毕业设计--支撑架压铸模cad设计及cae成型仿真.doc

安徽建筑工业学院毕业设计（论文）安徽建筑工业学院毕 业 设 计 (论 文)专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 08机械一班 学生姓名 王涛 学 号 08210010113 课 题 支撑架压铸模三维CAD设计 及CAE成型仿真 指导教师 赵茂俞 2012年 6 月 1 日The general staff (1 employees in addition to vice president, director, manager, deputy manager and special positions outside the contract period) to resign, to give 10 days notice, the project manager or department manager, administrative personnel department or relevant responsible person for the relevant visa after departure procedures; in addition to general staff personnel outside the contract period of turnover must submit the resignation report, a month ahead of schedule, the administrative personnel department, general manager of visa before separation procedures; probation employees shall pay in advance 5 resignation report, the project manager or department manager and administrative personnel department visa before departure; positive after special reasons did not sign a contract with reference to general employees Through the staff101支撑架压铸模CAD设计及CAE成型仿真中文摘要首先，分析支撑架压铸件的结构工艺，提出几种不同的压铸工艺方案，计算环形浇口尺寸、弯销尺寸、充填速度、温度、压实压力等工艺参数，完成压铸模结构设计。然后，确定模具分型面和浇注系统，借助PRO/E三维软件，对支撑架零件三维造型，解决模具的结构设计。在此基础上，应用CAE软件PROCAST仿真支撑架充填、凝固过程，优化压铸模具结构设计。再次，绘制模具装配图、零件工程图，同时校核模具关键零件的强度。最终表明该模具结构合理，制造工艺良好，工作稳定可靠。关键词：压铸模；环形浇口；弯销；分型面；Pro/E；CAESupport frame Die-Casting Mould CAD / CAEABSTRACTIn this thesis, firstly, the structures of the Support frame die-casting were analyzed. The structure of die casting die was designed through the analysis of various process planning and the calculations of technological parameters of ring gate, bent pin, speed, temperature, pressure, etc. Secondly, the