3．螺纹型芯及型环尺寸计算 螺纹型芯是用来成型塑件上的内螺纹（螺孔）的。螺纹型环则是用来成型塑件上的外螺纹（螺杆）的。因此它们也属于成型零件。此外它们还可用来固定金属螺纹嵌件。 （1）螺纹型芯、型环的形式及固定。无论螺纹型芯还是型环，在模具上都有模内自动卸除和模外手动卸除两种类型。 螺纹型芯的安装形式，如图2-51所示，图2-52为螺纹型环的固定形式。 （2）螺纹型芯和型环的尺寸计算。当塑件外螺纹与塑件内螺纹配合时，制造螺纹型芯和型环时可不考虑塑件螺距的收缩率；当塑件螺纹与金属螺纹的配合长度不超过表2-11所列范围时，则制造螺纹型芯和型环也可不考虑塑件螺距收缩率；当塑件螺纹与金属螺纹的配合长超过7～8牙时，则制造螺纹型芯和型环时应当考虑塑件的收缩率。螺纹型芯和型环径向尺寸及螺距尺寸计算公式，如表2-12所示。 4．模具型腔侧壁和底板厚度计算 塑料模在注射成型过程中，由于注射成型压力很高，型腔内部承受熔融塑料的巨大压力，这就要求型腔要有一定的强度和刚度，如果模具型腔的强度和刚度不足，则会造成模具的变形和断裂。型腔侧壁所受的压力应以型腔内所受最 大压力为准。对于大型模具的型腔，由于型腔尺寸较大，常常由于刚度不足而弯曲变形，应按刚度计算；对于小型模具的型腔，型腔常在弯曲变形之前，其内应力已超过许用应力，应按强度计算。 型腔的形状和结构有各种不同的形式，本书只介绍整体式圆形型腔厚度的计算方法，整体式圆形型腔如图2-53所示。 （1）整体式圆形型腔侧壁厚度计算。 ① 刚度计算。 1??2??E?/rp???1????S?r???1???E???/rp???1??????? 1??2??E????0.75rp??r???1??E????1.25rp???????? ② 强度计算。 1??2???????S?r???1???????2P??????? 式中：S—圆形型腔的侧壁厚度（mm）； r—型腔半径，可取塑件半径（mm）； P—型腔压力（MPa）； [? ]—模具材料的需用应力（MPa）。
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（2）整体式圆形型腔底板厚度计算。 ① 刚度计算。 ?0.175Pr4h???E??????Pr??0.56r????E????????1313 式中：P—型腔压力（MPa）； r—型腔半径，可取塑件半径（mm）； E—模具材料的弹性模量（MPa），碳钢为2.1 ? 10（MPa）； h—型腔底板厚度（mm）； [? ]—刚度条件，即允许变形量（mm）。 ② 强度条件。 ?3Pr2??P?h???0.87r??4???????????????式中：h—型腔底板厚度（mm）； P—型腔压力（MPa）； r—型腔半径，可取塑件半径（mm）； [? ]—刚度条件，即允许变形量（mm）。 1212 第三节 模锻成形设备及工艺 在锻压生产中，将金属毛坯加热到一定温度后放在模膛内，利用锻锤压力使其发生塑性变形，充满模膛后形成与模膛相仿的制品零件，这种锻造方法称为模型锻造，简称模锻。 模锻是成批或大批量生产锻件的锻造方法。其特点是在锻压设备动力作用下，坯料在锻模模膛内被压塑性流动成形，得到比自由锻件质量更高的锻件。经模锻的工件，可获得良好的纤维组织，并且可以保证IT7～IT9级精度等级，有利于实现专业化和机械化生产。 模锻生产优缺点如下。 1．优点 （1）可以锻造形状较复杂的锻件，尺寸精度较高，表面粗糙度较低。 （2）锻件的机械加工余量较小，材料利用率较高。 （3）可使流线分布更为合理，这样可进一步提高零件的使用寿命。 （4）操作简便，劳动强度较小。 （5）生产率较高、锻件成本低。 2．缺点 （1）设备投资大、模具成本高。 （2）生产准备周期、尤其是锻模的制造周期都较长，只适合大批量生产。 （3）工艺灵活性不如自由锻。
