17/17第2章壓鑄設備2.1壓鑄機的工作原理與分類2.1.1壓鑄成型特點熔融合金在高壓、高速條件下充型，并在高壓下冷卻凝固成型的一種周密鑄造方法。壓鑄特點：①壓鑄件尺寸精度和表面質量高；②壓鑄件表層組織致密，硬度和強度較高，表層較耐磨。③可采納鑲鑄法簡化裝配和制造工藝；④生產率高，易實現機械化和自動化；⑤由于壓鑄速度極快，型腔氣體難于完全排除，厚壁難以補縮，使壓鑄件易出現氣孔和縮松；⑥壓鑄模具結構復雜、材料及加工的要求高。2.1.2壓鑄機的分類、型號1．分類按熔煉爐設置、壓射裝置、鎖模裝置布局等。熱壓室壓鑄機臥式冷壓室壓鑄機立式冷壓室壓鑄機全立式冷壓室壓鑄機2．型號J1113BJ表示金屬性鑄造設備；第一位數字表示所屬列，共有兩列，“1”為冷壓室，“2”為熱壓室；第二位數字表示所屬“組”，共有9組，“1”表示臥式，“5”表示立式；第二位數字后數字表示鎖模力的1/100kN;型號后的字母表示第幾次改型設計。2.1.3壓鑄機的工作原理熱壓室壓鑄機熱壓室壓鑄機工作原理圖1-動模；2-定模；3-噴嘴；4-壓射沖頭；5-壓室；6-坩堝a-壓室通道；b-鵝頸嘴；c-鵝頸通道壓射部分與金屬熔化部分連為一體，并浸在金屬液中。鵝頸嘴b的高度應比坩堝內金屬液最高液面略高，使金屬液不致自行流入模腔。模具閉合。壓射時，沖頭向下封住通道a時，壓室、鵝頸通道、模腔構成密閉系統。沖頭以一定的推力和速度將金屬液壓入模腔，充滿型腔并保壓適當時刻后，沖頭提升復位。立式冷壓室壓鑄機鎖模部分呈水平設置，負責模具的開、合及壓鑄件的頂出。壓射部分呈垂直設置，壓室與金屬熔爐分開。壓鑄時，模具閉合，舀取一定金屬液倒入壓室，反料沖頭應上升堵住澆道b，以防金屬液自行流入模腔。當壓射沖頭下降接觸金屬液時，返料沖頭隨壓射沖頭下移，使壓射室與模具澆道相通，金屬液迅速充滿模腔a。冷卻后，壓射沖頭上升復位，反料沖頭往上移動，切斷余料e并將其頂出壓室，接著開模頂出壓鑄件。立式冷壓室壓鑄機工作原理圖a)合模；b)壓射；c)開模、取件1-動模；2-定模；3-壓射沖頭；4-壓室；5-反料沖頭a-模腔；b-澆道；c-金屬液；d-壓鑄件；e-余料臥式冷壓室壓鑄機壓室與熔爐分開設置，壓室水平布置，并可從鎖模中心向下偏移一定距離。壓鑄時，金屬液c注入壓室→沖頭向前壓射→金屬液經內澆道a壓射入模腔b→保壓冷卻→開模，同時，沖頭接著前推，將余料e推出壓室，讓余料隨動模1移動，壓射沖頭復位。動模開模結束、頂出壓鑄件d，再合模。臥式冷壓室壓鑄機工作原理圖a)合模；b)壓射；c)開模、取件1-動模；2-定模；3-壓室；4-壓射沖頭；a-內澆道；b-模腔；c-金屬液；d-壓鑄件；e-余料全立式冷壓室壓鑄機（1）壓射沖頭上壓式壓鑄機金屬液2倒入壓室3，模具閉合，壓射沖頭1上壓，金屬液經澆注系統進入模腔6，冷卻后開模，沖頭接著上升，推動余料7隨鑄件移動，通過模具頂出機構頂出壓鑄件及澆注系統，同時，沖頭復位。全立式冷壓室(上壓式)壓鑄機工作原理圖a)澆注金屬液；b)合模、壓射；c)開模、頂出鑄件1-壓射沖頭；2-金屬液；3-壓室；4-定模；5-動模；6-模腔；7-余料（2）壓射沖頭下壓式壓鑄機模具閉合后，金屬液3澆入壓室2，反料沖頭在彈簧5作用下上升封住橫澆道6，壓射沖頭1下壓時，迫使反料沖頭后退，金屬液經澆道進入模腔，冷卻后開模，沖頭復位。頂出機構頂出鑄件及澆注系統凝料。推出機構復位后，反料沖頭在彈簧作用下復位。全立式冷壓室(下壓式)壓鑄機工作過程a)合模、澆注金屬液；b)壓射成型；c)開模、頂出鑄件1-壓射沖頭；2-壓室；3-金屬液；4-反料沖頭；5-彈簧；6-橫澆道2.2壓鑄機的本體結構2.2.1壓鑄機的結構形式及特點差不多結構：合模機構、壓射機構、機座、動力部分、液壓與電氣操縱系統、其它輔助裝置。合金熔爐、保溫爐。熱壓室壓鑄機熔煉、保溫與壓射裝置構成機床的鑄料系統。壓射裝置浸沒于金屬液中，結構緊湊。鎖模裝置類似于塑料注射機。