挤压铸造模具零部件的标准化研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文挤压铸造模具零部件的标准化研究姓名：张浩立申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：罗继相20060501武汉理工大学硕士学位论文摘要随着机械工业的不断发展，对产品的品质和个性要求就越来越高，所以近年来挤压铸造这种先进的加工工艺已被广泛的应用和发展。模具的标准化状况能直接体现出模具技术的发展水平，也能方便模具的设计制作和提高模具加工精度，还能方便模具维修和延长模具的使用寿命，节省产品成本。但由于我国的模具工业整体起步较晚，在挤压铸造模具方面还尚无标准和规范，因此在现阶段做挤压铸造模具零部件的标准化研究工作有重要的现实意义。本文主要参考了压铸模、塑料模和冲压模的标准化体系和其他大量资料后，用全新的观点和方法对挤压铸造模具零部件的标准化体系做了大量的前期研究工作，主要体现在以下几个方面：1)本文简要的介绍了挤压铸造工艺的特点，并分析了发展挤压铸造模具标准化体系的必要性；2)根据挤压铸造工艺特点，进行了分类。并总结了常用的挤压铸造模具的结构特点和结构形式，给出了每种结构形式的典型图类，以供设计者参考；3)本文列出了挤压铸造模具所有的常用部件和通用部件标准结构形式，并用列出了每种零部件的尺寸标准，这些零部件包括压头、压套、分流锥、导柱、导套、导正销、固定板、模套、模板、模座、模柄、顶板、推杆、推管、卸料板、拉杆、斜销、弯销、斜键和导滑镶块等。初步实现了挤压铸造模具常用零部件的标准化体系；4)为了方便对挤压铸造模具标准件的查找和搜索，本文采用H t m l H e l 口W o r k s h o p 帮助软件建立了一个专用挤压铸造模具标准件的查询系统，可以使用该系统直接快速查找所有标准件的结构形式和标准尺寸。最后通过四个典型的挤压铸造模具设计实例，说明了发展挤压铸造模具标准化工作的必要性。挤压铸造模具标准化是一项具有深远意义的工作，需要所有从事挤压铸造技术的科技工作者和从业人员长期不断的努力，才能使挤压铸造模具标准化体系更加完善!关键字：挤压铸造，模具，零部件，标准化，查询系统壁堡里三奎堂堡主堂生堡苎一A bs t r a c tW i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h em a c h i n e r yi n d u s t ry，p e o p l en e e d sm o r ea n dm o r eh i g ho np r o d u c tq u a l i t ya n dp e r s o n a l i t y S om a ti nr e c e n ty e a r s，t h es q u e e z i n gt e c h n o l o g yh a sb e e ne x t e n s i V ea p p l i c a t i o na n dd e V e l o p m e n t T h es t a n d a r d i z“o no fd i ec a nd i r e c t l yr e n e c tt h ed e V e l o p m e n t1 e V e lo ft h ed l et e c h n o l o g y A l s oc a nf a c i l i t a t et l l ed e s i g no fd i ea 1 1 di m p r o V em a n u f a c t u r e口r e c i s i o n A l s oc a nf a c i l i t a t em a i n t a i nt h ed i ea I l di m p r o v et h eu s e f u l l i f co fd i e，a n dc o s ts a v i n g sp r o d u c t s B u tb e c a u s eo fo u“a t es t a r td i ei d u s t r ya saw h 0 1 e，i nt h es q u e e z ec a s t i n gd i ea l s on os t a n d【r d sa n dn o r m s，a n dt h e r e f o