任務(wù)二 抽屜拉手結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計

任務(wù)引入

根據(jù)圖1-1-1和圖1-1-2所示的家具用抽屜拉手實體圖和平面圖，完成抽屜拉手結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計。

任務(wù)操作流程

1.查表，得壓鑄件壁厚。

2.查表，得壓鑄件鑄造圓角半徑。

3.查表，得壓鑄件脫模斜度。

4.查表，得壓鑄件最小孔徑和最大深度。

5.查表，確定壓鑄件各尺寸精度。

6.查表，確定壓鑄件形狀、位置精度。

7.查表，確定壓鑄件表面粗糙度。

教學(xué)目標

※能力目標

能夠設(shè)計壓鑄件精度及結(jié)構(gòu)工藝。

※知識目標

熟悉壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計內(nèi)容及要求。

相關(guān)知識

一、壓鑄件基本單元結(jié)構(gòu)要素設(shè)計

1.壁厚

（1）壓鑄件壁厚過厚或厚薄不均對鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)的影響：壁厚過厚鑄件內(nèi)部氣孔、縮孔等缺陷增加；鑄件過薄，充型困難。

（2）壓鑄件壁厚原則：在保證鑄件有足夠強度和剛度的前提下，盡量做成薄壁件并使鑄件整體各處壁厚相同。

（3）壓鑄件壁厚不均時的處理：對鑄件的厚壁處，減薄厚度另增設(shè)加強筋。

壓鑄件適宜的壁厚：鋅合金為1～4mm，鋁合金為1～6mm，鎂合金為1.5～5mm，銅合金為2～5mm。

壓鑄件正常壁厚與最小壁厚按表1-2-1選取。

2.加強筋

（1）加強筋作用：增加零件的強度和剛性，同時也改善了壓鑄的工藝，使金屬的流路順暢，可消除單純依靠加大壁厚而引起的氣孔和收縮缺陷。

（2）加強筋位置：如圖1-2-1所示，加強筋應(yīng)布置在鑄件受力最大處，與鑄件對稱布置，筋的厚度要均勻，方向與料流方向一致。

（3）加強筋結(jié)構(gòu)及參考尺寸按表1-2-2選取。

二、壓鑄圓角

1.壓鑄圓角作用

壓鑄圓角有助于金屬液的流動，減少渦流，氣體容易排出，有利于成型；可避免尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中而開裂。對需要進行電鍍和涂覆的壓鑄件更為重要，圓角是獲得均勻鍍層和防止尖角處鍍層沉積不可缺少的條件。對于模具來講，鑄造圓角能延長模具的使用時間。沒有鑄造圓角會產(chǎn)生應(yīng)力集中，模具容易崩角，這一現(xiàn)象對熔點高的合金（如銅合金）尤其顯著。