配有數字式溫控和可編程操縱系統，可選配自動取件機械手、抽芯裝置等附件。多為中小型機，易實現自動化，生產率高，金屬消耗量少。但壓射構件易被浸蝕，也阻礙合金純度。多用于鉛、錫、鋅等鑄件。PLC操縱熱壓室壓鑄機1-電氣操縱柜；2-合模部分；3-取件機械手；4-壓射裝置；5-增壓蓄能器；6-合金熔爐；7-集中冷卻裝置；8-操作面板；9-床身；10-手動潤滑泵臥式冷壓室壓鑄機壓射裝置和鎖模裝置呈水平分布，壓射裝置由壓室和壓射沖頭組成，并可依照模具澆注系統需要向下偏移一定距離。鎖模裝置與臥式塑料注射機相似。壓室工作條件比熱壓室好，可采納大噸位臥式壓射缸，適于中大型壓鑄機。可用于鋁合金、鎂合金、銅合金及黑色金屬。J1116型臥式冷壓室壓鑄機1-電氣操縱柜；2-液壓系統；3-鎖模裝置；4-操作面板；5-壓射裝置；6-取料機械手；7-快速壓射蓄能器；8-增壓蓄能器；9-床身；10-自動潤滑系統立式冷壓室壓鑄機壓射裝置呈垂直分布，由壓室、壓射沖頭、反料沖頭組成，進料口在機床模板中心處。鎖模裝置水平分布，結構與臥式冷壓室壓鑄機相同。占地面積小。雜質上浮、壓射時不易進入模腔，有利于提高鑄件質量。模具模腔可沿中心對稱布置，使模具壓力中心與壓鑄機鎖模中心重合，便于壓鑄具有中心澆口的鑄件。多了一組余料切除裝置，生產率較前二者低，金屬液壓力損失大。可用于鋅、鋁、鎂、銅合金壓鑄件。全立式冷壓室壓鑄機壓射裝置和鎖模裝置均呈垂直分布，總體結構類似于四柱液壓機。按壓射沖頭運動方向的不同可分為上壓式和下壓式。特點：模具水平放置，穩固可靠，安放嵌件方便，廣泛用于壓鑄電動機轉子類零件；金屬液進入模腔轉折少，流程短，減少了壓力和熱量損失；占地面積小。但高度大，鑄件頂出后常需人工取出，不易實現自動化。2.2.2壓鑄機的要緊機構示例壓射裝置達到工藝要求的壓射比壓和壓射速度，且壓射速度、壓射力、壓力建立時刻等方便可調。（1）增壓缸有背壓的壓射裝置壓射增壓機構1-壓室；2-壓射沖頭；3-冷卻水通道；4-壓射桿；5-活塞桿；6-壓射缸；7-壓力表；8-分油器；9-節流閥桿；10-彈簧；11-背壓腔；12-增壓活塞；13-單向閥閥芯；14-油孔；15-調節螺桿；16-壓射支架；17-升降器由帶緩沖器的一般液壓缸和增壓器組成，聯合實現分級壓射，具有兩種速度和一次增壓壓射的機構。第一級壓射：壓力油經油孔14進入，由于背壓腔11有背壓，增壓活塞12不能前移，壓力油經單向閥進入壓射缸后腔，匯合在緩沖桿周圍的分油器8中，由于節流閥桿9的作用，只有專門小流量的壓力油從分油器的中心孔進入，作用在壓射活塞的緩沖桿端部截面上，作用力也專門小，因而壓射活塞慢速前進，進行慢速壓射，壓射沖頭2緩慢地封閉壓室1注液口，以免金屬液溢出，同時，有利于壓室空氣排出、減少氣體卷入。第二級壓射：當壓射沖頭越過注液口，大流量壓力油進入壓射缸，推動壓射活塞快速前進，實現快速壓射充模。第三級壓射：金屬液充滿模腔，壓射活塞停止前進的瞬間，增壓活塞及單向閥閥芯13前后壓力不平衡，增壓活塞因壓差作用而前移，單向閥閥芯在彈簧10作用下自行關閉，實現壓射增壓。（2）增壓缸無背壓的壓射裝置分罐式壓射增壓結構1-壓室；2-壓射沖頭；3-隨動桿；4-壓射缸；5-快速壓射行程感應開關；6-增壓缸；7-增壓蓄能器入油口；8-增壓缸操縱閥；9-增壓速度調節螺栓；10-增壓起始時刻調節入油口；11-壓射力調節閥；12-增壓缸起動閥；13-慢速壓射與快速壓射蓄能器入油口；14-壓射沖頭回程入油口采納分罐式壓射增壓器結構。用兩個蓄能器分不對壓射缸和增壓缸進行快速增壓。增壓壓力通過調整蓄能器壓力來改變，壓射速度、壓射力和壓射力建立時刻都能分不單獨調節。工作：合模結束信號發訊后，壓射開始，壓力油由油口13進入壓射缸4進行慢速壓射，當隨動桿3離開行程感應開關5時，切換為快速壓射，現在，快速壓射蓄能器的壓力油通過油口13進入壓射缸進行快速壓射，快速壓射工作油同時進入增壓缸起動閥12。