2022年冲压模具方案设计书很好的资料 .pdf

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1、压铸模具是模具中的一个大类。随着我国汽车摩托车工业的迅速发展，压铸行业迎来了发展的新时期。同时，也对压铸模具的综合力学性能、寿命等提出了更高的要求。要满足不断提高的使用性能需求仅仅依靠新型 模具材料 的应用仍然很难满足，必须将各种表面处理技术应用到压铸模具的表面处理当中才能达到对压铸模具高效率、高精度和高寿命的要求。压力铸造是使熔融金属在高压、高速下充满模具型腔而压铸成型，在工作过程中反复与炽热金属接触，因此要求压铸模具有较高的耐热疲劳、导热性耐磨性、耐蚀性、冲击韧性、红硬性、良好的脱模性等。因此，对压铸模具的表面处理技术要求较高近年来，各种压铸模具表面处理 新技术不断涌现，但总的来说可以分为

2、以下三个大类：(1)传统热处理工艺 的改进技术。 (2)表面改性 技术，包括表面热扩渗处理、表面相变强化、电火花强化技术等。 (3)涂镀技术，包括 化学镀 等。1 传统热处理工艺 的改进技术传统的压铸模具 热处理工艺 是淬火-回火，以后又发展了表面处理技术。由于可作为压铸模具的材料多种多样，同样的表面处理技术和工艺应用在不同的材料上会产生不同的效果。史可夫最近提出针对模具基材和表面处理技术的基材预处理技术，在传统工艺的基础上对不同的 模具材料 提出适合的加工工艺，从而改善模具性能，提高模具寿命 。热处理技术改进的另一个发展方向，是将传统的热处理工艺 与先进的 表面处理工艺 相结合，提高压铸模具

3、的使用寿命。如将 化学热处理 的方法碳氮共渗，与常规淬火、回火工艺相结精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 29 页合的 NQN( 即碳氮共渗 - 淬火-碳氮共渗 )复合强化，不但得到较高的表面硬度，而且有效硬化层深度增加、渗层硬度梯度分布合理、回火稳定性和耐蚀性提高，从而使得压铸模具在获得良好心部性能的同时，表面质量和性能大幅提高。2 表面改性 技术2.1 表面热扩渗技术这一类型中包括有渗碳、渗氮、渗硼以及碳氮共渗、硫碳氮共渗等。2.1.1 渗碳和碳氮共渗渗碳工艺应用于冷、热作和塑料模具表面强化中，都能提高模具寿命 。如 3

4、Cr2W8V 钢制的压铸模具，先渗碳、再经1140 1150淬火， 550回火两次，表面硬度可达HRC56 61，使压铸有色金属及其合金的 模具寿命 提高 1. 83.0 倍。进行渗碳处理时，主要的工艺方法有固体粉末渗碳、气体渗碳、以及真空渗碳、离子渗碳和在渗碳气氛中加入氮元素形成的碳氮共渗等。其中，真空渗碳和离子渗碳则是近20 年来发展起来的技术，该技术具有渗速快、渗层均匀、碳浓度梯度平缓以及工件变形小等特点，将会在模具表面尤其是 精密模具 表面处理中发挥越来越重要的作用。2.1.2 渗氮及有关的低温热扩渗技术这一类型中包括渗氮、离子渗氮、碳氮共渗、氧氮共渗、硫氮共渗以及硫碳氮、氧氮硫三元共

5、渗等方法。这些方法处理工艺简便、适应性强、扩渗温度较低(一般为 480600)、工件变形小，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 29 页尤其适应 精密模具 的表面强化，而且氮化层硬度高、耐磨性好，有较好的抗粘模性能。 3Cr2W8V 钢压铸模具， 经调质、 520540氮化后，使用寿命较不氮化的模具提高23 倍。美国用 H13 钢制作的压铸模具，不少都要进行氮化处理，且以渗氮代替一次回火，表 面硬度高达 HRC6570，而模具心部硬度较低、韧性好，从而获得优良的综合力学性能。氮化工艺是压铸模具表面处理 常用的工艺，但当氮化层

6、出现薄而脆的白亮层时，无法抵抗交变热应力的作用，极易产生微裂纹，降低热疲劳抗力 。因此，在氮化过程中，要严格控制工艺，避免脆性层的产生。最近，国外提出采用二次和多次渗氮工艺。采用反复渗氮的办法可以分解容易在服役过程中产生微裂纹的氮化物白亮层，增加渗氮层厚度，并同时使模具表面存在很厚的残余应力层，使模具的寿命得以明显提高。此外还有采用盐浴碳氮共渗和盐浴硫氮碳共渗等方法。这些工艺在国外应用较为广泛，在国内较少见。如TFI+ABI工艺，是在盐浴氮碳共渗后再于碱性氧化性盐浴中浸渍。工件表面发生氧化，呈黑色，其耐磨性、耐蚀性、耐热性均得到了改善。经此方法处理的 铝合金压铸模具 寿命提高数百小时。再如法国

