廖国术
广东伊之密精密机械股份有限公司 广东佛山 528306
摘要：压铸技术发展至今仅有150余年的历史，与传统古老的铸造技术相比，只是一种年轻的工艺技术。然而，由于压铸是最先进的金属成型方法之一，压铸件不仅尺寸精确，表面粗糙度高，而且强度与表面硬度较高，生产效率极高；另外压铸件一般不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，较现代机械数控加工，具有少切屑，无切屑的成型特点，而且可实现形状复杂的零件有效成型。目前压铸材料应用不再局限于有色金属的锌、铝、鎂和铜，而且也逐渐扩大用来压铸铸铁和铸钢件。压铸技术所具有的制造特点，使压铸件的应用领域日益扩大，遍及各个工业门类。压铸机已成为机械制造行业的重要装备。
关键词：压铸机；压铸机发展；压铸机机构；压铸机选型
1、导言
压铸机是一种在压力作用下把熔融金属液压射到模具中冷却成型，开模后得到固体金属铸件的压力铸造机械。主要由机架、合模机构、压射机构、液压系统、电气控制系统、钣金机构及周边辅助设备等零部件组成。最初应用于压铸铅字，随着科学技术与工业生产技术的进步，特别是汽车及家用电器等工业的发展，促使压铸技术迅速发展并应用于广泛领域。
2、压铸机的发展
压铸技术来源于印刷业。19世纪初，由于印刷业的兴起，用于铅字铸造的铸字机应运而生，在铸字机的基础上演变成为最初的热室压铸机。19世纪中期，典型的热室压铸机诞生。热室压铸机的设计基本成熟，热室压铸机技能也在不断的改进和改造，而且出产功率、精度、稳定性等方面也在不断提高。热室压铸机的出产功率高，便于实现自动化，因而在压铸件出产中依然保持其应有的位置，尤其是出产小型锌合金压铸件。随着热室压铸机日渐成熟，冷室压铸机问世。1920年由Carl?Roehri发明并制造了最早的冷室压铸机，随着压铸技术的发展，冷室压铸机不光适用于铝合金、镁合金、铜合金的压铸，还能够出产大型而杂乱的锌合金压铸件。20世纪40年代后期，上海的一家工厂自制了小型气动热室压铸机。20世纪50年代中期，我国自行设计制造了会液压的50型卧式冷室压铸机，合模力有500kN和1500kN两种。20世纪60年代初期，仿制了立式冷室压铸机（合模力达1150kN）及J113型卧式冷室压铸机（合模力1250kN）。20世纪70年代，以济南铸锻机械研究所为主联合国内有关研究所和工厂编制了压铸机型谱，规范了我国压铸机系列的主要技术参数，并设计和试制了J1125、J1140和J1163型全液压卧式冷室压铸机。20世纪中后期，压铸机经历了更大的改革、演进与创新，压铸机进入新的发展时期。近二三十年来，机械行业的高速发展，促使压铸技术的同步发展。压铸的高新技术又不断地对压铸机提出更高和更新的要求。压铸机在大型化、自动化、单元化和柔性化等方面的发展非常迅速，近年更是涌现出合模力达4500KN且自动化程度高的大型压铸机。
3、压铸机结构与工作原理
压铸机主要由下列各部分组成：
（1）合模机构
由定板、中板、尾板、导柱、机铰曲肘机构、顶出机构、调模机构等零件组成，配合液压系统和电气控制系统共同完成开合模动作。功能主要是驱动压铸模进行合拢和开 启，实现锁紧模具、顶出产品的作用。当模具合拢后，具有足够的能力将模具锁紧，确保在压射填充的过程中模具分型面不会胀开。锁紧模具的力即称为锁模力（又称合型力），单位为千牛（KN），是表征压铸机大小的首要参数。
（2）压射机构
由压射油缸、压射室、锤头组件、快压射储能器组件、增压储能器组件、压射油路板组成。功能主要是按规定的速度推送压室内的金属液，并有足够的能量使之流经模具内的浇道和内浇口，进而填充入模具型腔，并快速增压使金属液在高压下保压填充凝固，直至形成压铸件为止。在压射动作全部完成后，压射冲头返回复位。
（3）液压系统
由动力元件油泵、执行元件油缸、控制元件液压控制阀、辅助元件和工作介质等五部分组成。功能主要是为压铸机的运行提供足够的动力和能量。
（4）电气控制系统
由电动机、PLC控制系统及各种电器元件、电器线路组成。功能主要是控制压铸机各机构的执行动作按预定程序运行。
（5）零部件及机座
所有零部件经过组合和装配，构成压铸机整体，并固定在机座上。
（6）其他装置
先进的压铸机还带有参数检测、故障报警、压铸过程监控、计算机辅助的生产信息的存储、调用、打印及其管理系统等。