mold parting surface and gating system must be determined. By using 3D PRO/E software, the die-casting model and the mould structure had been drawn. On the basis, the design of die-casting mould structure was optimized through the application of CAE software PROCAST simulating the pressure filling and solidification course. Then, the Mold assembly drawings, parts drawings were drawn and the key parts intensity was checked. Finally, the conclusions show that the mold structure is reasonable, stable, reliable and the mould has good manufacturing processes.Keywords: Die-casting mould；ring gate；bent pin；mould surface；Pro/E；CAE目录第一章 前言11.1 课题的提出11.2 国内外压铸研究的现状11.2.1国外压力铸造业的现状11.2.2国内压力铸造业的现状11.3设计的内容和目标21.3.2重点需要研究的问题41.3.3完成任务可能思路和方案41.3.4设计的目标4第二章 支撑架压铸件的结构工艺性分析52.2压铸合金的化学成分和性能52.2压铸件的尺寸精度52.2.1影响压铸件的精度的主要因素52.2.2压铸件的轮廓性尺寸6压铸件的轮廓性尺寸62.3 压铸件的形位公差72.4 壁厚82.5 铸造圆角半径82.6 脱模斜度82.7 压铸件的表面质量82.8 加工余量9第三章 金属压铸件压铸工艺103.1 压力参数103.2 速度参数113.3 时间参数123.3.1.填充时间123.3.2.持压时间123.3.3.留模时间123.4 温度参数123.4.1.浇注温度133.4.2模具温度133.5 成型收缩率133.5.1压铸件的收缩率的影响因素143.5.2铝合金的计算收缩率143.6 液态铝合金的密度143.7 压铸用涂料143.7.1压铸涂料的作用143.7.2对涂料的要求143.8 压铸件的后处理153.8.1.压铸件的清理153.8.2压铸件浸渗处理153.8.3压铸件的表面处理153.8.4压铸件的热处理163.8.5.压铸件的整形处理16第四章 铸件基本参数的计算与压铸机的选用174.1 压铸机的种类和特点174.1.1.热室压铸机174.1.2.卧式冷压室压铸机174.1.3.立式冷压室压铸机184.1.4.全立式冷压室压铸机184.1.5.本次设计压铸机种类选用184.2 确定型腔数目及布置形式184.3 确定压实压力184.4 压铸机锁模力的确定194.5 计算胀型力204.6 核定投影面积214.7 初步选定压铸机21第五章 压铸模分型面的设计23第六章 浇注系统和溢流、排气系统的设计246.1 浇注系统的分类246.2 内浇口的设计266.3 直浇道的设计276.4 横浇道的设计296.5 溢流槽的设计306.3 排气槽的设计326.4 预测可能出现的压铸缺陷及处理方法32第七章 压铸模抽芯机构的设计347.1常用抽芯机构的类型347.2抽芯力和抽芯距的确定347.2.1影响抽芯力的因素357.2.2抽芯力的估算357.3.1弯销的设计38第八章 模架与成形零件的设计438.1 模架的设计438.2 成形零件的结构设计438.3 加热与冷却系统的设计498.4 