压铸设计计算公式

压铸件工艺参数的设定

2011-11-24 8:57:20

在压铸行业，工艺参数对产品质量的影响更多的是靠试验的方法，许多工程技术人员不能深入的进行分析，生产铸件的条件无法用数据来描述。

本文就压铸工艺参数理论计算和实践两方面进行讨论研究。压力铸造的主要工艺参数有行程（速度转换点）、速度、时间和压力等。而本文重点分析速度和行程两个主要参数。

1. 压铸的四阶段压射

计算压力铸造工艺参数,首先要定义压铸的四个压射阶段。

1.1.1 第一阶段：慢压射1为防止金属液溅出，冲头越过浇料口的过程，压射的第一阶段通常是缓慢的。

1.1.2 第二阶段：慢压射2金属液以较低的速度运动至内浇口的阶段，主要目的是排出压室内的空气，集中铝液于压室内。

1.1.3 第三阶段：快压射金属液由内浇口填充型腔直至充满为止，主要目的是成型并排出型腔中气体。

1.1.4 第四阶段：增压阶段型腔充满后建立最后的增压，使铸件在高压压力下凝固，从而使铸件致密。

1.2 计算模型

1.2.1 根据1.1定义(参照图1),可以得到金属液在各阶段合金液的重量关系式。

G2=G浇

G3+G4=G铸+G溢流

其中：G3+G4为金属液刚达到内浇口处时冲头端面至冲头停止之间的铝液重量，即为快压射起始点位置至冲头停止行程内金属液的容量。

G铸为铸件重量

G溢为溢流系统的重量

G2为慢压射2行程内压室能容纳的金属液重量

G浇为浇注系统的重量

1.2.2 流道中单位时间内不同位置截面中通过合金液的流量关系式（见图2）

金属液在流动过程中，单位时间内通过截面的流量Q相等，则Q=V1×S1=V2×S2=

V3×S3 （注：V3×S3是利用等式，而非金属液流量）

其中V1：冲头速度

S1：冲头面积

V2：内浇口速度

S2：内浇口面积

V3：排气槽气体速度（推荐值75m/s） S3：排气槽的面积

1.2.3

压铸时间[1]

压铸时间包括充填时间，持压时间及铸件在压铸模型中停留的时间。

1、估算锁模力

AXPF吨

A：为含浇排系统在内的全铸件在分型面上的投影面积

P：比压，根据压铸件强度要求等选择，一般选择50MPa，

例如：比压选择为50MPa，2900cmA时，

4505.0900XAXPF吨

2、预选压铸机

根据锁模力的计算，结合压铸件技术要求，如有耐压、强度要求等选择DCC500压铸机。

3、比压的核算

根据液体力学原理可知，

冲头压射力=射出缸推力SaPAPAP0

即：压射比压X冲头截面积=系统工作压力X压铸机压射缸截面积

上式说明冲头直径越小则压室截面积越小，所能获得的压射比压越大

例如：22010785.01354785.0P

则：MPacmkgP84/8432

该压铸机在40mm压室直径状态下可提供的最大比压为84MPa大于50MPa，

说明上述比压选择合理可行。

4、充填率计算

%100KPLAM总

M总:包括浇排系统在内的铸件总重量

（一模多腔时，M总=一个铸件的重量X模腔数+浇排系统重量）

AP:冲头截面积

LK:空压射行程

：合金液密度

例如：gM330总，冲头直径cmd5，空压射行程cmLK34，

合金液密度3/5.2cmg

则：%8.19%1005.2345.23302XXXX(标准30%-70%)

5、充填时间

210009Tt (铝合金经验公式)（镁合金系数为5/1000）（锌合金系数为7/1000）

T:铸件平均壁厚

例如：铝合金压铸件平均壁厚为mm2时，

则：St036.02100092

6、内浇口截面积：

MAtVgg

M:铸件重量（内浇口之上含集渣包）

gV：内浇口速度

7、压铸机冲头速度：

Qg=QP(合金液通过任何截面的流量相等)

Qg：内浇口处的流量

QP：锤头处的流量（入料筒处流量）

PPggVAVP

例：PV250785.05.353.60

压铸填充率计算公式

一、速度参数

（1）低速速度

压射冲头将注入压室的铝液平稳地推移到内浇口位置，使铝液完全充满到压射冲头与内浇口之间的压室空间内的过程就是低速过程（一般为0.1-0.3m/s）。设置时要注意防止空气卷入，防止铝液温度下降，导致过早凝固。

