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一.壓鑄機(jī)的分類及其工作方式
壓鑄機(jī)的分類方法很多,按使用范圍分為通用壓鑄機(jī)和專用壓鑄機(jī);按鎖模力大小分為小型機(jī)(≤4 000 kN)、中型機(jī)(4 000 kN~10 000 kN)和大型機(jī)(≥10 000 kN);通常,主要按機(jī)器結(jié)構(gòu)和壓射室(以下簡(jiǎn)稱壓室)的位置及其工作條件加以分類,各種類型的壓鑄機(jī)的名稱。
壓鑄機(jī)的分類:
熱室壓鑄機(jī)
冷室壓鑄機(jī)
常規(guī)熱室壓鑄機(jī)
臥式熱室壓鑄機(jī)
立式冷室壓鑄機(jī)
臥式冷室壓鑄機(jī)
全立式冷室壓鑄機(jī)
壓鑄機(jī)由下列各部分組成:
(1)合模機(jī)構(gòu)
驅(qū)動(dòng)壓鑄模進(jìn)行合攏和開(kāi)啟的動(dòng)作。當(dāng)模具合攏后,具有足夠的能力將模具鎖緊,確保在壓射填充的過(guò)程中模具分型面不會(huì)脹開(kāi)。鎖緊模具的力即稱為鎖模力(又稱合型力),單位為千牛(kN),是表征壓鑄機(jī)大小的首要參數(shù)。
(2)壓射機(jī)構(gòu)
按規(guī)定的速度推送壓室內(nèi)的金屬液,并有足夠的能量使之流經(jīng)模具內(nèi)的澆道和內(nèi)澆口,進(jìn)而填充入模具型腔,隨后保持一定的壓力傳遞給正在凝固的金屬液,直至形成壓鑄件為止。在壓射動(dòng)作全部完成后,壓射沖頭返回復(fù)位。
(3)液壓系統(tǒng)
為壓鑄機(jī)的運(yùn)行提供足夠的動(dòng)力和能量。
(4)電氣控制系統(tǒng)
控制壓鑄機(jī)各機(jī)構(gòu)的執(zhí)行動(dòng)作按預(yù)定程序運(yùn)行。
(5)零部件及機(jī)座
所有零部件經(jīng)過(guò)組合和裝配,構(gòu)成壓鑄機(jī)整體,并固定在機(jī)座上。
6)其他裝置
先進(jìn)的壓鑄機(jī)還帶有參數(shù)檢測(cè)、故障報(bào)警、壓鑄過(guò)程監(jiān)控、計(jì)算機(jī)輔助的生產(chǎn)信息的存儲(chǔ)、調(diào)用、打印及其管理系統(tǒng)等。
(7)輔助裝置
根據(jù)自動(dòng)化程度配備澆料、噴涂、取件等裝置。
立式冷室壓鑄機(jī)的工作方式:
壓室7呈垂直放置,而上沖頭8處于壓室上方(圖上方的位置),下沖頭10則位于堵住噴嘴5孔口處,以免金屬液澆入壓室內(nèi)自行流入噴嘴孔。模具的開(kāi)、合動(dòng)作呈水平移動(dòng),開(kāi)模后,壓鑄件留在動(dòng)模。工作步驟如下:
(1)合攏模具;
(2)以人工或其他方式將金屬液澆入壓室;
(3)上沖頭以較低的壓射速度下移,進(jìn)入壓室內(nèi)及至剛接觸金屬液液面;
(4)上沖頭轉(zhuǎn)為較高的壓射速度壓下,而下沖頭則與上沖頭保持著中間一段存有金屬液的相對(duì)距離同步地快速下移;
(5)當(dāng)下沖頭下移至讓出噴嘴孔口時(shí),正好下到{zd2}部而被撐?。挥谑?,上、下沖頭一同擠壓金屬液高速向噴嘴孔(直澆道6的一部分)噴射;
(6)金屬液通過(guò)由噴嘴、澆口套4、定模的錐孔和分流器2組成的直澆道6,從內(nèi)澆口3填充進(jìn)入模具型腔;
(7)填充完畢,但上沖頭仍保持一定的壓力,直至型腔內(nèi)的金屬液完全凝固成壓鑄件1為止;澆道和壓室內(nèi)的金屬液分別凝固為直澆口和余料餅9;
(8)上沖頭提升復(fù)位;同時(shí),下沖頭向上動(dòng)作,將尚與直澆口相連的余料餅切離;
(9)下沖頭繼續(xù)上升,把余料餅舉出壓室頂面,再以人工或其他方式取走;
(10)下沖頭下移復(fù)位至堵住噴嘴孔口;
