CN105945255B - 薄壁件压铸模具及压铸成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种薄壁件压铸模具及压铸成型设备，属于压铸成型领域，用于生产压铸件。本发明的压铸模具包括外浇口和与所述外浇口连通的浇道，所述浇道的浇口设置于所述外浇口非正上方。除此之外，在本发明的压铸模具中，还包括与所述外浇口上连通的排气道，用于排放料管里面的金属液中夹带的空气，大大减少了金属液卷气。本发明的压铸模具，提高了金属液的低速填充率，提高了压铸件的品质。

Description

薄壁件压铸模具及压铸成型设备

技术领域

本发明涉及压铸成型领域，具体设计一种薄壁件压铸模具及压铸成型设备。

背景技术

压力铸造，简称为压铸，是指将熔融合金在高压、高速条件下填充模具型腔，并在高压下冷却成型的铸造方法，是铸造工艺中应用最广、发展速度最快的金属热加工成形工艺方法之一。压铸作为一种先进的有色合金精密零部件成形技术，适应了现代制造业中产品复杂化、精密化、轻量化、节能化、绿色化的要求，应用领域不断拓宽。随着压铸设备和工艺技术水平不断提高，压铸产品的应用范围在现有基础上仍将不断扩大。压铸是一种精密的铸造方法，经由压铸而铸成的压铸件之尺寸公差甚小，表面精度甚高，在大多数的情况下，压铸件不需再车削加工即可装配应用，有螺纹的零件亦可直接铸出。一般的照相机件、打字机件、电子计算器件及装饰品等小零件，以及汽车、机车、飞机等交通工具的复杂零件大多是利用压铸法制造的。

智能手机中的手机中板、中框、其它手机外观件都可用压铸成型的方法生产，手机中使用的一种金属薄板，其结构尺寸为150×80×(0.4～0.55)mm，用现有技术的压铸模具压铸成型时，容易产生气孔等缺陷。现在压铸件壁厚已经越来越薄，现在的模具方案及生产工艺不符合压铸理论。现有的模具方案在压铸成型过程中，浇道位于外浇口上方，低速充填率达不到要求，铸件成型时容易出现未成型、形成气孔，难以满足成品的要求。料 管里面的大量的气体都必须从浇道经过型腔排出，金属液在高速推进中会使大量气体卷入到合金液里面，造成铸件含气量大，存在沙孔、气孔缺陷，产品成型效果差；同时大量的气体需要通过模具排出，对模具的冲蚀很大，影响产品尺寸稳定性及减少模具的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，为了解决薄壁件在压铸成型时产生气孔的问题，同时也为了节省材料及提高压铸模具及设备的寿命。一方面，本发明提供一种压铸模具，该压铸模具可解决压铸件产生气孔、未成形的问题。另一方面，本发明还提供一种压铸成型设备，该压铸成型设备可解决包括前述压铸模具的在现在压铸设备上使用存在的压铸模具与机台偏心问题，即压铸模具不在机台中心，造成机台受力偏心，顶出力偏心，长期使用机台会有不稳定现象。

一方面，本发明提供一种压铸模具，包括外浇口和与所述外浇口连通的浇道，其特征在于：所述浇道的浇口设置于所述外浇口非正上方。浇道这样设置这样可以保证该压铸模具的低速充填率大于0，满足压铸的工艺要求。

作为本发明的进一步的改进，还包括与所述外浇口上连通的排气道。该排气道用于排放料管里面的金属液中夹带的空气，大大减少金属液卷气，从而减少通过压铸模具型腔的排气，减少了空气对模具的冲蚀，提高了模具的寿命。

