压铸原理及工艺测习题及参考答案文档格式.docx
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对于厚壁铸件可以选用较小的压射比压。
3）过高的压射比压会降低压铸模的使用寿命
过高的压射比压会使压铸模受熔融合金流的强烈冲刷及增加合金粘模的可能性，加速模具的磨损，降低压铸模的使用寿命。
高比压还会增加胀模力，如果锁模力不足会造成胀模和飞边，严重时会造成金属液喷溅。
因此，应根据压铸件的结构特点、合金的种类选择合适的比压。
一般在保证压铸件成形和使用要求的前提下选用较低的比压。
2.何谓压射速度和充填速度？
充填速度的高低对压铸件质量有何影响？
压射速度是指压铸机压射缸内的液压推动压射冲头前进的速度；
充填速度是指液体金属在压射冲头压力作用下，通过内浇道进入型腔的线速度。
充填速度过小会使压铸件的轮廓不清，甚至不能成型；
充填速度选择过大则会引起压铸件粘型并使压铸件内部组织中的气孔率增加，使力学性能下降。
3.压铸温度规范包括哪几个主要参数？
它们对压铸件质量及压铸模寿命会产生哪些影响？
1）合金浇注温度
合金浇注温度是指金属液从压室进入型腔的平均温度。
由于对压室的液体金属温度测量不方便，通常用保温炉内的温度表示，一般高于合金液相线20~30℃。
浇注温度过高，合金收缩大，使压铸件容易产生裂纹，压铸件晶粒粗大，还能造成脆性；
浇注温度过低，易产生冷隔、表面流纹和浇不足等缺陷。
因此，浇注温度应与压力、模具温度及充填速度同时考虑。
经验证明：
在压力较高的情况下，应尽可能降低浇注温度，延长压铸模使用寿命；
减少产生涡流和卷入空气；
减少金属在凝固过程中的体积收缩，以使壁厚处的缩孔和缩松减少。
2.压铸模具的温度
压铸模在使用前要预热到—定的温度，在生产过程中要始终保持在一定的温度范围内。
压铸模预热的作用有三个方面：
（1）避免高温液体金属对冷压铸模的“热冲击”而导致过早热疲劳失效，以延长压铸模使用寿命；
（2）避免液体金属在模具中因激冷而很快失去流动性，使压铸件不能顺利充型，造成浇不足、冷隔、“冰冻”等缺陷，或即使成形也因激冷增大线收缩，引起压铸件产生裂纹或表面粗糙度增加等缺陷；
（3）压铸模中间隙部分的热膨胀间隙应在生产前通过预热加以调整，不然合金液会穿入间隙而影响生产的正常进行。
在连续生产中，压铸模温度往往会不断升高，尤其是压铸高熔点合金时，温度升高很快。
温度过高除产生液体金属粘型外，还可能出现压铸件因来不及完全凝固、推出温度过高而导致变形、模具运动部件卡死等问题。
同时过高的压铸模温度会使压铸件冷却缓慢，造成晶粒粗大而影响其力学性能。
第2章压铸合金
1．压铸合金应具备哪些性能？
根据压铸的工艺特点，用于压铸的合金应具有以下性能：
（1）具有足够的高温强度和塑性，且热脆性小，以满足零件的力学性能要求。
（2）在过热温度不高时具有较好的流动性，便于填充复杂型腔，以获得表面质量良好的压铸件。
（3）结晶温度范围小，防止压铸件产生过多缩孔和疏松。
（4）线收缩率和裂纹倾向尽可能小，以免影响压铸件的尺寸精度和产生裂纹。
（5）与型腔壁之间产生的物理-化学作用倾向小，以减少粘模和相互合金化。
（6）具备良好的可加工性能和耐蚀性，以满足机械加工要求和使用环境要求。
2．常用压铸合金有哪些？
试比较它们的特点。
1）压铸锌合金的特点
锌合金具有结晶温度范围小、熔点低、填充成形容易、不易产生疏松、不易产生粘模、可延长压铸模寿命的特点。
锌合金力学性能较高，可压铸各种复杂、薄壁铸件，其铸件可以进行各种表面处理，特别具有良好的电镀性，并具有良好的常温使用性能。
锌合金在压铸成为铸件后，会发生尺寸的收缩，而合金成分对尺寸变化的影响较大，不含铜的锌合金铸件其尺寸较为稳定，一般锌-铝合金铸件的尺寸变化不大。