压室充满度=注入重量/压室截面积×空打行程×溶液密度X100%

（压室充满度的标准一般为20-50%）

低速速度=0.7X√压室直径/压室充满度

例题：压室直径：Φ50mm，注入重量：830g，空打行程：368mm，压室截面积：（π/4）×52＝19.63cm²，溶液密度：2.6

g/cm³

压室充满度=(830/196.63×36.8×2.6)X100%=44.18%

低速速度=(0.7X√50)/44.18=0.122M/S

（2）高速速度

压射冲头将铝液完全充满到压室内（一般为1.5-2.5m/s）。在铝液开始凝固之前，铝液的流动性好，压力的传递也好，所以填充时间越短，越容易得到质量好的铸件。

A、填充时间

填充时间=0.01x产品壁厚x产品壁厚 b、依据模具条件的高速速度

高速速度=(产品+溢流重量)/压室截面积X填充时间X铝液密度

C.依据机器能力的高速速度

模具临界速度=550X√（浇口截面积）²X压射缸截面积XACC压力X10/（压室截面积）³

（注：只考虑模具的浇口抵抗，充填抵抗时的实打速度）

d.确认浇口速度

浇口速度=压室截面积/浇口截面积X高速速度

（一般为40-60m/s）

例题：产品壁厚：3mm，产品+溢流重量：510g，压室截面积：19.63cm²，浇口截面积：1.04cm²,铝液密度：2.6g/cm³，ACC压力：14MPa，压射缸截面积：（π/4）×112＝95cm²。

a.填充时间=0.01×3×3=0.063s

b.高速速度=(510/19.63×0.063×2.6)=1.59m/s

c.模具临界速度=550X√（1.04）²×95×14×19/（19.63）³=7.58m/s

压铸常用计算公式

1.单位换算：1Mpa=10bar=10kgf/cm²=145psi=1N/mm²

1Mpa=1000000pa 1T=9.8KN

2.压射力（打料压力）：压射液压缸内工作液推动压射活塞移动的力.P压=1/4∏D²（∏R²）P＇(D为液压缸的直径，P＇为液压缸的油压压力，已可以是增压压力表的压力)

3.比压：压室内金属液单位面积上所受的压力.

P比=4P压/∏d²(d为冲头的直径)

P比×冲头的截面积S1=打料的压力P1×打料油缸的截面积S2或P比×冲头直径的平方d²=打料的压力P1×打料油缸直径的平方D².

4.锁模力：F=（产品的总投影面积）S×（产品所需比压）P×(安全系数)1.25.注：比压单位选择Mpa（N/mm²），面积单位选择mm²时，得出结果单位为N,结果除以1000为KN,除以10000为T.

5.压室充满度K=浇注铝料的体积V1÷压室的体积V2×100%

V1=浇注铝料的质量m÷铝料的密度ρ

V2=∏R²(压室半径的平方)×L（压室的长度）

正常范围30～70%.

6.内浇口的截面积S=填充质量m÷(铝料的密度ρ×填充的速度u×填充的时间T)或内浇口的截面积S=(3～5)×填充质量的平方根. 填充质量不包括浇道的质量.

7.高速行程L=填充质量m÷(铝料的密度ρ×冲头的截面积S).

冲头截面积的单位：cm². L的单位:mm. 铝料的密度取0.264g/cm³. 高速起点=高速行程+料柄厚度+模鼻的厚度. 压铸常用计算公式

日本资料：高速起点=高速行程L1+电气液压延迟L2（10mm）+升压所需距离L3（15～25mm）+料柄厚度L4（20～25mm,冲头直径为Φ60～70mm时）

8.内浇口的填充速度: 内浇口的填充速度U1×内浇口的截面积S1=冲头的运动速度U2×冲头的截面积S2. 单位：m/S.

9.填充时间：填充时间T=填充金属的体积V÷（内浇口的截面积S×填充速度U）单位：s、m³、m²、m/s . （填充时间≈（平均壁厚）²×(Al:0.01,Mg:0.005)或者(平均壁厚)²×(0.01～0.028）