2.壓鑄圓角計算

（1）兩壁水平連接時，過渡處壓鑄圓角R或過渡長L大小，如圖1-2-2所示。

s1/s2≤2時，R=（0.2～0.25）（s1+s2）；s1/s2>2時，L≥4（s1-s2）。

（2）兩壁垂直連接時，過渡處壓鑄圓角R大小，如圖1-2-3所示。

等壁厚（見圖1-2-3（a））：Ra=Rf+s，Rf=s；

不等壁厚（見圖1-2-3（b））：Rd=（Rf+s2），Rf=0.6（s1+s2）。

（3）兩壁丁字形連接時，過渡處壓鑄圓角R或過渡長h大小，如圖1-2-4所示。

s1/s2<1.75時，R=0.25（s1+s2）；

s1/s2>1.75時，加強部位在一壁，h=3（s1-s2）0.5；加強部位在兩壁，h=0.5（s1+s2）。

（4）交叉連接的壁（壁厚不相等時，選最薄的壁厚s代入下列公式）時，過渡處壓鑄圓角R大小，如圖1-2-5所示。

當β=90°，R=s（見圖1-2-5（a））；

當β=45°，R1=0.75s，R2=1.5s（見圖1-2-5（b））；

當β=30°，R1=0.5s，R2=2.5s（見圖1-2-5（c））。

3.壓鑄件的最小圓角半徑

壓鑄件的最小圓角半徑R一般不宜小于1mm，最小圓角半徑為0.5mm，見表1-2-3。

三、脫模斜度（鑄造斜度）

1.脫模斜度作用

從壓鑄件內(nèi)抽出型芯，取出壓鑄件。

2.壓鑄件脫模斜度大小

壓鑄件脫模斜度大小按表1-2-3選取。

四、鑄孔與鑄槽

壓鑄法特點之一是能夠直接壓鑄出小而深的圓孔、長方形孔和槽。壓鑄件上鑄孔最小孔徑以及孔徑與深度的關(guān)系見表1-2-5；壓鑄長方形孔和槽形圖如圖1-2-6所示，壓鑄長方形孔和槽的尺寸按表1-2-6選取。

五、壓鑄鑲嵌件

1.嵌件定義

將其他金屬或非金屬嵌入壓鑄件中，被嵌入的其他金屬或非金屬件叫嵌件。

2.設(shè)計嵌件時應(yīng)注意的要點

（1）嵌件與壓鑄件合金不產(chǎn)生嚴重的電化學(xué)腐蝕，必要時嵌件外表可鍍層。

（2）嵌件在模具內(nèi)應(yīng)定位可靠，與壓鑄件正確配合。

（3）嵌件周圍壓鑄合金層厚度≥1.5mm，并有倒角。

（4）嵌件不應(yīng)離澆口太遠，以免熔接不牢，如必須遠離，應(yīng)適當提高澆注溫度。

（5）有嵌件的壓鑄件應(yīng)避免熱處理，以免因兩種合金的相變而產(chǎn)生不同的體積變化后，嵌件在壓鑄件內(nèi)松動。

（6）嵌件鑄入后，應(yīng)被壓鑄合金所包緊，不應(yīng)在任意方向上松動，這可以在鑄前將嵌件滾花、液紋、切槽、銑扁以及擠壓出凸體（點狀和鍵形）等加工方法來達到這一要求。

（7）嵌件鑄前需清理污穢，并預(yù)熱，預(yù)熱溫度與模具溫度相近。

3.壓鑄件尺寸

（1）壓鑄件鑲嵌螺紋件的尺寸如圖1-2-7所示，安裝鑲嵌件的凹槽尺寸如圖1-2-8所示。

（2）鑲嵌件壓鑄件上滾花尺寸按表1-2-7選取，包住鑲嵌件的壓鑄件最小厚度按表1-2-8選取。

六、壓鑄螺紋

1.外螺紋壓鑄

由于壓鑄精度比機械加工差，需在外螺紋尺寸中留出0.2～0.3mm的加工余量。

2.內(nèi)螺紋壓鑄

通常先鑄出底孔，再機械加工出內(nèi)螺紋。

可壓鑄的螺紋最小螺距及最小螺紋半徑與最大螺紋長度尺寸按表1-2-9選取。

七、文字

文字大小應(yīng)大于GB/T1469—1993規(guī)定的5號字，文字凸出高度大于0.3mm，一般取0.5mm；文字線條寬度為1.5倍文字凸出高度（常取0.8mm），線條間距大于0.3mm，脫模斜度為10°～15°。

