1、 英文原文名 English for Die Mould Design and Manufacturing 中文译名 模具设计与制造专业英语 英文原文版出处 ： 模具设计与制造专业英语 ， 刘建雄 王家惠 廖丕博 主编，北京大学出版社 2006 年 3 月第 1 版 译 文 ： 3 3 压铸 压铸是通过 压 力作用下使 熔融金属 进入 金属模具 ，是 快速生产 精密产品 的 一 部 分 。 这个术语同时适用于 所得的铸件 。压铸件 因为具有有良好的表面而可以经济地应用于批量和大批量生产中 。 只需要相对小的加工， 就可以实现很好的公差保证，这些原则在一些压铸操作中都得到了很好的检验。压铸模具是
2、永久性的，不会由于金属的引入而影响到他们，除正常磨损或损耗。在相同的大小和形状的条件下， 压铸模 通常比塑料 模和永久铸造 更昂贵。 这种快速成型依靠快速把金属注入模具、冷却、开模、铸件取出和模具下次压铸的准备 。 3 3 1 模具压铸周期 在铸造周期 里 ，首先模具闭合并且锁紧，熔化的金属在一个特定温度的熔炉中，然后进入注射缸，根据合金的类型，用于热压室或者冷压室金属浇注系统， 这些将在后面描述。在注射阶段的压铸过程中 ， 熔融金属 在 压力 的 作 用 下 ， 快速通过模具浇注系统 进入模具并排出 模具里的 空气，金属量必须足够大以充满 型腔和 溢流井，溢流井 的设计是用来 储存 接收溢流
3、出来的融溶金属液的，因为接触到模具型腔的空气容易氧化，同时也最先接触到模具其也可以快速冷却以便可以接下来进行第二次的压铸。一旦这模具型腔填满了，作用 于金属液的压力会增大，保压一定的时间以便金属液凝固， 模具的分离、工件的取出通常通过机器自动操作完成，打开模具 进行必要的清理和润滑 ， 然后下一轮压铸继续循环 。 从模具取下的工件 冷却 后 ，操作工 切除金属浇注填充时 产生 的 披锋 ， 同时 去除溢流井和 分型线 ，接着能进 行二次加工和表面后处理。 3 3 2 压铸合金 四类主要的压铸模具合金为锌、铝、镁和铜基合金，压铸工艺发展于 19 世纪铅 /锡合金零件 的 制作，然而，铅和锡 由于
4、 力学性能差 ，现在 很少用来压铸。 最常见的压铸合金是铝合金， 它 们密度低，耐腐蚀性好，易于铸造，并具有良好的 力学 性能和尺寸稳定性。 铝合金的缺点是 用冷压室铸造时比热压室铸造 需要 更长的周期 因为需要一个分离浇注操作。 锌基合金是最容易铸造的， 它 们也有很高的 延展性 和良好的抗冲击强度，因此可 广泛用于产品 上 ，铸件可以制造得很薄，并且表面平滑性良好，使其 易于电镀和喷涂 。然而 ，锌 基合金容易被腐蚀，需要在零件各部分 涂上 保护膜 。 因此 ， 锌合金的 高比重导致每个单位体积的锌合金比压铸铝合金要更贵。 锌铝合金的铝含量（ 82.7%）比标准锌合金高， 类似于标准锌合金
5、， 能获得薄壁和 耐久的压铸 件， 但与铝合金 ，在冷压室机器中必须每个周期都需要浇注熔融金属，唯一例外的是 ZA8（ 8%铝），这是铝锌 系列 中含铝量最低的。 镁合金有较低的密度、高的强度重量比、优越的阻尼能力和良好的机械加工性能。 铜基合金、黄铜和青铜， 比 任何压铸合金的力学性能 都要好 ，但是它们更贵。 黄铜具有高的强度和韧性 、好的 耐磨性，并具有优良 的耐腐蚀性。 铜基合金铸造的一个主要缺点是在非常高的 铸造 温度下 由 热疲劳引起 模具寿命 缩 短 ，合金浇注温度对模具寿命影响最为强烈， 也正是因为这个原因模具寿命最长的是锌合金，最短的是铜合金。 然而， 铸件尺寸、壁厚和 几何
6、复杂性同样影响模具表面的磨损和最终的损坏 也是差不多的 。 3 3 3 压铸模具 压铸模具由两个主要部分组成 动模部分和定模部分， 它们 在分型线 闭合 ，型腔和型芯通常加工 后 镶嵌到这 两部分 ，定模固定在定模扳上，而动模固定在动模板上（见图 3-10，3-11），型腔和型芯 设计 必须 匹配以便 能够 顺利开模 。 压铸模具的结 构几乎与注塑成型模具相似 ，在注射成型术语 中 ，动模包括型芯和 喷射器壳体 ，定模包括型腔和 支撑 板。 压铸模铸件侧抽芯机构与外部相交特征可以 非常精准地建立起来，这是压铸模和注塑模相同的特性 。然而，熔模铸造合金在模具接触表面的粘性远远小于注射成型的。这种