推出机构的设计518.5 复位机构的设计52第九章 模具的总体结构设计539.1 压铸模的技术要求539.2 压铸模外形和安装部位的技术要求53第十章 校核模具与压铸机的相关尺寸5710.1 锁模力的校核5710.2 铸件最大投影面积校核5710.3 压室容量校核5710.4 模具尺寸的的校核589.5 压实压力的校核5810.6 开模行程的校核58第十一章 压铸CAE数值模拟分析5911.1 概述5911.2 模拟分析过程5911.3 结果分析67第十二章 结论72参考文献74致 谢75附录一 科技文献翻译76附录二 毕业设计任务书103第一章 前言 1.1 课题的提出压力铸造是近代金属加工工艺中，发展较快的一种先进的铸造方法。液态金属在高速高压作用下射入紧锁的模具型腔内，并保压、结晶直至凝固，形成半成品或成品2。压力铸造作为一种终形和近终形的成形方法，具有生产效率高、经济指标优良、压铸件尺寸精度高和互换性好等特点。在制造业获得了广泛的应用和迅速的发展，压铸件已成为许多产品的重要组成部分。随着轿车、摩托车、内燃机、电子通信、仪器仪表、家用电器和五金等行业的飞速发展，压铸件的功能和应用领域不断扩大，从而促进了压铸技术不断发展，压铸合金品质不断提高。在压力铸造中，一般作用于原料上的压力在20200 MPa，充型时浇口处初始速度为1570 m/s，充型时间仅为0.01020 s。正是由于这种特殊充型方式及凝固方式，导致压力铸造具有自身独特的特点：1)可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件；2)铸件精度高、尺寸稳定、加工余量少、表面光洁；3)铸件组织致密、具有较好的力学性能；4)生产效率高。压力铸造的生产周期短，一次操作的循环时间约5 s3 min，这种方法适于大批量生产；5)压力铸造采用镶铸法可以省去装配工序并简化制造工艺；6)材料利用率高；1.2 国内外压铸研究的现状1.2.1国外压力铸造业的现状压铸技术涉及到机械制造、液压传动、材料、冶金、自动化、计算机、化工、电子、传感器、检测、电气等诸多学科并正在向边缘学科渗透。随着以上诸多学科的发展和工业技术的进步，压铸技术也取得了突飞猛进的发展，具体表现为：1)压铸机及外围设备整体性能和控制系统水平的大幅度提高。2)计算机模拟技术在压铸中的广泛应用，加深了对压铸充型、凝固过程规律的认识。3)压铸型材质和制造技术的发展，提高了压铸型使用寿命和压铸件质量。4)薄壁压铸件成形技术的开发与应用，为实现轻量化的目标创造了条件。5)压铸型涂料的开发，改善了铸型润滑特性，提高了压铸件表面质量。1.2.2国内压力铸造业的现状压铸模在我国约起始于20世纪40年代，但在工业上大量应用压铸件是始于20世纪50年代，即1958年以后。至20世纪90年代，我国的压铸技术达到相当水平，已自行设计和制造出成系列的、性能优良的压铸机。国产压铸机从一般小型到5000kN、6300kN、8000kN、10000kN、12500kN、及16000kN的大型压铸机均有生产。但与国外相比，我国压力铸造业仍然存在很多不足，主要表现在以下方面。1)国外压射系统始终在不断地改进，平均58年就有一次重大改进。而我国压射部分的所有压射参数的调节均为人工手动，无参数显示系统配套，给压铸工艺规范的实施造成困难，因而压铸件的质量无法保证，也难以实现自动化。2)液压系统无法实现压铸机的自动控制。而国外有名的压铸机公司在这方面早已普遍应用。3)国产压铸机大都存在漏油的现象，主要原因是密封件质量差和加工质量问题。4)刚性是影响压铸机精度的重要因素，以前我国压铸机压射性能较差，人们集中精力研究压射系统的性能，而忽视了强度、精度的提高。5)压铸模使用寿命短。6)模具可靠性较差。7)生产率低由于国产模具使用可靠性不稳定，生产中故障多，返修量大，班产量不如进口模具高。8)我国在压铸模的设计和制造方面，进展较为缓慢。在压铸模设计中，目前仍主要依靠设计人员的经验。9)外观质量不理想。