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一、模锻成形设备的分类、组成及工作原理 1．模锻成形设备的分类 模锻生产中使用的锻压设备按其工作特性可以分为5大类：模锻锤类、螺旋压力机类、曲柄压力机类、轧锻压力机类和液压机类。表2-13为模锻设备分类及用途特点。 2．典型模锻成形设备的组成及工作原理 蒸汽—空气模锻锤。利用压力为（7～9）?105Pa的蒸汽或压力为（6～8）?105Pa的压缩空气为动力的锻锤称为蒸汽—空气锤，它是目前普通锻造车间常用的锻造设备。蒸汽—空气自由锻锤按用途不同分为自由锻锤和模锻锤两种；根据机架形式，可分为单柱式、拱式和桥式3种，如图2-54所示。 由于模锻工艺需要，立柱与砧座的相对位置可通过横向调节楔来进行锤身的左右微调。为保证机架中心精度要求，立柱直接用8个向斜置10°～12°的螺栓与砧座连接。锻造时，由于冲击力的作用，使立柱与砧座产生的间隙可通过螺栓下的弹簧所产生的侧向分力将立柱压紧在砧座的配合面上，从而防止左右立柱卡住锤头。 （1）蒸汽—空气模锻锤的组成。 模锻锤是在蒸汽—空气自由锻锤的基础上发展而成的。由于多模膛锻造，常承受较大的偏心载荷和打击力，所以为满足模锻工艺的要求，模锻锤必须有足够的刚性。如图2-55所示，蒸汽—空气模锻锤由汽缸（带打滑阀和节气阀）、落下部分（活塞、锤杆、锤头和上模块）、立柱、导轨、砧座和操纵机构等部分组成。 （2） 蒸汽—空气模锻锤工作原理。 各种不同用途和结构形式的蒸汽—空气锤，其工作原理都相似。 如图2-56所示，当蒸汽或压缩空气充入进气管1经节气阀2、滑阀3的外周和下气道4时，进入气缸5的下部，在活塞下部环形底面上产生向下作用力，使落下部分向上运动。此时，汽缸上部的蒸汽（或压缩空气）从上气道4进入滑阀内腔，经排气管10排入大气。 二、模锻的工艺 锻造工艺过程主要指在锻造过程中锻造不同材料的始锻温度、终锻温度、锻造方法和锻件的退火处理等。 1．锻造温度 对于一般的碳素工具钢和低合金工具钢，在加热温度上没有特殊的要求，与一般的结构钢锻造并无大的差异，主要是自由锻造。 碳素工具钢和低合金工具钢的锻造温度见表2-14。高铬钢和高速钢的锻造温度见表2-15。 2．锻造方法 碳素工具钢和低合金工具钢的锻造方法与高铬钢、高速钢的锻造方法基本相同，均采用多次镦粗、拔长的方法达到所要求的形状和尺寸。对于高速钢和高铬钢，经锻造可以达到改善碳化物分布的不均匀性，从而提高零件的工艺性和使用
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寿命。有的零件在锻造时，还要求具有一定的纤维方向，以提高某一方向的强度。目前，在锻造时一般采用以下方法。 （1）纵向锻造法。此法是沿着坯料的轴向镦粗、拔长。其优点是操作方便，流线方向容易掌握，纵向镦粗、拔长能有效地改善碳化物的分布状况。但镦粗、拔长次数多容易使两端开裂。对于纵向镦粗、拔长的工艺，如图2-57所示。锻坯按图2-57进行反复镦粗、拔长多次，最后按锻件图的要求成形。 （2）横向锻造法。此方法就是变向的镦拔。其中（包括十字、双十字镦拔）横向十字镦粗拔长是将锻坯顺着轴线方向镦粗后，再沿着轴线的垂直方向进行十字形的反复镦拔的一种锻造方法。