锌合金工作范围较窄，温度低于0℃时，其冲击韧性急剧地降低，而温度超过100℃时，力学性能显着下降。
锌合金易老化，老化现象表现在体积涨大、强度降低、塑性降低。
2）压铸铝合金的特点
铝合金密度小、强度大，其抗拉强度与密度之比为9~15，在高温或低温下工作时，同样保持良好的力学性能。
铝合金具有良好的耐蚀性和抗氧性，大部分铝合金在淡水、海水、浓硝酸、硝盐酸、汽油及各种有机物中均有良好的耐蚀性。
铝合金的导热性、导电性、切削性能较好。
铝合金压铸时易粘模，压铸铝合金铁的含量一般控制在0.8%~0.9%范围可减轻粘模现象。
铝合金线收缩较小，故具有良好的填充性能，但体收缩较大，易在最后凝固处生成大的缩孔现象。
3）压铸镁合金的特点
镁合金是最轻的金属结构材料，纯镁密度为1.74g/cm3，镁合金密度为1.75～1.90g/cm3。
有很高的比强度，其抗拉强度与密度之比为14~16，在铸造材料中仅次于铸钛合金和高强度结构钢。
镁合金具有良好的刚度和减震性，在承受冲击载荷时能吸收较大的冲击能量。
铸镁在低温下（达-196℃）仍有良好的力学性能。
镁合金在压铸时，与铁的亲和力小,粘模现象少,模具寿命较铝合金长。
压铸件不需退火和消除应力就具有尺寸稳定性能。
在负载的情况下，又具有好的蠕变强度。
镁合金具有良好的抗冲击和抗压缩能力，能产生良好的冲击强度与压缩强度。
镁合金压铸件具有良好的切削性能，以镁合金的切削功率为1，则铝为1.3，黄铜为2.3，铸铁为3.5，碳钢为6.3，镍合金为10。
加工时可不必添加冷却剂与润滑剂。
镁合金还具有高导热率、无毒性、无磁性、不易破碎等优点。
镁的标准电极电位较低，并且它表面形成的氧化膜是不致密的，因而抗蚀性较低。
镁易燃，镁液遇水即起剧烈作用而导致爆炸，而且镁的粉尘亦会自燃。
4）压铸铜合金的特点
铜合金的力学性能高，其绝对值均超过锌、铝和镁合金。
铜合金的导电性能好，并具有抗磁性能，常用来制造不允许受磁场干扰的仪器上的零件。
铜合金具有小的磨擦系数，线膨胀系数也较小，而耐磨性、疲劳极限和导热性都很高。
铜合金密度大、价格高、其熔点高。
铜合金在大气中及海水中都有良好的抗蚀性能。
压铸铜合金多采用质量分数为35%~40%的锌（Zn）黄铜，它们的结晶间隙小，流动性、成型性良好，其中添加少量的其他元素如：
Pb、Si、Al，又将改善压铸件的切削加工、耐磨性及力学性能。
5）压铸铅合金和锡合金
铅（Pb）合金和锡（Sn）合金是压铸生产中最早使用的合金，用来制造印刷用铅字。
这类合金的特点是比重大、熔点低，铸造和加工性能好，但力学性能不高。
适用于力学性能要求不高的各种复杂的小零件，目前很少使用。
3．硅、铜、镁、锌、铁对压铸铝合金性能有何影响？
元
素
含量
变化
对铸造性能的影响
对力学性能的影响
对抗蚀性能的影响
对其他性能的影响
Si
增加
流动性提高，产生缩孔、热裂倾向性小
抗拉强度提高，但伸长率下降
对铝锌系合金，抗蚀性提高
切削性变坏，高硅铝合金对铸铁坩埚熔蚀较大
Mg
对铝镁系合金，流动性提高,热裂倾向增大
—
对铝硅系合金可改善切削性，但粘型性增加
Cu
流动性提高
抗拉强度、硬度提高、但伸长率下降
抗蚀性降低
改善切削性能
Zn
对铝锌系合金、铸造性能提高，但热裂倾向增大
对铝锌系合金抗拉强度提高，但伸长率下降
抗腐蚀性降低
≤0.5%
提高强度
提高抗腐蚀性能
对铝硅系合金可以抵消铁的有害作用
Fe
流动性降低，热裂倾向大
力学性能明显下降
抗腐蚀性能下降
对铝硅系合金可减轻粘型，在高硅合金中切削性变坏
第3章压铸机
1.说明各类压铸机的工作过程，并比较热、冷压室压铸机的优缺点。
参考教材P61-63.