国产压铸件往往线条不清晰，水流纹不理想，表面粗糙度差。与进口压铸件对比，差距明显。1.3设计的内容和目标本课题的主要内容、重点解决的问题,完成任务可能思路和方案。1.3.1毕业设计(论文)主要内容(1) 英文资料翻译一份(不少于5000汉字)。(2) 压铸件三维建模、CAE成型仿真及模具设计。按照充填理论以及经验公式对压铸件零件的成形工艺性进行分析，校核其尺寸的合理性。支撑架零件的二维、三维结构图如图1-1，图1-2所示。图1-1 支撑架压铸零件二维结构图1-2 支撑架压铸零件三维图(3) 对浇注系统的选择与计算，压铸机型号的选择。根据压铸件的形状及精度要求，设计浇注系统的尺寸，尤其是内浇道尺寸的选择。(4) 对加热以及冷却系统的设计根据压铸件及浇道系统的数量、布置形式，计算加热功率以及冷却水道的尺寸、数量。(5) 进行初步数值模拟仿真成型，优化模具结构。(6) 选择合理的模具结构,绘制装配图。根据模具结构的选择和绘制，应该以生产批量的大小、零件的复杂程度、精度以及使用要求等方面综合考虑，绘制压铸模三维装配图。(7) 绘制压铸模二维装配图以及型腔、型芯等工程图的绘制。(8) 对主要模具工作零件(型腔、型芯)进行制造工艺编制(包括数控加工程序)；1.3.2重点需要研究的问题：(1) 依据液态金属充填理论，通过研究支撑架压铸件的充填、凝固顺序，设计合理的压铸工艺；(2) CAD设计该件的压铸模具，优化设计模具结构；(3) 对主要的零件(型腔、型芯)等强度校核，完成绘制装配图和零件工程图；(4) 对主要模具工作零件(型腔、型芯)等进行制造工艺编制(包括数控加工程序)；(5) 进行初步数值模拟成型；(6) 对大学阶段的知识进行总结和应用，培养创新能力。1.3.3完成任务可能思路和方案：由于支撑架压铸件结构较复杂，尺寸精度要求较高，支撑架零件材料为YL112，表面质量和内部质量要求严格等特点，成型时要保证压铸件的质量，克服成型缺陷，因此对压铸件的成型工艺选择要求科学、合理，压铸模结构具有良好的工艺性。为提高生产效率且保证零件质量，预采用一模两腔，对称分布在浇注系统两侧成型。根据零件的结构，零件上两处处都需要抽芯，侧抽芯可以通过多种方法来实现，譬如：采用斜导柱抽芯机构、弯销抽芯机构、斜滑块抽芯机构、齿轮齿条抽芯机构、液压抽芯机构等。分型面的选择也有多种方案：1.3.4设计的目标：由于支撑架压铸件结构较复杂，尺寸精度要求较高，支撑架的零件材料为YL112，表面质量和内部质量要求严格等特点，成型时要保证压铸件的质量，克服成型缺陷，因此对压铸件的成型工艺选择要求科学、合理，压铸模结构具有良好的工艺性。利用三维设计软件设计模具的装配结构，通过液态金属充填理论和数值仿真模拟合理设计浇注系统和优化设计参量。通过本毕业设计，掌握压铸原理及模具结构，掌握压铸模设计的步骤，模具制造工艺的编制能力，具有较强的从事压铸工艺及模具技术工作的能力，组织模具生产管理的能力。第二章 支撑架压铸件的结构工艺性分析压铸件的结构工艺性分析是压铸生产技术中的重要部分，主要涉及压铸合金性能分析、压铸工艺对铸件要求、压铸件的技术要求、压铸件的工艺性能等。压铸件的结构工艺性是否合理，对模具的结构、压铸件的质量、生产成本有着直接的影响。如果压铸件的结构不合理，不仅模具结构复杂，且质量无法得到保证，甚至造成生产困难2.2压铸合金的化学成分和性能压铸合金是压铸生产的要素之一，要生产优良的压铸件，除了要有合理的结构设计和成型设计、设计完善的压铸模和工艺性能优越的压铸机外，还需要有性能优良的合金。本次设计要求的材料为压铸铝合金YL112，压铸铝合金是目前应用最广泛的压铸材料，而大多使用高硅铝合金。因为它们允许有相当数量的杂质，可以用旧铝作回收利用，提高原材料的利用率。压铸铝合金的主要特点有： 密度较小，比强度高； 在高温和常温下都具有良好的力学性能，尤其时冲击韧性好； 有较好的导电性和导热性。机械切削性能也很好； 耐腐蚀性能好； 具有良好的压铸性能，较好的表面粗糙度以及较小的热裂性。