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（7）辅助装置
根据自动化程度配备浇料、喷涂、取件等装置。
4、压铸机分类与结构特点
按锁模力大小分为小型机（≤4000 kN）、中型机（4000 kN～9000 kN）和大型机（≥10000 kN）；按压室位置与工作状态可分为冷室压铸机、热室压铸机；冷室压铸机按压射结构与合模机构布置可分为卧式、立式与全立式压铸机；目前立式与全立式压铸机已较少适用，这里简单介绍一下冷室压铸机和热室压铸机：
冷室压铸机的结构特点是压射室和压射头不浸在熔蚀的金属液中，因此，它不常期受热态金属的加热和熔蚀，故可压铸熔点较高的合金，如：铜铝 镁等。但它需要用人工或其它辅助设备将金属液注入压室中，从而增加了辅助工序时间和金属的的热损失，因而不如热室机效率高。冷室压铸机的压室与保温炉是分开的。压铸时，从保温炉中取出液体金属浇入压室后进行压铸。
热压室压铸机（简称热空压铸机）压室浸在保温溶化坩埚的液态金属中，压射部件不直接与机座连接，而是装在坩埚上面。这种压铸机的优点是生产工序简单，效率高；金属消耗少，工艺稳定。但压室、压射冲头长期浸在液体金属中，影响使用寿命。并易增加合金的含铁量。热压室压铸机目前大多用于压铸锌合金等低熔点合金铸件，但也有用于压铸小型铝、镁合金压铸件。
总的来说，冷室压铸机与热室压铸机机构上的主要差异在于压射端。冷室压铸机的压室与保温炉分开放置，压室水平放置。热室压铸机的压室直接放置于熔炉的坩埚内，压室竖直放置。
5、压铸机选型
压铸机选型主要遵循以下几点原则：
一. 根据压铸件的材料品种选择
压铸合金有铜、铝、镁、锌、铅、锡等合金，以及不多见的黑色金属。通常铜、铝、镁合金选用冷室压铸机；镁合金和锌、铅、锡等低熔点合金多数都选用热室压铸机。
二. 根据压铸件的外形尺寸选定压铸机锁模力
根据压铸件在分型面上的最大投影面积和压射比压来计算所需压铸机的锁模力（合模力），作为选择压铸机第一依据。另外，把压铸件的外形尺寸和外观质量作为选择压铸机的主要依据，仍然是可取的。
三. 压铸件的重量（指的是压铸件净重与浇注系统总重量之和）是判定压铸机压室（压射室）容量能否满足要求的依据。即根据压铸件的合金种类和总重量把它折合成体积，压室容量比这个体积大百分之三十（或百分之二十五）以上的压铸机就可入选。
四.?对压铸件精度和内部质量（性能指标）的要求是选择压铸机压射系统性能至关重要的依据。
随着压铸技术的进步，和压铸件应用范围的日益扩大，对大型精密、薄壁、耐压、受力的压铸件需求量正在增长，由此导致对压铸机的要求越来越高。除锁模力以外，最重要的就是压射系统性能了。
五. 压射速度、压射压力变化的灵敏度：
压射速度由两部分组成：第一阶段是慢压射速度，第二阶段是快压射速度。目的是保证金属液充型时有足够的动能抵达并充满型腔的深、远、薄壁处。所以金属液一经到达内浇口就要快速充型，也就是压铸机要及时出现快压射速度。如果压射速度从慢速到快速升得太慢，金属液不是在快压射速度下进入型腔，而是在升速过程中进行充型，甚至还没实现快速压射，型腔就已基本充满（压射行程走完了），这样快速充型的作用就落空了。压铸件的充型时间一般在0.02秒～0.3秒左右（特大铸件除外），如此短暂，就要求压铸机在调节速度和压力时，具备相当的灵敏度，否则无法满足工艺要求，更加无法保证铸件质量。因此买压铸机时，一定要检测压铸机的压力速度曲线。
6、结束语
本文简述了压铸机的发展历史，概括了剖析压铸机的分类及结构特点，说明了压铸机的选型原则。随着制造行业的发展，压铸生产不仅在有色合金铸造中占主导地位，逐渐成为现代工业的一个重要组成部分。近年来压铸技术不断进步，促使压铸件薄壁化、轻量化。压铸技术进步的水平作为衡量一个国家铸造水平的重要依据。通过了解压铸机的发展与结构，初步认识压铸机械设备的构造与功能，希望对日后的相关工作有所帮助。
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论文作者:廖国术
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/9
标签：压铸机论文; 压铸论文; 压铸件论文; 金属论文; 合金论文; 机构论文; 模具论文; 《防护工程》2018年第14期论文;