(11)打開(kāi)模具,壓鑄件和直澆口一同留在動(dòng)模上,隨即頂出并取出壓鑄件;一旦切離余料餅之后,開(kāi)模動(dòng)作可以立即執(zhí)行,也可以稍緩至適當(dāng)?shù)臅r(shí)候執(zhí)行,與下沖頭完成上舉和復(fù)位的動(dòng)作無(wú)關(guān);至此,完成一次壓鑄循環(huán)。
臥式冷室壓鑄機(jī)的工作方式
壓室7呈水平放置,壓射沖頭5處于壓室右端虛線位置。模具的開(kāi)、合動(dòng)作呈水平移動(dòng),開(kāi)模后,壓鑄件留在動(dòng)模。工作步驟如下:
(1)合攏模具;
(2)將金屬液以人工或其他方式澆入壓室;
(3)壓射沖頭按預(yù)定的速度和一定的壓力推送金屬液,使之通過(guò)模具的澆道3,從內(nèi)澆口2填充進(jìn)入模具型腔;
(4)填充完畢,沖頭保持一定的壓力,直至金屬液完全凝固成為壓鑄件1為止;這時(shí),澆道和澆口套6(沒(méi)有澆口套的模具在該處即為連體壓室)內(nèi)的金屬液也同時(shí)凝固,成為澆口和余料餅4;
(5)打開(kāi)模具,沖頭與開(kāi)模動(dòng)作同步移動(dòng),從而推著余料餅隨著壓鑄件和澆口一同留在動(dòng)模而脫離定模,到達(dá)一定的距離時(shí),沖頭便返回復(fù)位;
(6)開(kāi)模后,壓鑄件、澆口和余料餅留在動(dòng)模上,隨即頂出并取出壓鑄件;
至此,完成一次壓鑄循環(huán)。
全立式冷室壓鑄機(jī)的工作方式
壓室5垂直放置在機(jī)器的下部,模具的開(kāi)、合動(dòng)作為上下移動(dòng),故稱為全立式壓鑄機(jī)。通常模具的動(dòng)模固定在上方,開(kāi)模后,壓鑄件留在動(dòng)模。工作步驟如下:
(1)將金屬液以人工或其他方式澆入壓室;
(2)合攏模具;
(3)沖頭6上移壓送金屬液,通過(guò)澆道3、分流器4,從內(nèi)澆口2填充進(jìn)入模具型腔;
(4)填充完畢,沖頭保持一定的壓力直至金屬液完全凝固成為壓鑄件1為止;這時(shí),澆道和壓室內(nèi)的金屬液也同時(shí)凝固,而壓室內(nèi)的便成為余料餅7;
(5)打開(kāi)模具,沖頭與開(kāi)模動(dòng)作同步向上移動(dòng),從而使余料餅跟隨壓鑄件和澆口一同隨著動(dòng)模上移而脫離定模,到達(dá)一定的距離時(shí),沖頭便下移復(fù)位;
(6)開(kāi)模后,隨即頂出并取出壓鑄件;
至此,完成一次壓鑄循環(huán)。
二.壓鑄機(jī)的選用
壓鑄機(jī)的選用,對(duì)壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、管理成本等諸多方面,有著十分重要的影響。為此,合理地選擇適用的壓鑄機(jī),是一項(xiàng)技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性都很強(qiáng)的工作。
熱室壓鑄機(jī)的特點(diǎn)
目前生產(chǎn)中,多數(shù)采用常規(guī)的熱室壓鑄機(jī)。市場(chǎng)供應(yīng)的以鎖模力小于4000 kN的機(jī)器為主導(dǎo),更多的則是鎖模力在1600 kN以下,而鎖模力大于4000 kN的很少。其特點(diǎn)如下:
(1)通常以低熔點(diǎn)合金的壓鑄為主,而以鋅合金為典型;
(2)以小型壓鑄件的生產(chǎn)為宜,中、大型壓鑄件不宜采用熱室壓鑄;
(3)填充進(jìn)入模具型腔的金屬液始終在密閉的通道內(nèi)流動(dòng),氧化夾雜物不易卷入,對(duì)壓鑄件的質(zhì)量較為有利;
(4)壓鑄過(guò)程的自動(dòng)化容易實(shí)現(xiàn);
(5)由于不需要澆料程序,在正常運(yùn)行的狀態(tài)下,生產(chǎn)效率較高;