但是，铝合金的体积收缩率较大，在压铸件冷却凝固时易在最后凝固处形成较大的集中缩孔。同时铝合金对模具具有较强的黏附性，在脱出压铸件时，会产生黏附现象。压铸铝合金YL112的化学成分和力学性能见表2-1表 2-1压铸铝合金的化学成分和力学性能（摘自GBT15115-1994）合金牌号合金代号化学成分(质量分数)（%）力学性能（不低于）SiCuMnMgFeNiTiZnPbSnAl(%)硬度HBSYZALSi9Cu2YL1127.59.53.04.0-1.2-1.20.10.1其余2401852.2压铸件的尺寸精度2.2.1影响压铸件的精度的主要因素7：压铸件的空间轮廓尺寸；基本尺寸；模具结构对该尺寸的影响，主要取决于分型面或活动成形的锁紧状况及脱模斜度；合金种类；设计模具选用收缩率与该尺寸实际表现收缩率的差值；压铸工艺参数的变动，主要是模温和脱模时的铸件温度；模具直至达到工作寿命，制造维修对其精度的保证；压铸机合模系统的结构精度和刚性。2.2.2压铸件的轮廓性尺寸压铸件的轮廓性尺寸大小以空间对角线来表示。空间对角线取自外切铸件最大轮廓的四方体，其值按式2-12求得，一律取整数： (2-1)式中空间对角线(mm)；a长度(mm)；b宽度(mm)；c高度(mm)。81 mm根据空间对角线的尺寸，精密压铸件高精度尺寸推荐公差见表2-2表 2-2 高精度尺寸推荐公差相近公差等级空间对角线L/mm合金种类基本尺寸/mmGB/T1800.3-19981818303050508080120120180IT1050铝合金0.070.080.10501800.110.130.160.190.220.25根据空间对角线的尺寸，精密压铸件严格尺寸推荐公差见表2-3表2- 1 严格尺寸推荐公差相近公差等级空间对角线L/mm合金种类基本尺寸/mmGB/T1800.3-19981818303050508080120120180IT1150铝合金0.110.130.16IT12501800.180.210.250.300.350.40根据空间对角线的尺寸，精密压铸件一般尺寸推荐公差见表2-4表2- 2 一般尺寸推荐公差相近公差等级空间对角线L/mm合金种类尺寸类别基本尺寸/mmGB/T1800.4-19991818303050508080120120180（JS12+JS13）/250铝合金A0.110.140.16B0.210.240.26JS1350180A0.140.170.200.230.270.32B0.240.270.300.330.370.42注：A类尺寸表示不受分型面和活动型芯影响的尺寸；B类尺寸表示受分型面和活动型芯影响的尺寸。高精度尺表示寸有：、。严格尺寸有：、64、40余下的全为一般尺寸，其中A类尺寸：28、15、40B类尺寸：、120、160、于是得：、2.3 压铸件的形位公差(1) 压铸件的平行度公差：见表2-5。表2- 3 压铸件的平行度公差 (单位：mm)名义尺寸两个半型内的公差250.1525630.2631600.3(2) 压铸件的同轴度公差：见表2-6。表2- 4 压铸件的同轴度公差 (单位：mm)名义尺寸同一半型内的公差18500.15501200.252.4 壁厚压铸件的合理壁厚取决于铸件的具体结构，合金性能和压铸工艺等许多因素，为了满足各方面的要求，以正常、均匀壁厚为佳。大面积的薄壁成型比较困难；壁厚过大或严重不均匀则易产生缩陷及裂纹。随着壁厚的增加，压铸件材料力学性能明显下降。2.5 铸造圆角半径铸造圆角可以使金属液流畅，气体容易排出，并可避免因锐角而产生裂纹，内圆角取值为取1mm。2.6 脱模斜度脱模斜度大小与铸件几何形状如高大或深度、壁厚机型腔或型芯表面形状如粗糙度、加工纹路方向有关。取支撑架内表面脱模斜度=1。2.7 压铸件的表面质量用新模具压铸可以获得Ra0.8m表面粗糙度的压铸件。在模具正常使用寿命内，铝合金压铸件大致在Ra3.2Ra6.3m范围。