7、开发的硫氮碳共渗后进行氮化处理的oxynit 工艺，应用于有色金属压铸模具则更具特点。2.1.3 渗硼由于渗硼层的高硬度 (FeB:HV1800 2300、Fe2B:HV1300 1500)、耐磨性和红硬性，以及一定的耐蚀性和抗粘着性，渗硼技术精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 29 页在模具工业中获得较好的应用效果。但因压铸模具工作条件十分苛刻，故渗硼工艺较少应用于压铸模具表面处理 中，但近年来，出现了改进的渗硼方法，解决了上述问题，而得以应用于压铸模具的表面处理，如多元、涂剂粉末渗等。涂剂粉末渗硼的方法是将硼化合物和其他

8、渗剂混合后涂覆在压铸模具表面，待液体挥发后，再按照一般粉末渗硼的方法装箱密封，920加热并保温 8h，随之空冷。这种方法可以获得致密、均匀的渗层，模具表面渗层硬度、耐磨性和弯曲强度都得到提高，模具使用寿命 平均提高 2 倍以上。2.1.4 稀土表面强化近年来，在模具表面强化中采用加入稀土元素的方法得到广泛推崇。这是因为稀土元素具有提高渗速、强化表面及净化表面等多种功能 13，它对改善模具表面组织结构，表面物理、化学及力学性能均有极大地影响，可提高渗速、强化表面、生成稀土化合物。同时可消除分布在晶界上微量杂质的有害作用，起着强化和稳定模具型腔表面晶界的作用。另外，稀土元素与钢中的有害元素发生作用

9、，生成高熔点化合物，又可抑制这些有害元素在晶界上偏聚，从而降低深层的脆性等。在压铸模具表面强化处理工艺中加入稀土元素成分，能够明显提高各种渗入法的渗层厚度、提高表面硬度，同时使得渗层组织细小弥散、硬度梯度下降，从而使得模具的耐磨性、抗冷、热疲劳性能等显著提高，从而大幅度提高模具寿命。目前应用于压铸模具型腔表面的处理方法有:稀土碳共渗、稀土精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 29 页碳氮共渗、稀土硼共渗、稀土硼铝共渗、稀土软氮化、稀土硫氮碳共渗等。2.1.5 表面被覆强化近年来由于冷焊技术的发展，使得表面处理技术得到很大的提高

10、，特别是 ESD-05 上市以后，可以使用碳化物等不同材质的焊材对表面进行处理，这种方式方便简单，成本低，使用方便。同时效果也好，渐渐的已经成为行业的主选。2.2 表面激光涂层2.2.1 激光表面处理激光表面处理是使用激光束进行加热，使工件表面迅速熔化一定深度的薄层，同时采用真空蒸镀、电镀、离子注入等方法把合金元素涂覆于工件表面，在激光照射下使其与基体金属充分融合，冷凝后在模具表面获得厚度为101000m具有特殊性能的合金层，冷却速度相当于激冷淬火。如在H13 钢表面采用激光快速熔融工艺进行处理，熔区具有较高的硬度和良好的热稳定性，抗塑性变形能力高，对疲劳裂纹的萌生和扩展有明显的抑制作用。最近

11、，萨哈和达霍特若采用在 H13 基材上进行激光熔覆VC 层的方法，研究表明，获得的模具表面实质是连续、致密无孔的VC 钢复合覆层，它不仅有很强的在 600下的氧化抗力，而且有很强的抗熔融金属还原的能力 19。23 电火花沉积金属陶瓷工艺在 表面改性 技术的不断发展中，出现了一种 电火花沉积工艺。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 29 页该工艺在电场作用下，在母材表面产生瞬间高温、高压区，同时渗入离子态的金属陶瓷材料，形成表面的冶金结合，而母材表面也同时发生瞬间相变，形成马氏体和微细奥氏体组织20。这种工艺不同于焊接，也不同

12、于喷镀或者元素渗入，应该是介于两者之间的一种工艺。它很好地利用了金属陶瓷材料的高耐磨、耐高温、耐腐蚀的特性，而且工艺简单，成本较低廉。是压铸模具表面处理的一条新路。2.22WS 焊机处理WS 焊机与激光焊机的原理是一样的，都是通过脉冲点焊的方式进行的。相对于激光焊来说更方便更灵活，焊丝直径0.1-2.0mm ，同时上面内置氩弧焊的功能，这样更方便灵活。3、涂镀技术涂镀技术作为模具强化技术的一种，主要应用在塑料模、玻璃模、橡胶模、冲压模等工作环境相对简单的模具表面处理 。压铸模具需要承受冷热应力交替的苛刻环境，所以一般不使用涂镀技术来强化压铸模具表面。但近年来，有报道采用化学复合镀的方法强化压铸

