压铸工艺及模具设计第1章.ppt

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/概述（时间：

1次课，2学时）http:

/概述n压力铸造简称压铸，属铸造工艺的范畴，压力铸造简称压铸，属铸造工艺的范畴，是特种铸造中的一种。

通常将砂型铸造以是特种铸造中的一种。

通常将砂型铸造以外的铸造方法统称为外的铸造方法统称为“特种铸造特种铸造”，常用，常用的特种铸造方法有近十种之多，而压铸是的特种铸造方法有近十种之多，而压铸是其中应用很广的方法之一。

其中应用很广的方法之一。

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/概述n1.1铸造工艺与压力铸造铸造工艺与压力铸造n1.2压铸原理与金属充填理论压铸原理与金属充填理论n1.3压铸工艺特点及其应用和发展压铸工艺特点及其应用和发展http:

/铸造工艺与压力铸造铸造工艺与压力铸造n在金属成型工艺发展过程中，铸造是历史最为悠久的一种工艺。

将金属液浇入铸在金属成型工艺发展过程中，铸造是历史最为悠久的一种工艺。

将金属液浇入铸型内待其凝固冷却后获得铸件，称为重力铸造。

铸型根据材料不同有泥型、砂型、型内待其凝固冷却后获得铸件，称为重力铸造。

铸型根据材料不同有泥型、砂型、金属型、失蜡型等。

我国早在三千多年以前就用泥范金属型、失蜡型等。

我国早在三千多年以前就用泥范（泥型泥型）来浇注各种铸件了。

来浇注各种铸件了。

n根据文献记载和实物考察研究，铸造技术的发展可分为两大阶段，前阶段以青铜根据文献记载和实物考察研究，铸造技术的发展可分为两大阶段，前阶段以青铜铸造技术为主，后阶段以铸铁技术为主。

大约五千年以前，人们就用铸型浇出形铸造技术为主，后阶段以铸铁技术为主。

大约五千年以前，人们就用铸型浇出形状简单的铜件，到中世纪末，装饰青铜和锡基铸件开始用于欧洲的教堂和家庭生状简单的铜件，到中世纪末，装饰青铜和锡基铸件开始用于欧洲的教堂和家庭生活。

我国在商周时代，青铜技术达到了成熟期。

河南安阳出土的殷朝祭器司母戊活。

我国在商周时代，青铜技术达到了成熟期。

河南安阳出土的殷朝祭器司母戊鼎重达鼎重达700多公斤，长高都超过一米，四周饰有精美的蟠龙纹及饕餮纹。

湖北隋多公斤，长高都超过一米，四周饰有精美的蟠龙纹及饕餮纹。

湖北隋县出土的一大批青铜器，种类繁多，纹饰细致精美。

其中六十四件编钟铸造精巧、县出土的一大批青铜器，种类繁多，纹饰细致精美。

其中六十四件编钟铸造精巧、音律准确、音色优美。

这些充分证明殷商时期铜合金的冶炼和铸造技术已达到了音律准确、音色优美。

这些充分证明殷商时期铜合金的冶炼和铸造技术已达到了很高的水平。

很高的水平。

n我国在公元前六世纪就发明了生铁冶铸技术，比欧洲早一千八百多年。

隋唐以后，我国在公元前六世纪就发明了生铁冶铸技术，比欧洲早一千八百多年。

隋唐以后，随着社会经济的发展铸造技术有了很大的进步。

公元随着社会经济的发展铸造技术有了很大的进步。

公元974年铸造的河北沧州大铁年铸造的河北沧州大铁狮高狮高6.1m，长，长5.5m，重达，重达50t。

明朝永乐年间铸造的永乐青铜大钟重达。

明朝永乐年间铸造的永乐青铜大钟重达40t，钟体内外遍铸经文十余万字。

，钟体内外遍铸经文十余万字。

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/铸造工艺与压力铸造铸造工艺与压力铸造n我国古代铸造技术成就辉煌，但在近百年来却大大落后于西方先进工业国家，有许多技术甚至都失传了。

我国古代铸造技术成就辉煌，但在近百年来却大大落后于西方先进工业国家，有许多技术甚至都失传了。

到新中国成立之后，铸造技术又呈现出蓬勃的生机。

南京晨光机器厂于到新中国成立之后，铸造技术又呈现出蓬勃的生机。

南京晨光机器厂于1989年为香港的年为香港的“天坛天坛”铸造铸造了一尊青铜大佛，又在了一尊青铜大佛，又在1994年铸造出年铸造出“泰国第一佛泰国第一佛”释迦牟尼坐像和莲花的部分，总高释迦牟尼坐像和莲花的部分，总高22m，重，重40t。