2.压铸机的主要组成机构有哪些？
其作用是什么？
1）合模机构
带动压铸模的动模部分使模具分开或合拢。
由于压射填充时的压力作用，合拢后的动模仍有被胀开的趋势，故这一机构还要起锁紧模具的作用。
2）压射机构
将金属液推送进模具型腔，填充成形为压铸件的机构。
不同型号的压铸机有不同的压射机构，但主要组成部分都包括压室、压射冲头、压射杆、压射缸及增压器等。
它的结构特性决定了压铸过程中的压射速度、压射比压、压射时间等主要参数，直接影响金属液填充形态及在型腔中的运动特性，因而也影响了压铸件的质量。
3）推出机构
推出机构是将成形的压铸件和浇道凝料从模具中脱离。
目前普遍采用液压推动油缸活塞杆来带动推杆运动。
其推出力、速度、时间和行程均可以调节。
4）动力、传动系统
动力系统用于提供各机构运动的动力。
目前常用液压系统来提供动力，由压力控制阀和方向控制阀等来调节压力、流量和方向。
传动系统借助动力系统提供的动力，通过液压或机械传动完成压铸过程中的各种运行动作。
5）控制系统
控制系统的作用在于按预定的动作程序要求发出控制信号，使压铸机按设定的运行程序工作。
目前常用的压铸机控制系统是计算机控制方式，压铸机的工作状况和工艺参数都显示在屏幕上，便于人机交互和监控。
先进的压铸机带有参数检测、故障报警、压铸过程监控、计算机辅助的生产信息的存储、调用、打印及其管理系统等。
压铸机的结构还包括零部件及机座，所有零部件经过组合和装配，构成压铸机整体，并固定在机座上。
有时还需有关辅助装置，根据自动化程度配备浇料、喷涂、取件等。
3.选用压铸机时需要计算或校核哪些参数？
1）锁模力的校核
2）压室容量的估算
3）开模行程的核算
4）其他参数的核算
5）估算所需的开模力和推出力，并要求其小于所选压铸机的最大开模力和推出力
6）核算压铸机的推出行程是否足以使压铸件推出模具；
7）压铸机的基本结构与压铸模设计有关的内容，包括：
（1）压铸机的模具安装尺寸，包括压室的偏心距离、推杆和推杆孔的直径及相互间的尺寸、紧固压铸模的螺钉直径及相互间的尺寸等。
（2）立式冷室压铸机喷嘴的规格尺寸。
（3）安装液压抽芯器的支架和连接型芯用的结合器的规格尺寸等。
第4章压铸件设计
）1.为便于压铸成形，压铸件的壁厚应尽可能加大。
（√）2.一般来说，压铸件的表面粗糙度Ra值与模具型腔表面无关。
（√）3.压铸模的脱模斜度的作用是便于压铸件顺利出模。
）4.压铸件的尺寸精度一般按机械加工精度来选取，在满足使用要求的前提下，尽可能选用较高的精度等级。
）5.确定公差带时，待加工的尺寸，孔取正值，轴取负值。
（√）6.压铸件的表面粗糙度取决于压铸模成型零件型腔表面的粗糙度。
（√）7.压铸件表面有表面层，由于快速冷却而晶粒细小、组织致密。
（√）8.同一压铸件内最大壁厚与最小壁厚之比不要大于3:
1。
（√）9.压铸件上所有与模具运动方向平行的孔壁和外壁均需具有脱模斜度。
（√）10.要提高薄壁压铸件的强度和刚度，应该设置加强肋。
二、填空题
1.在保证压铸件有足够强度和刚度的前提下，合理的壁厚应设计成薄壁和均匀壁厚。
2.当压铸件的尺寸精度与形位公差达不到设计要求而需机械加工时，应优先考虑精整加工。
3.在填充条件良好的情况下，压铸件表面粗糙度一般比模具成形表面的粗糙度精度等级约低两级左右。
4.消除压铸件内应力的方法是退火、时效处理。
5.加强肋的方向应与金属流充填流动的方向一致，否则会搅乱金属流，产生内部缺陷。
