任务二 抽屉拉手结构工艺性设计
任务引入
根据图1-1-1和图1-1-2所示的家具用抽屉拉手实体图和平面图，完成抽屉拉手结构工艺性设计。
任务操作流程
1.查表，得压铸件壁厚。
2.查表，得压铸件铸造圆角半径。
3.查表，得压铸件脱模斜度。
4.查表，得压铸件最小孔径和最大深度。
5.查表，确定压铸件各尺寸精度。
6.查表，确定压铸件形状、位置精度。
7.查表，确定压铸件表面粗糙度。
教学目标
※能力目标
能够设计压铸件精度及结构工艺。
※知识目标
熟悉压铸件结构工艺设计内容及要求。
相关知识
一、压铸件基本单元结构要素设计
1.壁厚
（1）压铸件壁厚过厚或厚薄不均对铸件质量和生产的影响：壁厚过厚铸件内部气孔、缩孔等缺陷增加；铸件过薄，充型困难。
（2）压铸件壁厚原则：在保证铸件有足够强度和刚度的前提下，尽量做成薄壁件并使铸件整体各处壁厚相同。
（3）压铸件壁厚不均时的处理：对铸件的厚壁处，减薄厚度另增设加强筋。
压铸件适宜的壁厚：锌合金为1～4mm，铝合金为1～6mm，镁合金为1.5～5mm，铜合金为2～5mm。
压铸件正常壁厚与最小壁厚按表1-2-1选取。
表1-2-1 正常壁厚与最小壁厚
2.加强筋
（1）加强筋作用：增加零件的强度和刚性，同时也改善了压铸的工艺，使金属的流路顺畅，可消除单纯依靠加大壁厚而引起的气孔和收缩缺陷。
（2）加强筋位置：如图1-2-1所示，加强筋应布置在铸件受力最大处，与铸件对称布置，筋的厚度要均匀，方向与料流方向一致。
图1-2-1 加强筋布置位置
（3）加强筋结构及参考尺寸按表1-2-2选取。
表1-2-2 加强筋结构及参考尺寸
二、压铸圆角
1.压铸圆角作用
压铸圆角有助于金属液的流动，减少涡流，气体容易排出，有利于成型；可避免尖角处产生应力集中而开裂。对需要进行电镀和涂覆的压铸件更为重要，圆角是获得均匀镀层和防止尖角处镀层沉积不可缺少的条件。对于模具来讲，铸造圆角能延长模具的使用时间。没有铸造圆角会产生应力集中，模具容易崩角，这一现象对熔点高的合金（如铜合金）尤其显著。
2.压铸圆角计算
（1）两壁水平连接时，过渡处压铸圆角R或过渡长L大小，如图1-2-2所示。
图1-2-2 两壁水平连接
s1/s2≤2时，R=（0.2～0.25）（s1+s2）；s1/s2>2时，L≥4（s1-s2）。
（2）两壁垂直连接时，过渡处压铸圆角R大小，如图1-2-3所示。
等壁厚（见图1-2-3（a））：Ra=Rf+s，Rf=s；
不等壁厚（见图1-2-3（b））：Rd=（Rf+s2），Rf=0.6（s1+s2）。
图1-2-3 两壁垂直连接
（3）两壁丁字形连接时，过渡处压铸圆角R或过渡长h大小，如图1-2-4所示。
图1-2-4 两壁丁字形连接
s1/s2<1.75时，R=0.25（s1+s2）；
s1/s2>1.75时，加强部位在一壁，h=3（s1-s2）0.5；加强部位在两壁，h=0.5（s1+s2）。
（4）交叉连接的壁（壁厚不相等时，选最薄的壁厚s代入下列公式）时，过渡处压铸圆角R大小，如图1-2-5所示。
图1-2-5 交叉连接
当β=90°，R=s（见图1-2-5（a））；
当β=45°，R1=0.75s，R2=1.5s（见图1-2-5（b））；
当β=30°，R1=0.5s，R2=2.5s（见图1-2-5（c））。
3.压铸件的最小圆角半径
压铸件的最小圆角半径R一般不宜小于1mm，最小圆角半径为0.5mm，见表1-2-3。
表1-2-3 压铸件的最小圆角半径 （mm）
