压铸件的精度要求和加工余量

项目３压铸件结构工艺设计项目导入一相关知识二项目实施三【能力目标】能够根据压铸工艺和结构要求，合理设计压铸件的结构。【知识目标】1.压铸工艺对压铸件结构设计的要求；2.压铸件的基本结构设计要求；3.压铸件的精度要求和加工余量。【重点难点】重点：根据压铸工艺要求，合理确定压铸件的结构。难点:如何将压铸件工艺的理论知识应用在压铸件结构的实际设计中。压铸件的结构工艺设计一、项目导入下面四种压铸件在结构设计上有什么问题？怎样改进？件1件2件3件4二、相关知识（一）压铸工艺对压铸件结构设计的要求压铸件结构的合理性和工艺适应性决定了后序工作能否顺利进行。简化模具，延长模具使用寿命改进模具结构、减少抽芯部位方便压铸件脱模和抽芯防止变形简化模具，延长模具使用寿命压铸件的分型面上，应尽量避免带有圆角避免模具局部过薄避免在压铸件上设计互相交叉的盲孔避免内侧凹改进模具结构、减少抽芯部位减少不与分型面垂直的抽芯部位，对降低模具的复杂程度和保证压铸件的精度是有好处的。方便压铸件脱模和抽芯防止变形1、壁厚与肋压铸件壁厚增加，内部气孔、缩孔等缺陷也随之增加，故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下应尽量减少厚度并保持各截面的厚薄均匀一致。对铸件的厚壁处，为了避免缩松等缺陷，应通过减薄厚度并增设加强肋来解决。设计肋来增加零件的强度和刚性，同时也改善了压铸的工艺，使金属的流路顺畅，消除单纯依靠加大壁厚而引起的气孔和收缩缺陷。（二）压铸件基本结构设计壁厚处的面积a×bcm2锌合金铝合金镁合金铜合金壁厚h／mm最小正常最小正常最小正常最小正常~2525~100100~5005000.51.01.52.01.51.82.22.50.81.21.82.52.02.53.04.00.81.21.82.522.534.00.81.52.02.51.52.02.53.0铸件的壁厚压铸件适宜的壁厚：铝合金为1~6mm，锌合金为l~4mm，镁合金为1.5~5mm，铜合金为2~5mm。塑件的肋肋的作用除了增加刚性和强度外，还能使金属流动畅通，消除由于金属过分集中而引起的缩孔、气孔与裂纹等缺陷。肋的位置应是铸件受力较大处，而且要对称布置；厚度要均匀，方向与料流方向一致。肋的厚度一般不应当超过与其相连的壁的厚度，可取设肋处壁厚2/3～3/4。当铸件壁厚小于2mm时，容易在肋处蹩气，故不宜设肋。如必须设肋，则可使肋与壁相连处加厚。肋的尺寸结构2、铸孔的设计压铸法的特点之一是能够铸出小而深的圆孔、长方形孔和槽。合金种类最小孔径d/mm深度为孔径d的倍数经济合理技术可能不通孔通孔d5d5d5d5锌合金铝合金镁合金铜合金1.52.52.04.00.82.01.52.56d4d5d3d4d3d4d2d12d8d10d5d8d6d8d3d零件上压铸出的孔的直径及其深度有一定的关系，较小的孔只能压铸较浅的深度。一般孔径不小于2.0mm，孔深不大于孔径的4～8倍，孔间距在110mm以上。3、铸造圆角铸造圆角有助于金属液的流动，减少涡流，气体容易排出，有利于成形；可避免尖角处产生应力集中而开裂。对需要进行电镀和涂覆的压铸件更为重要，圆角是获得均匀镀层和防止尖角处镀层沉积不可缺少的条件。对于模具来讲，铸造圆角能延长模具的使用时间。没有铸造圆角会产生应力集中，模具容易崩角，这一现象对熔点高的合金（如铜合金）尤其显著。圆角结构两壁水平连接s1/s2≤2时，R=(0.2~0.25)(s1十S2)；s1/s2＞2时，L≥4(S1—S2)。两壁垂直连接等壁厚（图a)：Ra＝Rf十S，Rf=S；不等壁厚（图b）：Rd＝(Rf+S2)，Rf=0.6(S1十S2)。