熔模精密铸造

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模具制造工艺守则

文件编号： XX/QG-JS-08

版 本： A 修改状态： O 受控状态：

编制：吴光来 日期：2004－2－1

模具设计

1 模具要求

1.1 模具表面光洁度高；其生产的蜡模应外形美观，没有明显的披缝、变形和凹陷等；

1.2 模具尺寸精度、形位公差符合要求；

1.3 型腔内浇口位置及大小合适，流道设计合理，能够满足铸造工艺要求，能够保证蜡模完整充型。

1.4 模具操作方便、灵活，起模劳动强度低，起模效率高；

1.5 小件一型多件，以提高生产率；

1.6 模具使用寿命长，易于修改及维护。

要达到以上要求，设计者必须精通熔模铸造的相关工艺过程，熟悉模具加工的相关手段。只有这样，才能设计出尺寸符合要求、操作方便、灵活与制作费用合理的精铸模具。

2 模具的设计及模具结构

模具设计首先是一个铸件产品的工艺设计过程。需要将铸件的毛坯尺寸按适当的缩水比例转化成模具型腔尺寸。这是一个经验性很强的工作，因为影响铸件收缩的因素很多。除蜡模及铸件凝固收缩外，铸件在冷却过程中型壳阻碍还会导致收缩受阻及变形。分型方式、内浇口位置及组模方式也直接影响到铸件的尺寸精度与形位公差。设计者必须了解熔模铸造的相关工艺过程，在设计模具之前综合考虑，并在设计中确保有可修改模具的可能性。 2.1 模具的常用顶出机构(取模方法)

模具设计中，顶出结构设计是非常关键的。仅仅是做到蜡模成型，模具设计会很简单。但我们必须仔细考虑怎样易于将蜡模从模具中不变形地取出，以及怎样合理设计模具顶出机构和抽芯结构，从而提高模具起模效率。蜡模从模具中取出的方式有以下几种：

(1)直接用手取出； (2)用压缩空气吹出；

(3)用顶出机构将蜡模顶出。

前两种取出方法易使蜡模在取出时变形，而顶模机构可防止蜡模变形。所以，对于精度要求较高的机械零件和易变形的零件只能采用顶出机构将蜡模顶出。

蜡模的常用顶出机构和特点见第3页图（1） 2.2模具的抽芯结构

为提高模具取模效率，合理设计模具抽芯也非常重要。模具的抽芯结构要求易于抽出，有合理的限位结构，主要有以下形式： 2.2.1上抽芯的形式见第4页图（2） 2.2.2下抽芯的形式见第5页图（3）

