第六章压铸机

第六章压铸机主要内容压铸机的工作原理与分类压铸机的本体结构压铸机的主要技术参数与选用新型压铸工艺装备简介第一节压铸机的工作原理与分类一、压铸成形特点压力铸造简称压铸，它是将熔融合金在高压、高速条件下充型并在高压下冷却凝固成形的一种精密铸造方法，是发展较快的一种少无切削加工制造金属制品的方法。高压和高速是压铸区别于其他铸造方法的重要特征。第一节压铸机的工作原理与分类压铸有以下主要特点：1)压铸件尺寸精度和表面质量高。尺寸精度一般可达IT11~IT13，最高可达IT9；表面粗糙度可达Ra3.2~Ra0.4μm。制品可不经机械加工或少量表面机械加工就可直接使用，并且可压铸成形薄壁(最小壁厚约0.3mm)、形状复杂、轮廓清晰的铸件。2)压铸件组织致密，硬度和强度较高。因熔融合金在压力下结晶，冷却速度快，故表层金属组织致密，强度高，表面耐磨性好。3)生产率高，易实现机械化和自动化。第一节压铸机的工作原理与分类4)可采用镶铸法简化装配和制造工艺。压铸时将不同的零件或嵌件先放入压铸模内，一次压铸将其连接在一起，可代替部分装配工作量，又可改善制品局部的性能。5)压铸件易出现气孔和缩松，除充氧压铸件外一般不宜进行热处理。因压铸速度极快，模腔内的气体难以完全排除，金属液凝固后残留在铸件内部，形成细小的气孔；而厚壁处难以补缩易形成缩松。6)压铸模具结构复杂、材料及加工的要求高，模具制造费用高，适于大批量生产的制品。第一节压铸机的工作原理与分类二、压铸机的分类、型号1．压铸机的分类压铸机的分类主要按熔炼炉的设置、压射装置和锁模装置的布局等情况进行分类。具体类型有：•(1)热压室压铸机指金属熔炼和保温与压射装置连为一体的压铸机。•(2)卧式冷压室压铸机指金属熔炼部分与压射装置分开单独设置，压射冲头水平方向运动，锁模装置呈水平分布的压铸机。•(3)立式冷压室压铸机指金属熔炼部分与压射装置分开单独设置，压射冲头垂直方向运动，锁模装置呈水平分布的压铸机。第一节压铸机的工作原理与分类•(4)全立式冷压室压铸机指金属熔炼部分与压射装置分开单独设置，压射冲头垂直方向运动，锁模装置呈垂直分布的压铸机。其中按压射冲头运动方向的不同还可分为上压式和下压式两种。上压式为压射冲头由下往上压射的压铸机；下压式为压射冲头自上而下压射的压铸机。不同类型的压铸机对模具的结构形式和安装、使用要求均有不同，生产上应注意合理选用。冷室压铸机第一节压铸机的工作原理与分类2．压铸机型号表示压铸机型号主要反映压铸机类型和锁模力大小等基本参数。表示方法：J××ו“J”表示“金属型铸造设备”，•J后第一位阿拉伯数字表示压铸机所属“列”，有两大列，分别用“1”和“2”表示，“1”表示“冷压室”，“2”表示“热压室”；•J后第二位阿拉伯数字表示压铸机所属“组”，共分9组，“1”表示“卧式”，“5”表示“立式”；•第二位以后的数字表示锁模力的l/100kN；在型号后加有A、B、C、D···字母时，表示第几次改型设计。第一节压铸机的工作原理与分类三、压铸机的工作原理1．热压室压铸机•热压室压铸机压射部分与金属熔化部分连为一体，并浸在金属液中，如图6-1所示。•装有金属液的坩埚6内放置一个压室5，压室与模具之间用鹅颈管相通。金属液从压室侧壁的通道a进入压室内腔和鹅颈通道c，鹅颈嘴b的高度应比坩埚内金属液最高液面略高。压射前，压射冲头4处于通道a的上方；压射时，压射冲头向下运动，当压射冲头封住通道a时。压射冲头将金属液压入模腔，充满型腔并保压适当时间后压射冲头提升复位。鹅颈通道内未凝固的金属液流回压室，坩埚内的金属液又向压室补充，待下一循环压射。•压铸机锁模部分的结构与工作过程同塑料注射机相似。第一节压铸机的工作原理与分类第一节压铸机的工作原理与分类2．立式冷压室压铸机•图6-2为立式冷压室压铸机工作原理图，锁模部分呈水平设置，负责模具的开、合模及压铸件的顶出工作；压射部分呈垂直设置，压射冲头3与反料冲头5可上下垂直运动。