。

在压铸过程中，由于型腔内的金属液流动状态不同，可能产生冷隔、花纹、气孔、偏析等不良现象。

为了防止这些不良现象，控制型腔内的金属液流动状态是相当必要的。

而控制型腔内的金属液流动状态，关键就在于压铸模具浇排系统的研究与设计。

1、压铸模具的制作流程

压铸模具制作的CAD／CAE／CAM／CAT流程。

2、压铸模具浇排系统的设计

在压铸模具浇排系统的研究中，其浇口位置、形状是控制溶液的流动状态和填充方向的重要因素。

首先着眼于浇口位置、浇道形状，进行设计浇口及浇道和集渣包、溢流槽、排气道；

然后使用CAE软件进行型腔内部的溶液流动状态进行解析。

内浇道及内浇口的位置与尺寸，对于填充方式有决定性的影响。

2.1内浇口的设计

成品设置浇口时，通常按下列程序进行：

①浇口断面积计算公式：

A=U／（vt）

：

制品体积（cIn。

A：

浇口断面积（cm2）

浇口铝溶液速度（cm／s）

T：

填充时间（s）

②计算出内浇口截面积。

③根据内浇口截面积，设定浇口形状，然后设置浇口位置，初部设计液流槽及集渣包位置。

④制作不同的浇口方案（通常先使内浇道截面积小一些，试验后需要时可再扩大），制成3D数据。

⑤根据制成的3D数据进行CAE分析（即流态解析）。

⑥针对解析结果进行评价。

⑦评价后若存在不良现象，应进行方案改善，然后再进行CAE分析，直到取得较满意的方案。

2.2浇道、排气系统设计

内浇口应设置在使金属液在形腔里流动状态最好、排气充、型腔内各个角落都能充满金属液的位置。

尽可能采用一个内浇口。

如果需要多个内浇口，应注意使金属液的流动相互不受干扰或在型腔内不分散地相遇（即引导金属流顺一个方向流动），避免型腔内各股金属液汇合时出现涡流。

当压铸件尺寸较大时，有时不可能仅从一个内浇道获的所需的内浇道截面积，因此必须采用多个内浇道。

但是应注意到内浇道的设置应保证引导金属液只沿着一个方向流动，以避免型腔内各股金属液汇合时出现涡流。

金属液流束应尽可能少地在型腔内转弯，以便使金属液能达到压铸件的厚壁部位。

金属液流程应尽可能短而均匀。

内浇道截面积向着内浇道方向逐渐缩小，以减少气体卷人，有利于提高压铸件的致密性。

内浇道在流动过程中应园滑过渡，尽可能避免急转与流动冲击。

多腔时对浇道截面积应按各腔容积比进行分段减少。

型腔中的空气和润滑剂挥发的气体，应由流人的金属液推到排气槽处，然后从排气槽处逸出型腔。

特别是金属液的流动不应将气体留在盲孔内和过早地堵塞排气槽。

金属流束不应在散热不良处形成热冲击。

对带有筋的压铸件，应尽可能地让金属流顺筋的方向流动。

应避免金属液直接冲刷容易损坏的模具部分和型芯。

不可避免时，应在内浇道上设定出隔离带，避免热冲击。

通常内浇道愈宽愈厚，非均匀流动的危险也愈大。

同时应尽量不要采用过厚的内浇口；

避免切除内浇道时产生变形。

2.3型腔的排气

溢流槽是为了排除铸造时最初喷入的金属液，并且使模具的温度一致。

液流槽设在铸型容易存气的位置，作为排出气体用，改善金属液的流动状态，把金属液导向型腔的各个角落，以得到良好的铸造表面。

排气槽有连接在溢流槽与集渣包前面的，也有与型腔直接连接的。

排气槽的总截面积应大致相当于内浇道截面积。

分型面上的排气槽的位置是根据型腔内金属液流动状态而确定的。

排气槽最好是“不直通的”而是“弯曲的”，防止金属液外喷伤人。

分型面上的排气槽的深度通常为0.05mm-0.15mm；

位于型腔内的排气槽深度通常为0.3mm～0.5mm；

位于模具边缘的排气槽深度通常为0.1mm～0.15mm；

排气槽的宽度一般为5mm～20mm。

顶针与推杆的排气间隙对于型腔的排气非常重要，通常控制在0.01mm-0.02mm，或放大到不产生毛刺为止。

固定式型芯的排气也是一有效的排气方法。

通常在型芯周边单边控制有0.05mm-0.08mm的间隙，让型芯定位颈部开出排气槽宽、厚各lmm-2mm，将型腔内的气体顺颈部开出排气槽由型腔底部排出。

排气槽的粗糙度也不应忽视，应保持较高的光洁度，避免在使用过程中被涂料粘连脏物而堵塞，影响排气。

3.流动解析评价与对策

模具设计过程中，应尽可能让金属流顺一个方向流动，流动解析后，发现型腔中出现涡流时，应当改变内浇口导人角或改变尺寸，以期排除涡流状态。

金属液交汇时，在停止流动前还要让金属液继续流动一段距离；

从而在交汇处的型腔外应增设溢流槽和集渣包，将过冷的金属液及空气化合物流入溢流槽和集渣包；

让后续金属液清洁、常温。

针对不同部位填充速度不一时，应调整内浇口的厚度或宽度（必要时逐渐加大），达到填充速度基本一致的目的，但应尽可能通过加宽内浇道来实现。

流动解析后发现填充滞后的部位，也可增设内浇道。

对于薄壁压铸件，必须选用较短的填充时间进行压铸；

从而应通过加大内浇道的截面积来减少填充时间，以大到较好的表面质量。

对于致密性要求高的厚壁压铸件，必须保证有效地进行排气。

应选用中等的填充时问进行压铸。

故应对内浇道的截面进行调整，以取得相应的填充时问，获得较好的表面质量和内部质量。

总之，在压铸模具设计过程中，要注意避免许多不良现象产生。

即便在当今具备CAE分析手段的时代，在内浇道设计初期，将总结出的经验先行考虑进浇排系统，进行有机的结合，分析、改善、提升，势必起到事半功倍的作用。

从内浇口入手提高压铸模具的“适应性”

文/崔爱军

【摘要】本文主通过实例从内浇口的面积、导向角等方面，论述了内浇口与模具“适应性”之间的关系，为今后的模具设计及压铸生产中类似问题的解决提供了思路。

【关键词】内浇口、压铸