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1.TOYO模具设计基准(中文)


①浇口尺寸与冲头尺寸

TOYO模具设计基准

(1)浇口尺寸由铸件的形状而定。模具方案所决定的有关因素,在压铸 时因压射速度与浇口速度必须满足一定数值的要求,所以在模具设计阶 段有必要进行充分考虑。 冲头截面积 (公式)…浇口速度(v)= (一般条 件) AL ×压射速度(V) 浇口截面积(A)

压射速度1.5~2.

5m/s
浇口速度 薄壁40~50m/s 厚壁35~45m/s

A 浇口速度v
Mg 压射速度1.5~6.0m/s 浇口速度60~130m/s

D φ

压射速度V

(2)有关一般条件。在模具设计阶段,应根据(公式1),谨慎决定浇口 面积与冲头直径。一般情况下,在试模后,扩大追加浇口的情况较多。 推荐满足(压射速度2.0m/s、浇口速度40m/s)条件的方案。 (3)在方案初始设计时,注意不要采用压射速度非3m/s时、浇口速 度达不到40m/s的方案。 (4)因高速充填时间与铸件的熔汤流动(流痕、冷隔)有关,需进行凝 固计算检查。 〔定数AL:0.01 t=0.01×(平均壁厚)2 (例)0.01×3mm2=0.09s(AL) 检查设计是否基本满足上述公式(1)的关系及本项的凝固时间。 Mg:0.005〕

―1―

TOYO

②模具的温度及模具精度
模具的精度一般是指常温时的精度。飞边的产生及粘模全部受铸造条件的 模具温度的影响。 如有可能,尽量设计模具冷却孔。试制第1套模具时,仔细检查模具 热分布的情况后,必须改善设计出最好的冷却孔方案,制作第2套、第3套 模具。 远离浇口冷却(水量 少) 集渣包 靠近浇口冷却(水量大)

分流锥冷却

设置集渣包控制至产品 部分的主模的热传导 (流道、浇口部冷却)

1 5 0 ℃ 0 . 0 2 ~ 0 . 0 3 A 5 0 主 型 入 子

2 0 0 ℃ B

因模具温度的嵌入模板热膨胀引起平面度的变化 (例)ΔL=嵌入模板厚度×β×Δt =50mm×13×10-6×(200℃-150℃) =0.0325mm 嵌入模板厚50mm,若其上部和下部的平均温差有50℃,则产生 0.0325mm的平面度变化。若定模和动模为同一条件,则变化为 0.0325×2=0.065mm。 ―2―

TOYO

对于模具冷却孔的设计,有必要考虑组合使用线型(LINE)冷却孔和 点型(SPOT)冷却孔。

因线型冷却是向模具后 部排出,故仅在必要位 置进行。

Φ2~Φ6SUS管道? 管道铆接 Φ10以上

急流冷却

Φ10以上

M I N 1 0

M I N 2 0

线型冷却的基准为最小 壁厚20mm。 点型冷却的基准为最小 壁厚10mm。

―3―

TOYO

③铸件的收缩余量
用同一模具铸造的铸件,因铸造条件变化可导致铸造尺寸(收缩量) 变化。 以下述计算公式进行说明。 ΔL=β(T-室温)-α(t-室温) ΔL;收缩量 β;AL材料的热膨胀系数 ADC10,12… 21×10-6/℃ Mg材料的热膨胀系数 AZ91Z…26×10 -6/℃ α;模具嵌入模板的热膨胀系数 SKD61…13×10-6/℃ T;从模具顶出时的产品温度 t ;模具平均温度 (例)ΔL=21×10-6(350℃-40℃)-13×10-6(200℃-40℃) =6.51×10-3-2.08×10-3 =4.43×10-3 一般数据 AL合金 5/1000~8/1000 (ADC10,12 厚壁件5.5~6.0/1000) (ADC10,12 薄壁件5.0~5.5/1000) 根据铸件的情况,在制作模具时,可能有必要变更产品的X,Y, Z軸的收缩余量。 Y

X

Z

―4―

TOYO

④集渣包及排气
1.集渣包的目的 ①考虑模温分布的均匀而设置。→(提高模温效果) ②在可能产生熔汤流动不良的产品部分设置。 将高速充填于製品部的AL部分移送至集渣包,可改善熔汤流动 不良及流痕等现象。“停滞汤” ③将前汤(首先进入产品内的AL)排至集渣包。 因前汤中多含氧化物、冲头润滑剂及破裂激冷层,导致产品不良 发生。