r ea tm i ss t a g et os q u e e z ec a s t i n gd i es t a n d a r d i z e dr e s e a r c hh a si m p o n a n tp r a c t i c a ls i 髓i f i c a l l c e T h i st e x th a sr e f c r e dt om es t a n d a r d i z a t i o ns y s t e mo ft h ed i e-c a s t i n gd i e，p l a s t i cd i ea n dt h ep r e s s i n gd i e，a n do t h e rm a t e r i a l，a n dh a sd o n eag r e a td e a lo fp r e l i m i n a r yr e s e a r c hw o r ko ft h es q u e e z ec a s t i n gd i es t a n d a r d i z a t i o ns y s t e mu s i n gn e wi d e a sa n dm e t h o d s T h e r ei sp r i m a r i l yr e n e c t e di nt h ef b l l o w i n ga s p e c t s：1)T h i st e x th a si n t r o d u c e ds q u e e z ec a s t i n gp r o c e s si nb r i e a n da n a l y z e dt h en e c e s s a r yo ft h ed e v e l o p m e n to ft h es q u e e z ec a s t i n gd i es t a n d a r d i z a t i o ns y s t e m；2)A c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es q u e e z ec a s t i n gp r o c e s s，Ih a dc l a s s i f i e di t A n ds u m m e du pt 1 1 ec o 蚴o ns t m c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c sa n ds t r u c t u r a lp a t t e r n so ft h es q u e e z ec a s t i n gd i e，a n dg i V e ne a c hc a t e g o I yat y p i c a ld r a w i n gf o rd e s i g n e r sr e f c r e n c e E a c hs t m c t u r eh a sb e e ns e tu pac o r r e s p o n d i n gn u m b er T h i st e x ta c h i e v e di n i t i a l l ym es t a n d a r d i z a t i o no fs q u e e z ec a s t i n gp r o c e s s e sa n dt h ed i es t r u c n l r e；3)T h i sa n i c l es e t so u tt 1 1 es t a n d a r d i z a t i o ns t r u c t u r a lp a t t e m so fa Ut h ec o m m o n l yu s e dc o m p o n e n t sa n dg e n e r i cc o m p o n e n t so fs q u e e z ec a s t i n gd i e，a n d1 i s t so u ts t 龇1 d a r d i z a t i o ns i z eo fe a c hc o m p o n e m T h e s ec o m p o n e n t si n c l u d eC o m p a c t i n gh e a d，C o m