當模腔內金屬液充滿，快速壓射因突然停止引起的壓力沖擊使閥12換向，受閥12操縱的增壓缸操縱閥8打開，增壓蓄能器的壓力油進入增壓缸，推動增壓活塞產生壓射增壓。優點：①壓射速度高，反應與升壓時刻短；②反應與升壓時刻可單獨調節；③壓力穩定不受壓射速度阻礙；④增壓壓力可通過增壓蓄能器上的減壓閥直接進行調整；⑤由于壓射與增壓蓄能器分開，互不干擾。合模裝置要緊完成模具的開、合及鑄件頂出等。要求它動作既平穩又迅速，鎖緊可靠，便于壓鑄模的裝卸和模具的清理，壓鑄件的取出方便可靠。全液壓鎖模機構、液壓-機械聯合鎖模機構。全液壓式合模機構1-差動活塞；2-充液箱；3-填充閥；4-合模缸座；5-動模板；6-凸塊；7-增壓器全液壓合模機構。整個機構由合模缸組、活塞組、動模板5、充液箱2、填充閥3和增壓器7等組成。V3為開模腔、V1為內合模腔、V2為外合模腔，活塞組中的差動活塞1和外活塞及動模板相連接。合模時，V1通入液壓油，雖V3也通入液壓油，但差動活塞兩邊受力不同而右移，帶著動模快速右移。隨著動模板5移動，V2腔容積不斷增大、形成較大的真空度，自動打開填充閥3（現在閥a孔通液壓油），使大量油液從充液箱向V2合模缸充液、進行快速合模。當模具將閉緊時，由于動模板5拖動著拉桿凸塊6打開凸輪閥，壓力油進入V2腔，V2腔內壓力升高，填充閥的閥門關閉，轉為慢速合模，直至模具閉合。現在，V2腔內壓力升高到與管路中壓力一致（～10MPa），但尚未達到壓射時所需的最大合模力，因為增壓器未起作用。增壓器通道e與V2腔相通，壓射時，壓力油從孔c進入增壓器，克服彈簧4的彈力，頂開單向閥芯3，進入增壓器液壓缸左腔，推動活塞右移，使V2腔內壓力增高，實現增壓，使V2腔壓力達23MPa，鎖模力達1250kN。開模時，V1腔和增壓器從孔c回油，壓力撤消，合模機構的差動活塞在V3腔常壓壓力油作用下，帶著動模回位開模。現在，V2腔內的油液必須迅速排回充液箱，為此，壓力油從填充閥上端b孔通入，讓先導推桿6推開填充閥內的先導閥門，從而，打開閥門3，使V2腔中油液先慢后快地排回充液箱，以實現開模過程的動作先慢后快。全液壓合模機構一般用于小型或中型壓鑄機；大中型壓鑄機合模機構，一般采納液壓-機械合模機構。填充閥1、3-彈簧；2-閥門；4-先導閥門；5-閥座；6-先導推桿；7-缸座；8-活塞缸；9-活塞增壓器1-活塞；2-單向閥體；3-閥芯；4-彈簧；5-活塞桿；6-活塞；7-增壓缸液壓系統電氣操縱系統輔助裝置（1）氣壓注料裝置（2）取料機械手2.3壓鑄機要緊技術參數與選用2.3.1壓鑄機的要緊技術參數壓射、合模、設備技術經濟指標。合模力合模裝置對模具所能施加的最大夾緊力，kN壓射力壓射沖頭作用于金屬液的最大力，kN壓射比壓壓射沖頭作用于單位面積金屬液表面上的壓力，MPa是確保制品致密性和金屬液充填能力的重要參數。P為壓射比壓(Pa)；F為壓射力(N)；d為壓室直徑(m)；A為壓射沖頭截面積(m2)壓室容量壓室每次澆注能夠容納金屬液的最大質量，kg工作循環次數壓鑄機每小時最高循環周期數。一般以設備的空循環時刻來表示。合模部分差不多尺寸包括模板尺寸、拉桿有效間距、模板間距、模具最大和最小厚度等。決定了設備所用模具尺寸大小及它們間的安裝關系。此外，還有開模力、開模行程、頂出力和行程、澆注重心偏距、設備動力、外形尺寸等。2.3.2壓鑄機的選用鎖模力校核鎖模力大于模具的脹模力。K為安全系數1～1.3，小型薄壁鑄件取小值，大型鑄件取大值。鎖模力校核計算示意圖壓室容量校核每次壓鑄的金屬液總量不得超過壓室可容納的金屬液總量。開模行程校核全液壓合模機構，設備開模行程為合模行程減去模具厚度；曲肘式合模機構，模具厚度對開模行程無阻礙。模具安裝尺寸的校核①澆口套與壓室(冷室)、澆口套與噴嘴(熱室)連接處配合要正確。②模具外形尺寸應小于壓鑄機模板尺寸，且通常，長(或寬)方向應小于壓鑄機拉