八、壓鑄件尺寸精度

1.影響壓鑄件尺寸精度的因素

影響壓鑄件尺寸精度的主要因素有以下幾種。

（1）模具的制造精度。

（2）開模和抽芯以及推出機構(gòu)運動狀態(tài)的穩(wěn)定程度。

（3）模具使用過程中的磨損量引起的誤差。

（4）模具的修理次數(shù)及其使用期限。

（5）合金本身化學(xué)成分的偏差。

（6）工作環(huán)境溫度的高低。

（7）合金收縮率的波動。

（8）壓鑄工藝參數(shù)的偏差。

（9）壓鑄機精度和剛度引起的誤差。

2.壓鑄件尺寸分類

壓鑄件尺寸分為高精度尺寸、嚴格尺寸及未注尺寸（也叫一般尺寸）三類。

3.壓鑄件高精度尺寸公差值確定

（1）高精度尺寸定義：指模具維修、加工及尺寸檢測過程中嚴格控制且在模具結(jié)構(gòu)上要消除分型面、活動成型及收縮率選用誤差的尺寸。

（2）精密壓鑄件尺寸公差值確定步驟。

① 計算壓鑄件空間對角線L空=（a2+b2+c2）0.5，a、b、c分別為鑄件總長、總寬、總高，如圖1-2-9所示。

② 壓鑄件高精度尺寸按表1-2-10選取。

4.壓鑄件嚴格尺寸公差值確定

（1）嚴格尺寸定義：要求在模具結(jié)構(gòu)上消除分型面、活動成型部分及收縮率選用誤差的尺寸。

（2）壓鑄件嚴格尺寸公差確定步驟。

① 計算壓鑄件空間對角線L空=（a2+b2+c2）0.5，a、b、c分別為鑄件總長、總寬、總高。

② 壓鑄件嚴格尺寸公差按表1-2-11選取。

5.壓鑄件未注尺寸公差值確定

（1）未注尺寸（或一般尺寸）分類：分A類和B類尺寸。不受分型面、活動成型影響的尺寸為A類尺寸；反之，為B類尺寸。

（2）未注尺寸精度：壓鑄工藝水平和保證條件好的尺寸，選Ⅰ級精度。反之，選Ⅱ級精度。

（3）壓鑄件未注尺寸公差值確定步驟。

① 計算壓鑄件空間對角線L空=（a2+b2+c2）0.5，a、b、c分別為鑄件總長、總寬、總高。

② 根據(jù)合金種類查相應(yīng)壓鑄件未注尺寸公差，按表1-2-12～表1-2-15選取。

6.壓鑄件尺寸偏差標注

（1）不加工的配合尺寸，孔取，軸取。

（2）需加工的配合尺寸，孔取，軸取；或孔和軸均取雙向偏差（±δ/2）。

（3）（非配合尺寸）未注尺寸根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)需要，確定公差帶位置取單向或雙向，必要時調(diào)整其基本尺寸。

九、壓鑄件形狀、位置精度

1.壓鑄件形狀公差

壓鑄件整形前、后的平面度和直線度公差，按表1-2-16選取。

2.壓鑄件位置公差

（1）平行度、垂直度和傾斜度公差，按表1-2-17選取。

（2）同軸度和對稱度公差，按表1-2-18選取。

十、壓鑄件未注角度和錐度、表面粗糙度及加工余量設(shè)計

1.壓鑄件未注角度和錐度公差

未注角度和未注錐度尺寸公差值按表1-2-19選取，偏差取±δ/2。

2.表面粗糙度

（1）填充條件良好，壓鑄件表面粗糙度一般比模具成型表面粗糙度低兩級。

（2）若是新模具，壓鑄件上可衡量的表面粗糙度應(yīng)按國標GB/T 13821—1992要求，見表1-2-20。

（3）隨著模具使用次數(shù)的增加，通常壓鑄件的表面粗糙度值會逐漸變大。

3.加工余量

當壓鑄件的尺寸精度與形位公差達不到設(shè)計要求而需機械加工時，應(yīng)優(yōu)先考慮精整加工，以便保留其強度較高的致密層。若無精整加工，則在壓鑄成型后安排機械加工，平面機械加工余量值大小見表1-2-21，鉸孔機械加工余量見表1-2-22。

十一、壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計改進實例

1.壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計實例

壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性原始設(shè)計與修改設(shè)計如圖1-2-10所示。