p a c t i n gb u s h e r，S p r e a dc o n e，G u i d i n gp o s t，I I武汉理工大学硕士学位论文B u s h，G u i d ep i n，F i x e dp a n e l s，M o u l db o d y，M o u l dp l a t e，M o u l dh o l d e r，S h a n k，T o pp l a t e，P u n c h e r，T h r u s tp i p e，F 1 0 a t i n gp l a t e n，T i eb a r，O b l i q u ep i n，B e n d sp i n，o b l i q u ek e ya n dS 1 i d i n gp a n e lb o a r d I n i t i a l l ya c h i e v e dt h er e s e a r c hw o r ko ft h es t a n d a r d i z e ds y s t e mo fs q u e e z ec a s t i n gd i e sc o m m o n l yu s e d p a n s 4)I no r d e rt of a c i l i t a t et h e1 0 0 k u pa n ds e a r c ho ft h es t a n d a r dp a r t so ft h es q u e e z ec a s t i n gd i e，t h ep 印e rs e t su pad e m a n d i n gs y s t e mf b rt h es q u e e z ec a s t i n gs t a n d a r dp a r t sw i t hH t m l H e l pW o r k s h o p。T h es y s t e mc a nb eu s e dt 0d i r e c t l yf i n da l ls t a n d a f ds t m c n l r ep a t t e m sa dt h es t a n d a r ds i z e F i n a l l y，t h r o u g hf b u rt y p i c a ld e s i g ne x a m p l e so fs q u e e z ec a s t i n gd i e，w ec a ns e et h en e c e s s i t yo fd e V e l o p m e n tt h es t a n d a r d i z a t i o no fs q u e e z ec a s t i n gd i e T h es t a n d a r d i z a t i o no fs q u e e z ec a s t i n gd i ei saf h f r e a c h i n gw o r k S ow en e e da 1 1m es c i e n t i s t sa n dp r a c t i t i o n e r si nt h et e c h n o l o g yo fs q u e e z ec a s t i n gc o n t i n u i n ge f f o n s，t om a k et h es t a n d a r d i z a t i o s y s t e mo fs q u e e z ec a s t i n gd i em o r ep e r f e c t!K e y w O r d s：S q u e e z eC a s t i n g，D i e，C o m p o n e n t s，S t a n d a r d i z a t i o nD e m a n dS y s t 锄r武汉理工大学硕士学位论文第l 章绪论1 1 我国模具行业标准化现状标准化是为了社会各方面的利益，对技术、经济、科学和管理活动中需要统一协调的各类对象，制订并实施标准，以实现必要而合理的统一活动。它是实现工业现代化的必要条件之一，也是组织现代化大生产的主要手段，是技术管理内容的主要组成部分。模具是专用成形工具产品，虽然个性化强，但也是工业产品，所以标准化工作十分重要。模具标准化工作主要包括模具技术标准的制订和执行、模具标准件的生产和应用以及有关标准的宣传、贯彻和推广等工作。