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压铸机的选择
本文作者：顾金声 崔越男
笼统地回答可以是一句话：根据压铸件来选用压铸机。实际指的是根据压铸件的材料品种、外形尺寸、重量、精度要求、内部质量（性能指标）、压铸件的产量，某些情况下还要考虑压铸机对生产环境的要求等等因素来选用压铸机。
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。
1． 通常铜、铝、镁合金选用冷室压铸机，其中冷室卧式压铸机的应用最广泛。
国内外知名企业生产的冷室卧式压铸机，都已经实现了系列 化，半自动化或自动化、体现高科技的实时控制的压铸机品种也正在不断地充实。
冷室压铸机中还有立式、全立式压铸机以及为生产电机转子等产品的专用机床。冷室立式压铸机的优点主要是适用于需要开设中心浇口的压铸件；其次是占地面积小。缺点是：生产效率低；压室截面积与直浇道入口处截面积之差过大，由此造成的局部能量损失巨大；金属液注入型腔前，其温度降的比较多；加之只有两级压射速度，所以生产性能要求高的产品不宜采用它。
2． 镁合金和锌、铅、锡等低熔点合金多数都选用热室压铸机。
热室压铸机的规格也已实现了系列化，操作多为半自动化或自动化。因为用热室压铸机更容易实施对镁合金的防护（镁合金易燃）。所以带有熔化炉和加料装置的专门用于压铸镁合金的机器已成为热室压铸机中的新秀。
凡生产小型、大批量的锌等低熔点合金压铸件，都把热室压铸机作为首选，这早已成为不争的事实。它不仅生产效率高、占用的生产面积小、也更易于实现自动化生产。
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）。为任何一种压铸件选择机器，都要把它作为第一依据。一般先设定压射比压P增（或最大比压P增），然后计算压铸件垂直于分型面上的投影面积F（含浇注系统的投影面积），二者的乘积应小于压铸机锁模力S的85%，如下所示：
0.85 S > F × P增
S——压铸机的锁模力（合模力）； 0.85——安全系数；
P——是增压时作用在金属液单位面积上的压力。
早期用户对压铸件的内部质量几乎不提具体要求。压铸件生产厂对压铸机的压射性能要求也并不高。选压铸机主要考虑锁模力。今天这类压铸件仍占有相当比例。所以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。但是随着科技的进步和国内外竞争的日益激烈，只能满足成形和外观要求的低性能压铸机越来越无人问津了。从长计议，假若价格增加不多，笔者认为还是买性能高的好。
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。生产中常用下列公式计算：
(或 )× × d
(或 )——压室充满系数； L——压室有效长度（cm）； W——铸件重量(Kg)。
d——压室内径=压射冲头直径（cm）； ——铸件用合金的密度（g /cm3）.；
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。无数的生产实践和科学试验表明，压射系统性能的优劣体现在一系列数据和动态图上：
1． 压射力：此处指的是增压以前的压射力。厂商提供的压铸机参数表中给的一般都是增压以后的压射力。众所周知，增压前的压射力不足，不能完全克服金属液通过内浇口时的阻力，会严重影响铸件的成形，更不能保证铸件的内部质量。所以买压铸机前应问明增压以前的压射力，或搞清压射缸的直径，买方自己计算一下压射吨位够不够。