支撑架内表面为Ra1.6Ra3.2m；外表面为Ra3.2Ra6.3m。2.8 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要机械加工时，应优先考虑精整加工，以便保留其强度较高的致密层。加工余量，见表2-7。表2- 5 机械加工余量 (单位：mm)尺寸303050508080120120180180260260360360500每面余量0.30.40.50.60.70.81.01.2第三章 金属压铸件压铸工艺压铸工艺是将模具、压铸机和铸件结构与合金特点等三大要素有机地结合并加以运用的过程。压铸生产中最重要 过程就是液态金属充填的过程，是许多因素共同作用的过程。影响充型的主要因素是压力、速度、温度和时间。各工艺因素是相互影响和制约的，调整某一工艺因素时，必然引起与之相应的工艺因素发生变化，并可能反过来影响已经调整的工艺因素。因此，要对这些工艺参数进行调整、控制和选择，是个工艺参数协调在最佳状态，满足压铸生产的需要，才能生产出合格的铸件。3.1 压力参数压力是使压铸件获得组织致密和轮廓清晰的重要因素，是由压铸机提供的，其大小取决于压铸机的结构及功率。压力的表示形式有压射力和压射比压两种。为了提高铸件的致密度，提高压射比压无疑是必要的，但是压射比压过高，会使型腔受金属液的冲刷和粘模的倾向严重，降低模具的使用寿命；压射比压过低会导致逐渐组织不致密和轮廓不清晰。因此，应根据铸件的特点和合金的不同来选择合适的压射比压。选择压射比压时考虑的主要因素见表3-1表3-1压射比压选择的主要考虑因素因素选择条件说明铸件结构特性壁厚薄壁件压射比压选高些，厚壁件增压比压选高些形状复杂程度复杂件压射比压选高些工艺合理性工艺合理性好，压射比压选低些合金材料特性凝固温度范围凝固温度范围大，增压比压选高些流动性流动性好，压射比压选低些合金材料特性密度密度大，压射比压、增压比压均选高些比强度比强度，增压比压选高些浇注系统浇道阻力浇道阻力大，压射比压、增压比压均选高些浇道散热条件浇道散热条件好，压射比压选高些排溢系统排气道布局排气道布局合理，压射比压选高些排气道截面积排气道截面积足够大，压射比压、增压比压均选低些内浇口速度要求内浇口速度要求内浇口速度大，压射比压选高些温度合金与模具温差温差大，压射比压选高些压射比压是压射过程中金属液在压室中单位面积所受到的压力。它是压铸机的压射力与压射冲头截面积之比。铝合金常用压射比压的推荐值范围见表3-2。表3-2 常用压射比压的推荐值范围 (单位：MPa)压铸合金铸件壁厚3mm简单件复杂件简单件复杂件铝合金25353545456060703.2 速度参数压射中速度的表示形式有压射速度和充型速度两种。压射速度是指压射冲头的移动速度，充型速度是指金属液流经模具内浇道的线速度。充型速度与压射比压的内在关系由流体力学原理表示如下： （3-1a）由于液能量态合金的粘性以及在流经模具浇注系统时会因摩擦而引起损失，上式应改写为： （3-1b）式中 金属液流经内浇道的充型速度（m/s）;施加给金属液的压射比压（Pa）；金属液密度（）；浇口系数。充型速度对压铸件的表面粗糙度和内部组织的致密度有很大影响。铝合金充型速度见表3-3和表3-4。表3- 3不同合金充型速度速度的推荐值2 （单位：m/s）压铸合金简单壁厚单件一般件复杂壁厚件铝合金253535454560表3- 4不同壁厚铸件充型速度的推荐值2 （单位：m/s）铸件平均壁厚11.522.5充型速度（m/s）4655445342504048在本次设计中取金属液的填充速度为30m/s3.3 时间参数压铸时间包含充型、持压及压铸件在压住模具中停留的时间。它是压力、速度、温度、金属液特性，以及逐渐结构和模具结构等各方面的综合作用结果。3.3.1.填充时间填充时间是金属液最初从内浇口压入型腔开始到型腔充满的时间。填充时间主要取决于压铸件的壁厚和金属液的流动长度。在一般情况下填充时间的推荐值见表3-5。