三、脱模斜度（铸造斜度）
1.脱模斜度作用
从压铸件内抽出型芯，取出压铸件。
2.压铸件脱模斜度大小
压铸件脱模斜度大小按表1-2-3选取。
表1-2-4 压铸件脱模斜度
四、铸孔与铸槽
压铸法特点之一是能够直接压铸出小而深的圆孔、长方形孔和槽。压铸件上铸孔最小孔径以及孔径与深度的关系见表1-2-5；压铸长方形孔和槽形图如图1-2-6所示，压铸长方形孔和槽的尺寸按表1-2-6选取。
表1-2-5 铸孔最小孔径以及孔径与深度的关系
图1-2-6 压铸长方形孔和槽形图
表1-2-6 压铸长方形孔和槽的尺寸
五、压铸镶嵌件
1.嵌件定义
将其他金属或非金属嵌入压铸件中，被嵌入的其他金属或非金属件叫嵌件。
2.设计嵌件时应注意的要点
（1）嵌件与压铸件合金不产生严重的电化学腐蚀，必要时嵌件外表可镀层。
（2）嵌件在模具内应定位可靠，与压铸件正确配合。
（3）嵌件周围压铸合金层厚度≥1.5mm，并有倒角。
（4）嵌件不应离浇口太远，以免熔接不牢，如必须远离，应适当提高浇注温度。
（5）有嵌件的压铸件应避免热处理，以免因两种合金的相变而产生不同的体积变化后，嵌件在压铸件内松动。
（6）嵌件铸入后，应被压铸合金所包紧，不应在任意方向上松动，这可以在铸前将嵌件滚花、液纹、切槽、铣扁以及挤压出凸体（点状和键形）等加工方法来达到这一要求。
（7）嵌件铸前需清理污秽，并预热，预热温度与模具温度相近。
3.压铸件尺寸
（1）压铸件镶嵌螺纹件的尺寸如图1-2-7所示，安装镶嵌件的凹槽尺寸如图1-2-8所示。
图1-2-7 压铸件镶嵌螺纹件的尺寸
图1-2-8 安装镶嵌件的凹槽尺寸
（2）镶嵌件压铸件上滚花尺寸按表1-2-7选取，包住镶嵌件的压铸件最小厚度按表1-2-8选取。
表1-2-7 镶嵌件压铸件上滚花尺寸
表1-2-8 包住镶嵌件的压铸件最小厚度
六、压铸螺纹
1.外螺纹压铸
由于压铸精度比机械加工差，需在外螺纹尺寸中留出0.2～0.3mm的加工余量。
2.内螺纹压铸
通常先铸出底孔，再机械加工出内螺纹。
可压铸的螺纹最小螺距及最小螺纹半径与最大螺纹长度尺寸按表1-2-9选取。
表1-2-9 可压铸的螺纹尺寸
七、文字
文字大小应大于GB/T1469—1993规定的5号字，文字凸出高度大于0.3mm，一般取0.5mm；文字线条宽度为1.5倍文字凸出高度（常取0.8mm），线条间距大于0.3mm，脱模斜度为10°～15°。
八、压铸件尺寸精度
1.影响压铸件尺寸精度的因素
影响压铸件尺寸精度的主要因素有以下几种。
（1）模具的制造精度。
（2）开模和抽芯以及推出机构运动状态的稳定程度。
（3）模具使用过程中的磨损量引起的误差。
（4）模具的修理次数及其使用期限。
（5）合金本身化学成分的偏差。
（6）工作环境温度的高低。
（7）合金收缩率的波动。
（8）压铸工艺参数的偏差。
（9）压铸机精度和刚度引起的误差。
2.压铸件尺寸分类
压铸件尺寸分为高精度尺寸、严格尺寸及未注尺寸（也叫一般尺寸）三类。
3.压铸件高精度尺寸公差值确定
（1）高精度尺寸定义：指模具维修、加工及尺寸检测过程中严格控制且在模具结构上要消除分型面、活动成型及收缩率选用误差的尺寸。
（2）精密压铸件尺寸公差值确定步骤。
① 计算压铸件空间对角线L空=（a2+b2+c2）0.5，a、b、c分别为铸件总长、总宽、总高，如图1-2-9所示。
图1-2-9 压铸件空间对角线
② 压铸件高精度尺寸按表1-2-10选取。
表1-2-10 压铸件高精度尺寸公差推荐表（G B/T6414—1999 ）