2.2.3侧抽芯及锁紧方式见第6页图（4） 2.2.4活块抽芯

如果受模具结构的限制不能采取外抽芯形势时，可使用活块形式。活块的取模比较困难，精度不易保证，蜡模易变形，效率低，故设计中应尽可能避免。

2.3模具设计图与设计中的注意事项

一付模具的顶出机构和抽芯结构确定后，加上必要的注蜡系统即可设计整体结构图。

(1) 型腔的布局:要求布局合理,利于开合和节约材料。

(2) 型腔构件的尺寸、加工精度和光洁度要求：构件的尺寸确定

既要保证成型又要适合装配的要求，一般来说构件的不同部位的加工精度和光洁度也均不相同。

(3) 组合件的公差与配合，公差与配合的选择决定了装配效果。 (4) 所设计的型腔构件必须具有合理的加工手段保证。 2．4附常用模具结构例图：见图（5） 图（5） 上模与下模以定位销定位；上模两侧边一般各加工两个螺纹孔，用来装把手，便于开起上模；垫板与推板之间用螺栓固定锁紧；下模、模脚、底板三者之间用长螺栓固定锁紧。在起模时，先揭开上模（有上抽芯的要先抽掉上抽芯），然后双手提起推板（有侧抽芯的要先抽掉侧抽芯）顶出蜡模，取出蜡模后，将推板复位，再合上上模，准备下一次射蜡和起模。 3．模具图设计 3.1型腔尺寸计算 压型的型腔工作尺寸要兼顾到铸件的综合收缩率、铸件的尺寸精度要求等因素。由于模料对型腔的磨损非常小,因此一般说,型腔尺寸计算可以不考虑磨损量。 型腔尺寸计算及其图解：见最后一页。 3.1.1型腔尺寸等于铸件的尺寸加上铸件的总收缩率再加上铸造允许公差。 3.1.2铸件的总的线收缩率(壁厚小于1英寸) 类别 阻碍 半阻碍 自由 总的线 牌号 收缩率 收缩率 收缩率 收缩率 0.45 0.5 1.5-1.6 铸铁 0．4 1.2-1.6 2.4-2.8 碳钢、低合金钢 0．8-1.0 1.0-1.2 1.0-1.2 1.2-2.1 2.2-3.0 3.6-4.0 不锈钢 A、阻碍收缩尺寸包括：收缩受阻的凹槽内腔、孔间距，圆、方孔内径等； B、阻碍收缩尺寸包括：有孔外圆，外形，凹槽外宽及高度尺寸等； C、自由收缩包括：外形、长度、厚度、等不受阻碍可自由收缩的尺寸； D、铸件总线收缩率决定于三大因素:即蜡模收缩、型壳热膨胀、与合金液收缩。 3.1.3为便于模具修正：铸件外形尺寸（即模具型腔尺寸）总收缩可取下限，内孔、内槽取上限。 3.1.4铸件厚度尺寸较大时，收缩率较大。 3.1.5模具外型允许最大尺寸为：400×400×250。 3.2 压型的精度和表面粗糙度 压型的加工精度和表面粗糙度视铸件的技术要求而定。一般型腔尺寸的制造公差为铸件公差的1/4-1/6。型腔的表面粗糙度应比铸件的表面粗糙度细3-4级。 压型的表面粗糙度如下表： 压型部位 表面粗糙度 型腔表面 0．2-0．8 芯销、活块、镶块的配合面、定位面 0．8-3．2 分型面 0．8-1．6 浇注系统表面 1．6-6．3 非工作部分表面 6．3—12．5 3.3 组合件的配合 压型由很多部件组合而成，这些组合件相互间的配合，应根据压制易熔模的动作要求确定。见图(6) 3.4 压型材料 下表为压型常用材料及热处理要求： 零件名称 材料 热处理 型体、型芯、镶块、活块 定位销、销套、插销、顶杆、复位杆 LD5 ZL102 45钢 45钢 HBS>90 -- 调质28-32HRC 淬火35-40HRC 垫板、压板、顶杆固定板、手柄 浇注系统模具 45钢,Q235-A ZL102 正火165-229HBS --

3.5 总装技术要求

3.5.1分型面配合间隙不大于0.05mm。 3.5.2各组合块及上下型错位不大于0.05mm。

3.5.3顶杆不高出型腔表面，可低于型腔表面0.05mm以内；复位杆不高出分型面，可低于分型面0.05mm以内。

3.5.4型腔表面应无凹凸不平及毛刺等缺陷，型腔边缘应保持锐边；非型腔边缘倒钝。

3.5.5总装后经压蜡试模，取模时无阻卡现象，蜡模飞边厚度不大于0.05mm。

3.5.6模具外表面应刻上模具编号、铸件图号、和其它标记。 3.5.7相同零件或模具大小差不多的模具，注蜡口高度应相等h±0.2mm。以便同时压蜡。

3.5.8注蜡口大小为：小件Φ6，大件Φ8；注蜡口位置尽可能放在内浇口处。

3.6 内浇口设计时应考虑的因素：

注蜡时便于起模、组模时便于焊接；制壳时便于浸涂和干燥；脱蜡时便于将蜡液流净；焙烧时便于进出摆放；浇注时便于合金液充型；浇铸后能形成顺序凝固的原则；后道工序应便于切割与打磨等。