2． 增压起始时间：指的是从给出增压指令到开始增压的时间，也就是从压射冲头停止运动（空压射）到开始增压的时间间隔，这段时间间隔应该小于百分之二秒，越短越好，若时间太长，内浇口处的金属液已经凝固，增压无效。
3． 建压时间：即增压从开始到增至增压压力值所需的时间（即压力波动消除达到规定压力稳态的90%时的压力为增压压力），它也应该小于百分之二秒，否则铸件在二次充型（冲头以高压、低速向型腔挤入金属液，也称补压）中受的增压压力不够大，而凝固后压力才升到90%，增压效果必然会打折扣，甚至没有实现增压。一般增压起始时间与建压时间之和为增压时间。应小于百分之四秒。这一参数对内浇口较薄的、要求耐压的、受力的压铸件尤其重要。
4． 增压时的冲击波值（ΔP）：运动的压射冲头在增压结束时骤停，使压射活塞、高速运动的增压活塞、液压油等在金属液上形成交替出现的冲击波波峰和波谷，由此使卷入金属液中的气泡一缩一涨，原航空部试验组通过试验和分析，发现交替出现的冲击波波峰和波谷，使铸件冷却后其内部的气孔周边形成细小的发裂，而这些发裂极易成为受力产品的疲劳源，冲击波越大，细小的发裂越多、裂痕越深，对铸件力学性能的影响越严重。所以一般ΔP应小于5%，见图1 。国外大型机器有的能达到3%。
5. 压射速度、压射压力变化的灵敏度：
压射速度由两部分组成：前一阶段是慢压射速度，而后是快压射速度。 为了保证金属液充型时有足够的动能，使之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。
见图1。 P2
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。特别是增压的实现，增压起始点太迟或建压时间太长，都很可能发生内浇口处的金属液已经凝固而增压尚未运作，增压（二次充型）失去作用，（也就是不能把铸件中的气泡压扁、把冷隔焊合、不能进行补缩与细化结晶组织、以及铸件的薄壁和细小处充不满等等），无法保证铸件质量。
但是有的压铸机增压上不去，并非灵敏度问题，而是因为增压活塞行程太短，增压尚未
完成，增压活塞就已经走到头了（所谓增压活塞打缸），这会造成增压效果欠佳或没有增压。
总之，压铸机压射速度、压力变化的灵敏度万万不可等闲视之。这也是伺服控制系统
必将日益普及的道理。因此买压铸机时，一定要检测压铸机的压力速度曲线。分析上述五个要求。
V—压射速度 粗实线—合格的压射压力曲线
P—压射压力 细实线—合格的压射速度曲线
△P—压力冲击波波峰 双点划线—不合格的增压曲线
L—压射冲头行程 细虚线—不合格的压射速度曲线
图1 压射动态图
五. 通过分析压铸过程的能量分配来选购适合铸件特点的压铸机：
分析压铸过程的能量分配图，利用选定的压射冲头直径来计算—¬¬①压铸过程中机器本身消耗的能量；②金属液通过内浇口处克服局部能量损失所需的能量。
以图2—A.B.C. 为例。图上的横座标用金属液充型的流量Q的平方值来标定。
图2-A 的Pmax-QE斜线为P-Q平方图。以压力降P表示上述①②两种能量的变化。
快压射完成的瞬时（尚未增压），压射速度接近于零，流量Q=0。作用在型腔内金属液上的压力为P=Pmax。机床此时没有消耗能量；[P=Pmax 、Q=0]为P-Q平方图的左边的点。
当机床以全速进行空压射时内浇口处阻力等于零，充型流量达到最大值（Q=QE）。即 P3机床消耗了所有能量。作用在金属液上的压力P=0。[P=0、Q=QE] 为P-Q平方图的右边的点。