进一步地，所述排气道为锯齿形或梯形。

进一步地，所述浇道为多个。这样的话，在一次压铸成型中，可以同时成型多个压铸件，提高了生产的效率。

进一步地，还包括油道。该油道用于给模具提供一个相对的恒温。

进一步地，还包括排气装置。该排气装置与模具中的型腔连通，用于排放金属液在型腔中成型时排放夹杂的气体。

进一步地，所述浇道与所述外交口之间设有分流锥。

进一步地，所述压铸模具的内浇口设有凸起和/或凹陷。

另一方面，本发明提供一种压铸成型设备，该压铸成型设备包括上述压铸模具及压铸机，所述压铸机的压室与所述压铸模具的外浇口连接。

作为对上述压铸成型设备的改进，还包括冲头杆及镶件，所述冲头杆一端连接所述冲头，另一端连接所述镶件，所述镶件与所述压射机的压射杆紧固件连接。这样的话，可以调整冲头的位置以使其与外浇口对接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：对于该压铸模具，所述浇道的浇口设置于所述外浇口非正上方。通过这样的设计，可以使得金属液的低速充填率大于0，外浇口增加了排气道用于排出料管里面的气体，这样的话，有利于气体排出，压铸件在成型的时候大大减少产生气孔、沙孔、未成型等缺陷，极大的改善了压铸件的性能，提高了压铸件的合格率。对于压铸成型设备，改变了压射中心的位置，使本发明的压铸模具在该压铸成型设备上使用，能够位于机台中心，机台受力及顶出力都均匀，该压铸模具外浇口与压铸机的压室连接，保证了金属液的压射成型。

附图说明

图1示出了本发明的压铸模具正视的结构示意图。

图2示出了本发明的压铸模具侧视的结构示意图。

图3示出了本发明压铸模具浇注***的一种结构示意图。

图4示出了本发明压铸模具浇注***的另一种结构示意图。

图5示出了本发明压铸模具内浇口的结构两种结构示意图。

图6示出了本发明压铸成型设备的局部结构示意图。

主要零部件符号说明：

10-外浇口；11-排气道；13-分流锥；30-浇道；31-直浇道；33-横浇道；35-油道；50-内浇口；70-型腔；71-排气装置；21-动模；22-定模；23-动模板；24-定模板；25-前模仁；26-后模仁；61-压室；62-注汤口；63-冲头；64-压射杆；65-冲头杆；66-镶件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对薄壁件压铸模具及压铸成型设备进行更全面的描述。附图给出了薄壁件压铸模具及压铸成型设备的实施例，但是，薄壁件压铸模具及压铸成型设备可以以不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对薄壁件压铸模具及压铸成型设备的公开内容更加透彻全面。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“联接”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是机械联接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

图1示出了本发明的薄壁件压铸模具正视的结构示意图，图2示出了本发明的薄壁件压铸模具侧视的结构示意图，图3示出了本发明的薄壁件压铸模具浇注***的一种结构示意图，图4示出了本发明的薄壁件压铸模具浇注***的另一种结构示意图。图5示出了本发明压铸模具内浇口的结构两种结构示意图。图6示出了本发明压铸成型设备局部的结构示意图。如图1～3所示，该薄壁件压铸模具，包括外浇口10和与所述外浇口10连通的浇道30，所述浇道30的浇口设置于所述外浇口10非正上方。

需要说明的是，所谓的低速填充率是指冲头高速与低速切换点时浇道被填满的比例，此处的浇道也指的是流道，在本发明中该浇道包括有直浇道31、横浇道33，只有当低速填充率在0～100％的范围内，低速填充率越高，压铸成型的铸件机械性能越优质。该压铸模具用金属液压铸成型以获得压铸件，所述外浇口10设有所述金属液流入外浇口10可达到的注汤初始液位，和在所述金属液由低速充填切换至高速充填时流入所述外浇口可达到的高速压射起始液位，当浇道30的浇口位于注汤初始液位和高速压射起始液位之间时，该压铸模具可获得最佳实施方式，这样的设计提高了金属液的低速填充率。

可以理解的是，本发明的压铸模具中还包括有型腔70、内浇口50。所述型腔70连通所述内浇口50，所述内浇口50连通浇道30，外浇口10连通浇道30，外浇口10与浇道30连接处为一浇口。本发明中的浇道30包 括有直浇道31和横浇道33，直浇道31的直浇口与外浇口10连通。所述金属液沿流动方向依次流过所述外浇口10、所述直浇道31、所述横浇道33、所述内浇口50后进入所述型腔70，所述金属液在所述外浇口10中设有注汤初始液面、高速压射初始液面；所述直浇道31的直浇口位于所述金属液注汤初始液面与高速压射初始液面之间。只有当低速填充率在0～100％的范围内且该低速填充率越高，压铸成型的铸件才越能获得优质的机械性能。