4.压铸件严格尺寸公差值确定
（1）严格尺寸定义：要求在模具结构上消除分型面、活动成型部分及收缩率选用误差的尺寸。
（2）压铸件严格尺寸公差确定步骤。
① 计算压铸件空间对角线L空=（a2+b2+c2）0.5，a、b、c分别为铸件总长、总宽、总高。
② 压铸件严格尺寸公差按表1-2-11选取。
表1-2-11 压铸件严格尺寸公差推荐表（G B/T6414—1999 ）
5.压铸件未注尺寸公差值确定
（1）未注尺寸（或一般尺寸）分类：分A类和B类尺寸。不受分型面、活动成型影响的尺寸为A类尺寸；反之，为B类尺寸。
（2）未注尺寸精度：压铸工艺水平和保证条件好的尺寸，选Ⅰ级精度。反之，选Ⅱ级精度。
（3）压铸件未注尺寸公差值确定步骤。
① 计算压铸件空间对角线L空=（a2+b2+c2）0.5，a、b、c分别为铸件总长、总宽、总高。
② 根据合金种类查相应压铸件未注尺寸公差，按表1-2-12～表1-2-15选取。
表1-2-12 锌合金压铸件尺寸未注公差（长、宽、高、直径、中心距） （G B/T6414—1999 ）
表1-2-13 铝、镁合金压铸件尺寸未注公差（长、宽、高、直径、中心距） （G B/T6414—1999 ）
表1-2-14 锌合金压铸件尺寸未注公差（壁厚、筋、圆角） （G B/T6414—1999 ）
表1-2-15 铝、镁合金压铸件尺寸未注公差（壁厚、筋、圆角） （G B/T6414—1999 ）
6.压铸件尺寸偏差标注
（1）不加工的配合尺寸，孔取
，轴取
。
（2）需加工的配合尺寸，孔取
，轴取
；或孔和轴均取双向偏差（±δ/2）。
（3）（非配合尺寸）未注尺寸根据铸件结构需要，确定公差带位置取单向或双向，必要时调整其基本尺寸。
九、压铸件形状、位置精度
1.压铸件形状公差
压铸件整形前、后的平面度和直线度公差，按表1-2-16选取。
表1-2-16 压铸件平面度和直线度公差
2.压铸件位置公差
（1）平行度、垂直度和倾斜度公差，按表1-2-17选取。
表1-2-17 压铸件平行度、垂直度和倾斜度公差
（2）同轴度和对称度公差，按表1-2-18选取。
表1-2-18 压铸件同轴度和对称度公差
十、压铸件未注角度和锥度、表面粗糙度及加工余量设计
1.压铸件未注角度和锥度公差
未注角度和未注锥度尺寸公差值按表1-2-19选取，偏差取±δ/2。
表1-2-19 未注角度和未注锥度公差
2.表面粗糙度
（1）填充条件良好，压铸件表面粗糙度一般比模具成型表面粗糙度低两级。
（2）若是新模具，压铸件上可衡量的表面粗糙度应按国标GB/T 13821—1992要求，见表1-2-20。
表1-2-20 压铸件表面粗糙度
（3）随着模具使用次数的增加，通常压铸件的表面粗糙度值会逐渐变大。
3.加工余量
当压铸件的尺寸精度与形位公差达不到设计要求而需机械加工时，应优先考虑精整加工，以便保留其强度较高的致密层。若无精整加工，则在压铸成型后安排机械加工，平面机械加工余量值大小见表1-2-21，铰孔机械加工余量见表1-2-22。
表1-2-21 平面机械加工余量（单面）
注：①待加工内表面尺寸以大端为基准，外端面尺寸以小端为基准。②机械加工余量取铸件最大尺寸与公称尺寸两个余量的平均值，如压铸件最大轮廓尺寸为200mm，待加工表面尺为100mm，则加工余量取（0.8+0.6）/2=0.7mm。③直径小于18mm的孔，铰孔余量为孔径的1%；大于18mm的孔，铰孔余量为孔径的0.4%～0.6%，并小于0.3mm。