Pmax＝压射缸面积×系统压力÷冲头面积。 QE=全速空压射速度×冲头面积。
P—压射比压
Q—合金液通过内浇口的流量
图2—A 压铸机本身消耗的能量 图2—B 金属液通过内浇口处所需的能量
从“A”区可以看出机床在不同的压射速度（图中以流量表示）下本身所消耗的能量，剩下的能量才是用于压铸件的。所以不能主观地认定加快压射速度就能压好零件。因为与此同时机床本身所消耗的能量也加大了。
由图2-B看出。若要设定某一流量Qx，则内浇口越小、金属液通过时的压力降越大。
图2-B的 “M” 区为金属液通过面积为
毋庸置疑，压铸充型过程中，金属液通过内浇口所需的能量和机床运行所需的能量，两者之和只能小于或等于机床可提供的总能量。现将图2 -A和图2-B叠加起来，分析压铸过程的能量分配。以400吨压铸机为例说明：
图2－C 400吨压铸机的能量分配图 P4
当400吨压铸机的压射缸直径＝
图2-C显示：内浇口截面积大，充型时消耗的能量小，压射速度快，机器本身消耗的能量较多，能量平衡点为O。流量Q0可达13 ，
内浇口截面积小，充型时消耗的能量大，压射速度慢，机器消耗的能量较少，流量Q01仅为6.7 ，流量小说明速度低。而生产小零件一般都采用薄浇口，也就是截面积小的内浇口，如果需要高的压射速度，就应该买能量高的机器。
从以下三台压铸机性能的比较（三个压射冲头直径均为φ75）也可以看出如图3：
三台压铸机 一号 二号 三号
压射力 21吨 30吨 21吨
压射冲头最大速度
图3 压铸机性能比较
⑴ 内浇口面积为
（一号机）QB＝7 ，
（二号机）QL＝8.5 ，
（三号机）QT＝7.3 。由此看出：
提高压射速度，平衡点流量提高了7.3－7＝0.3 ，则流量提高 0.3/7＝4.8%；
提高压射压力，平衡点流量提高了8.5－7＝1.5 ，则流量提高 1.5/7＝21.4%。
说明提高压射压力比提高压射速度的收效大。因此生产小铸件或簿壁大铸件需要采用小浇口，尤其是小吨位的压铸机，宜买压射力大的。有利于生产需要高速充型的簿壁复杂件。 P5
⑵ 内浇口面积为
（一号机）QB1＝16.8 ;（二号机）QL1＝17.2 ；（三号机）QT1＝22.8 。因此： 提高压射速度，平衡点流量提高了22.8－16.8＝6 ， 则流量提高 6/16.8＝35.7%； 提高压射压力，平衡点流量提高了17.2－16.8＝0.4 。则流量提高0.4/16.8＝2.3%。如果压射速度(冲头速度)再提高
说明提高压射速度比提高压射压力的收效大。因此采用大浇口生产大型铸件或厚壁、个别尺寸大的特殊铸件时，要选用压射速度高的大吨位压铸机。
生产大型薄壁复杂件，则要采购既有高的压射速度，又具备高压射力的高性能机床。
六．压铸机的结构、组装和检测：
压铸机是在高压、高速、高温下运作的高效精密机器，所以对其结构件的刚性、密封件的可靠性、组装的精密度等都有严格要求。再者压铸机的价格比较昂贵、生产效率高，对其耐用性和可维修性也应该给予足够重视。
有的压铸机制造厂没有加工手段，所有的零件、部件都靠外协，甚至于一个零件由几个外协单位加工完成，出厂没有检测报告。这种机器常出故障，因此需方要到压铸机制造厂考察，尤其应该消化机床资料（图纸、说明书等）。
例如：某工厂要买压射速度高的机床，压铸机厂于是把压射缸直径改小，压射速度是提高了，但压不好零件，这是因为快压射的压射力小了。见图4 ：从P-Q平方图看，由P-Q1变成P-Q2，原P-Q1和
现在压铸机厂给出的压射力都是增压后的压射力，为达到出厂的压射力指标，他们提高了增压比，铸件却难以成形。只有对照图纸和说明书才能发现问题。