1.压铸工艺对压铸件结构的要求主要有哪些？
要求
说明
要能方便地将压铸件从模具内取出
一切不利于压铸件出模的障碍，应尽量设法在设计压铸件时就预先加以消除
要尽量消除侧凹、深腔
内部侧凹和深腔是脱模的最大障碍。
在无法避免时，也应便于抽芯，保证压铸件能顺利地从压铸模中取出
要尽量减少抽芯部位
每增加一处抽芯，都使模具复杂程度提高，增添了模具出现故障的因素
要消除模具型芯出现交叉的部位
型芯交叉时，不但使模具结构复杂，而且容易出现故障
壁厚要均匀
当壁厚不均匀时，压铸件会因凝固速率不同而产生收缩变形，并且会在厚大部位产生内部缩孔和气孔等缺陷
要消除尖角
减少铸造应力
2.嵌铸的主要作用及其设计要求有哪些？
1）嵌铸的主要作用
（1）消除压铸件的局部热节，减小壁厚，防止产生缩孔。
（2）改善和提高压铸件局部性能，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。
（3）对于具有侧凹、深孔、曲折孔道等结构的复杂铸件，因无法抽芯而导致压铸困难，使用嵌铸则可以顺利压出。
（4）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。
2）嵌铸的设计要求
（1）嵌件与压铸件本体的金属之间不产生严重的电化学腐蚀，必要时嵌件外表可镀层。
（2）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，嵌件定位牢靠，要保证嵌件在受到金属液冲击时不脱落、不偏移。
不应离浇口太远，以免熔接不牢，如必须远离者，应适当提高浇注温度。
（3）有嵌件的压铸件应避免热处理，以免因两种合金的相变而产生不同的体积变化后，嵌件在压铸件内松动。
（4）嵌件铸入后，被基体金属所包紧，嵌件应无尖角，周围有足够的金属包层厚度（一般不应小于1.5mm），以提高压铸件与嵌件的包紧力，并防止金属层产生裂纹。
（5）嵌件在压铸件内必须稳固牢靠（防止转动和脱出），故其铸入部分应制出直纹、斜纹、滚花、凹槽、凸起或其他结构，以增强嵌件与压铸合金的结合。
（6）嵌件应进行清理，去污秽，并预热，预热温度与模具温度相近。
（7）同一压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。
第5章压铸模的结构组成
）1.分型面应与压铸件的基准面相重合。
（√）2.尺寸精度要求高的部位和同轴度要求高的外形或内孔，应尽可能设置在同一半模（动模或定模）内。
（√）3.活动型芯侧抽芯机构应尽可能设置在动模内，一般应避免在定模上设置抽芯机构。
（√）4.选择分型面时应尽可能地使压铸件在开模后留在动模部分。
）5.为简化模具结构，压铸模设计中应优先选用曲面分型。
1.压铸模一般由（定模）和（动模）两大部分组成。
合模时，这两大部分沿（分型面）闭合形成型腔，金属液通过（浇注系统）在高压作用下高速充填型腔。
2.分型面可以与合模方向平行或倾斜，也可以与合模方向（垂直），常见分型面的位置及形状包括（平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、垂直分型面）。
实训项目
一、分型面的评析与选择
（a）法兰压环类零件（b）罩壳类零件（c）带喇叭口长管形零件
（d1和d2有同轴度要求）（II—II面要求机械加工）
（d）尺寸
mm精度要求高（e）尺寸L精度要求高（f）尺寸d1和d2、d1和d3有同轴度要求