横向镦粗拔长工艺，如图2-58所示。 （3）综合锻造法。纵向（顺向）镦拔虽能有效地改善碳化物分布状况，但锻件中心较易开裂，而横向锻造虽不易使锻件开裂，但对改善碳化物分布的效果较差。因此，将每一次锻造中均包括纵向镦拔和横向镦拔（一或十字）的锻造方法，称为综合锻造法。因为此法保留了横向十字镦拔坯料中心不容易开裂和纵向镦拔能改善碳化物分布的优点，所以广泛地应用于模具零件的锻造。 3．锻件的退火 锻造结束后，由于锻件的终锻温度比较高，或者随后的冷却不均匀，使其得到粗大的不均匀组织，并可能产生极大的内应力，使材料的力学性能变坏；同时，也降低了冷加工性能（如切削加工性、冲压性等）。因此，对锻件要进行退火处理，使其组织细化、消除内应力，从而改善切削加工性能。 各种模具的锻件，应有一定的退火工艺规范，以期达到所要求的硬度和金相组织。按照锻件钢种的不同，一般可将其退火工艺分为3类。 第1类锻件的退火工艺，如图2-59所示，它适用于高铬钢和高速钢，对于含钼高速钢装料后，应进行封闭退火，即用废铸铁屑、干砂进行保护。 第2类锻件的退火工艺，如图2-60所示，它适用于一般低合金工具钢。其高温保温时间，一般直径或厚度100 mm以下的小型锻件及装载量不大时，采用3 h。锻件较大及其装载量大的采用5 h。低温保温时间：小件、小装载量采用3 h；大件、装载量大的采用6 h。 第3类锻件退火工艺，如图2-61所示，它适用于各类工具钢，如T7、T7A、T8、T8A、T10、T10A和9Mn2V等。其高温保温时间为：小型锻件、小装载量采用3 h；大型锻件及重载量，采用5 h。低温保温时间为：小型锻件、小装载量采用3 h；大型锻件及重装载量采用6 h。 第2类、第3类退火适用的锻件，除特殊需要外，一般均不采用封闭保护措施。对于不宜采用上述3类退火工艺的锻件，特别是极易脱碳的小截面锻件，应根据材料的不同，另制定退火工艺和采取保护措施，达到软化组织、消除内应力的目的。
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第四节 压铸成形设备及工艺 压铸即压力铸造，是将熔融合金在高压、高速条件下充填型腔，并在高压下冷却凝固成形的一种精密铸造方法。用压铸成形获得的制件称为压铸件，简称铸件。 由于压铸时熔融合金在高压、高速下充填，冷却速度快，因此有以下优点。 （1）压铸件的尺寸精度和表面质量高。 （2）压铸件组织细密，硬度和强度高。 （3）可以成形薄壁、形状复杂的压铸件。 （4）生产效率高、易实现机械化和自动化。 （5）可采用镶铸法简化装配和制造工艺。 尽管压铸有以上优点，但也存在一些缺点：压铸件易出现气孔和缩松；压铸合金的种类受到限制；压铸模和压铸机成本高、投资大，不宜小批量生产等。 一、常用压铸成形设备 压铸机是压铸生产的专用设备，压铸过程只有通过压铸机才能实现。 1．压铸机的基本组成 压铸机主要由合模机构、压射机构、液压及电器控制系统、基座等部分组成，如图2-62所示。 2．压铸机的分类 表2-16 压铸机的分类 3．压铸机的型号和主要技术参数 （1）压铸机的型号。目前，国产压铸机已经标准化，其型号主要反映压铸机类型和锁模力大小等基本参数。例如J1113C各符号意义如下： J—类别号（机械类压力机）； 1—列别代号； 1—组别代号； 13—主要参数合模力（合型力）为1 250 kN； C—结构性能改进设计序号。
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