表1-2-22 铰孔单面余量δ （mm）
十一、压铸件结构工艺性设计改进实例
1.压铸件结构工艺性设计实例
压铸件结构工艺性原始设计与修改设计如图1-2-10所示。
图1-2-10 压铸件结构工艺性设计改进实例
1—原始设计；2—修改设计
2.压铸件结构工艺性设计改进原因分析
图1-2-10（a）、图1-2-10（b）、图1-2-10（c）中压铸件1处壁厚太大，产生气孔。需减薄壁厚，修改为2处的结构。
图1-2-10（d）把压铸件两相交面尖角修改成圆角，否则在尖角处出现裂纹。
图1-2-10（e）中的1处脱模斜度小，铸件脱模困难。
图1-2-10（f）中压铸件圆弧孔处妨碍抽芯，修改后模具结构大为简化。
任务实施
抽屉拉手结构工艺性设计
1.铸件壁厚
壁厚处面积为：π×82=201mm2。
查表，锌合金正常壁厚为1.5mm。显然，铸件壁厚满足要求。
2.圆角半径
查表，不等厚度处圆角半径：
r=（h1+h2）/3=（3+8）/3≈4m m
3.脱模斜度
查表，锌合金非配合面最小脱模斜度为15′～45′，取1°。
4.锌合金孔与边缘厚度
孔深≥h/4=15/4=3.6mm，而本铸件厚度为4.5mm，满足要求。
5.孔径深度
查表，最小孔径d=1.5mm，本铸件孔径d′=7mm，大于最小孔径d。
本铸件孔为盲孔，深=15mm，查表知，孔径d>5mm时，允许最大孔6d′=6×7=42mm。显然该压铸件孔径和孔深都满足压铸工艺性要求。
6.抽屉拉手尺寸精度
抽屉拉手所有尺寸在压铸后不再机械加工，材料为锌合金件，查表，取Ⅱ级精度；铸件空间对角线34mm。
（1）尺寸ϕ7、15、ϕ16、25为A类尺寸，不受分型面和活动成型零件影响，查表得
、
、
、
（2）尺寸22为B类尺寸，受分型面和活动成型零件影响，查表得：
。
7.抽屉拉手形状、位置精度
查表得，抽屉拉手整形前、后的平面度和直线度公差分别为0.3mm、0.15mm，抽屉拉手平行度、垂直度为0.15mm，同轴度为0.1mm。
8.抽屉拉手未注角度公差
查表得，抽屉拉手未注角度公差为1°。
9.抽屉拉手表面粗糙度
抽屉拉手表面工艺要求较高，查表得其表面粗糙度为Ra=1.6μm。
10.抽屉拉手机械加工余量
由于抽屉拉手所有表面都可以在压铸成型中达到图纸尺寸要求，故成型后不需要机械加工。
知识拓展
压铸件的缺陷原因及改善措施，见表1-2-23。
表1-2-23 压铸件的缺陷原因及改善措施
思考题
一、填空题
1.压铸孔有____和____两方面要求。
2.压铸件壁厚过厚易产生____铸件质量，壁厚过薄造成铸件____困难。
3.压铸件壁厚原则是____。
4.压铸圆角的作用是____。
5.脱模斜度的作用是____。
6.高精度尺寸指的是____。
7.锌合金压铸件未注尺寸公差等级取____。
二、判断题
1.压铸件文字凸出高度一般大于0.3mm。（）
2.压铸件文字线条宽度一般取0.1mm。（）
3.采用加强筋来保证薄壁铸件强度时，加强筋应布置在铸件最薄处。（）
4.锌合金铸件压铸螺纹的最小螺距是1mm。（）
5.压铸件的壁厚应尽量均匀一致，最大与最小壁厚比小于5∶1。（）
6.对带嵌件压铸件来说，应避免淬火处理。（）
7.压铸锌合金件长方形孔和槽的极限深度是10mm。（）
8.消除单纯依靠加大壁厚而引起的气孔和收缩缺陷是加强筋作用之一。 （ ）
9.嵌件铸前需清理污秽，并预热，预热温度与模具温度相近。（）
10.铸件上受分型面、活动成型影响的尺寸为A类尺寸。（）