在一些经济发达的国家，如日本、美国、德国等，模具标准化工作已有近1 0 0 年的历史，模具标准的制订、模具标准件的生产与供应，已形成了完善的体系。中国模具标准化工作是从“全国模具标准化技术委员会”成立以后的1 9 8 3 年开始的。中国模具标准化体系包括四大类标准，即：模具基础标准、模具工艺质量标准、模具零部件标准及与模具生产相关的技术标准。模具标准又可按模具主要分类分冲压模具标准、塑料注射模具标准、压铸模具标准、锻造模具标准、紧固件冷镦模具标准、拉丝模具标准、冷挤压模具标准、橡胶模具标准、玻璃制品模具和汽车冲模标准等十大类。目前，中国已有5 0多项模具标准共3 0 0 多个标准号及汽车冲模零部件方面的1 4 种通用装置和2 4 4 个品种，共3 6 3 个标准。这些标准的制订和宣传贯彻，提高了中国模具标准化程度和水平。2 0 0 5 年模具标准件使用覆盖率达到6 0，预计2 0 l o 年将达到7 0 以上(其中大型模具6 0 零件实现标准化)，基本满足市场需要。其中冲压模具模架、注塑模具模架和推杆推管的标准化工作取得的成绩较明显【”。随着国际交往的增多、进口模具国产化工作的发展以及三资企业对其配套模具的国际标准要求的提出，一方面在标准制订方面注意尽量采纳国际标准或国外先进国家标准，包括采纳先进企业的标准：另一方面许多模具标准件生产企业根据市场需要，除按中国标准生产模具标准件外，同时也按国外武汉理工大学硕士学位论文先进企业的标准生产模具标准件。例如日本“富特巴”、美国“D M E”、德国“哈斯考”等公司的标准已在中国广为流行。但是由于中国模具标准化工作起步较晚，模具标准件生产、销售、推广和应用工作也比较落后。近年来虽然由于外资企业的介入，比例已有较大提高，但总的来说还很低。据初步估计，目前这一比例大致为4 0 至4 5 之间。而国际上一般在7 0 以上，其中中小模具在8 0 以上。可见我们模具标准化工作较发达国家相比，还有很大的差距，究其原因主要有以下几点：1)模具标准件使用覆盖率一直较低由于中国模具标准化工作起步晚、进展慢，再加上过去“大而全”、叫、而全”、“自产自配”等陈旧观念的影响，致使中国模具标准件长期以来一直是品种规格少、生产规模小、流通不畅通。2)模具标准化工作长期以来却一直存在散、乱、差的局面模具标准件适合于社会化大批量专业化生产，但散、乱、差的局面一直存在。所谓“散”，主要是模具标准件生产厂点太多太散，很少能形成经济批量。所谓“乱”，主要是标准乱，企业往往要按国标、行标和过去的好几个部标及某些企标生产，而且要按日、德、美、瑞士等外国标准和某些国外着名企业的企标生产。3)模具标准件的销售市场还不够健全销售环节在模具标准件市场上起重要作用。目前全国虽然已有销售点近百家，但大多数规模不大、库存不多、销售额小，即使是中国模具工业协会标准件委员会模具标准件联合销售网内的5 0 多家经营单位，也存在同样问题。个别单位计划开展网上销售和电子商务，但这工作起步不久，要形成规模尚待时日。“标准化是基础，专业化是方向，商品化是关键”这是中国模具工业协会标准件委员会提出的模具标准化工作的指导思想，可见模具标准化及模具标准件方面之艰巨任务。贯彻模具标准，采用模具标准件，不但能有效提高模具质量，而且能降低模具生产成本及大大缩短模具生产周期。随着工业产品多品种、小批量、个性化、快周期生产的发展，为了提高市场经济中的快速应变能力和竞争能力，在模具生产周期显得愈来愈重要的今天，模具标准化的意义更为重大【2】“l。武汉理工大学硕士学位论文1 2 挤压铸造技术及其模具标准化发展现状挤压铸造技术是一项较新的近无切屑的金属成形工艺，发展十分迅速，是当前国内外正在大力发展的模具技术之一，具有广阔的应用前景。目前已成功地用于汽车、摩托车制造业、航空及五金工具等行业。1 2 1 我国挤压铸造技术的发展历程挤压铸造技术在2 0 世纪3 0 年代前就问世了，4 0 至5 0 年代，在前苏联得到了推广应用。在6 0 年代末期，有色金属挤压铸造在日本获得了应用和发展。而在我国，挤压铸造技术的发展大体上分为四个阶段：1)2 0 世纪5 0 至6 0 年代中期为工艺探索阶段；2)6 0 年代后期至8 0 年代中期为生产应用阶段；3)在7 0 年代中后期，我国挤压铸造技术得到了稳步发展，无论从挤压铸造方式到挤压铸造材料均取得了可喜的成就。