n社会需要是促进科学技术发展的主要原因。

当一种生产工艺不能满足社会需要时，就会有新的更好的工社会需要是促进科学技术发展的主要原因。

当一种生产工艺不能满足社会需要时，就会有新的更好的工艺产生，压铸技术的出现就是如此。

压铸最早用来铸造印刷用的铅字，当时需要生产大量清晰光洁以及艺产生，压铸技术的出现就是如此。

压铸最早用来铸造印刷用的铅字，当时需要生产大量清晰光洁以及可互换的铸造铅字，压铸法随之产生。

可互换的铸造铅字，压铸法随之产生。

1885年奥默根瑟勒年奥默根瑟勒（Mergenthaler）发明了铅字压铸机。

最初压发明了铅字压铸机。

最初压铸的合金是低熔点的铅和锡合金。

随着对压铸件需求量的增加，要求采用压铸法生产熔点和强度都更高铸的合金是低熔点的铅和锡合金。

随着对压铸件需求量的增加，要求采用压铸法生产熔点和强度都更高的合金零件，这样，相应的压铸技术、压铸模具和压铸设备就不断地改进发展。

的合金零件，这样，相应的压铸技术、压铸模具和压铸设备就不断地改进发展。

1905年多勒年多勒（Doehler）研究成功用于工业生产的压铸机，压铸锌、锡、铅合金铸件。

研究成功用于工业生产的压铸机，压铸锌、锡、铅合金铸件。

1907年瓦格纳年瓦格纳（Wagner）首先制成气动活首先制成气动活塞压铸机，用于生产铝合金铸件。

塞压铸机，用于生产铝合金铸件。

1927年捷克工程师约瑟夫年捷克工程师约瑟夫波拉克波拉克（JosetPolak）设计了冷压室压设计了冷压室压铸机，克服了热压室压铸机的不足之处，从而使压铸生产技术前进了一大步，铝、镁、铜等合金零件开铸机，克服了热压室压铸机的不足之处，从而使压铸生产技术前进了一大步，铝、镁、铜等合金零件开始广泛采用压铸工艺进行生产。

压铸生产是所有铸造工艺中生产速度最快的一种，也是最富有竞争力的始广泛采用压铸工艺进行生产。

压铸生产是所有铸造工艺中生产速度最快的一种，也是最富有竞争力的工艺之一，使得它在短短的工艺之一，使得它在短短的160多年的时间内发展成为航空航天、交通运输、仪器仪表、通信等领域内多年的时间内发展成为航空航天、交通运输、仪器仪表、通信等领域内有色金属铸件的主要生产工艺。

有色金属铸件的主要生产工艺。

n20世纪世纪60年代至年代至70年代是压铸工艺与设备逐步完善的时期。

而年代是压铸工艺与设备逐步完善的时期。

而70年代到现在，则是电子技术和计算机年代到现在，则是电子技术和计算机技术加速用于压铸工艺与设备的大发展阶段。

数控压铸机、计算机控制压铸柔性单元及系统技术加速用于压铸工艺与设备的大发展阶段。

数控压铸机、计算机控制压铸柔性单元及系统（压铸压铸FMC及及FMS）和压铸工艺与设备计算机辅助设计和压铸工艺与设备计算机辅助设计（CAD）的出现，标志着压铸生产开始从经验操作转变到科学的出现，标志着压铸生产开始从经验操作转变到科学控制新阶段，从而使压铸件的质量、自动化程度及劳动生产率都得到极大的提高。

控制新阶段，从而使压铸件的质量、自动化程度及劳动生产率都得到极大的提高。

n各种常用铸造方法适用范围及技术经济指标见表各种常用铸造方法适用范围及技术经济指标见表1.1。

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/压铸原理与金属充填理论压铸原理与金属充填理论u1.2.1压铸原理压铸原理u1.2.2金属充填理论金属充填理论http:

/压铸原理与金属充填理论压铸原理与金属充填理论n高压和高速是压铸时金属液充填成型过程中高压和高速是压铸时金属液充填成型过程中的两大特点，也是压铸与其他铸造方法最根的两大特点，也是压铸与其他铸造方法最根本的区别所在。

本的区别所在。

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/压铸原理压铸原理n压铸是将液态或半固态金属浇入压铸机的压室中，金属液在运动的压射压铸是将液态或半固态金属浇入压铸机的压室中，金属液在运动的压射冲头作用下，以极快的速度充填型腔，并在压力的作用下结晶凝固而获冲头作用下，以极快的速度充填型腔，并在压力的作用下结晶凝固而获得铸件的一种铸造方法。