压室4与金属熔炉分开设置。•压铸时，模具闭合，取一定量金属液倒入压室内，反料冲头上升堵住浇道b(图6-2a)。当压射冲头下降接触金属液时，反料冲头随压射冲头往下移动，使压室与模具浇道相通，金属液在压射冲头高压作用下，迅速充满模腔a成形(图6-2b)。压铸件冷却成形后，压射冲头上升复位，切断余料e并将其顶出压室，接着进行开模顶出压铸件(图6-2c)。第一节压铸机的工作原理与分类3．卧式冷压室压铸机•成形过程如图6-3所示。•压铸机压室与金属合金熔炉也是分开设置的，压室呈水平布置，并可从锁模中心向下偏移一定距离(部分压铸机偏移量可调)。•压铸时，将金属液c注入压室中(图6-3a)；压射冲头向前压射，将金属液经模具内浇道a压射入模腔b，保压冷却成形(图6-3b)；冷却时间到开模，同时压射冲头继续前推，将余料e推出压室，让余料随动模1移动，压射冲头复位，等待下一循环。动模开模结束，顶出压铸件d，再合模进行下一循环工作。第一节压铸机的工作原理与分类4．全立式冷压室压铸机•(1)压射冲头上压式压铸机图6-4所示为压射冲头上压式压铸机工作过程原理图。金属液2倒入压室3，模具闭合，压射冲头1上压，使金属液经过浇注系统进入模腔6，冷却成形后开模，压射冲头继续上升，推动余料7随铸件移动，通过模具顶出机构顶出压铸件及浇注系统，同时压射冲头复位。第一节压铸机的工作原理与分类第一节压铸机的工作原理与分类•(2)压射冲头下压式压铸机工作过程如图6-5所示。模具闭合后，将金属液3浇入压室2内，反料冲头在弹簧5作用下上升封住横浇道6，当压射冲头1下压时，迫使反料冲头后退，金属液经浇道进入模腔，冷却定形后开模，压射冲头复位，顶出机构顶出铸件及浇注系统凝料。推出机构复位后，反料冲头在弹簧作用下复位。第二节压铸机的本体结构一、压铸机的结构形式及特点组成：合模机构、压射机构、机座、动力部分、液压与电气控制系统及其他辅助装置。需配备合金熔炉和保温炉。1．热压室压铸机•金属熔炼、保温部分与压射装置构成机床的铸料系统，压射装置直接浸没于金属液中。•锁模装置类似于塑料注射机。•图6-6为PLC控制的热压室压铸机的外形图。•多为中小型机，易实现生产过程自动化，生产率高，金属消耗量少。但压室长时间浸没在高温的金属液中易被侵蚀，影响压射构件的使用寿命，增加合金中的杂质成分，导致压铸合金成分不纯。•压射比压较小。目前多用于铅、锡、锌等低熔点合金铸件的生产。第二节压铸机的本体结构第二节压铸机的本体结构2．卧式冷压室压铸机•不带金属熔炼和保温装置，压射装置和锁模装置呈水平分布，压射装置由压室和压射冲头组成，并可根据模具浇注系统需要向下偏移一定距离，机床上常配有自动加料装置。•锁模装置与卧式塑料注射机相似。•图6-7为J1116型卧式冷压室压铸机外形图。•压室的工作条件比热压室好，可以采用大吨位的卧式压射缸，适合中大型压铸机。可用于铝合金、镁合金、铜合金及黑色金属的压铸成形。第二节压铸机的本体结构第二节压铸机的本体结构3．立式冷压室压铸机•不带金属熔炼装置，压射装置呈垂直分布，由压室、压射冲头与反料冲头组成，进料口在机床模板中心处。锁模装置呈水平分布，其结构与卧式冷压室压铸机相同。•占地面积较卧式压铸机小，金属液杂质上浮压射时不易进入模腔，有利于提高铸件质量。模具模腔可沿中心对称布置，使模具压力中心与压铸机锁模中心重合，便于压铸具有中心浇口的铸件。生产率较热压室和卧式冷压室压铸机低。金属液从压室进入模腔需经90°转折，压力损失大。可用于锌、铝、镁和铜合金压铸件的生产。第二节压铸机的本体结构•卧式与立式冷压室压铸机相比，其压室结构较简单，故障少，维修方便，易于实现自动化；金属液流程短，压力和热量损失少，铸件致密性好。但卧式冷压室压铸机压室内的金属液与空气接触，产生氧化表面较大，而且氧化渣等杂质会进入模腔，影响压铸件质量。•在卧式冷压室压铸机上使用的压铸模，通常要求浇注系统的主浇道位置向下偏置，以防压射冲头加压前金属液自行流入模腔。