进入8 0 年代后，我国挤压铸造技术得到了较快发展，特别是间接挤压铸造的研究与成功应用，给挤压铸造技术注入了新的活力，使得过去无法用挤压铸造生产的铸件如形状复杂、壁厚较大、用普通铸造性能达不到要求或因形状复杂无法用一般铸造方法生产的铸件成为可能，并可获得满意的铸件，扩大了挤压铸造应用范围；4)8 0 年代中期至9 0 年代中期为快速发展阶段，一大批挤压铸件相继开发成功并投入生产。9 0 年代后期挤压铸造处于健康、稳步发展阶段。由于某些企业不注重技术上的创新和市场的变化，忽视产品质量，没有根据铸件的具体结构来选择适合的工艺，致使一些企业投产后又转产，造成了不应有的损失。相反，重视技术上的创新，较好掌握该技术特点的生产企业都得到了快速发展，取得了很好的经济效益和社会效益【3】”。1 2 2 挤压铸造模具的标准化现状随着工业的发展，工业产品的品种、数量越来越多，挤压铸造这种使液态或半固态金属在高压下充型和凝固的精确成形铸造技术，近几年来在国内外稳步发展，其开发并投产的产品品种不断地增多，有向高品质、高性能和多样化方向发展的趋势，国外各大压铸机生产厂家，都投入了一定的精力改进并新开发了几种新的挤压铸造机。学术界和产业界密切配合，在挤压铸造工艺、材料的组织与性能、模具工装、基础理论，以及在金属基复合材料、半武汉理工大学硕士学位论文固态加工技术等各方面进行了大量的研究工作，并在实际生产中取得了可喜的成绩。使挤压铸造己成为汽车、家电等行业高档有色金属铸件大批量生产的重要技术手段。模具标准化是现代模具设计与制造的基础。推行模具标准化是实现模具合理化生产必备条件。同塑料模、压铸模和冲压模等一样，挤压铸造模具也存在单件生产模式难以保证模具制造精度、质量与使用性能，以及很难控制模具制造周期和生产费用的问题。因此，挤压铸造模具需要设计、制订互换性、零件组合率高的零、部件标准，以进行批量或大批量生产，提高标准件使用覆盖率和模具装配精度与质量。模具标准化不仅是模具工业生产的技术基础，也是改善模具单件生产模式、合理配置企业与社会资源的根本办法。近年来，对产品精度、质量和使用性能的要求，更是日趋严格。使得挤压铸造等高质量、高力学性能的特种金属成形工艺有了越来越广泛的应用。因此，在现阶段开展挤压铸造模具的标准化方面的研究，有重要的现实意义。尽管挤压铸造技术在世界范围发展很快，但由于我国的模具工业整体起步较晚，在挤压铸造模具方面还尚无标准和规范，而且现有的挤压铸造设备也比较的落后，生产效率低，制件的质量控制难度大，所以，若要实施挤压铸造模具的标准化尚需要做大量的工作【7】1 4】!1 3 课题研究的目的意义和论文的主要内容1 3 1 课题研究的目的意义目前，挤压铸造这种新的工艺在我国虽没有压铸发展迅速，但从该工艺具备的特点和国内外的发展趋势来看，它有着广阔的发展前景，特别是近年来在汽车制造业已得到了快速发展。与此同时，作为挤压铸造工艺的重要装备之一的挤压铸造模具需求量越来越大。因此，为了满足工业化大生产的需要，提高挤压铸造模具的精度和质量，在深入研究挤压铸造技术机理的同时，制定和推行挤压铸造模具的标准化工作是当前挤压铸造技术面临的艰巨任务之一。挤压铸造模具的标准化实现后，可以极大的提高挤压铸造模具零部件的互换性，缩短模具制造周期，减少设计工时，降低模具成本，提高模具质量。所以开展挤压铸造模具的标准化研究有着十分重要的意义。4武汉理工人学硕士学位论文1 3 2 本课题的主要内容本文主要分六章对挤压铸造模具的结构以及其他通用部件、特殊部件制定相应标准，以实现挤压铸造模具设计的标准化规范化：第1 章、绪论：主要介绍了国内外挤压铸造模具标准化工作的发展现状，以及本课题研究的目的意义和主要内容；第2 章、简要介绍了挤压铸造工艺的特点和模具结构特点；第3 章、详细介绍了挤压铸造模具的常用零部件的结构形式和尺寸标准，初步实现了挤压铸造模具的零部件标准体系研究；第4 章、借助H t m l H e l pw o r k s h o p 软件，制作了挤压铸造模具标准件查询系统：第5 章、通过四个较典型的挤压铸造事例，来说明了本文建立的挤压铸造模具零部件标准化体系的具体应用；第6 章、总结了本文所取得的成果和对今后工作的展望。武汉理工大学硕士学位论文第2 章挤压铸造工艺及模具结构特点2 1 挤压铸造工艺的过程及特点2 1 1 挤压铸造工艺过程挤压铸造是一种介于铸造和模锻之间的近无切屑的金属成形工艺。按其成形原理可将其分为直接式和间接式两种，其中间接式挤压铸造是合金液在较高的压力作用下充型、凝固，获得的是压力下结晶组织，成形原理与压铸相似；而直接式挤压铸造在材料成形时有微量的塑性变形，伴有塑性变形组织。