表3- 5填充时间推荐值2铸件平均壁厚/mm充型时间/s1.50.0140.02020.0180.0262.50.0220.0323.3.2.持压时间从液态金属充满型腔到内浇口完全凝固时继续在压射冲头作用下的持续时间，称为持压时间。持压时间的作用是使压射冲头有足够的时间将压力传递给未凝固的金属，保证铸件在压力作用下结晶，加强补缩，以获得致密的组织。不同壁厚铸件所需持压时间的推荐值见表3-6。表3- 6不同壁厚铸件所需持压时间的推荐值(/S)合金铸件壁厚/mm2.5mm2.56铝合金12383.3.3.留模时间留模时间是指持压结束到开模取件这段时间其作用是使凝固成型后的铸件在模具内进一步冷却，以获得足够的强度和刚度，从而在开模顶出铸件时不会发生变形、开裂等问题，并保证应有的尺寸精度。常用的留模时间见表3-7。表3- 7常用的留模时间合金留模时间/s铸件壁厚3mm铝合金7123.4 温度参数温度是压铸工艺的又一重要参数，其对压铸件质量和压铸模的寿命有着重要的意义。压铸温度包括浇注温度、模具温度、压铸过程中铸件与模具的温度场分布及热循环等。3.4.1.浇注温度浇注温度，从广义上说，金属液的浇注温度包括金属液注入压室前的温度，在压室内停留时的温度，通过内浇口时的温度以及在填充型腔时的温度。通常以金属液注入压室前的温度来表示金属液的浇注温度。在压铸成型过程中，金属液的浇注温度对填充状态、成型效果、压铸件的强度、成型的尺寸精度、模具的热平衡状态以及压铸效果等方面都起着重要的作用。合适的浇注温度应当是：在保持良好的填充流动性并保证充满型腔的前提下，采用较低的温度。铝合金的浇注温度见表3-8。表3- 8铝合金的浇注温度 （单位/）合金铸件壁厚3mm铸件壁厚3mm结构简单结构复杂结构简单结构复杂铝合金含硅的610630640680590630610630含铜的620650640700600640620650含镁的6406606607006206606406703.4.2模具温度模具温度分预热温度和工作温度。(1) 模具预热温度 在开始压铸前，为了有利于金属液的填充，成型，提高压铸效率，需要将压铸模加热到某一温度，这一温度即为模具的预热温度；(2) 模具工作温度 在正常的压铸过程中，模具应达到热平衡状态，使模具各部分的温度均保持在一个适当的温度范围内。模具工作温度较高时，可提高压铸件的表面质量，但是过高的模具温度，会因金属液冷却缓慢，使内部组织晶粒粗大，影响压铸件的强度，延长成型周期，降低压铸效率。同时易产生粘膜现象，影响压铸件的脱模。模具工作温度较低时，将影响金属液的流动，出现填充不足或容易造成表面冷纹、冷隔等压铸缺陷，而且由于金属液流激冷过快而降低压铸件的质量。同时，高温的金属液流对低温模具的热冲击；也会影响模具的使用。铝合金在压铸时压铸模的预热温度和工作温度见表3-9。表3- 9压铸模的预热温度和工作温度9 （单位/）合金 铸件壁厚3mm 铸件壁厚3mm结构简单结构复杂结构简单结构复杂铝合金预热温度150180200230120150150180连续工作温度1802402502801501801802003.5 成型收缩率压铸件的收缩率是指压铸件的收缩量与压铸件在压铸成型状态下的直线尺寸之比。按百分比表述，这个比值即为压铸件的成型收缩率。3.5.1压铸件的收缩率的影响因素有：压铸合金的种类；压铸件结构影响。形状复杂的，收缩率较小，反之则收缩率较大；薄壁的压铸件收缩率较小，壁厚的压铸件收缩率较大；模具温度高，与室温的温差越大，则收缩率也越大。3.5.2铝合金的计算收缩率见表3-10。表3- 10铝合金的计算收缩率6(%)合金种类收缩条件自由收缩阻碍收缩混合收缩铝硅合金0.70.90.30.50.50.73.6 液态铝合金的密度液态铝合金的密度：=2.4g/cm3。3.7 压铸用涂料在压铸过程中，为了避免压铸模与铸件粘合、减少顶出铸件时的摩擦阻力和避免压铸模过分受热，对型腔壁面、型芯表面、模具和机器的摩擦部分(滑块、顶出元件、冲头和压室)等所喷涂的润滑材料和稀释剂的混全物，通称为压铸涂料。