13、模具表面，以提高模具表面抗粘着性、脱模性。该方法在铝基压铸模具上将聚四氟乙烯微粒浸润后进行(NiP)-聚四氟乙烯复合镀。实验证明，此方法在工艺上和性能上均为可行，大大降低了模具表面的摩擦系数。模具压力加工是机械制造的重要组成部分，而模具的水平、质量和寿命则与模具表面强化技术休戚相关。随着科学技术的进步，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 29 页近年来各种 模具表面处理 技术出现较大的进展。表现在:传统的 热处理工艺 的改进及其与其他新工艺的结合。表面改性 技术，包括渗碳、低温热扩渗 (各种渗氮、碳氮共渗、离子氮化、三元共渗

14、等)、盐浴热扩渗、渗硼、稀土表面强化、激光表面处理和电火花 沉积金属陶瓷等。涂镀技术等方面。但对于工作条件极为苛刻的压铸模具而言，现有新的 表面处理工艺 还无法满足不断增长的要求，可以预计更为先进的技术，也有望应用于压铸模具的表面处理。鉴于表面处理是提高压铸 模具寿命 的重要手段之一，因此要提高我国压铸模具生产整体水平，表面处理技术将起着举足轻重的作用。潘晓华 1 朱祖昌 2 （1 艾福表面处理 技术(上海)有限公司， 上海 200030 ， 2 上海工程技术大学， 上海 200336 ）中文摘要： 着重介绍 H13 钢的化学成分及低Si 高 M?0 的改进方向，同时论述了压铸 模具的表面 P

15、VD 改性。关键词：压铸 模具，热处理， 表面改性，物理气相沉积 1. 压铸模具和 H13 国内有色金属压铸 模具普遍采用 H13 热作模具钢。所谓热作 模具是指对加热至再结晶温度以上的金属或合金进行塑性变形的和对液态的有色金属压制成型制造零部件的模具。作为有色金属的压铸 模具用钢一般应具有下述条件：（1）具有较高的淬透性，热处理时可采用冷却强度较小的介质和具有较小的热处理变形；（ 2）具有高的抗热裂性和耐热疲劳抗力，使模具经受精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 29 页激冷激热不易形成裂纹以及形成的裂纹不易扩展，避免模具失

16、效；（3）具有高的抗热软化能力和抗高温磨损能力，使模具保持一定的高温强度和尺寸稳定性；（4）具有高的抗液态金属的粘焊 （soldering ）和化学冲蚀损伤，国内以熔化液态金属的熔损来表征。要达到这些兼具高温强度和高韧度要求，又有较高的高温硬度和抗磨损能力，主要由钢的化学成分决定，一般采用中碳含量（0.350.45）和含 Cr、W、M0 和 V 等合金元素,合金元素总量在 625% 范围。在美国，热作 模具钢分为三种：铬热作 模具钢、钨热作 模具钢和钼热作模具钢，全部以 H 命名。分别为 H10H19,H21H26, 和H42、H431。用于 Al 合金压铸模的钢种，目前很普遍采用H13钢，它

17、属于第一种。国内钢号为4Cr5M0SiVl 。以前国内采用较多的3Cr2W8V 钢的热疲劳性和韧度显得不足。H13 钢的含碳量在 0.5以下。美国AISI H13,UNS T20813, ASTMA681(最新版)的 H13 钢和 FED QQ-T-570 的 H13 的含碳量都规定为（ 0.320.45）, 是所有 H13 钢中含碳量范围最宽的。我国GB/T1299 和 YB/T094 中 4Cr5M0SiV1和 SM4Cr5M0SiV1 钢号的含碳量为（ 0.320.42）和（ 0.320.45）。德国 DIN17350 X40CrM0V5-1和 WNr1. 2344 钢的含碳量为（ 0.