两种方法都可获得轮廓清晰、表面光洁、尺寸精确、组织紧密、晶粒细小、力学性能良好的产品。挤压铸造的典型工艺程序主要可分为模具准备、浇注、合模加压和开模四个步骤：1)模具准备：使模具动、定模处于待浇注位置，清理型腔并喷刷涂料，对铸型进行冷却(或加热)，将其温度控制在所需要的范围内；2)浇注：以定量的液态金属浇入到模具的凹型中；3)合模加压：将上、下型闭合，依靠压机油缸传递给冲头的压力使液态金属充满型腔，升压并在预定的压力下保持定的时间，使液态金属在较高的机械压力下凝固；4)开模、取出铸件：卸压、开型，同时取出铸件!1 6 。挤压铸造与其他几种加压铸造工艺不同。在压力铸造中，压力的主要作用是推动液态金属，以高的速度流过浇道填充型腔。由于其浇道长内浇口截面小，此处液态金属要比铸件本身先凝固，故铸件凝固时所受的机械压力不是很大。又由于液态金属是以高的压射速度充型，通常易卷入大量的气体，使压铸件在高温下常会出现表面气泡等弊病，因而压力铸造多用于薄壁、形状复杂的制件上，且铸件通常不能进行固溶热处理。而在挤压铸造中，加压冲头直接压在铸件待凝固的金属上，没有浇冒口系统，能使液态金属平缓充型并直接在机械压力下结晶，甚至采用的机械压6武汉理工大学硕士学位论文力可以从几个大气压到几千个大气压，因而组织致密，不会卷入气体。挤压铸造多用于厚壁、形状不太复杂的铸件，铸件可进行固溶热处理f 2 4】2 6 。2 1 2 挤压铸造工艺的特点由于挤压铸造是使液态金属在高的机械压力下结晶，因而此工艺具有如下的特点：1)挤压铸造可以消除铸件内部的气孔和缩松等缺陷。产生局部的塑性变形，使铸件组织致密，细化精粒，加快凝固速度和使组织均匀化。挤压铸件的机械性能一般要高于一般铸件，而接近或达到同等合金的锻件的水平；2)液态金属在压力下成形和凝固，使铸件和型腔壁贴合紧密。因而挤压铸件有较高的表面光洁度和尺寸精度；3)挤压铸件在凝固过程中，各部位处于压应力状态，有利于铸件的补缩和防止铸造裂纹的产生。既可用于铝、铜、镁、锌等有色合金，有可用于铁、铜等黑色金属，还可用于镍、钴等高温合金，甚至可用于复合材料和铸石等方面；4)挤压铸造是在压力机或挤压铸造机上进行的，便于实现机械化、自动化，便于得到多方面的经济效果【”】。2 2 挤压铸造工艺的分类挤压铸造工艺的分类多数是依据液态金属在铸型中充型的特征和结晶时所受压力的状况而确定的。各国的划分方法不同，名称也不尽一致。在我国一般分为直接式挤压铸造和间接式挤压铸造两大类。而直接式挤压铸造又按照合金液的流动状况和挤压力的形式可分为：柱塞式挤压铸造和冲头式挤压铸造。而间接式挤压铸造可分为：同向式间接挤压铸造和对向式间接挤压铸造。挤压铸造的过程，实质上是合金液在高压作用下充型、凝固及产生少量塑性变形的综合过程，其铸造方式的不同，压力作用的原理也是不尽相同。因此不同的挤压铸造方式，其充型、凝固和塑性变形的综合过程也是不一样的。与此相对应的挤压铸造模具结构也完全不同【3 6 H 3”。7武汉理工大学硕士学位论文2 2 1 直接式挤压铸造直接式挤压铸造没有浇注系统，液态金属是直接填充到型腔中，利用柱塞和冲头直接加压在铸件金属上。直接式挤压铸造模具的主要特点有：1)挤压铸造行程及开模行程较长，所以其封闭高度较大；2)为保证凸、凹模的间隙均匀、铸件壁厚均匀以及便于挤压铸造模具的安装、调试，一般均应有导向机构；3)为防止合金液喷溅，凸、凹模之间的封闭高度(指在凸模作用下，充型结束后凸模伸入凹模内的深度)为2 0 到3 0 毫米；4)对于正挤压铸造模具，其压头周界应在铸件周界外，否则要加截流环。这种挤压铸造工艺加压效果良好，但由于浇入的液态金属全部形成铸件，若无液流，其铸件的高度是由浇入金属量而决定，故定量浇注就具有重要的意义【”J。直接式挤压铸造按压力作用方向和金属液流动方向又分为几种不同的挤压铸造方式：第一种：反挤压式，挤压力P 的作用方向与合金液的流动方向相反，即在挤压力的作用下，合金液沿与作用力相反的方向流动(见图2 1)。这种方式常用于壁厚均匀的壳体类产品；图2 1 反挤压式直接挤压铸造第二种：正挤压方式，合金液流动方向与挤压力P 的方向相同(见图2 2)。这种方式常用于壁厚差别大的产品；髟髫一一饔纛武汉理工人学硕士学位论文图2 3 复合挤压式直接挤压铸造2 2 2 间接式挤压铸造合金液在压力作用下，通过内浇道压入型腔，凝固后获得所需产品的挤压铸造方式。