在本发明中，型腔70是铸件成型的腔体，它是组成铸件轮廓的空腔部分。内浇口50是连接型腔70与横浇道33的细小的缝隙，作用在于利用紧缩流动面而使进料达到加速的效果，高剪切率可使进料流动性良好，在成型完毕后内浇口50最先固化封口，有防止进料回流以及避免型腔压力下降过快使成型品产生收缩凹陷的功能。直浇道31将液态金属从外浇口引入横浇道33中的通道，它提供足够的压力使金属液能够克服沿程阻力在规定的时间内充满型腔70。横浇道33是直浇道31的末端到内浇口50前段的连接通道，横浇道33的结构和尺寸，主要取决于压铸件的形状、大小、型腔的个数，以及内浇口50的宽度等因素。外浇口10是承接从压室中压入的金属液的通道口，其与直浇道31连接，在直浇道31和外浇口10连接处形成一直浇口。容易想象的是，在外浇口10上可设置浇口套，是让熔融的材料从压铸机压室的喷嘴注入到压铸模具内部的流道组成部分，它是一种用于连接压铸模具与压铸机的金属配件。

如图5所示，值得说明的是，为了减少金属液对模仁中的型腔70的冲蚀，在内浇口50上可设置凹陷和/或凸起，这样的话，可以减少金属液对模仁中的型腔70的直接冲击，并且可以改善流态，即当前端金属液以不同速度到达此结构处，通过撞墙使金属液进行一次融合后再次接近同步往前充填型腔。在型腔70的边缘也可以采用防冲蚀的结构设计，例如在 进行型腔70设计时，可将产品四周能延伸的均延伸2～4mm，作为型腔70的一部分，这样可以避免产品边缘因为压力剧变而冲蚀模具型腔。

本发明中的金属液是铸件成型前的液态金属液，金属液有铝合金、镁合金、锌合金、铜合金等，金属液从注汤口加入到压室61中，压室61与外浇口10连通，当压射杆64处在初始的位置时，初次注入压室61中的金属液的液位为注汤初始液位，压射杆64在高速压射位置时，此时，金属液的液面为高压压射起始液位。

需要说明的是，在一次压铸成型时，一定量的金属液从注汤口加入到压室61中，金属液开始填充压室61并依次进入外浇口10、直浇道31、横浇道33、内浇口50、型腔70，金属液充满型腔的过程叫做充填，而充填分为低压充填(也叫低速充填)和高压充填(也叫高速充填)。低压充填时是压铸机的冲头63在低压低速下充填金属液的过程，高压充填时压铸机的冲头63在高压高速下充填金属液的过程。低压充填时，液态的金属液先通过外浇口10并进入直浇道31中，该过程是在压铸机冲头63的作用下完成的，当金属液刚好填满内浇口50时，低压充填完成，根据低压充填理论，此时的金属液的充填率为100％，当低速充填率为100％时，压铸时最不容易困气，卷入到金属液中气体最少，这样的铸件品质最好。低压充填完成后，开始进行高压充填，金属液在高压高速的压铸机冲头63的作用下，经过内浇口50迅速充满整个型腔70并完成成型，而后型腔70中的金属液经过保压和结晶凝固后，即完成了压铸件成品的制造。

可以理解的是，在上述压铸模具中还包括有：定模22、动模21、定模板24、动模板23。定模22上设有前模仁25，动模21上设有后模仁26。

值得说明的是，模具的材料对于金属液的成型有重要的影响，不同的金属液在压铸成型时对于模具材料也是有要求的，本发明中对压铸模具的材料最重要的是其热强度和热稳定性，根据模具各个部分结构的不同性质 和工作温度可选择不同的模具材料：对于工作温度小于200℃，模具材料可选择S45、S55C、P20、T8、T10；对于工作温度大于200℃，模具材料可选择5CrMnMo、3Cr2W8、9CrSi、W18Cr4V、5CrNiMo、W6Mo5Cr4V2、M2。

需要说明的是，在一次压铸成型的工艺过程中，除了压铸模具外，还需要压铸机，压铸机就是在压力作用下把熔融金属液压射到压铸模具中冷却成型，开模后得到固体金属压铸件的一系列工业铸造机械。压铸机分热压室压铸机和冷压室压铸机两大类，冷压室压铸机按其压室结构和布置方式又分卧式、立式两种形式。热压室压铸机与冷压室压铸机的合模机构是一样的，其区别在于压射、浇注机构不同。热压室压铸机的压室与熔炉紧密地连成一个整体，而冷压室压铸机的压室与熔炉是分开的。在本发明中使用的是卧式的冷室压铸机。压铸工艺是将压铸机、压铸模和压铸合金三大要素有机的组合而加以综合运用的过程。压铸时金属按填充型腔的过程，是将压力、速度、温度、时间等工艺因素得到动态平衡的过程，这些工艺因素既相辅相成又相互制约，只有正确的选择和调整这些因素，使之协调一致，才能获得预期的结果。