(6)壓射比壓稍低,并且壓射過(guò)程沒(méi)有增壓階段,但對(duì)小型、薄壁件影響較?。?/span>
(7)壓射沖頭、澆壺、噴嘴等熱作件的壽命難以掌握和控制,失效后更換較為費(fèi)時(shí);
(8)更換或修理熔爐時(shí),要拆裝熱作件,增加了輔助時(shí)間;
(9)對(duì)于高熔點(diǎn)合金的熱室壓鑄,目前仍以鎂合金較為適宜,而用于鎂合金的熱室壓鑄機(jī),同樣存在上述的特點(diǎn)。
立式冷室壓鑄機(jī)的特點(diǎn):
(1)適合于鋅、鋁、鎂、銅等多種合金的壓鑄;
(2)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中用量較少,并以小型機(jī)占多數(shù);
(3)壓室呈垂直放置,金屬液澆入壓室后,氣體在金屬液上面,壓射過(guò)程中包卷氣體較少;
(4)壓射壓力經(jīng)過(guò)的轉(zhuǎn)折較多,使壓力傳遞受到影響,尤其在增壓階段,因噴嘴入口處的孔口較小,壓力傳遞不夠充分;
(5)方便于開(kāi)設(shè)中心澆口;
(6)機(jī)器的長(zhǎng)度方向占地面積較小,但機(jī)器的高度相對(duì)較高;
(7)下沖頭部位竄入金屬液時(shí),排除故障的工作不方便;
(8)生產(chǎn)操作中有切斷余料餅和舉出料餅的程序,降低生產(chǎn)效率;
(9)采用自動(dòng)化操作時(shí),增加從下沖頭的頂面取走余料餅的程序。
臥式冷室壓鑄機(jī)的特點(diǎn):
(1)適合于各種有色合金和黑色金屬(目前尚不普遍)的壓鑄;
(2)機(jī)器的大小型號(hào)較為齊全;
(3)生產(chǎn)操作少而簡(jiǎn)便,生產(chǎn)效率高,且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;
(4)機(jī)器的壓射位置較容易調(diào)節(jié),適應(yīng)偏心澆口的開(kāi)設(shè),也可以采用中心澆口,此時(shí)模具結(jié)構(gòu)需采取相應(yīng)措施;
(5)壓射系統(tǒng)的技術(shù)含量較高;
(6)壓射過(guò)程的分級(jí)、分段明顯并容易實(shí)現(xiàn),能夠較大程度地滿足壓鑄工藝的各種不同的要求,以適應(yīng)生產(chǎn)各種類型和各種要求的壓鑄件;
(7)壓射過(guò)程的壓力傳遞轉(zhuǎn)折少;
(8)壓室內(nèi)金屬液的水平液面上方與空氣接觸面積較大,壓射時(shí)易卷入空氣和氧化夾雜物;對(duì)于高要求或特殊要求的壓鑄件,通過(guò)采取相應(yīng)措施仍能得到較滿意的結(jié)果。
全立式冷室壓鑄機(jī)的特點(diǎn):
(1)廣泛用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的壓鑄,多為中小型機(jī)器;
(2)此類壓鑄機(jī)比同噸位其他壓鑄機(jī)器的占地面積小,但高度較高;
(3)金屬液進(jìn)入模具型腔時(shí)轉(zhuǎn)折少、流程短,壓力損耗??;
(4)澆注金屬液時(shí),需越過(guò)模具分型面,應(yīng)保證液滴不會(huì)滴在模具分型面上;
(5)壓射機(jī)構(gòu)在下方,更換壓室和維修工作都不方便。
選用壓鑄機(jī)的基本原則:
(1)了解壓鑄機(jī)的類型及其特點(diǎn);
(2)考慮壓鑄件的合金種類以及相關(guān)的要求;
(3)選擇的壓鑄機(jī)應(yīng)滿足壓鑄件的使用條件和技術(shù)要求;
(4)選定的壓鑄機(jī)在性能、參數(shù)、效率和安全等方面都應(yīng)有一定的裕度,以確保滿意的成品率、生產(chǎn)率和安全性;
