一、 壁厚
壓鑄件的壁厚對鑄件質量有很大的影響。以鋁合金為例,薄壁比厚壁具有更高的強度和良好的致密性。因此,在保證鑄件有足夠的強度和剛性的條件下,應盡可能減少其壁厚,并保持壁厚均勻一致。
鑄件壁太薄時,使金屬熔接不好,影響鑄件的強度,同時給成型帶來困難;壁厚過大或嚴重不均勻則易產生縮癟及裂紋。隨著壁厚的增加,鑄件內部氣孔、縮松等缺陷也隨之增多,同樣降低鑄件的強度。
壓鑄件的壁厚一般以2.5~4mm為宜,壁厚超過6mm的零件不宜采用壓鑄。推薦采用的最小壁厚和正常壁厚見表1。
表1 壓鑄件的最小壁厚和正常壁厚
壁厚處的面積a×b(cm2) 鋅合金 鋁合金 鎂合金 銅合金 壁 厚 h (mm) 最小 正常 最小 正常 最小 正常 最小 正常 ≤25 0.5 1.5 0.8 2.0 0.8 2.0 0.8 1.5 >25~100 1.0 1.8 1.2 2.5 1.2 2.5 1.5 2.0 >100~500 1.5 2.2 1.8 3.0 1.8 3.0 2.0 2.5 >500 2.0 2.5 2.5 4.0 2.5 4.0 2.5 3.0
現使用的絕大多數為鋁壓鑄件,其壁厚一般控制在2.0~2.5mm。
二、鑄造圓角和脫模斜度
1)鑄造圓角
壓鑄件各部分相交應有圓角(分型面處除外),使金屬填充時流動平穩,氣體容易排出,并可避免因銳角而產生裂紋。對于需要進行電鍍和涂飾的壓鑄件,圓角可以均勻鍍層,防止尖角處涂料堆積。
壓鑄件的圓角半徑R一般不宜小于1mm,最小圓角半徑為0.5 mm,見表2。鑄造圓角半徑的計算見表3。
表2 壓鑄件的最小圓角半徑(mm)
壓鑄合金 圓角半徑R 壓鑄合金 圓角半徑R 鋅合金 0.5 鋁、鎂合金 1.0 鋁錫合金 0.5 銅合金 1.5
現采用的圓角一般取R1.5。
表3 鑄造圓角半徑的計算(mm)
相連接兩壁的厚度 圖例 圓角半徑 相等壁厚 rmin=Kh
rmax=Kh
R=r+h 不等壁厚 r≥(h+h1)/3
R= r+(h+h1)/2
說明:①、對鋅合金鑄件,K=1/4;對鋁、鎂、合金
鑄件, K=1/2。
②、計算后的最小圓角應符合表2的要求。
2) 脫模斜度
設計壓鑄件時,就應在結構上留有結構斜度,無結構斜度時,在需要之處,必須有脫模的工藝斜度。斜度的方向,必須與鑄件的脫模方向一致。推薦的脫模斜度見表4。
表4 脫模斜度
合金 配合面的最小脫模斜度 非配合面的最小脫模斜度 外表面α 內表面β 外表面α 內表面β 鋅合金 0°10′ 0°15′ 0°15′ 0°45′ 鋁、鎂合金 0°15′ 0°30′ 0°30′ 1° 銅合金 0°30′ 0°45′ 1° 1°30′
說明:①、由此斜度而引起的鑄件尺寸偏差,不計入尺寸公差值內。
②、表中數值僅適用型腔深度或型芯高度≤50mm,表面粗糙度在Ra0.1,大端
與小端尺寸的單面差的最小值為0.03mm。當深度或高度>50mm,或表面
粗糙 度超過Ra0.1時,則脫模斜度可適當增加。
現采用的脫模斜度一般取1.5°。
三、加強筋
加強筋的設置可以增加零件的強度和剛性,同時改善了壓鑄的工藝性。
但須注意:
① 分布要均勻對稱;
② 與鑄件連接的根部要有圓角;
③ 避免多筋交叉;
④ 筋寬不應超過其相連的壁的厚度。當壁厚小于 1.5mm時,不宜采用加強筋;
⑤ 加強筋的脫模斜度應大于鑄件內腔所允許的鑄造斜度。
一般采用的加強筋的尺寸按圖1選。
t1=2 t /3~t;t2=3 t /4~t;
R≥t/2~t;
h≤5t; r≤0.5mm
(t—壓鑄件壁厚,最大不超過6~8mm)。
四、鑄孔和孔到邊緣的最小距離
1)鑄孔
壓鑄件的孔徑和孔深,對要求不高的孔可以直接壓出,按表5。
表5 最小孔徑和最大孔深
孔
合金 徑
類別 最小孔徑 d(mm) 最大孔深(mm) 孔的最
小斜度 一般的 技術上