需要说明的是，在压铸过程中，压力的存在是压铸工艺区别于其他铸造方法的主要特点，压力是使铸件获得组织致密和轮廓清晰的因素。压铸过程中，压射速度受压力的直接影响，又与压力共同对铸件内部质量，表面要求和轮廓清晰程度起着重要的作用，压力是速度的基础。速度的表示形式分为冲头速度和内浇口速度。冲头速度又称为压射速度，是指压射室内的压射冲头推动熔融金属移动时的速度，压射速度分为两级，一级压射速度称为慢压射速度，是指冲头起始动作直至冲头将室内的金属液送入内浇口之前的运动速度，在这一阶段中要求将压室中的金属液充满压室，在既不过多地降低金属液温度又有利于排除压室中的气体。二级压射速度又 称为快压射速度，这个速度由压铸机的特性决定，压铸机所给定的最高压射速度一般在4～5m/s的范围内。提高快压射速度，提供了金属液的流动性，有利于消除流痕、冷隔等缺陷，提高了机械性能和表面质量，但速度过快时，金属液呈雾状和气体混合，产生严重包裹气，机械性能下降。压射速度的提高，使金属液在填充型腔时的温度上升，但压射速度过高时，填充条件恶化。金属液进入内浇口导入型腔时的线速度称为内浇口速度，通常采用的内浇口速度的范围在15～70m/s。内浇口速度高低与铸件机械性能的影响极大，内浇口速度太低，铸件强度下降；速度提高，强度上升；速度过高，强度又下降。在压铸过程中，温度对填充过程的热状态以及操作的效率等方面起着重要的作用，压铸中所指的温度是指浇注温度和模具温度，温度控制是获得优良铸件的重要工业因素。浇注温度是金属液自压室进入型腔时的平均温度，随着金属液温度的提高，机械性能有所改善，但超过一定限度后，性能恶化。

需要说明的是，压铸工艺上的时间有填充时间、增压建压时间、保压时间等。其中，金属液在压力下开始进入型腔直到充满的过程所需的时间称为填充时间。增压建压时间是指金属液在充型过程中的增压阶段，从充满型腔的瞬时开始，直至增压压力达到预定值所建立起来的时间，也即从压射比压上升到增压比压建立起来所需的时间。金属液充满型腔后，使其在增压比压作用下凝固的时间，称为保压时间。

需要说明的是，充满度是指浇入压室的金属量占压室总容量的程度，通常以百分率计。在卧式冷室压铸机的压室在浇入金属液后并不是完全充满，而是在金属液面的上方留有一定的空间，这个空间占有的体积越大，存在空气越多，这对于填充型腔时的气体量有很大的影响。当充满度小，金属液在压室内激冷度过多，对填充不利，一般充满度控制在40％～80％范围内，而以75％为最宜，薄壁件及小件目前压室充满度大约在15％～ 30％。为了防止金属液在压室内激冷度过多，压室61可采用油道加热型料管。

如图1所示，在所述的外浇口10上设置排气道11，用于排放压室61中的金属液中的空气，排气道11可设在外浇口10的上方(此方案为最优方案)，金属液中的卷气可以通过该排气道11排除，从而可减少铸件的气孔，提高了铸件的品质。在具体的实施方式中，该排气道11还必须有保压的作用，因此，可将该排气道11设置为梯形或锯齿形，气体从排气道11的缝隙中排除，而不影响金属液的压力。在本发明中，梯形排气道是指该排气道的截面大小在沿排气的方向上逐渐减小，在具体的实施方式中，该梯形排气道最大的截面可为2×30mm的矩形。而锯齿形排气道包括有左排气块以及与左排气块配合的右排气块，左排气块与右排气块之间设置有排气道，排气道的一端部与直浇道连通，排气道的另一端部与所述压铸模具的外界连通。左排气块和下排气块分别成型有锯齿部，左排气块与右排气块拼合并组成排气道，即排气通道呈锯齿形。在具体的实施方式中，可该锯齿形的排气道截面最大尺寸设置可为0.4mm。锯齿形的排气道可以减缓所排气体的压强，从而减少排气***震动并起到延长排气***以及整个压铸模具的使用寿命的作用。上述排气道也可以直接做在模仁上，上述排气道11并不构成对本发明的限制，即排气道11除了采用锯齿形、梯形外，还可以采用其他的形状。