两壁丁字形连接S1/S2＜1.75时，R=0.25(S1+S2)；S1/S2＞1.75时，加强部位在一壁，加强部位在两壁，h=0.5(S1+S2)。交叉连接的壁(壁厚不相等时，选最薄的壁厚代入公式)当当当sRsRsRsRsR5.2,5.0,30;5.1,75.0,45;,9021214、脱模斜度脱模斜度又称铸造斜度。为了便于从压铸模内取出压铸件和从压铸件内抽出型芯，压铸件应具有足够的和尽可能大的铸造斜度。脱模斜度的选用原则：压铸件的壁厚越厚，合金对型芯的包紧力也越大，脱模斜度就越大。合金的收缩率越大，熔点越高，脱模斜度也越大。压铸件内表面或孔比外表面的脱模斜度要大。合金配合面的最小脱模斜度非配合面的最小脱模斜度外表面α内表面β外表面α内表面β锌合金10′15′15′45′铝合金15′30′30′1°镁合金15′30′30′1°铜合金30′45′1°1°30′5、螺纹与齿轮锌、铝、镁合金的铸件可以直接压铸出螺纹。熔点高的合金（如铜合金），则因其对模具的螺纹型腔和型芯的热损坏十分剧烈，螺牙峰谷热裂、崩损过早，故一般不压铸出螺纹。压铸螺纹的成型方法外螺纹的压铸常采用两种方式。由可分开的两半螺纹型腔构成，是最常见且较经济的压铸方式。采用螺纹型环来压铸。但压铸生产时，效率很低压铸内螺纹只是在十分必要的情况下才加以采用。螺纹不宜过长，牙形应是圆头或平头。压铸齿轮的成型方法项目铅锡合金锌合金铝合金镁合金铜合金模数0.30.30.50.51.5精度33333斜度在宽度小于20mm时，每面至少有0.05~0.2mm，而铜合金应为0.1~0.2mm压铸齿轮的最小模数6、嵌件嵌铸也称镶铸，它是把金属或非金属的零件（嵌件）先嵌放在压铸模内，再与压铸件铸合在一起。这样既可充分利用各种材料的性能（如强度、硬度、抗蚀性、耐磨性、导磁性、导电性等）以满足不同条件下使用的要求，又可弥补因铸件结构工艺性差而带来的缺点以解决具有特殊技术要求零件的压铸问题。嵌件的主要作用：消除压铸件的局部热节，减小壁厚，防止产生缩孔。改善和提高铸件局部性能，如强度、硬度、耐蚀性、耐磨性、焊接性、导电性、导磁性和绝缘性等，以扩大压铸件的应用范围。对于具有侧凹、深孔、曲折孔道等结构的复杂铸件，因无法抽芯而压铸困难，使用嵌铸，可以顺利压出。可将许多小铸件合铸在一起，代替装配工序或将复杂件转化为简单件。嵌铸设计的要求：嵌件在铸件内必须稳固牢靠，故其铸入部分应制出直纹、斜纹、滚花、凹槽、凸起或其它结构，以增强嵌件与压铸合金的结合。轴类嵌件的固定方法形式螺钉头螺栓开槽凸台滚花十字销十字头图例套类嵌件的固定方法形式平槽凸缘削平六角环槽尖锥销槽滚花环槽图例嵌件周围应有一定厚度的金属层，以提高铸件与嵌件的包紧力，并防止金属层产生裂纹，金属层厚度可按嵌件直径选取。周围金属层外径D嵌件直径d包住嵌件金属层最小厚度s2.50.51311631.59521382.516112.519332216325183.5嵌件包紧部分不允许有尖角，以免铸件发生开裂。嵌件应有倒角，以利安放并避免铸件裂纹。同一铸件上嵌件数不宜太多，以免压铸时因安放嵌件而降低生产率和影响正常工作循环。带嵌件的压铸件最好不要进行热处理和表面处理，以免两种金属的相变不同而产生体积的变化不同，导致嵌件在铸件中松动和产生腐蚀。嵌件在压铸前最好能镀以防蚀性保护层，以防止嵌件与铸件本身产生电化学腐蚀。嵌件的形状和在铸件上所处的位置应使压铸生产时放置方便。7、凸纹、网纹、文字、标志设计文字与图案最好是凸体，以便模具加工。文字大小一般不小于GB4457.3—84规定的5号字文字凸出高度大于0.3mm，一般取0.5mm。线条最小宽度为凸出高度的1.5倍，常取0.8mm。线条最小间距大于0.3mm，脱模斜度为10°～15°。线端应避免尖角，图案应尽量简单。铸件上的凸纹、网纹、文字标记设计应注意：1、压铸件的尺寸公差压铸件能达到的尺寸精度比较高，稳定性好，具有很好的互换性。