2.集渣包的大小及排气 ①集渣包的容量并无特别规定。通常根据上述①~③项的要素的情 况来 决定其大小。 因试模后需追加和变更尺寸,因此在最初考虑留有一定空间是很 重要的。 ②形状及尺寸
0.12 ~ 0 . 1 4 t

基准 0.12~0.14t×35L的
空气冷却需在嵌入模

基 本 的 φ 6 15 ゜ 以 上

1 0 15 ゜ 以 上

35 (入 子 )

板内处理

(A类)

1.0~ 1.5

―5―

TOYO

1.0

基 本 的 φ 6 15゜ 以 上

5 15゜ 以 上

35

(B类)

基准:集渣包用顶杆基本在 φ6以上。
(入 子 ) 1.0~ 1.5

1.0

(入 子 )

(C类)

35

1.2t 0.12~ 0.14t 0.3t

基准:集渣包浇口按鋳造品 浇口的60~100%的 截面积范围进行设计。

(备注1)排气销部有AL胶着残留时,需进行镀钨 表面处理(使用火焰处理)

(D类)

0.5~ 0.8t

0.12~ 0.15t

―6―

TOYO

D类的形状在压铸模具文献中经常有记载。其一般在主模部分 有0.12~0.15mm的排气销,由于铸造作业引起的伤痕及嵌入模 板部的“沉入”,因此可靠的销厚度不能长期保证,故不应采用 全自动铸造(无人化)作业。 TOYO的模具禁止使用该类型。 3.采用排气销块 对于TOYO的模具,在排气部分设置排气销块是模具设计的 基本。(标明基本尺寸)
4 . 0 4 . 0

0 . 6

6 . 0

0 . 6

6 . 0

排气销有9个弯曲
R 0 . 3
0 4 . 0 -0.05

3 . 0 R



5 . 0

(固定)

0 . 6 ± 0 . 0 5

2 . 0 8

6 . 4

(可動)

3 . 0 R

-0.05 4 . 0

1 R

5 0 . 0 ± 6 . 0


3 . 0 R

6 0 ゜

( 可 動 )
+0.02 5 4  0

6 0 ゜

2 . 0 8

 0

φ 6

0 4

( 固 定 )

(两端封闭) 线切割加工

+0.02 0 4  0

(请参考附页排气销块制作图) ―7―

5 3

TOYO

⑤导销

( 可 動 型 )
导销
d φ

( 固 定 型 )

根据模具大小选择相配

カ ゛ イ ト ゛ フ ゛ ッ シ ュ

5 ヌ ス ミ φ d 以 上 カ ゛ イ ト ゛ ヒ ゜ ン

记述基本尺寸如下: 350t 500t 650t φ40 φ50 φ50(φ60) φ60 CHAMPION BUSH GBB

125t 200t 250t SCM415

φ30 φ40 φ40

800t
900t

φ60 (株)SMITH PIN GPSL(附外形油沟)SUJ2

―8―

TOYO

⑥回位销及顶出板引导

以顶出板的回程及引导兼用的为目的的回位销,必须在考虑顶出板 质量之后决定其尺寸。 基本上500t以上的压铸机模具,在回位销之外,另必要设置顶 出板引导销及引导衬套或承受顶出板质量的滑板。

①记述回位销的基本尺寸。(4根) 350t 500t 650t 800t 900t φ25(φ30) φ30
另设置顶 φ30 出板及引 导衬套?