如图1、4所示，浇道30可设置为多个，这样的话，可以在一次浇注中形成多个铸件，在一种具体的实施方式中，可以设置2个浇道30，这样的话，可以在一次工艺中制成2个铸件，提高了铸件制造的效率。2个浇道30可对称的分布在外浇口10上。图4中的浇道设计，极大的节能了金属液在浇注过程的需要的量，可节省材料20～30％。

如图1所示的油道35，该油道35与直浇道31、横浇道33连接，该 连接可以是直接接触，即油道35位于浇道30下方，该油道35由于充满液态的高温油，用于保持模具的在一个恒温的温度。在压铸的过程中，模具需要一定的温度，模具的温度是压铸工艺中的一重要的因素，它对提高生产效率和获得优质铸件有着重要的作用。在填充过程中，模具温度对于金属液温度、粘度、流动性、填充时间等均有较大影响，模具温度过低时，表层冷凝后又为高速液流破碎，产生表层缺陷，甚至不能成型，模具温度过高时，虽有利获得光洁的铸件表面，但易出现收缩凹陷。模具的温度对于模具寿命影响很大，激烈的温度变化，形成复杂的应力状态，频繁的应力应变导致早起龟裂。模具的温度对铸件尺寸公差等级也有影响，模具的温度恒定，则铸件尺寸收缩也相应稳定，尺寸公差等级也得以提高。总之，要获得质量稳定的优质铸件，必须将模具温度严格控制在最佳的工艺范围内，因此，必须应用模具冷却加热装置，以保证模具在恒定温度范围内工作，例如，当铸件为锌合金时，模具温度控制在170～200℃，当铸件为铝合金时，模具温度控制在200～230℃。

如图1所示，在型腔上连接有排气装置71，该排气装置71用于排放型腔70中的气体。进入型腔70中的金属液中难免还夹杂着空气，如果在成型的过程中，不能将这些气体排出将会使得铸件出现缩孔、缩松、气孔等缺陷，因此，必须想方设法将型腔70中的空气排尽，设置排气装置71可以解决这一技术问题。容易想象的是，该排气装置可以为排气槽、排气道、排气板等，也可以设置集气包等结构来解决型腔70排气的问题。

如图2所示，在外浇口10和直浇道31连接处可设置分流锥13，该分流锥13用于分流。分流锥13可以改善金属液的导入方向，对减少气孔的产生起到一定的作用。需要说明的是，在分流锥13上可设置冷却管路，用于给分流锥13降温，该冷却管路穿过分流锥13。

如图6所示，本发明还提供一种压铸成型设备，该压铸成型设备包括 上述所述的压铸模具及压铸机，该压铸机的压室61与压铸模具的外浇口10连接。由于压铸模具的改进，使得现有的压铸机压室61无法和压铸模具的外浇口10连接，造成模具在压铸机上偏心太多，受力不平衡，顶出力也是偏心的。因此，需要调整该压铸机使得其压室61与压铸模具的外浇口10连接，使模具位于压铸机的中心，使受力均匀，以保证压铸成型的顺利完成。在具体的实施方式中，可设置一冲头杆65及镶件66，冲头杆65一端连接冲头63，另一端连接镶件66，镶件66与压射机的压射杆64紧固件连接，这样的话，通过改变镶件就可以调整压射机的压射中心，可以使模具设计更能适合不同大小的产品，保证了压铸成型的顺利进行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种压铸模具，包括外浇口和与所述外浇口连通的浇道，其特征在于：所述浇道的浇口设置于所述外浇口非正上方，所述外浇口设有排气道，所述外浇口设有金属液流入外浇口达到的注汤初始液位，和在所述金属液由低速充填切换至高速充填时流入所述外浇口达到的高速压射起始液位，浇道的浇口位于注汤初始液位和高速压射起始液位之间，所述浇道为多个，所述浇道与所述外浇口之间设有分流锥。

2.根据权利要求1所述的压铸模具，其特征在于：所述排气道为锯齿形或梯形。

3.根据权利要求1所述的压铸模具，其特征在于：还包括油道。

4.根据权利要求1所述的压铸模具，其特征在于：还包括排气装置。

5.根据权利要求1所述的压铸模具，其特征在于：所述压铸模具的内浇口设有凸起和/或凹陷。

6.一种压铸成型设备，其特征在于：包括权利要求1～5任一所述压铸模具及压铸机，所述压铸机的压室与所述压铸模具的外浇口连接。

7.根据权利要求6所述的压铸成型设备，其特征在于：还包括冲头杆及镶件，所述冲头杆一端连接冲头，另一端连接所述镶件，所述镶件与压射机的压射杆紧固件连接。