18、370.43），含碳范围较窄 2。北美压铸 协会标准NADCA 207-90 中对中高级 H13 钢的含碳量规定为（ 0.370.42）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 29 页铬和其他碳化物形成元素一起提供给钢具有较高的淬透性和好的抗软化能力，所以该钢在空冷条件下能够淬硬。在6 barN2 气体真空处理条件下可淬透直径为160mm3 。但铬的加入会增加碳化物的不均匀程度，致使钢中会出现亚稳定的共晶碳化物 ，这种碳化物现在国内一般可用高碳铬轴承钢相关标准予以评定4。铬含量的提高有利于增加 材料的热强度，但对韧度不利。材料

19、中增加钼和钨，有人提出 5，（1/2W+M0 ）的量至 1以上时，会使 材料 500以上进行回火时仍获得较高硬度，并具有二次硬化能力。H13 钢的二次硬化能力不很明显，可参见资料1。提高 V 的含量，如 V 的量由0.4（SKD6, 相当于 H11）提高至 1%，使 H13 钢（SKD61 ）的热强度和热稳定性提高了，同时V 也增加水冲洗抗力，实际上是提高水浸侵蚀磨损抗力（ erosive wear ）1。另外，钢中加入 W、M0、V、Nb 等形成 M6C 和 MC 型碳化物的元素，能对奥氏体晶粒细化，也使溶入奥氏体后在回火过程中产生二次硬化效果。对Cr 的加入形成的碳化物为M23C? 6 型

20、，其在1100奥氏体化时基本上溶解完了，（全部溶入奥氏体的温度是1160），这将决定H13 钢的最佳奥氏体化温度处于10201080范围内 6。含 Cr 热作模具钢的含 Si 量都在 0.801.20，只有 H19 钢含Si 量为 0.200.50。钢中增加 Si 的量除了固溶强化影响外，它能改进钢的高温抗氧化能力，直至800（1475）。但 Si 有损于韧度提高。现在 H13 钢的发展正在向低Si 高 M?0 的第二阶段进行，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 29 页（发展第一阶段是提高H13 钢的材质和热处理水平）。人

21、们已逐渐认识到低 Si 的效果主要有：减轻 材料的偏析，改善宏观组织均匀程度；减少凝固时液 /固界面上成分过冷，改善结晶的微观组织和奥氏体晶粒细化；提高钢的韧度以及抗热裂能力和减低高温疲劳裂纹扩展速度以及高温蠕变裂纹扩展速率；延缓钢的贝氏体转变。同时增加 M0 的量至 3左右，日本低 Si 高 M0 的 SKD61 的成分范围为：C（0.300.40）、 Si（0.050.30）、Cr（4.95.5%）、M0（2.03.5）和 V（0.501.20）。相应低 Si 高 M0 的德国钢号为 1.2367，其成分为 C 0.40 ， Si 0.40 ，Cr 4.95， M03.0 和 V0.9。

22、M0 的量提高至 3.0，则使钢的淬透性提高，防止奥氏体晶界碳化物的析出和延缓贝氏体转变；提高回火抗力和韧度；提高高温强度和高温蠕变强度；提高抗热裂能力。关于延缓贝氏体转变，有资料报导：对610203500mm 的H13 模块经 3 bar（约 3atm ）气淬后心部和表面的贝氏体量达70和 40%， 而对低 Si 高 M0SKD61 钢相应仅有 2和 1%7 。这对 模具使用寿命提高十分有利。我国的一种新型热作模具钢3Cr3M03VNb 的 M0 量也为 3%（范围为 2.703.20）， Si 的量为0.60 ， 其性能优良的一个原因也应归咎于低的Si 高 M0 的。 2.H13 钢的表面

23、改性压铸模具的使用寿命决定于很多因素：模具设计的合理性， 模具材料选择正确性， 模具机械加工和热处理工艺的合理正确制订，当然还应涉及 模具的使用条件和维护。其中模具材料 的质量和热处理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 29 页是相当重要的关键因素。热处理应包括整体工件的热处理和工件的表面改性。相关的标准主要有北美压铸协会标准、法国汽车工业会、德国钢铁 协会、材料协会 和压铸协会的标准，还有通用汽车、福特汽车的推荐标准等。对H13 钢整体热处理和检测十分重要，我们将另有专论。 H13 钢锻模和铝 合金压铸模的表面改性目前主

24、要在以下两个方面：（ 1）铁素体氮碳共渗和硫氮碳共渗技术和（2）PVD 涂层技术。国内外在这两方面进行的研究论文有了发表，但具体工业应用报导不多。专门从事 材料表面改性技术的法国HEF 集团在一些国际性会议上以论文形式报导了H13 钢表面改性工业应用的实例，同时艾福表面处理 技术（上海）有限公司（ HEF Shanghai ）结合舍福 表面处理 技术有限公司（ TS Shanghai ）的实践汇同国外的相关文献（尤其是 NADCA 的专家和 Case Western Reserve 大学教授的工作）作一定描述。国内普遍认为，热疲劳发生龟裂损伤和热磨损是热作模具失效的两大主要原因。这方面，国外的