图4 最大压射速度与压射力、充型能力的关系 P6
压铸机的结构设计很重要。特别是动、定模安装板的刚性，如果设计指标低，刚性差，在压铸过程中往往会变形，不仅降低了铸件的精度，也缩短了压铸模的使用寿命。如图5所示。 笔者的经验，这两块大板宜厚不宜薄。
图5 动、定模安装板示意图
压铸机无论是整机交付或在用户现场组装都要对动、定模安装板的平行度，四个拉杠的平行度，压射活塞杆和压室孔的同心度等等，严格按照合同规定的指标复查（这些指标也可参照相关的国内外标准或企标确定)。
七． 压铸机的配套件：
一般压铸机厂对配套件都比较重视，否则售后服务的工作量太大。但需方要特别注意配套件的档次。注意同一个名牌的阀，也有等级、规格之差。以及诸多阀件配置的合理性。
如有的压铸机厂用两个伺服阀来带动一个调速阀。或用两套伺服阀(一个伺服阀带动一个调速阀为一套)来控制压射缸,而它们很难实现同步，灵敏度几乎无法保证。这样调不出好的压射性能，难以生产力学性能高的或气密性好的铸件。
笔者认为压铸机是决定压铸件质量的重要因素，但并不是唯一因素，生产实践还显示,用同一型号机器有时能压出好零件（或曰合格零件），有时不能。或者某种、某个零件能压好，某些却不合格。这说明遇到铸件质量问题不能光从机器上找原因。因为任何一个压铸件的质量都是和压铸工艺参数、压铸模设计的合理性、合金液的浇注温度、合金液的质量、操作者的水平等有关的，而这些因素又是相互影响的。首当其冲的是工艺参数的科学性（或曰合理性）。它的作用绝非一般，它不仅具备可调性，还能对其它因素进行补偿。有些压铸机性能不够好，有时可以通过调整工艺参数予以弥补。总之，有了好的压铸机，对工艺参数的设置和压铸模设计仍要求科学、合理，必须综合考虑才能确保铸件质量。光靠压铸机来压好压铸件也是不可能的。
图2-C显示：内浇口截面积大，充型时消耗的能量小，压射速度快，机器本身消耗的能量较多，能量平衡点为O。流量Q0可达13 ，
内浇口截面积小，充型时消耗的能量大，压射速度慢，机器消耗的能量较少，流量Q01仅为6.7 ，流量小说明速度低。而生产小零件一般都采用薄浇口，也就是截面积小的内浇口，如果需要高的压射速度，就应该买能量高的机器。
从以下三台压铸机性能的比较（三个压射冲头直径均为φ75）也可以看出如图3：
三台压铸机 一号 二号 三号
压射力 21吨 30吨 21吨
压射冲头最大速度
图3 压铸机性能比较
⑴ 内浇口面积为
（一号机）QB＝7 ，
（二号机）QL＝8.5 ，
（三号机）QT＝7.3 。由此看出：
提高压射速度，平衡点流量提高了7.3－7＝0.3 ，则流量提高 0.3/7＝4.8%；
提高压射压力，平衡点流量提高了8.5－7＝1.5 ，则流量提高 1.5/7＝21.4%。
说明提高压射压力比提高压射速度的收效大。因此生产小铸件或簿壁大铸件需要采用小浇口，尤其是小吨位的压铸机，宜买压射力大的。有利于生产需要高速充型的簿壁复杂件。 P5
⑵ 内浇口面积为
（一号机）QB1＝16.8 ;（二号机）QL1＝17.2 ；（三号机）QT1＝22.8 。因此： 提高压射速度，平衡点流量提高了22.8－16.8＝6 ， 则流量提高 6/16.8＝35.7%； 提高压射压力，平衡点流量提高了17.2－16.8＝0.4 。则流量提高0.4/16.8＝2.3%。如果压射速度(冲头速度)再提高
说明提高压射速度比提高压射压力的收效大。因此采用大浇口生产大型铸件或厚壁、个别尺寸大的特殊铸件时，要选用压射速度高的大吨位压铸机。
生产大型薄壁复杂件，则要采购既有高的压射速度，又具备高压射力的高性能机床。