(5)在保證第4點(diǎn)的前提下,還應(yīng)考慮機(jī)器的可靠性與穩(wěn)定性,據(jù)此來(lái)選擇性價(jià)比合理的壓鑄機(jī);
(6)對(duì)于壓鑄件品種多而生產(chǎn)量小的生產(chǎn)規(guī)模,在保證第4點(diǎn)的前提下,應(yīng)科學(xué)地選擇能夠兼容的規(guī)格,使既能含蓋應(yīng)有的品種,又能減少壓鑄機(jī)的數(shù)量;
(7)在壓鑄機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和性能參數(shù)中,首要應(yīng)注意的是壓射性能,在同樣規(guī)格或相近規(guī)格的情況下,優(yōu)先選擇壓射性能的參數(shù)范圍較寬的機(jī)型;
(8)在可能的條件下,盡量配備機(jī)械化或自動(dòng)化的裝置,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、安全生產(chǎn)、企業(yè)管理以及成本核算都是有益的;
(9)評(píng)定選用的壓鑄機(jī)的效果,包括:成品率、生產(chǎn)率、故障率、維修頻率及其工作量、性能的穩(wěn)定性、運(yùn)行的可靠性以及安全性等。
選型前的技術(shù)測(cè)算工作:
選型的原始要素包括壓鑄件的圖樣、實(shí)物、合金種類、{zd0}外廓尺寸(長(zhǎng)×寬×高)、凈重、平均壁厚、{zd0}壁厚、小壁厚、需要抽芯的方向及個(gè)數(shù)、需要抽芯的{zd0}長(zhǎng)度以及特殊結(jié)構(gòu)。
壓鑄件的使用條件和技術(shù)要求(包括后續(xù)加工工序)。
生產(chǎn)大綱 需求量(月度、季度或年度)、壓鑄生產(chǎn)的工作制度。
(1)初定壓鑄機(jī)的鎖模力
測(cè)算模具分型面上的金屬投影面積,設(shè)為A(mm2),通常包括壓鑄件(按型腔數(shù))、澆道系統(tǒng)、溢流系統(tǒng)和壓室直徑等4個(gè)部分的面積的總和(當(dāng)有真空抽氣道時(shí)應(yīng)另加)。根據(jù)壓鑄件的技術(shù)要求選用增壓比壓,設(shè)為pz(MPa);模具分型面上金屬投影的脹型力,設(shè)為F1(kN),則
F1 = A × pz
動(dòng)、定模合攏楔緊斜面(含抽芯機(jī)構(gòu))在合模方向的分力的總和,設(shè)為F2(kN);合模方向的脹型力的總和,設(shè)為F0(kN),于是
F0 = F1 + F2
選擇的壓鑄機(jī)的鎖模力,設(shè)為F(kN),同時(shí)考慮安全系數(shù)k(一般取0.85~0.95),測(cè)算時(shí),選擇壓鑄機(jī)的鎖模力F應(yīng)大于脹型力F0,即
F > F0 / k
(2)查對(duì)已選的壓鑄機(jī)與模具體積及安裝尺寸的匹配情況
①壓鑄機(jī)4根大杠(又稱拉杠)的內(nèi)間距應(yīng)大于模具的橫向與豎向的模板外廓尺寸;②壓鑄機(jī)可調(diào)的模具厚度尺寸應(yīng)在模具總厚度(含定模、動(dòng)模和動(dòng)模座)的范圍之內(nèi);③壓鑄機(jī)的開(kāi)合模行程應(yīng)滿足壓鑄后能夠順利取出壓鑄件所需要的開(kāi)模距離;
(3)查核壓鑄機(jī)的壓室能夠容納的金屬液的重量
①估算澆入壓室的金屬液的重量G0(g或kg),包括壓鑄件(按型腔數(shù))、澆道系統(tǒng)、溢流系統(tǒng)和余料餅等4個(gè)部分的總和;②根據(jù)已初步選定的壓室直徑,查閱機(jī)器樣本或機(jī)器說(shuō)明書(shū)中關(guān)于該直徑的壓室允許容納的{zd0}金屬液重量G(g或kg);③查核時(shí),應(yīng)滿足
G > G0 。