25、相关文献叙述得十分明确：模具的损坏和限制 模具寿命上升的三个机制为： 1)液态金属铝的粘焊（soldering ）和化学冲蚀损伤。 2)磨损和腐蚀。 3)热疲劳开裂。其中 1)是最重要的失效机制。他们提出采用铁素体氮碳共渗和离子氮化能显著提高工具钢的 模具寿命。国内有关铝熔损的实验指出，当模具材料 硬度为 45HRC 时，未表面处理 的铝熔损率高达54.90时，当采用盐浴硫氮碳共渗，其熔损率仅为0.10，当采用盐浴氮精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 29 页碳共渗（软氮化）后在加上PVD 处理时，熔损率更明显降低至0.1

26、0。由此可见 H13 钢的表面改性的效果十分明显。解决 H13 钢表面改性问题的最佳途径是在模具材料 表面涂覆硬膜，使其不被铝 合金熔液润湿，同时涂覆的硬膜也赋予模具材料 表面的腐蚀磨损抗力。 HEF 集团对汽车转向操作系统的铝合金工件压铸成型 模具中的挺杆（ 38CDV5 ，相当于 H13 钢）表面沉积 3m厚的 CERTESS SD 涂层，其硬度可达40004500HV ，使用温度可达 800，还可抗铝 合金的黏结，使用寿命提高至10 万次，是未进行沉积处理挺杆的67 倍。对如何获得这种不被液态金属润湿的硬质膜， Colorado School of Mines(CSM)的 D.Zhong

27、 和 J.J.Moore 等8提出多层优化涂膜的结构是：先对H13 模具基体进行表面改性，如采用铁素体氮碳共渗或离子渗氮；50100nm 的结合中间层（adhesion interlayer ）如 Ti 或 Cr；调整基材和涂层之间由于压铸作业引起的热残余应力的中间过度层（intermediate graded layer），这可应用有限元模拟方法确定，他们举例认为，这取决于所选的工作硬化层，当工作层选用Al2O3 层时，这中间过渡层为TiAlN 梯度层；工作涂层，与液态金属或玻璃不相润湿（ non wetting ）， 对 Al 合金 压铸，可采用 CrN，TiAlN，TiCB 和 Al2O

28、3 等。相应多层结构膜总厚在58m 之间。在模具工件上通过 PVD 技术获得优异质量的涂层，应该依赖于高性能的设备和能优化选择的工艺参数。这种设备最好具有下述技精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 29 页术要求：涂覆处理温度低；绕涂性好；涂层沉积均匀；采用增强离化率技术；精确的涂层成分控制；一定的沉积速率；能进行多层复合涂；能得到纳M 结构的涂层；具有PVD 和CVD 的工作模式；能边涂覆边刻蚀，获得最佳的涂层质量。法国 HEF 集团发展并应用等离子体增强磁控溅射（PEMSTM ）技术对涂层的沉积过程进行精确的控制。应用P

29、EMSTM 技术可以达到涂层最高理论密度。HEF 集团真空涂层设备和技术因此在世界上处于领先地位。概括地说，HEF 的设备和技术的主要优势在于：1) 可以独立地对离子的流量和能量进行控制，从而得到最高密度和性能的涂层；2) 采用独特的 OES 系统对等离子体波长进行测量，实现涂层成分的精确控制；3) 获得的所有硬质涂层都具有纳M 级（20nm ）结构；4) 低电压、高真空度环境下均匀的轰击，可以极大地减弱尖角效应；5) 在抽真空的同时进行加热，充分迅速地去除水分，获得优质、高效的沉积效果；6) 最低处理温度可达到80，可用于对几乎所有 材料，包括铝 合金和聚合物 材料进行涂层加工；7) 一台设

30、备同时拥有PVD 和 PACVD 加工模式，给客户的技术升级以充分的支持。法国 HEF 集团通过艾福 表面处理 技术（上海）有限公司已在上精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 29 页海舍福 表面处理 技术有限公司（上海松江）投资引入两种系列的PVD/PACVD 设备，现在能涂覆的硬膜涂层主要有CrN、CrxNY、TiN、TiBN 、TiCN、TiALN 和类金刚石 DLC 膜，他们对 PVD 涂膜前的 H13 钢基材等的表面改性采用液体硫氮碳共渗或液体氮碳共渗也具有鲜明特色，称作为Sursulf/Arcor （舍舍夫 /阿