（a）优先选择II——II分型面更合理
理由：
I——I分型面符合将大部分型腔分置在定模的习惯做法，有同轴度要求的两孔d1和d2，被分离在动模和定模上，影响铸件精度。
应选取使d1和d2两尺寸都在同一半模内的II——II分型面。
（b）优先选择II——II分型面更合理
带法兰的罩壳类零件，一般选取I——I作为分型面，符合将型腔放置在定模上、型芯设置在动模上的习惯分型，如果II——II面要求机械加工，为简化铸件修整工作应选II——II作为分型面。
选用机加工面作为分型面，容易控制尺寸精度和去除毛刺。
（c）优先选择II——II分型面更合理。
铸件长度与管形直径比值较大，I——I分型面，模具结构简单，由于铸件长，小端成型条件差。
为确保铸件质量，选择II——II分型面，使铸件两端都有较大余地开设溢流槽，有利于模具热平衡，铸件质量较好。
（d）优先选择I——I分型面更合理。
避免分型面影响铸件尺寸精度。
尺寸20-0.05mm精度要求高，选用I——I分型面，易于保证精度；
如选用II——II分型面，受分型面的影响，难以达到要求。
（e）优先选择II——II分型面更合理
避免活动型芯影响铸件尺寸精度。
尺寸L尺寸精度要求高，选用I——I分型面，要由抽芯机构形成孔A，影响尺寸精度；
应选用II——II分型面，有固定型芯形成孔A。
（f）优先选择I——I分型面更合理
铸件尺寸精度要求高的部位应设置在同一半模内。
尺寸d1和d2、d1和d3有同轴度要求，应设法放置在同一半模内，I——I分型面能满足要求，II——II和III——III分型面不能满足要求。
第6章浇注系统及排溢系统设计
一、判断题
（√）1.为有利于压射压力的传递，内浇道一般设置在压铸件的厚壁处。
（√）2.金属液进入型腔后不宜正面冲击型芯，以减少动能损耗，防止型芯冲蚀。
（√）3.溢流槽一般布置在型腔温度较低的部位。
二、思考题
1.浇注系统由哪几部分组成？
冷压室压铸机与热压室压铸机的浇注系统各有何特点？
组成----直浇道+横浇道+内浇道（口）+余料
冷压室压铸机浇注系统：
立式---直浇道+横浇道+内浇道（口）+余料
卧式---直浇道+横浇道+内浇道（口），余料与直浇道合为一体
全立式---直浇道+横浇道+内浇道（口），余料与直浇道合为一体
热压室压铸机浇注系统：
直浇道+横浇道+内浇道（口），压室与坩埚直接连通，没有余料。
2.压铸模有哪几类浇注系统？
各适用于哪些压铸件？
按金属液进入型腔的部位和内浇口形状，压铸模的浇注系统可分为:
侧浇道、中心浇道、直接（顶）浇道、环形浇道、缝隙浇道、多支浇道、点浇道、切线浇道等。
序号
浇注系统类别
适合的压铸件
01
侧浇道
适用于多数形状的压铸件。
包括板类、盘类或型腔不太深的壳体类压铸件。
02
中心浇道
顶部带有通孔的筒类或壳体类压铸件。
03
直接（顶）浇道
顶部没有孔的筒类或壳体类压铸件（不能设置分流锥）。
04
环形浇道
圆筒类或中间带孔的压铸件。
05
缝隙浇道
侧壁较高需用较深型腔成型的压铸件。
06
多支浇道
一模多腔成型的压铸件
07
点浇道
外形基本对称、壁厚较薄、高度不大、顶部无孔（罩壳类）的压铸件。
08
切线浇道
环形压铸件
3.一个压铸件是否可以设计几种不同的浇注系统？
请举例分析。
参考教材P147-151
4.举例分析内浇口的设置位置对压铸件质量的影响。
参考教材P134-135
5.压铸模为什么要开设溢流槽？
在什么部位开设溢流槽？