其过程与全立式压铸十分相似。不同点在于间接式挤压铸造浇道短，浇道截面大，充型速度低，保压时间长，能生产壁厚较大、形状较复杂的产品。间接式挤压铸造在本质上与全立式压铸十分相似。区别仅仅在于设计原则及工艺参数的不同。其制件的成型过程大致可分为三个阶段：第一阶段：压力下充型合金液在压力的作用下，以一定的速度(O 5 1 5 m s)通过浇道被压入9武汉理工大学硕士学位论文型腔而实现充型；第二阶段：结壳阶段充填的合金液由于惯性冲击的作用，压紧模壁，使热量迅速通过模壁传递散去而结壳；第三阶段：压力下结晶压头的压力使合金液产生很大的压强p，在p 的作用下合金液完全凝固。整个阶段中，压力损失较小。为了保证三个阶段顺利完成，在采用间接式挤压铸造方式时，除了要有足够大的挤压力P o 外，模具设计也要合理，即有较大的浇道截面积和充分的余料，以保证压力下结晶能顺利的进行【2 9】。间接式挤压铸造方式可以生产出形状十分复杂的产品，致使其模具的结构也相对较复杂。其中与直接试挤压铸造的主要区别是分型面的选择和浇道大设计方式。其中分型面是指构成铸造件型腔的模具间的接触面。其形状主要由铸造件的形状来决定。在间接式挤压铸造模具中，分型面的相对位置主要分为三大类：第一类：铸造件型腔全部在不动凹模内；第二类：铸造件的型腔分别在可动凹模和不动凹模内；第三类：铸造件的型腔全部在可动凹模内。而浇道是间接式挤压铸造模具的独有特点，其作用是使压室中的合金液在压力作用下以较高的速度平稳而顺利地充满型腔；而对于厚大的挤压铸造件，浇道中的合金液应最后凝固，以便传递压力和补缩【3 0 H 35 1。浇道的位置选择和形状尺寸都对合金液的流动情况有很大的影响，因此浇道设计是否合理直接影响挤压铸造件的质量，针对不同挤压铸造件，有不同的设计方法，但一般应遵循以下设计原则：1)设计的浇道不能让合金液充型后立即就封闭分型面，以便气体排出和防止产生回流；2)应避免合金液正面冲击型芯和型腔壁，以防止受冲击的部位过热，而引起黏附金属和磨损；3)应尽量采用单一浇道，以免多股合金液流接触时生产包气现象；4)浇道应尽量的短，且弯折次数尽量少，以便于压力传递，减少合会液动能的损失：5)浇道应设计在铸造件的壁厚部位，以实现顺序凝固和压力传递；1 0武汉理工大学硕士学位论文6)浇道要容易从铸造件上除去，或设计在待加工表面上【8 。2 2 3 挤压铸造方式与编号生产中的挤压铸造模具种类十分繁杂，为了使挤压铸造模具实现系列化、标准化，便于模具的设计和制造，将挤压铸造方式作如下分类和编号(见表2 1)：表2 1 挤压铸造方式与编号序号分类名称编号1反挤压式直接挤压铸造模具F2直接式正挤压式直接挤压铸造模具Z3复合式直接挤压铸造模具F h4同向式间接挤压铸造模具T间接式5对向式间接挤压铸造模具D2 3 挤压铸造模具的结构特点挤压铸造模具的作用与普通金属模、压铸模、锻模和挤压模都不同，普通金属模具的主要作用是成型和散热，但无加压作用；压铸模主要是承受液态金属压射时的流体动压力：锻模和挤压模的主要作用是使固态金属产生塑性变形，无散热的要求，虽然挤压铸造模具也有使已凝固金属变形的作用，但变形是少量的；而挤压铸造模具在工作过程中主要承受的是液态合金的静压力。其主要作用还有：1)使液态金属成形；2)对正在结晶的金属直接施加机械压力；3)进行铸件的热交换”】。由于挤压铸造模具特殊的作用，致使其模具的结构也存在着一定的特殊性和复杂性，为了快速发展挤压铸造工艺，发展挤压铸造模具的标准化工作，首先要做的工作就是将挤压铸造模具的结构系列化，这部分工作在本文不做详细解释，然后在系列化的模具结构的基础上做模具零部件的标准化研究。为了方便对挤压铸造模具的标准化研究，本文将挤压铸造模具的结构做如下简单分类：武汉理工大学硕士学位论文表2 2 挤压铸造模具的结构分类序号结构名称结构形式编号胎模式L 1模板式L 2模座模板式L 31连接机构模板一模柄式L 4模座模柄模板式L 5模座压柱模板式L 6下缸卸料式X l2卸料机构拉杆卸料式X 2顶杆式X 3液压抽芯C 13抽芯机构斜销抽芯C 2活块抽芯C 3斜销导板式K h l弯销导板式K h 2液压导板式K h 3燕尾式“4开合模机构斜键式K h 5直接合模式K h 6斜销式K h 7滑块锁钩式K h 8凸模T m5成型部件凹模A m直浇道z j横浇道H j6浇注系统内浇口N j溢流槽Y 1排气槽P q燃气预热R 1电阻预热R 27预热和冷却系统合金液预热R 3外冷式L q l内冷式L q 2武汉理工大学硕士学位论文2 4 本章小结本章首先介绍了挤压铸造工艺的特点，并按照挤压铸造工艺的不同特点，将其分为直接式挤压铸造和间接式挤压铸造两大类，分别介绍了两种工艺和模具结构的特点，且为每种工艺和模具结构设置了唯一的编号，以方便在模具设计过程中对挤压铸造工艺是快速查询。