31、可）技术或Tufftride/ Tenifer （由其 2001 年并入 HEF 集团的德国子公司Durferrit 提供）。相关介绍可参见本期广告及模具工程今年第四期论文。 3 结束语 1) H13 钢是世界上普遍使用的强韧兼具的热作模具钢，具有高的淬透性和抗热裂能力。很多场合应用于制造铝合金压铸模具。 2) H13 钢的国内牌号为 4Cr5M0SiVl ，现在正在向低 Si 高 M0 方向发展。 3) H13 钢的表面改性主要有铁素体氮碳共渗或者硫氮碳共渗以及物理气相沉积硬膜等方法，更为优越的办法是这些方法进行合理组合。如何确保压铸模具 “0”烧焊发布时间 :2011-7-14 19:27

32、:04 来源：中国压铸杂志 文字【大中小】文/浙江精湛化油器有限公司/工程师 /何深富模具是一个传统的制造业,在中国的 模具设计 和制造中 ,采用先进的计算机技术是在上个世纪90 年代后期才开始应用 ,到现在也就十几年的发展时间。当时也就国有大型企业能够购买昂贵的数控设备精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 29 页和设计软件，而在这段时间，由于历史上的原因，当时急需的30 岁左右的技术人员在国家是一个空白，而老的技术员由于对计算机的接受能力有限，所以当时的计算机技术在模具行业一直应用的不算成功。在最近几年，由于大量从业人员

33、的涌入，CAD/CAM/CAE 的应用，才有所起色。本人97 年大学毕业后进入二汽，刚好赶上了当时公司从西班牙引进数控机床，从美国PTC 公司引进软件，加上公司老的技术人员的指导和车间老一辈技工的教诲，对CAD/CAM 在模具行业的应用有自己的一点心得，在此写出来与奋斗在模具的同行共勉。同时借此机会一并感谢当初在二汽化油器厂对我谆谆教导的各位师傅。第一步： 3D 造型压铸件 中的尺寸可以分为3 类，一类为孔尺寸，一类为轴尺寸，一类为位置尺寸，每个尺寸根据公差的要求在造型上要分别处理，现逐一说明。 (假设车间对于未注公差尺寸的控制精度为 0.1) 孔尺寸：传统 压铸件产品中，对于孔尺寸，一般给正

34、偏差，对于不同公差，造型列表如右表: 孔位尺寸：这个简单，一般压铸件产品中，都为 偏差，就直接按名义尺寸造型就可以了，综上所述，我将产品的造型归纳为一句话，按 “ 偏小实体原则造型 ” ，目的是留一定的修模量，车间制造过程难免会有一些加工精度的误差，这个在造型时尽量考虑周到。以上是我根据本公司的工艺水平来确定的方案，不同的公司可以根据自己车间的工艺水平，结合这个“ 偏小实体原则 ” 来确定具体的造型精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 29 页方案。但是模具造型人员必须要注意，公差不能是仅仅标注在图纸上的，必须在 3D 造型

35、中体现。第二步： 模具设计3D 软件发展至今，已经具备了一定的智能和相关的功能，主要体现在以下几个方面1. 设计前期评审阶段，借助模流分析软件，计算出理论上的设计方案，再结合设计人员的专业知识和经验，采纳大家的合理建议，确保主体设计方案一次成功，即使是一次不能成功，也要预留更改方案。因为模具的主体设计方案在整副模具中起着决定性的作用。诚然，站在产品，模具，压铸这几个不同的角度，模具的设计方案会有一定的区别，有时甚至是绝然相反的。如何确保产品的功能性， 模具制造 的简单性，压铸过程的高效性，这个在初期的评审阶段尽量考虑周全为好。2. 尽量采用全 3D 设计，许多公司所谓的全3D 是将 3D 模型

36、一个一个的累积而成的，每个零件保持独立或部分相关联。其实这个非常不好，说一个简单的例子，模具上的一个成型芯子底孔更改，由直径 7 更改为 5，对于真正的全3D 来说，设计人员只需要将直径更改为 5 就可以了，软件将自动更改如下3 点，1,)芯子的台阶大小和高度， 2)模芯上对应的放置芯子的沉台大小和高度，3)模芯上对应的孔径。而许多公司的全3D 是需要设计人员再去分别更改与芯子相关联的形状和尺寸的，更别说整副模具的相关性了。据我所知，在世界范围内只有少数的大公司具有这样的能力，因为要做到精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共

37、29 页这一点，需要非常专业的模具实践和理论知识，同时还需要对使用的软件有一定的二次开发能力。国内能做到这种程度的就更少了。3. 机构分析，利用 3D 软件的便捷，可以对一些复杂的模具结构做受力和运动分析，检查抽芯行程和模具的运动干涉以及水孔干涉，模具透空尺寸等问题，在模具结构 上也可以做到万无一失。第三步：图纸传统的图纸都是在设计完成后再刻写在硫酸纸上作为底图存档，再用晒图机晒出车间使用的图纸，由于晒图机晒出的图纸颜色是蓝色的，所以才有了设计“ 蓝图” 一说。许多人也许站在现在的眼光去看过去，会觉得一点都不方便，因为如果需要改图，是很麻烦的，其实现在的 2D 设计也是一样的麻烦，只不过电脑上