为了提高压铸件质量，在金属液充填型腔的过程中，应尽量排除型腔中的夹杂物、涂料残渣，排除混有气体和被涂料残余物污染的前流冷污金属液，这就需要设置溢流系统。
溢流槽还可以控制金属液的填充流态，弥补由于浇注系统设计不合理而带来的一些压铸缺陷，是压铸模中不可或缺的重要组成部分。
溢流槽多设置在分型面上，也可设置在型腔内，为有效地实现溢流槽的功能，溢流槽设置的部位，通常是金属液最先冲击的位置、最后充填的部位、两股或多股金属液汇流的位置、压铸件局部过厚或过薄的部位等，这些都是容易裹入气体、夹杂或产生涡流的位置。
6.压铸模为什么要开设排气槽？
通常有哪几种排气方式？
排气槽是型腔或溢流槽与大气的连接通道。
压铸生产时，金属液的充填速度非常快，型腔的充填时间非常短，型腔中的空气及涂料挥发产生的气体的排除是一个极其重要的问题。
排气槽用于从型腔中排出空气及涂料挥发产生的气体，其设置的位置与内浇口的位置及金属液的流态有关。
为了使型腔中的气体在压射时尽可能多的被金属液排出，应将排气槽设置在金属液最后填充的部位。
分型面上开设排气槽；
利用型芯和推杆间隙设置排气槽；
在固定型芯上制出排气沟槽；
深腔模具中镶入排气塞。
三、如图6.35所示为接插件压铸件，外缘有凸纹，压铸件不允许有气孔，质量100g，材料为YL117铝合金。
试进行压铸浇注系统分析。
图6.35接插件零件图
简 图
分 析
扇形横浇道、平面直注式侧浇口，金属液正面冲击型芯，易造成粘模，降低压铸件表面质量，降低模具使用寿命。
平面切向侧内浇口，避免了金属液对型芯的正面冲击，但金属液首先封闭分型面，影响了溢流槽和排气槽的排溢作用，易产生气孔、填充不足等压铸缺陷。
反切向侧内浇口，金属液从端面切向进料，首先充填型腔深处，将气体挤向分型面，从溢流排气系统排出，不正面冲击型芯，又不过早封闭分型面，充填排气条件良好，改善压铸件质量，提高模具使用寿命
【实训项目】
如图6.36所示压铸件为一表盖零件，厚壁处的厚度为11mm，其余平均厚度为4mm，铸件材料为铝硅合金（YL102），厚壁处不允许有缩孔和气孔。
试设计该压铸件的浇注系统。
图6.36表盖零件图
解：
依题意，设计步骤如下：
1）分析选定浇注系统的类型及内浇口的位置
①根据图6.36所示压铸件的结构特征，存在局部厚壁且厚壁处不允许有缩孔和气孔，选择采用侧浇口从厚壁处进料，以便于传递静压力和补缩。
②根据侧浇口的进料特点，并满足压铸件的技术要求，拟在卧式冷压室压铸机上生产，一模一腔，初选压铸机型号J1125，压室直径为60mm。
模具分型面选在压铸件带凸缘的底部。
③为便于排气和避免金属液正面冲击型芯，将压铸件和横浇道分别设置在定模和动模两个面上，内浇口在结合处。
横浇道采用平直式梯形截面。
2）确定浇注系统各部分的尺寸
①直浇道尺寸。
直浇道尺寸的直径与所选压铸机压室直径一致，取为φ60mm，直浇道长度按直径的1/2~1/3取值，本例选为25mm，向分型面方向扩大选取1°
30′~2°
的脱模斜度，以便于余料从浇口套中顺利脱出。
②横浇道尺寸。
横浇道长度根据压铸件大小、压铸机规格等条件确定，本例取30mm，宽度尺寸与内浇口宽度尺寸一致，厚度h≥（1.5~2.0）×
t（t为压铸件平均壁厚，本例为4mm），考虑到静压力的有效传递和改善厚壁出的成形质量，适当增加横浇道的厚度，取为22mm。
③内浇口尺寸。
因内浇口处压铸件
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