2.壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計改進原因分析

圖1-2-10（a）、圖1-2-10（b）、圖1-2-10（c）中壓鑄件1處壁厚太大，產(chǎn)生氣孔。需減薄壁厚，修改為2處的結(jié)構(gòu)。

圖1-2-10（d）把壓鑄件兩相交面尖角修改成圓角，否則在尖角處出現(xiàn)裂紋。

圖1-2-10（e）中的1處脫模斜度小，鑄件脫模困難。

圖1-2-10（f）中壓鑄件圓弧孔處妨礙抽芯，修改后模具結(jié)構(gòu)大為簡化。

任務(wù)實施

抽屜拉手結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計

1.鑄件壁厚

壁厚處面積為：π×82=201mm2。

查表，鋅合金正常壁厚為1.5mm。顯然，鑄件壁厚滿足要求。

2.圓角半徑

查表，不等厚度處圓角半徑：

r=（h1+h2）/3=（3+8）/3≈4m m

3.脫模斜度

查表，鋅合金非配合面最小脫模斜度為15′～45′，取1°。

4.鋅合金孔與邊緣厚度

孔深≥h/4=15/4=3.6mm，而本鑄件厚度為4.5mm，滿足要求。

5.孔徑深度

查表，最小孔徑d=1.5mm，本鑄件孔徑d′=7mm，大于最小孔徑d。

本鑄件孔為盲孔，深=15mm，查表知，孔徑d>5mm時，允許最大孔6d′=6×7=42mm。顯然該壓鑄件孔徑和孔深都滿足壓鑄工藝性要求。

6.抽屜拉手尺寸精度

抽屜拉手所有尺寸在壓鑄后不再機械加工，材料為鋅合金件，查表，取Ⅱ級精度；鑄件空間對角線34mm。

（1）尺寸?7、15、?16、25為A類尺寸，不受分型面和活動成型零件影響，查表得、、、

（2）尺寸22為B類尺寸，受分型面和活動成型零件影響，查表得：。

7.抽屜拉手形狀、位置精度

查表得，抽屜拉手整形前、后的平面度和直線度公差分別為0.3mm、0.15mm，抽屜拉手平行度、垂直度為0.15mm，同軸度為0.1mm。

8.抽屜拉手未注角度公差

查表得，抽屜拉手未注角度公差為1°。

9.抽屜拉手表面粗糙度

抽屜拉手表面工藝要求較高，查表得其表面粗糙度為Ra=1.6μm。

10.抽屜拉手機械加工余量

由于抽屜拉手所有表面都可以在壓鑄成型中達到圖紙尺寸要求，故成型后不需要機械加工。

知識拓展

壓鑄件的缺陷原因及改善措施，見表1-2-23。

思考題

一、填空題

1.壓鑄孔有____和____兩方面要求。

2.壓鑄件壁厚過厚易產(chǎn)生____鑄件質(zhì)量，壁厚過薄造成鑄件____困難。

3.壓鑄件壁厚原則是____。

4.壓鑄圓角的作用是____。

5.脫模斜度的作用是____。

6.高精度尺寸指的是____。

7.鋅合金壓鑄件未注尺寸公差等級取____。

二、判斷題

1.壓鑄件文字凸出高度一般大于0.3mm。（）

2.壓鑄件文字線條寬度一般取0.1mm。（）

3.采用加強筋來保證薄壁鑄件強度時，加強筋應(yīng)布置在鑄件最薄處。（）

4.鋅合金鑄件壓鑄螺紋的最小螺距是1mm。（）

5.壓鑄件的壁厚應(yīng)盡量均勻一致，最大與最小壁厚比小于5∶1。（）

6.對帶嵌件壓鑄件來說，應(yīng)避免淬火處理。（）

7.壓鑄鋅合金件長方形孔和槽的極限深度是10mm。（）

8.消除單純依靠加大壁厚而引起的氣孔和收縮缺陷是加強筋作用之一。 （ ）

9.嵌件鑄前需清理污穢，并預(yù)熱，預(yù)熱溫度與模具溫度相近。（）

10.鑄件上受分型面、活動成型影響的尺寸為A類尺寸。（）