38、的图档代替了当初的硫酸纸而已。现在的许多公司，都将2D 和 3D 隔离开来了，在模具或产品的3D 尺寸更改时， 2D 图纸并不会自动更新，而是需要重新标注尺寸，这样增加了工作量的同时也增加了出错的概率，是非常不可取的，这种做法其实与传统的晒图方法类似。自从有了 3D 软件后， 3D 直接驱动 2D 图纸的更新将是未来 模具设计 行业的方向，许多大型软件也提供了这些功能，只不过是许多公司急功近利，不愿意丢掉原来的思维习惯而已，就像当初的工程师，当听说要他们丢掉传统的画图板时是多么的不依不舍!对于图纸，有几点需要改变观念，现逐一说明。图纸的线条问题，自从3D 出现后，图纸就出现了争论，原始的图纸是

39、手工画的，后来用2D 软件代替了画板，也是一根一根线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 29 页条的画 (其实 2D 软件也就是代替了画图板而已!)，而 3D 的图纸就不一样了，因为 3D 是真切的表达了事物的真实形状，为了更逼真，连相切线条都画出来了，这样在图纸上了有了不受欢迎的线条，许多公司花费巨大的人力去保证所谓的图面“ 整洁” ，增加了无谓的失误。其实这个仅仅是一个看图习惯而已，3D 的图纸看习惯了，可以清楚的看出产品的真实意图，更有立体感，今后将会被基层的工人所认同的。图纸的简化，有了数控加工和3D 设计，许多尺

40、寸都通过数控程序来控制了，少了许多的标注，这为车间的“ 无图纸 ” 化提供了一种可能。许多复杂的成型部分都可以不用标注尺寸，只有那些任然使用传统工艺制造的部位，例如螺钉孔(需要钻床加工 )，模芯的外形尺寸 (需要铣床磨床加工 )等按公差标注，其它的就标注一些公差要求严的成型部位和一些需要检查的部位就足够了。因为数控加工的特性就是，如果有错，很容易发现，仅检查个别地方就能发现所有数控加工的尺寸的正确性。新逆向软件的检测功能在今后的应用将会越来越广，到时候只需要将加工出来的模具用激光扫描进电脑，同设计的 3D 比较一下就可以了，到那时，就更加无图纸化了。采用新的标注方法，针对原始标注中的许多难点，

41、3D 软件提供了新的标注方法，其中最明显的就数孔位和孔形状的标注了，成千上万的孔的标注一分钟内就能标注完整。首页 - 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 29 页商机 - 资讯 - 展会 - 人才 - 黄页 - 精英 - 学院 - 视频 - 协会 - 行业分类 - 问答 - 压铸家园免费注册 请登录 您好，欢迎来到中国压铸网！您所在的位置：中国压铸网 资讯中心 压铸模具资讯 正文请输入关键字 :压铸模具系统浇道参数PQ2 设计技术发布时间 :2011-5-12 17:33:24 来源：互联网 文字【大中小】精选学习资料 -

42、 - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 29 页李湘生 ，柳百成 z (1.浙江工程学院机控学院，浙江杭州310018 。2.清华大学机械工程系，北京 100084) 摘要：压铸技术中，浇道参数的确定是一项最复杂的工作，也是一项最重要的工作。本文在PQ2图的基础上提出了确定浇道参数的一个新方法，该方法不仅考虑了所成形零件的有关因素，而且考虑了 压铸机 的有关参数，从而可以更科学，更实用，该方法在生产实际应用后取得了良好的效果。关键词：压铸。模具。浇道中图分类号： TG249.2 。TG241 文献标识码： B 文章编号：1001.4977(2

43、004)11.0929.03 PQ2 Design Techn ique of Gating Parameters for D ieCasting Die Systern LI Xiang.sheng 。， L IU Bai.cheng (1.School of Mechanic and Control，Zhejiang Institute of Science and Tecnology ，Hangshou 310018 ，Zhejiang 。China。2.Department of Mechanical Engineering，Tsinghua University ，Beijing 1

44、00084 ，China) 压铸技术在发展的过程中，浇道系统常常比压铸的其他课题更容易引起人们的争议和论述，说明浇道系统包含了许多学科的知精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 29 页识。压力 铸造自问世以来。较长时期内。浇道系统的设计一直是建立在经验的基础上。具体做法是根据铸件品质对浇道的设计做出评估，然后反复修改浇道，直到所得铸件满足要求为止。只是到了最近的 20 多年来， PQ2图这一新技术产生以后，浇道设计才将理论设计、科学计算和参数测定结合在一起，po2 图标志着压铸技术的重大进步 1，2l。1 浇道计算模型金属液