7、现象被称为“ 喷射 ”，容易堵塞模具， 正是因为这个原因， 结合飞边的高收缩力导致局部收缩非常困难，使得产品难以满足内部核心机制。 因此，内螺纹或其他内部 切削孔 通常无法被铸造 ， 必须由昂贵的额外加工生产。 浇注系统在压铸和注塑模具中的建立是相同的。 “ 喷射”经常 在定模和动模之间产生 ， 在产品分型线上形成 一些薄而不规则的 披锋 ，有时，这些分型线 会溅出合金， 由于这个原因， 压铸机 必须安装 安全装置以抑制这些 溅出的材料 。 在压铸过程中的一个区别 主要 在于 溢流井通常围绕压铸 型 腔的周边 ，如前面所提到的，在铸造时 它 们可以减少氧化物的量 ， 最先进入模具的合金， 通过
8、排气孔把型腔内的空气排出， 随后 注射 的合金 和模具 有更 高的温度，从而减少金属凝固过早的机会， 这种过早凝固形成的表面缺陷称为冷 料 ， 是由于金属流动时还没有相遇熔接在一起就已经凝固所致， 当压铸模较小时，溢流槽大幅增加熔融金属也可以使模具保持一定的温度。3.3.4 压铸机 1.热室压铸机 一个典型的热室 注射 系统如图 3-12 所示，由气缸 、柱 塞 、流道 和喷嘴 组成， 注塑周期开始时的柱塞 在 相应的 位置 上 ，熔融 金属 流入保温 炉内，通过进气口并进入压力缸 ，然后，当模具合模并锁紧时， 液压 柱塞 移动 到气 缸 和 密封进气 口 ， 熔融金属通过 流 道和喷嘴到浇口
9、 、浇注 系统 和模具 模腔， 浇口是喷嘴通过进料系统进入定模的锥形扩流通道 ， 锥形状提供从 浇注 点到 浇注流 道的平滑过渡， 这使 凝固后的 产品 容易 脱出 。在预设的金属凝固时间里 ，液压系统 使 柱塞 返回 ，这个周期循环往复 。 2.冷室压铸机 一个典型的冷室压 铸机 如 图 3-13 所示， 由水 冷式柱塞，一个压射缸，和位于上方的水平式注射室和一个浇注孔组成 。操作顺序如下：当模具关闭和锁 紧并且气 缸柱塞缩回，熔融金属通过浇注孔被 浇 进 注 射室 ，为了包紧型腔 里的 金属 液 ，金属的浇注体积大于型腔和浇注系统、溢流井的体积，然后注射气缸 加压 ， 使活塞通过注射室 ，
10、使熔融金属进入模具型腔， 在金属凝固后，模具打开，柱塞返回到原来的位置。当模具打开，在注射筒端多余的金属，被称为 料柄 ，是被 逼出来 的，因为它是连接到缸体铸件。 在 压铸周期中 料柄是 需要 的，用于 保持液态金属的压力 铸造 、 凝固和收缩。 第 4 章 锻造模具 4.1 简介 锻造是 一个 通过各种模具和工具施加压力 到 工件 加工 的方法 ， 这是最古老的金属加工方法 ，至少可以追溯到公元前 4000 年 ， 也许早在公元前 8000 年 ，锻造通过用石头锤击金属用来制造珠宝、钱币和各种器具。 简单的锻造操作 ， 传统上由铁匠 用重锤子和砧进行 。然而 ， 大多数锻件需要一套模具和压
11、力机或锻锤等设备 完成 。 典型的锻造产品有螺栓和铆钉、连杆、涡轮机轴、齿轮、有手柄的工具、机械构件、飞行器、铁路和各种其它运输设备。 通过 控制 金属的流动和晶粒结构，可以 锻造 具有良好的强度和韧性 的 零件 ；它们能够可靠 地用于 高强度工序 （ 如 图 4-1）。锻造可在室温（冷锻）或在 高温（热锻 ，取决于温度）进行。 由于该材料的强度较高，冷锻需要更大的力量，工件的材料在室温下必须具有足够的延展性 ， 冷锻造件具有良好的表面光洁度和尺寸精度 。 热锻需要较小的力量，但它产生的尺寸精度和表面光洁度 较差 。 锻件通常需要额外的 后处理 操作，例如热处理以修改 其 性能 ，然后加工以得