可能的 盲孔 通孔 d>5 d<5 d>5 d<5 鋅合金 1.5 0.8 6d 4d 12d 8d 0~0.3% 鋁合金 2.5 2.0 4d 3d 8d 6d 0.5 % ~1% 鎂合金 2.0 1.5 5d 4d 10d 8d 0~0.3% 銅合金 4.0 2.5 3d 2d 5d 3d 2 % ~4%
說明:①、表內深度系指固定型芯而言,,對于活動的單個型芯其深度還可以適當增加。
②、對于較大的孔徑,精度要求不高時,孔的深度亦可超出上述范圍。
對于壓鑄件自攻螺釘用的底孔,推薦采用的底孔直徑見表6。
表6 自攻螺釘用底孔直徑(mm)
螺紋規格d M2.5 M3 M3.5 M4 M5 M6 M8 d2 2.30~ 2.40 2.75~ 2.85 3.18~ 3.30 3.63~ 3.75 4.70~ 4.85 5.58~ 5.70 7.45~ 7.60 d3 2.20~ 2.30 2.60~ 2.70 3.08~ 3.20 3.48~ 3.60 4.38~ 4.50 5.38~ 5.50 7.15~ 7.30 d4 ≥4.2 ≥5.0 ≥5.8 ≥6.7 ≥8.3 ≥10 ≥13.3 旋入深度t t≥1.5d
現較為常用的自攻螺釘規格為M4與M5,其采用的底孔直徑如下表:
d2 d3 t M4 3.84 0
-0.1 3.59 +0.1
0 10 M5 4.84 0
-0.1 4.54 +0.1
0 20
2) 鑄孔到邊緣的最小距離
為了保證鑄件有良好的成型
條件,鑄孔到鑄件邊緣應保
持一定的壁厚,見圖2。
b≥(1/4~1/3)t
當t<4.5時,b≥1.5mm
五、壓鑄件上的長方形孔和槽
壓鑄件上的長方形孔和槽的設計推薦按表7 采用。
表7 長方形孔和槽(mm)
合金類別 鉛錫合金 鋅合金 鋁合金 鎂合金 銅合金 最小寬度b 0.8 0.8 1.2 1.0 1.5 最大深度H ≈10 ≈12 ≈10 ≈12 ≈10 厚度h ≈10 ≈12 ≈10 ≈12 ≈8
說明:寬度b在具有鑄造斜度時,表內值為小端部位值。
六、壓鑄件內的嵌件
壓鑄件內采用嵌件的目的:
① 改善和提高鑄件上局部的工藝性能,如強度、硬度、耐磨性等;
② 鑄件的某些部分過于復雜,如孔深、內側凹等無法脫出型芯而采用嵌件;
③ 可以將幾個部件鑄成一體。
設計帶嵌件的壓鑄件的注意事項:
①嵌件與壓鑄件的連接必須牢固,要求在嵌件上開槽、凸起、滾花等;
②嵌件必須避免有尖角,以利安放并防止鑄件應力集中;
③必須考慮嵌件在模具上定位的穩固性,滿足模具內配合要求;
④外包嵌件的金屬層不應小于1.5~2mm;
⑤鑄件上的嵌件數量不宜太多;
⑥鑄件和嵌件之間如有嚴重的電化腐蝕作用,則嵌件表面需要鍍層保護;
⑦有嵌件的鑄件應避免熱處理,以免因兩種金屬的相變而引起體積變化,使嵌件松動。
七、壓鑄件的加工余量
壓鑄件由于尺寸精度或形位公差達不到產品圖紙要求時,應首先考慮采用精整加工方法,如校正、拉光、擠壓、整形等。必須采用機加工時應考慮選用較小的加工余量,并盡量以不受分型面及活動成型影響的表面為毛坯基準面。
推薦采用的機加工余量及其偏差值見表8。鉸孔余量見表9。
表8 推薦機加工余量及其偏差(mm)
基本尺寸 ≤100 >100~250 > 250 ~400 > 400 ~630 > 630 ~1000 每面余量 0.5 +0.4
-0.1 0.75 +0.5
-0.2 1.0 +0.5
-0.3 1.5 +0.6
-0.4 2.0 +1
-0.4
表9 推薦鉸孔加工余量(mm)
公稱孔徑D ≤6 >6~10 > 10 ~18 >18 ~30 >30 ~50 >50 ~60 鉸孔余量 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
現采用的機加工余量一般取0.3~0.5mm。