压铸件的尺寸精度不仅与其尺寸大小有关，而且受其结构和形状的影响。压铸件的轮廓尺寸大小以空间对角线来表示。空间对角线取自外切铸件最大外廓的四方体。（三）压铸件的精度、表面要求及加工余量影响压铸件尺寸精度的主要因素：模具的制造精度开模和抽芯以及推出机构运动状态的稳定程度模具使用过程中的磨损量引起的误差模具的修理的次数及其使用期限。合金本身化学成分的偏差工作环境温度的高低合金收缩率的波动压铸工艺参数的偏差压铸机精度和刚度引起的误差通常按压铸所达到的尺寸公差数值等级，将压铸件的尺寸分为三种：一般尺寸、严格尺寸和高精度尺寸。高精度尺寸是特殊零件上的个别尺寸。这类尺寸不仅要求在模具结构上消除分型面、活动成型及收缩率选用误差等的影响，而且要求在模具维修、压铸工艺及尺寸检测等方面严格控制。严格尺寸要求在模具结构上消除分型面及活动成型的影响。一般尺寸为未注公差尺寸。尺寸公差带位置如下：(1)非加工的配合尺寸，孔取（＋）公差，轴取（―）公差。(2)加工的配合尺寸，孔取（―）公差，轴取（＋）公差；或孔和轴均取（±）偏差，其偏差值为表3-26～表3-33中公差值的二分之一。(3)非配合尺寸，按铸件结构确定公差带位置取单向或双向，必要时调整其基本尺寸。2、压铸件的角度公差角度公差一般要求选用Ⅱ级精度。图3-3角度公差示意图(a)锥体(b)夹角3、压铸件的形位公差(1)压铸件的表面形状主要是由压铸模的成型表面所决定的，而模具的成型表面可以达到较高的精度，因此，对压铸件的表面形状不作另行规定，其公差值包括在有关尺寸的公差范围内。(2)压铸件的表面位置公差由该表面在模具内所处的位置所决定。铸件的平行度和垂直度的公差名义尺寸同一半型内的公差两个半型内的公差同一半型内两个活动部位间公差~2525~6363~160160~250250~4004000.10.150.200.300.450.750.150.200.300.450.651.000.200.300.450.701.20铸件的同轴度和对称度公差名义尺寸同一半型内的公差两个半型内的公差名义尺寸同一半型内的公差两个半型内的公差~1818~5050~1200.100.150.250.200.250.35120~260260~5000.350.650.500.804、铸件的表面要求压铸件的表面要求分为铸造痕迹和表面粗糙度两种。铸件的表面质量分级：级别使用范围备注1级要求高的表面，需镀铬、抛光、研磨的表面，相对运动的配合面，危险应力区表面一般相当于Ra1.6μm2级涂装要求或要求密封的表面，镀锌、阳极化、油漆、不打腻，以及装配接触面一般相当于Ra3.2μm3级保护性涂装表面及紧固接触面，油漆打腻表面，其它表面一般相当于Ra6.3μm5、压铸件的加工余量逐渐上需留加工余量的情况：(1)去除脱模斜度，以满足该表面和该部位装配要求。(2)达到更高精度的尺寸。(3)铸件未压铸出的一些形状。(4)去除浇口或因工艺需要而增加的多余部分。(5)模具的成型零件因磨损或掉块，造成铸件的表面或形状不符合要求。机械加工余量铰孔的加工余量基本尺寸≤100100~250250~400400~630630~1000每面余量0.50.751.01.52.0图例孔径D加工余量δ≤66~1010~1818~3030~5050~800.050.10.150.20.250.3(四）压铸件的结构设计实例实例一：壁厚过大，厚壁处易产生气孔实例二：实例三：实例四：铸造圆角实例五：增大脱模斜度实例六：方便脱模三、项目实施1－改进前2－改进后件1改进前的问题：壁厚不均匀1－改进前2－改进后件2改进前的问题：有压铸尖角件3改进前的问题：脱模困难1－改进前2－改进后件4改进前的问题：不能脱模1－改进前2－改进后