4 模具加工手段的选择

由于同样的型腔可用不同的方法来完成，但加工效果和加工费用有所不同。模具结构设计与加工手段的确定是相关联的，必须综合考虑。结构设计必须考虑加工手段，加工手段的限制也使模具设计有一定的局限性。这就要求模具设计者必须透彻地了解每种加工手段的装夹、校正、加工顺序及加工精度、表面效果、加工费用等等，否则，会出现所设计的模具通过加工达不到预期效果或加工费用不经济。

常用加工手段在精铸模具中的应用分析

加工 方法 普通 机床 应用范围 对材料 要求 加工精度 和光洁度 车床和磨 床较高， 其它设备 较差。 成型时间 及效率 车床和磨 床效率较 高，其它 设备较低。 经济性 缺点 车床适用于圆柱类抽 芯、定位销、回转体 型腔和芯块。铣床适 用于浇口、流道、简 单且精度要求较低的 限位装置。刨床和磨 床主要用于制作模板 及芯块。 车床和磨 床对各种 材料加工 性尚可， 其它设备 对硬材料 加工性能 较差。 成本一般 对于型腔加工所受限制较大，铣床和刨床往往达不到精度要求。 数控 各类通孔，芯块，镶 块，位置精度较高的 加工精度 最高可达 加工时间 ±0.02mm, 光洁度较 高，易抛 较长，效 率一般。 成本较高 垂直通孔加工需要提孔，制作型腔时往往需要拼块。 线切割 孔加工，复杂曲线外 各种硬度 加工 形，配合要求严的凹 的金属凸模；如顶板式和穿 材 板式顶模装置。 料。 光。 电 火 花 阴模难以加工而阳模 相对容易制作的异形 各种硬度 型腔，细的盲槽，盲 的金属 成本较高 比仿形铣 加工时间 高，精打 短，效率 必须制作电极，电极在加工中有损耗，对一模多腔的一致性有材 加 工 孔以及部分商标图案、 料。 铭文等。 各种材料 各种材料 均好 最高 成本最高 成本最高 后较高。 较高。 影响。型腔有一定的锥度，有小圆角，较难抛光。 型腔侧面清角加工困难 型腔侧面清角加工困难 数控加 三维空间曲面或分型面 工中心 数控铣 三维曲面型号腔 床/精雕 较高 最高

5.模具设计装配的关系

一付好的模具模具应该离不开高素质的钳工装配，装配质量的高低直接影响到模具的起模效率及蜡模质量。模具装配的主要工作为：定位销的安装；模具零件的组合、配合及固定；浇口、流道的加工；模具型腔的抛光；模具的试模及调整等。

在装配过程中，特别要注意配合零件的装配，如顶杆与顶板机构的装配。如果配合间隙过小，会增加起模难度，过大会形成披缝或推板失效。顶板机构的配合间隙一般为0.015㎜左右，这就要求线切割加工的尺寸精度高，减少钳工的修锉量，同时，由于线切割表面有淬火效应，表面硬度较高，修锉掉该硬度层后，会影响顶板模具的寿命。机械零件类模具装配尽量不用锉刀、铲刀及刮刀，因其随意性较大，容易造成误差。另外，各个配件的固定锁紧也很有讲究，要方便以后模具的维修及改动，模具装配的不负责任，会给模具的使用及修改带来严重后果。

6．模具的维护与保养

6.1模具的维修：模具在使用时发现以下症状应及时维修。 6.1.1分型面配合间隙大于0.10mm。

6.1.2模具各组合块，或上、下型错位大于0.10mm。 6.1.3，蜡模飞边厚度大于0.05mm时。 6.2 模具的保养

6.2.1 每次使用结束后，应清理干净，并涂刷防锈油。 6.2.2 当模具的使用次数达到以下数量时，应进行全面检测。 6.2.2 小件（铸件重量小于200克）：100000件； 6.2.2.2 中件（铸件重量为201-500克）：50000件； 6.2.2.3 大件（铸件重量大于501克）：25000件。

6.3 模具的使用寿命：当型腔的精度及表面粗糙度超出技术要求时，应进行大修，如不能修复的，只能作报废或封存处理。小铸件模具的寿命约20万件；中、大件为10万次左右。

参考文献：《机械设计手册》 附：型腔尺寸计算图解—图（7）