12、到准确的成品尺寸 ， 这些操作可以通过精密锻造，是 一个趋向最终形状或近终形状成型过程的重要例子， 这种显著减少加工，降低产品制造成本的方法，是今后发展的趋势 。 有几种形式的锻造， 但还是有一些差异识别过程与名字在不同的引用 。 4.2 开式模锻 开式模锻是最简单的锻造工艺 ， 虽然大多数开放式模锻一般重达 15 公斤 500 公斤，但是 也有 锻重 300 吨 的 ， 大小的范围可以从非常小的 零件 到 长 达 23 米 （ 如 螺旋桨 ）。 开模锻过程可以描 述为 由固体工件放置在两个 平面 之间通过压缩它降低高度（ 如 图4-2） ， 这个过程也被称为镦 粗 或 平锻 。 模具表面在开
13、式模锻可以 简单 铸造 ，生产相对简单的锻件。 在 理想的条件下对工件的变形 如 图 4-2（ b）所示，因为锻件体积恒定，在高度方向减少，在直径方向就会增加。 需要注意的是，在图 4-2（ b） 中，所述工件 是 均匀地变形 ，而 在实际操作中， 工件变成桶形（ 如 图 4-2 （ c） ， 这种变形也被称为 镦锻。 快速移动造成主要由摩擦力形成接口 ,反的材料在这些接口对流。快速移动可以有效利用润滑剂。 把加热后的工件放在冷模之间锻造同样能变成圆桶形，在 界面 的部分迅速冷却，而工件的其余部分仍然相对较热， 因此，在工件的端部的材料具有变形比在其中心处的材料高的 阻力，所以 在工件的中心部
14、分沿横向扩展比端部大 ， 可以 通过 热效应使用加热的金属模具减少或消除 圆桶效应，热障如在模具和工件接触面之间使用玻璃纤维也是可行的。 引伸锻造也称为拔长，是一个基于开式模锻并 通过间隔连续锻造工序减小棒料厚度的操作（如图 4-3 所示），因为每次行程的接触面积较小，一条长的棒料不需要很大的力或者机器就能减小其厚度。铁匠用锤子和砧加工加热的金属工件， 各种设计的铁栅栏通常用这种方法制成。 4.3 模锻和闭式模锻 在模锻里，工件通过在两个有所需形状的模具型腔（锻模）中成形（如图 4-4 所示），需要注意的是一些材料向外流动，并形成一 些飞边 。 飞边有一个显著的作用在流动的材料进入模锻时：薄的
15、飞边快速冷却，并且由于其摩擦力，这使得材料在模具型腔中受到高 的压力，从而促进模具型腔的填充。 坯件通过这些方法制备（ a） 切割或剪切 一条 挤压或拉伸 的 棒料（ b）粉末冶金 制 作型坯 （ c）铸造或者（ d）在锻造前预先成形毛坯。坯件放在下模，然后上模开始下降，坯件的形状逐渐改变，如图 4-5（ a）所示为一个连杆锻造。 预制坯锻造过程如拔长和滚压（如图 4-5（ b）和（ c）通常 用于将材料分配到 不同坯件 区域，就像它们是 面团 制作 馅饼 。 拔长时，材料从一个区域分配，滚压时，材料聚集在一个局部区域里， 然后将部件形成为连杆的粗糙形状称为 预锻 过程， 使用预锻模， 最后的
16、操作是在锻造金属模具 给予 锻造 件 最终形状的精加工 ，飞边通常通过修整操作去除（如图4-6 所示）。 如 图 4-4 和 4-5（ a）所示 的例子被称为闭 式 模锻 。然而，真正的闭式模或者毛边锻造，飞边不形成并且工件完全填充模腔（如右图 4-7（ b）所示）。精确控制材料体积和适当的模具设计是为了闭式模锻获得所需尺寸和公差。尺寸不足的坯料阻碍完全填充模腔，相反尺寸有余的坯料产生过多的压力并且可能引起模具过早地失效或者卡住。 4.3.1 精密锻造 出于经济原因，当今锻造 加工 的趋势是朝着更大的精确度 发展 ，从而降低了额外精加工操作的数量。 其中形成的部分接 近于所需零件的最终尺寸称为
17、近净形状或者净形锻造，在这样的过程中，有少 量 过量的材料 在 锻造部件 上 ，并且它随后被 去 除 （ 通常通过修整或磨削 ）。 在精密锻造，特别模具生产零件比 模锻 精度更高并要 求 更少的加工 ， 该方法需要更高性能 的设备因为得到 精细 部件需要更大的力 。 由于它们需要相对低的锻造负载和温度，铝和镁的合金特别适用于精密锻造 ， 同时发生模具磨损 小 ，表面光洁度好 ， 钢和钛也可以精密锻造 。 典型精密锻造产品有齿轮 、 连杆 、 外壳和涡轮叶片 。 精密锻造需要特殊和更复杂的模具，精密控制坯料的体积和形状，坯料在模腔内精确定位，因此投 入 较 高。然而更少的材料被浪费，并且 需要更