该压铸机可压铸的合金种类较多，适应性较强，特别是压铸铝合金方面应用广泛。但不便于压铸带有嵌件的铸件，生产中心浇口压铸件的压铸模结构复杂。第二节压铸机的本体结构4．全立式冷压室压铸机•压射装置和锁模装置均呈垂直分布，总体结构类似于四柱液压机，其中按压射冲头运动方向的不同还可分为上压式和下压式两种。上压式为压射冲头由下往上压射的压铸机；下压式为压射冲头至上而下压射的压铸机。•特点：模具水平放置，稳固可靠，安放嵌件方便。广泛用于压铸电动机转子类零件；金属液进入模腔时转折少，流程短，减少了压力和热量的损失；设备占地面积小。但设备高度大，不够稳定，铸件顶出后需人工取出，不易实现自动化生产。第二节压铸机的本体结构二、压铸机的主要机构示例1．压射装置•压射装置是实现液态金属高速充型，并使金属液在高压下结晶凝固成铸件的重要机构。•压射装置不仅要能达到压铸工艺要求的压射比压和压射速度，而且还应使压射过程的压射速度、压射力、压力建立时间等能方便地调节，以便更好的适应各种压铸工艺的要求。第二节压铸机的本体结构(1)增压缸有背压压射装置图6-8所示为J1113A型压铸机采用的三级压射增压机构。它由带缓冲器的普通液压缸和增压器组成，联合实现分级压射，具有两种速度和一次增压压射的机构。压室1和压射缸6固定在压射支架16上，支架底部装有升降器17，以便调节压射机构位置，使之与模具浇口套对准。第二节压铸机的本体结构•第一级压射：压力油经增压器的油孔14进入，由于增压器活塞的背压腔11有背压，增压活塞12不能前移，压力油经活塞中的单向阀进入压射缸的后腔，汇集在缓冲杆周围的分油器8中，由于节流阀杆9的作用，只有很小流量的压力油从分油器的中心孔进入，作用在压射活塞的缓冲杆端部截面上，作用力也小，因而压射活塞慢速前进，进行慢速压射，压射冲头2缓缓地封闭压室1注液口，以免金属液溢出，同时以利于压室中空气的排出和减少气体卷入。第二节压铸机的本体结构•第二级压射：当压射冲头越过注液口(即缓冲杆脱开分油器8时)，大流量压力油进入压射缸，推动压射活塞快速前进，实现快速压射充模。•第三级压射：金属液充满模腔，压射活塞停止前进的瞬间，增压活塞及单向阀阀芯13前后压力不平衡，增压活塞因压差作用而前移，单向阀阀芯在弹簧10作用下自行关闭，实现压射增压。第二节压铸机的本体结构•压射结束后，只要压射缸前腔进入压力油，同时增压器的油孔14回油即实现压射冲头回程。回程后期由于缓冲杆重新插入分油器中，回程速度降低起缓冲作用。这种压射机构其压射速度和压射力均可按工艺要求进行调节。•压射力的调节：当压射活塞面积一定时，压射力决定于增压压力，而增压压力的大小又决定于背压腔压力的大小。背压力越大增压力越小，反之亦然。背压力可通过接通背压腔油路上的单向顺序阀与单向节流阀配合调整。•压射速度的调节：第一级低速压射速度，可通过节流阀杆9调节；第二级高速压射速度，由油口14的调节螺杆调整。第二节压铸机的本体结构•(2)增压缸无背压压射装置图6-9所示为J1116型PLC控制压铸机的压射装置，采用分罐式压射增压结构。它用两个蓄能器分别对压射缸和增压缸进行快速增压，增压压力通过调整蓄能器压力来改变，压射速度、压射力和压力建立时间都能分别单独调节，互不影响。第二节压铸机的本体结构第二节压铸机的本体结构工作过程：合模结束信号发讯后压射开始，压力油由油口13进入压射缸4进行慢速压射，当随动杆3离开行程感应开关5时，切换为快速压射，此时快速压射蓄能器的压力通过油口13进入压射缸进行快速压射，快速压射工作油同时进入增压缸起动阀12，当模腔内金属液充满，快速压射因突然停止引起的压力冲击使阀12换向，受阀12控制的增压缸控制阀8打开，增压蓄能器的压力油进入增压缸，推动增压活塞产生压射增压。第二节压铸机的本体结构•优点：①压射速度高，反应与升压时间短；②反应与升压时间可单独调节；③压力稳定不受压射速度影响；④增压压力可通过