45、在型腔内的填充，是一个高压、高速流动过程。填充过程中， 填充条件由压力、速度、温度、时间和排气等因素组成。浇道系统与压力传递、填充速度、填充时间、凝固时间、型腔温度、金属温度以及排气条件等方面有密切关系。在有些研究中。PQ2图主要应用于核查已设计的浇道系统和压铸机 所提供的能量。但是根据本研究。 PQ2图还有一个重要的用途，就是直接根据PQ2图设计浇道的关键参数。压铸机 的压铸过程是二个液压系统：一个液压系统是压铸机 的液压系统。另一个液压系统是金属液从坩埚到型腔的液体传递系统。为了表述的方便，先对本文所用的一些符号进行说明。Ps ， 作用于压室内金属液的压射比压。 ，金属液的密度。应用伯努利

46、定律的一个简化形式3J，可以得出金属液的流动系统中内浇遭处的压射压力：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 29 页则内浇道速度等于金属的流量Q 除以内浇道面积 F 的乘积所以有：此式揭示了压射压力与流量的函数关系。如果用线图表示就是模具的浇遭系统应有的压力与流量关系线。压铸机 压射过程的液体流动系统如图 1 所示，当压射冲头移动时，蓄能器的部分压力用于提供压射缸的液体流动所需能量。剩余的能量则作为推动冲头的有效压力，液体流动所需的压力则与压射逐度的平方成正。根据伯努利定律 有：式(5)表明了压铸机 能够提供的压射比压与流量

47、的关系，即压射比压与流量的平方幂呈一次线性关系式(2)是金属压铸所需的能量，式(5)是机床能够提供的能量。一般来说总是要求 压铸机 能够提供的能量大于模具所要求的能量。那么在实际工作过程中的工作状态则是由这两种关系决定的。联立方程 (1)和方程 (4)则有：解上述方程组，可得到：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 29 页将 a、b 分别代入上式可得这个公式说明了确定浇道面积的依据。浇道面积主要根据压铸机的有关技术参数和零件充填速度确定，当要求零件充填速度高时，浇道面积就要减小，同时如果压铸机 所能提供的能量较高，那么浇道

48、面积可以增加。另一方面，浇道面积还受到浇道流动效率、合金密度的影响，当浇道流动效率高时，浇道面积可以减小，相反，如果所设计浇道不能满足要求，也可以通过修改浇道参数提高流动效率。对于轻合金，必须采用较大的浇道面积才能满足要求。这些与现有的压铸模具设计 手册4 里的结论不同。2 极限浇道速度式(8)说明当浇道速度增加，那么浇道的面积就必须减小，但是极限浇道面积最小是0，所以浇道速度存在一个上限。这个上限大致可以按下式估计：最大浇道速度可以提供一个设计参考：如果模具系统和压铸机系统的参数设计不匹配，那么这个最大速度值可能小于压铸高质量零件所需要的压铸速度。那么就无论怎么修改模具都不能得到合格品，这是

49、成品率低下的一个根本原因。而薄壁锌合金压铸件 所需要的浇道速度一般为 (根据研究的结果 )4050m/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 29 页对于拉链 压铸件一般采用 150kN 压铸机 ，压铸合金采用锌合金， 有如下的一些基本参数：Ds =38ram ，Dg 38 mm 2.4=91.2mm 则得到最大浇道速度为55.84m/s 。3 浇道速度校核公式从另一个角度考虑，从实际的浇道截面积可以得到实际的浇道速度：对于 150kN 压铸机，浇道截面积为24mm2 的情况(公司很多模具的浇道截面积都是24mm2) 时，

50、计算得 n =52m/s。这个速度超过了一般压铸的要求速度，这样有可能引起压铸件 中出现漩涡现象。对此可以通过调整浇道大小来改变压铸速度。4 填充时间上面的讨论主要是关于从浇道的设计来保证零件的表面质量和内部质量， 但是还有一个问题必须注意，就是体积较大的零件采用小面积浇道时，将导致填充时间太长，不能完全填充或者填充不满。这就要求实际填充时间必须小于该零件所要求的填充时间。零件所要求的填充时间与零件的材料、温度和零件最小壁厚有关，在过去的研究中已经针对不同的材料提出了计算模型，这方面已经有许多可用的资料。但是，对于一种特定的零件、特定的压铸模具和特定 压铸机 ，实际填充时间是很难计算准确的，这