125t 200t 250t

φ20 φ25 φ25

φ30 φ30

CHAMPION工业RPH 材质SCM415硬度HRC58~60

②记述顶出板的基本厚度。 350t 500t 650t 800t 900t 20 t +25t 30t+35t 30t+35t 30t+35t 30t+35t (F) (R) 材质S50C(调质) 125t 200t 250t 20t+20t

20t+25t 20t+25t

( F ) ( R )

―9―

TOYO

④回位销

押 出 板 主 型
0 . 1 + D φ d φ D φ

カ ゛ イ ト ゛ 長 さ 5 0 ( H 8 リ ー マ 加 工 )

+ 0 . 3 穴 φ d + + 0 . 2

T T +0
+ 0 . 0 3

(株)SMITH RP φd φ20~30 -0.04 材质SUJ ⑤顶杆 硬度HRC50~60

-0.02

φ35~40 -0.04

-0.02

主 型 入 子

押 出 板
0 . 1 + D φ

d φ

カ ゛ イ ト ゛ 長 さ 3 0 ス キ マ 0 . 0 3 ~ 0 . 0 5 m m

+ 0 . 6 穴 φ d + + 0 . 5

φ d + 0 . 5 ~ 1 . 0

T +0

⑥安装回位销尺寸公差的考虑方法 对于主模的热膨胀和顶出板的热膨胀的相差部分,在回位销的安装板 和回位销直径处必须设置相应的间隙。 (例)主模温度100℃ 顶出板温度60℃ Δ40℃ 回位销的间距 500mm 500mm×0.11×10-4×Δ40℃=0.22mm 回位销及回位销孔的公差为(+0.2~+0.3mm)。

―10―

TOYO

D φ


+ 0 . 0 3

⑦顶杆安装尺寸公差的考虑方法 对于铸件型腔(嵌入模板)的热膨胀与顶出板热膨胀的相差部分, 必须在顶杆的安装部设置间隙。 (例)嵌入模板温度250℃ 顶出板温度60℃ Δ190℃ 顶杆的间距300mm

300mm×0.13×10-4×250℃-300mm×0.11×10-4×60℃ =0.975mm-0.198mm =0.777mm 顶杆与顶杆孔的公差为(+0.5~0.6mm)。 (备注)但产品尺寸为600mm(800t)等较大时,在顶杆孔 的公差要求为1.0mm程度情形下,需要重新再考虑顶杆 头部尺寸。

⑧顶出板的引导销及引导衬套的安装 如上述⑥⑦项所述,因模具热膨胀的关系,故提高安装顶出板的精度 十分困难。在以回位销作为引导方式时,若模具较大,在精度方面会 有极限。

因此,即便对于250t及350t模具,若模具平面较大,则需安 装顶出板的专用引导及引导衬套。

因该部分设计原因而引起顶杆的破损及顶杆、回位销的偏磨损的情形 较多。

―11―

TOYO

⑨顶板挠曲的防止

サ ポ ー ト ? ?? ? ? ①
1

バ ッ ク プ レ ー ト ②
3

押 出 板 ガ イ ド ピ ン ③

考虑防止顶出板的挠曲,在适当位置加支撑块。 防止动模的主模挠曲,安装顶板的导销。

为保持模具整体的刚性及防止设备模板局部的凹陷, 建议安装后板②。

―12―

TOYO

⑩其他

中子背面的浇口及固定喷嘴安装

φ2~φ4 φ6以上

φ5以上
顶杆的形状

―13―

TOYO

压铸铸造技术
(1)压铸铸造理论

?压射力(压铸机规格) P0=压射缸面积(A)×液压力(P0) ?铸造压力(作用于铸件及模具的熔汤的压力) P=液压力(P0)× 压射缸面积(A) 连杆冲头面积(A0)

(附注)液压力(P0)在高速压射和增压时不同。 增压压射力 ?增压比= 高速压射力 (一般的) =2.0~2.5倍

AL?Mg卧式冷室压铸机 铸造压力 500~1200kgf/cm2 薄壁 500~700 kgf/cm2 厚壁耐压 700~1000 kgf/cm2 局部加压销 1500~2000 kgf/cm2 Zn?Mg热式机 250~300 kgf/cm2

?必要锁模力=1.1×{铸造压力(P)×投影面积(A1)+中子分力} (附注)产品部铸造压力P1 =冲头?汤道部铸造压力P×α 浇口厚度1mm以下 2mm以上 α=0.5~0.6 α=0.7~0.8 -1-
?? q ? ? ? ?