18、小 后续加工，因为该 工件 接近最终所需的形状。因此，以往的锻造 与 精密锻造之间的选择需要一个经济分析，特别是在考虑到生产 数量时 。 4.3.2 精压 精压基本上是一个闭式模锻过程，通常用来铸造硬币、奖章和珠宝（如图 4-8（ a）（ b）所示），锻造毛坯 在一个完全封闭的模腔 里 精压 。 为了生产精细所需的压力可以是五或六倍的材料强度，例如，在新铸币的 细致部分 。 对于某些工件可能需要几个精压操作，润滑油不能用于精压中，因为它们能陷入模具型腔中，并且是不能压缩的，阻止充分再现模具表面细节。 在 精 压 过程中也使用锻件 和 其他的产品，以改善表面光洁度和赋予所 需 的尺寸精度 ，这一
19、过程被称为按尺寸加工，涉及高压的同时在工件形状按尺寸加工使用小的变形。制造带有字母和数字的工件能够类似于精压过程快速完成。 原文 ： 3.3 Die Casting Die casting is the art of rapidly producing accurately dimensioned parts by forcing molten metal under pressure into metal dies. The term also applies to the resultant casting. Die castings can be used economically in
20、 designs having moderate to large activity because the completed piece has a good surface, requires relatively little machining, and can be held to close tolerances. The principles of die casting follow those of good practice in any casting operation. The steel dies are permanent and should not be a
21、ffected by the metal introduced into them, except for normal abrasion or wear. Die-casting dies are usually more expensive than those used in plastic or permanent molding of a part of similar size and shape. The rapidity of operation depends upon the speed with which the metal can be forced into the
22、 die, cooled, and ejected; the casting removed; and the die prepared for the next shot. 3.3.1 The Die Casting Cycle In the casting cycle, first the die is closed and locked. The molten metal, which is main tained by a furnace at a specified temperature, then enters the injection cylinder. Depending on the type of alloy, either a