1 3武汉理工大学硕士学位论文第3 章挤压铸造模具常用零部件的标准化体系设计挤压铸造模具是由各种各样的零部件所组成，零部件的标准化体系设计是实现挤压铸造模具标准化工作的重要部分。为了实现挤压铸造模具的标准化，便于挤压铸造模具的设计制作维修，进行批量和大批量的生产，本章将参考压铸模、冲压模和塑料模等成熟标准化体系，将挤压铸造模具中使用率较高的零部件制定形状尺寸标准，初步建立挤压铸造模具常用零部件标准化体系。3 1 工作类部件工作类部件是直接与台垒液接触，并直接承受压力的工作零部件，常用的工作类部件主要有压头、压套和分流锥。3 1 1 压头压头主要在正挤压铸造模具和对向式间接挤压铸造模具中应用，其主要作用是产生足够大的压力，使合金液充型、凝固、并产生定量的塑性变形，以获得质量合格的挤压铸造件。3 1 1 1 常用的压头结构形式第一种：整体式压头，这种形式的压头(图3 1)是利用螺纹与模具的项杆连接在一起，d 2 柱面起定位作用，它结构简单，定位可靠，加工制造容易，更换方便，生产中比较常用。其尺寸标准见表3 1。易，更换方便，生产：中比较常用。其尺寸标准见表3 1。1 4武汉理工大学硕士学位论文燃导图3 1 整体式压头第二种；螺孔式压头，这种压头(图3 2)是利用螺孔与顶杆连接，孔d。起定位作用，它与螺杆式压头一样，结构简单，定位可靠，加工容易，生产中也经常采用。其尺寸标准见表3 2。图3 2 螺孔式压头3 1 1 2 设计压头的技术条件(1)A 面与B 面的交接处不准倒角，而双动增压式压头的内压头除开；(2)A 面应与C 面、B 面垂直，其垂直度允差不大于压头、压套间间隙(单边间隙)的四分之一；(3)B 面与c 面有同轴度要求；(4)尺寸D 的圆度及圆柱度也有要求；(5)A 面处不允许有项尖孔；(6)未注圆角半径为l 1 5 m m，未注倒角为2 x 4 5 0；(7)压头表面不允许有任何缺陷(如剥落、拉伤、毛刺、裂纹、发裂及各种孔洞等)：武汉理工大学硕士学位论文(8)所选用的合金材料在高温下应有较高的强度、硬度、耐磨性和适当的塑性，在长期工作中，起组织与性能应稳定，且热膨胀系数要小，故推荐使用3 c r w 8 v A 或H 1 3，热处理条件为淬火、回火，硬度H R c 4 7 5 3 州。3 1 1 3 压头的标准尺寸系列表3 1 整体式压头的标准尺寸(单位：m m)序号Dd 1d 2L 1L 2L 3L 4h14 024 5M 1 665 05 02 3 51 21 035 045 55 52 656 0M 2 06 06 02 8 51 666 56 53 11 01577 07 03 3 587 5M 2 47 56 53 62 098 08 03 8 51 08 58 54 11 19 0M 3 09 07 54 3 52 51 29 59 54 61 31 0 01 0 04 8 51 41 0 51 0 55 11 51 1 01 1 05 3 52 8】52 01 61 151 l55 61712 0M 3 61 2 09 05 8 5181 2 51 2 56 11 91 3 01 3 06 3 53 22 013 51 3 56 62 l1 4 01 4 06 8 52 21 4 51 4 57 l2 31 5 015 07 3 53 82 51 6 0M 4 21 6 01 1 07 8 52 71 7 02 01 7 08 3 52 54 22 91 8 01 8 08 8 53 11 9 01 9 09 3 5M 4 81 2 04 83 32 0 02 0 09 851 6武汉理工大学硕士学位论文表3 2 螺孔式压头的标准尺寸(单位：m m)序号Dd 1d 2L lL 2L 3L 4bS14 0172 07 524 5M 1 616 51 9 52 2 58 05 252 435 02 22 58 545 52 4 52 7 59 056 0M 2 02 0 52 73 09 56 063 666 52 9 53 2 51 0 077 03 23 51 0 587 5M 2 42 4 53 4 53 7 51 1