1.5~2.0mmα=0.6~0.7 集渣包铸造压力P2:150~200k/cm2

(2)伯努里定理 (2-1)总能量 p υ2 =速度HEAD +压力HEAD ρg 2g +位置HEADh p = υ2 + +h ρg 2g 压铸机(卧式冷室压铸机) h≒0 (2-2)压射中(低速及高速压射 )…速度能量 Wυ2 1 EK= 2g υ1:高速充填速度 W:压射缸及压射柱塞等重量物 (2-3)压射高速充填完了时的能量 ET=EK+EW EK:速度能量ー EW:压射缸推力的能量 Wυ2 2 = FD:油缸力 2g +FD?S S:充填完了前的减速行程 充填完了时的冲击力(FP) (集渣包减速+料柄的压缩) EK FP = +F υ2:充填完了前(集渣包充填的减速) S D 铝液高速充填时间(简易式) t=α×(铸件的平均厚度)2 α:AL―0.01、Mg―0.005 (2-4)增压 压力能量 E=mP (2-5)浇口速度 低速铸造部分 1m/s以下 (0.6~0.8m/s) 一般压铸机(AL) 小型 40~60m/s(50m/s) 350t以下 大型 30~45m/s(40m/s) 500t以上 (Mg) 壁厚1mm以下80~130 m/s 1~2mm80~100 m/s 2mm以上80~130 m/s 柱塞截面积 浇口速度= 浇口截面积 ×压射速度

-2-

(3)压铸机铸造原理 轻自动车 大型乘用车 卡车
重量W B A 低速压射 高速压射 充填完了前

充填完了位置

C

A:低速压射中的负荷荷(压室、冲头阻力etc) B:高速充填负荷(浇口阻力、急加速负荷etc) C:充填完了前负荷(排气不良、集渣包浇口阻力etc) (3―1)型腔(制品部)高速充填能量(速度能量) E= W(V2)2 W:车的自重=压射缸活塞及连杆重量 2g

(3―2)充填完了時作用于铸件的能量(速度能量) E= V2?V3,V3M,V4 减速(防止产生飞边) W(V3)2 2g 实现强制减速系统 TOYO:FL压射系统、超高速多段压射 UBE:UNE-FF系统 (3-3)增压能量(压力能量) 车在撞击后,发动机停止则沿坡下滑。 因此,撞击后亦必须将加速置于最大。 E=mp 变换为压力能量(增压动作)

-3-

(4)浇口凝固时间(增压时间)(简易式) t=(B)×(α)×(浇口厚度)2 (B)AL:2.0~2.5 (α)AL:0.01 Mg:1.5~2.0 Mg:0.05

増圧?????? 高速速度 高速加速時間

増圧時間 増圧昇圧時間

増圧圧力

低速速度 低速射出
(5)高速压射位置的决定

高速充填完了圧力 高速射出 高速中圧力

(1)对于一般压铸铸件,以如右图1所示的② ~③之间AL到达点为高速压射开始点。 (2)亦有以①为高速压射开始点的情况,但该 情形下设备压室内的熔汤卷气量较大。 4 (3) 对于大型机(大型铸件),多以③~④的点 为高速切换点。
3 2 1 高速位置

(図 1)  

-4-

(5―1)高速切换点的计算 切断右图铸件的浇口 测定制品+集渣包的重量=Wg Wg 高速行程= AL熔汤比重 (2.6 Mg(1.75) 4) ÷冲头面积cm2 +5mm

压铸机的 液压?电的延迟 上述计算公式计算的高速点为 前项(图1)的从点③开始的高速位置。 (6)低速压射速度
@ ? ?? ? ???° ? ?? ? ? ? ? ?

一般的 压室充填率小、薄壁铸件 一般的 (20%以上) (30%以上) TOYO 无 压 室 Mg 系 统 〈匀速〉〕 (7)模具温度

0.20~0.25m/s 0.25~0.30m/s 0.15~0.20m/s (Mg:0.1~0.6m/s〈匀速〉)

压室充填率、厚壁铸件、真空D.C.

充 填 率 〔30 ~ 50 % 〕〔Mg: 0 . 1 ~ 0 . 2 5 m/s

模具表面温度AL 200℃±20℃较好(180~250℃) Mg 2mm以下220℃~250℃ 2mm以上200℃~230℃ (实例)手机0.6t 230℃(Mg) 手提电脑0.8t 260℃~280℃(Mg) 模具内温度 在离开模具表面15mm处插入传感器, 一般可测定-50~60℃的模具表面 温度。
P ? ? T ??

-5-

-6-


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