經(jīng)過(guò)上述的初步測(cè)算,便有了預(yù)選壓鑄機(jī)的型號(hào)和規(guī)格的技術(shù)基礎(chǔ)。在正式設(shè)計(jì)模具時(shí),選用的技術(shù)參數(shù)可能會(huì)有些差異,只要稍作調(diào)整就能解決。
估算壓鑄生產(chǎn)的節(jié)拍
壓鑄的生產(chǎn)節(jié)拍按一個(gè)壓鑄工作循環(huán)作為計(jì)算單位,通常從合模開(kāi)始,經(jīng)過(guò)各種動(dòng)作和各個(gè)環(huán)節(jié),直至下一次合模為止,即作為一個(gè)工作循環(huán)。這個(gè)工作循環(huán)所需的時(shí)間,稱為每模需要的時(shí)間,以“s/?!北硎?。壓鑄生產(chǎn)時(shí),每模需要的時(shí)間由下列幾個(gè)部分組成。
(1) 機(jī)器一次空循環(huán)時(shí)間
壓鑄機(jī)按機(jī)動(dòng)順序所作的每一個(gè)空循環(huán)所需的時(shí)間稱為一次空循環(huán)時(shí)間。
對(duì)于熱室壓鑄機(jī),包括:合模、壓射、壓射回程、開(kāi)模、頂出和頂出返回諸動(dòng)作所用的時(shí)間的總和,是為一次空循環(huán)時(shí)間。
對(duì)于立式冷室壓鑄機(jī),包括:合模、壓射、壓射回程、下沖頭切料并舉料、下沖頭返回、開(kāi)模、頂出和頂出返回諸動(dòng)作所用的時(shí)間的總和,是為一次空循環(huán)時(shí)間。
對(duì)于臥式冷室壓鑄機(jī),包括:合模、壓射、開(kāi)模、沖頭跟出、壓射回程、頂出和頂出返回諸動(dòng)作所用的時(shí)間的總和,是為一次空循環(huán)時(shí)間。
對(duì)于全立式冷室壓鑄機(jī),包括:合模、壓射、開(kāi)模、沖頭上舉、壓射回程、頂出和頂出回程諸動(dòng)作所用的時(shí)間的總和,是為一次空循環(huán)時(shí)間。
(2) 壓鑄操作需用的時(shí)間
澆料的運(yùn)行時(shí)間(指冷室壓鑄機(jī),有手工的、機(jī)械的和氣壓式的);
潤(rùn)滑壓射沖頭的時(shí)間;
對(duì)模具噴涂潤(rùn)滑劑、等候潤(rùn)滑劑揮發(fā)、清理模具等操作所用的時(shí)間;
取件時(shí)間;
對(duì)于立式冷室壓鑄機(jī),下沖頭舉起余料餅至高于壓室頂面后,取走余料餅的時(shí)間;
檢查壓鑄件的時(shí)間(人工目測(cè)時(shí)加入);
放置鑄入鑲件至模具內(nèi)的時(shí)間(有這一操作時(shí)加入)。
(3) 工藝需要的時(shí)間
金屬液澆入壓室后等待靜置的時(shí)間(指冷室壓鑄機(jī));
壓射終了需持續(xù)施壓的持壓時(shí)間;
壓射填充完畢,壓鑄件凝固過(guò)程所需的延續(xù)留在模具內(nèi)的留模時(shí)間;
抽芯動(dòng)作占用的時(shí)間(有手工的活鑲塊或液壓抽芯時(shí)加入)。
(4) 其他原因造成的追加時(shí)間
因模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要增加操作程序或工藝程序造成的追加時(shí)間;
因模具的原因(如模具結(jié)構(gòu)不合理、舊模具)而不能順利操作造成的延遲時(shí)間;
因壓鑄件產(chǎn)生變形,需要采取補(bǔ)救措施(如加長(zhǎng)留模時(shí)間)造成的追加時(shí)間;
因其他原因造成的追加時(shí)間。
測(cè)算生產(chǎn)節(jié)拍時(shí),根據(jù)實(shí)際需要選擇應(yīng)加入測(cè)算的項(xiàng)目。每模型腔數(shù)多于1時(shí),在按上述項(xiàng)目測(cè)算的結(jié)果的基礎(chǔ)上,再酌情追加時(shí)間,但不需按型腔數(shù)的倍數(shù)增加。