六．压铸机的结构、组装和检测：
压铸机是在高压、高速、高温下运作的高效精密机器，所以对其结构件的刚性、密封件的可靠性、组装的精密度等都有严格要求。再者压铸机的价格比较昂贵、生产效率高，对其耐用性和可维修性也应该给予足够重视。
有的压铸机制造厂没有加工手段，所有的零件、部件都靠外协，甚至于一个零件由几个外协单位加工完成，出厂没有检测报告。这种机器常出故障，因此需方要到压铸机制造厂考察，尤其应该消化机床资料（图纸、说明书等）。
例如：某工厂要买压射速度高的机床，压铸机厂于是把压射缸直径改小，压射速度是提高了，但压不好零件，这是因为快压射的压射力小了。见图4 ：从P-Q平方图看，由P-Q1变成P-Q2，原P-Q1和
现在压铸机厂给出的压射力都是增压后的压射力，为达到出厂的压射力指标，他们提高了增压比，铸件却难以成形。只有对照图纸和说明书才能发现问题。
图4 最大压射速度与压射力、充型能力的关系 P6
压铸机的结构设计很重要。特别是动、定模安装板的刚性，如果设计指标低，刚性差，在压铸过程中往往会变形，不仅降低了铸件的精度，也缩短了压铸模的使用寿命。如图5所示。 笔者的经验，这两块大板宜厚不宜薄。
图5 动、定模安装板示意图
压铸机无论是整机交付或在用户现场组装都要对动、定模安装板的平行度，四个拉杠的平行度，压射活塞杆和压室孔的同心度等等，严格按照合同规定的指标复查（这些指标也可参照相关的国内外标准或企标确定)。
七． 压铸机的配套件：
一般压铸机厂对配套件都比较重视，否则售后服务的工作量太大。但需方要特别注意配套件的档次。注意同一个名牌的阀，也有等级、规格之差。以及诸多阀件配置的合理性。
如有的压铸机厂用两个伺服阀来带动一个调速阀。或用两套伺服阀(一个伺服阀带动一个调速阀为一套)来控制压射缸,而它们很难实现同步，灵敏度几乎无法保证。这样调不出好的压射性能，难以生产力学性能高的或气密性好的铸件。
笔者认为压铸机是决定压铸件质量的重要因素，但并不是唯一因素，生产实践还显示,用同一型号机器有时能压出好零件（或曰合格零件），有时不能。或者某种、某个零件能压好，某些却不合格。这说明遇到铸件质量问题不能光从机器上找原因。因为任何一个压铸件的质量都是和压铸工艺参数、压铸模设计的合理性、合金液的浇注温度、合金液的质量、操作者的水平等有关的，而这些因素又是相互影响的。首当其冲的是工艺参数的科学性（或曰合理性）。它的作用绝非一般，它不仅具备可调性，还能对其它因素进行补偿。有些压铸机性能不够好，有时可以通过调整工艺参数予以弥补。总之，有了好的压铸机，对工艺参数的设置和压铸模设计仍要求科学、合理，必须综合考虑才能确保铸件质量。光靠压铸机来压好压铸件也是不可能的。
图2-C显示：内浇口截面积大，充型时消耗的能量小，压射速度快，机器本身消耗的能量较多，能量平衡点为O。流量Q0可达13 ，
内浇口截面积小，充型时消耗的能量大，压射速度慢，机器消耗的能量较少，流量Q01仅为6.7 ，流量小说明速度低。而生产小零件一般都采用薄浇口，也就是截面积小的内浇口，如果需要高的压射速度，就应该买能量高的机器。
从以下三台压铸机性能的比较（三个压射冲头直径均为φ75）也可以看出如图3：
三台压铸机 一号 二号 三号
压射力 21吨 30吨 21吨
压射冲头最大速度
图3 压铸机性能比较
⑴ 内浇口面积为
（一号机）QB＝7 ，
（二号机）QL＝8.5 ，
（三号机）QT＝7.3 。由此看出：
提高压射速度，平衡点流量提高了7.3－7＝0.3 ，则流量提高 0.3/7＝4.8%；
提高压射压力，平衡点流量提高了8.5－7＝1.5 ，则流量提高 1.5/7＝21.4%。