压铸时作用在金属液上的压射比压从几兆帕至得铸件的一种铸造方法。

压铸时作用在金属液上的压射比压从几兆帕至几十兆帕不等，有时甚至高达几十兆帕不等，有时甚至高达500兆帕。

金属液充填型腔时，浇口处的兆帕。

金属液充填型腔时，浇口处的线速度达线速度达0.570m/s。

充填的时间极短，一般为。

充填的时间极短，一般为0.010.03s。

压铸。

压铸生产过程如图生产过程如图1.1所示。

所示。

n压铸过程是由压铸机来实现的，压铸机分热压室压铸机和冷压室压铸机压铸过程是由压铸机来实现的，压铸机分热压室压铸机和冷压室压铸机两大类。

两大类。

n1.热压室压铸机工作的基本原理n热压室压铸机的压室通常浸没在坩埚的金属液中，如图热压室压铸机的压室通常浸没在坩埚的金属液中，如图1.2所示。

压铸所示。

压铸过程中，金属液在压射冲头上升时通过进口进入压室；压射冲头下压时，过程中，金属液在压射冲头上升时通过进口进入压室；压射冲头下压时，金属液沿着通道经喷嘴充填压铸模型腔，待金属液冷却凝固成型后，压金属液沿着通道经喷嘴充填压铸模型腔，待金属液冷却凝固成型后，压射冲头上升，此时开模取出铸件，完成一个压铸循环。

射冲头上升，此时开模取出铸件，完成一个压铸循环。

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/压铸原理压铸原理http:

/压铸原理压铸原理http:

/压铸原理压铸原理n2.冷压室压铸机工作的基本原理n冷压室压铸机的压室与保温坩埚是分开的，压铸时由人工用料勺从保温坩埚内舀取金属液冷压室压铸机的压室与保温坩埚是分开的，压铸时由人工用料勺从保温坩埚内舀取金属液浇入压室后再进行压铸。

根据压铸模与压室的相对位置不同，冷压室压铸机又可分为立式、浇入压室后再进行压铸。

根据压铸模与压室的相对位置不同，冷压室压铸机又可分为立式、卧式、全立式三种。

卧式、全立式三种。

n

（1）立式冷压室压铸机的基本原理。

压室与压射机构处于垂直位置，压铸过程如图立式冷压室压铸机的基本原理。

压室与压射机构处于垂直位置，压铸过程如图1.3所所示。

浇入压室中的金属液被反料冲头托住，以防止金属液流入型腔。

当压射冲头下压快要示。

浇入压室中的金属液被反料冲头托住，以防止金属液流入型腔。

当压射冲头下压快要接触金属液面时，反料冲头突然下降让出喷嘴入口，金属液在压射冲头的作用下充填型腔接触金属液面时，反料冲头突然下降让出喷嘴入口，金属液在压射冲头的作用下充填型腔并使压铸件在压力下冷却凝固。

压射冲头在完成金属液充填型腔并保压后返回。

反料冲头并使压铸件在压力下冷却凝固。

压射冲头在完成金属液充填型腔并保压后返回。

反料冲头上升切断余料并将其推至压室的上沿，以便去除余料。

最后反料冲头返回，动定模分开，上升切断余料并将其推至压室的上沿，以便去除余料。

最后反料冲头返回，动定模分开，取出压铸件，完成一个压铸循环。

取出压铸件，完成一个压铸循环。

n

（2）卧式冷压室压铸机的基本原理。

压室与压射机构处于水平位置，压铸过程如图卧式冷压室压铸机的基本原理。

压室与压射机构处于水平位置，压铸过程如图1.4所所示。

压铸过程中，金属液从加料口浇入压室，压射冲头向前运动，推动金属液使之经浇道示。

压铸过程中，金属液从加料口浇入压室，压射冲头向前运动，推动金属液使之经浇道充填模具型腔。

金属液在压力下冷却凝固，然后开模，取出带着浇注系统和余料的压铸件，充填模具型腔。

金属液在压力下冷却凝固，然后开模，取出带着浇注系统和余料的压铸件，完成一个压铸循环。

完成一个压铸循环。

n（3）全立式冷压室压铸机的基本原理。

全立式冷压室压铸机的合模机构和压射机构垂直全立式冷压室压铸机的基本原理。

全立式冷压室压铸机的合模机构和压射机构垂直布置。

它又分上压式和下压式两种。

上压式压铸原理如图布置。

它又分上压式和下压式两种。

上压式压铸原理如图1.5（a）所示。

压铸过程是先加料所示。

压铸过程是先加料后合模，然后压射冲头由下向上运动将金属液通过浇注系统压入型腔。

下压式压铸原理如后合模，然后压射冲头由下向上运动将金属液通过浇注系统压入型腔。

下压式压铸原理如图图1.5（b）所示。

合模后，将金属液浇入压室中，依靠下冲头底部弹簧弹力，由下冲头托住所示。

合模后，将金属液浇入压室中，依靠下冲头底部弹簧弹力，由下冲头托住金属液，防止其在重力的作用下流入型腔。

当上冲头下压时，通过金属液推动下冲头，下金属液，防止其在重力的作用下流入型腔。

当上冲头