说明提高压射压力比提高压射速度的收效大。因此生产小铸件或簿壁大铸件需要采用小浇口，尤其是小吨位的压铸机，宜买压射力大的。有利于生产需要高速充型的簿壁复杂件。 P5
⑵ 内浇口面积为
（一号机）QB1＝16.8 ;（二号机）QL1＝17.2 ；（三号机）QT1＝22.8 。因此： 提高压射速度，平衡点流量提高了22.8－16.8＝6 ， 则流量提高 6/16.8＝35.7%； 提高压射压力，平衡点流量提高了17.2－16.8＝0.4 。则流量提高0.4/16.8＝2.3%。如果压射速度(冲头速度)再提高
说明提高压射速度比提高压射压力的收效大。因此采用大浇口生产大型铸件或厚壁、个别尺寸大的特殊铸件时，要选用压射速度高的大吨位压铸机。
生产大型薄壁复杂件，则要采购既有高的压射速度，又具备高压射力的高性能机床。
六．压铸机的结构、组装和检测：
压铸机是在高压、高速、高温下运作的高效精密机器，所以对其结构件的刚性、密封件的可靠性、组装的精密度等都有严格要求。再者压铸机的价格比较昂贵、生产效率高，对其耐用性和可维修性也应该给予足够重视。
有的压铸机制造厂没有加工手段，所有的零件、部件都靠外协，甚至于一个零件由几个外协单位加工完成，出厂没有检测报告。这种机器常出故障，因此需方要到压铸机制造厂考察，尤其应该消化机床资料（图纸、说明书等）。
例如：某工厂要买压射速度高的机床，压铸机厂于是把压射缸直径改小，压射速度是提高了，但压不好零件，这是因为快压射的压射力小了。见图4 ：从P-Q平方图看，由P-Q1变成P-Q2，原P-Q1和
现在压铸机厂给出的压射力都是增压后的压射力，为达到出厂的压射力指标，他们提高了增压比，铸件却难以成形。只有对照图纸和说明书才能发现问题。
图4 最大压射速度与压射力、充型能力的关系 P6
压铸机的结构设计很重要。特别是动、定模安装板的刚性，如果设计指标低，刚性差，在压铸过程中往往会变形，不仅降低了铸件的精度，也缩短了压铸模的使用寿命。如图5所示。 笔者的经验，这两块大板宜厚不宜薄。
图5 动、定模安装板示意图
压铸机无论是整机交付或在用户现场组装都要对动、定模安装板的平行度，四个拉杠的平行度，压射活塞杆和压室孔的同心度等等，严格按照合同规定的指标复查（这些指标也可参照相关的国内外标准或企标确定)。
七． 压铸机的配套件：
一般压铸机厂对配套件都比较重视，否则售后服务的工作量太大。但需方要特别注意配套件的档次。注意同一个名牌的阀，也有等级、规格之差。以及诸多阀件配置的合理性。
如有的压铸机厂用两个伺服阀来带动一个调速阀。或用两套伺服阀(一个伺服阀带动一个调速阀为一套)来控制压射缸,而它们很难实现同步，灵敏度几乎无法保证。这样调不出好的压射性能，难以生产力学性能高的或气密性好的铸件。
笔者认为压铸机是决定压铸件质量的重要因素，但并不是唯一因素，生产实践还显示,用同一型号机器有时能压出好零件（或曰合格零件），有时不能。或者某种、某个零件能压好，某些却不合格。这说明遇到铸件质量问题不能光从机器上找原因。因为任何一个压铸件的质量都是和压铸工艺参数、压铸模设计的合理性、合金液的浇注温度、合金液的质量、操作者的水平等有关的，而这些因素又是相互影响的。首当其冲的是工艺参数的科学性（或曰合理性）。它的作用绝非一般，它不仅具备可调性，还能对其它因素进行补偿。有些压铸机性能不够好，有时可以通过调整工艺参数予以弥补。总之，有了好的压铸机，对工艺参数的设置和压铸模设计仍要求科学、合理，必须综合考虑才能确保铸件质量。光靠压铸机来压好压铸件也是不可能的。