对于压铸涂料的谨慎选用与合理的喷涂操作是保证铸件质量、提高压铸模寿命的一个重要因素。3.7.1压铸涂料的作用：(1) 高温时保持良好的润滑性能；(2) 减少模具的热导率，保持熔融金属的流动性，从而改善金属的成形性；(3) 保护模具，避免熔融金属对模具的冲刷作用，改善模具工作条件，延长模具的使用寿命；(4) 预防粘模；(5) 减少铸件与模具成形部分(尤其是型芯)之间的摩擦，从而减少型芯和型腔被磨损并提高铸件表面质量。3.7.2对涂料的要求：(1) 在高温状态下具有良好的润滑性；(2) 挥发点低，在100150时，稀释剂能很快挥发，不增加型内气体；(3) 对压铸模及压铸件没有腐蚀作用；(4) 性能稳定，在空气中稀释剂不应挥发过快而变稠，存放期长；(5) 在高温时不会析出有害气体，并不会在压铸模型腔表面产生积垢；(6) 配制工艺简单，材料来源丰富、价廉。压铸用涂料及配制方法如表3-11压铸用涂料及配制方法表3-11压铸用涂料及配制方法1涂料名称配比(%)配制方法适用范围胶体石墨(油剂)成品用于铝合金，防粘型效果好；压射冲头、压室和易咬合部分。石墨机油5-1095-90将石墨研磨过筛(200#)加入40左右的机油中搅拌均匀用于铝合金部件；压射冲头、压室部分效果良好。聚乙烯煤油3-597-95将聚乙烯小块泡在煤油中，加热至80左右熔化而成。用于铝合金、镁合金成形部分。氧化锌水玻璃水51.293.8将水和水玻璃一起搅拌，然后倒入氧化锌搅匀。用于大中型铝合金、锌合金铸件。硅橡胶汽油铝粉3-5余量1-3硅橡胶融于汽油中，使用时加入1%-3%铝粉用于铝合金、表面要求光洁场合。综合考虑压铸涂料选择胶体石墨(油剂)。3.8 压铸件的后处理压铸件的后处理包括压铸件的清理（清理与整形）、表面处理、热处理与浸渗处理。3.8.1.压铸件的清理压铸件的清理包括取出浇口、排气槽、飞边及毛刺等，有时还需要修整经上述工序后留下的痕迹。压铸件的清理是十分繁重的工作，其工作量往往是压铸工作量的几倍至十几倍。由于压铸机的生产效率很高，因此，在大量生产时实现铸件清理工作机械化和自动化是非常重要的。3.8.2压铸件浸渗处理压铸件内部缺陷如气孔、针孔或疏松等，可压入密封剂(浸渗剂)使其具有耐压性(气密性、防水性)，这种方法叫浸渗处理。3.8.3压铸件的表面处理为了提高压铸件的耐蚀性和美观，有时进行表面处理（喷丸、喷砂、研磨与抛光）。3.8.4压铸件的热处理主要指时效退火和负温时效处理，目的是消除内应力，稳定压铸件的尺寸，提高其力学性能，适应在负温条件下工作等，其处理如表3-12。表3- 12 压铸件时效退火和负温时效处理规范1合金处理方法加热温度/保温时间/h冷却方法铝合金时效17552.03.0空冷3.8.5.压铸件的整形处理整形处理就是校正铸件的变形。凡是铸件发生变形，且超出允许的公差范围，则都需要进行整形校正。第四章 铸件基本参数的计算与压铸机的选用压铸机是压铸生产最基本的要素之一，金属压铸模是通过压铸机的运行而实现压铸成型的。压铸机与压铸模的良好匹配时成功进行压铸生产，获得优质铸件的保证。4.1 压铸机的种类和特点压铸机的种类和型号很多。一般说来，根据压铸机压室的工况条件，可分为热（压）室压铸机和冷压室压铸机。冷（压）室压铸机两大类。又根据其压室结构形式和布置方式分为立式压铸机，全立式压铸机和卧式压铸机。4.1.1.热室压铸机热压室压铸机的特征是压室处于坩埚底部且与坩埚连为一体，并始终浸入在液态压铸合金中，压射机构则安装在坩埚上面。热压室压铸机的特点 工序简单，操作方便，生产效率高，易于自动化； 合金温度波动小，气体和夹杂物较少，工艺稳定性好； 浇注系统消耗的合金材料较少，成本节约，经济性好； 通常用于压铸铅、锡、锌等低熔点合金铸件； 压室和压射冲头长期浸入在合金液中，易受侵蚀，影响使用寿命。同时易引起合金液含铁量增加。4.1.2.卧式冷压室压铸机卧式冷压室压铸机的特征是压室与压射机构为水平布置，而压铸模具垂直安装。卧式冷压室压铸机的特点：压室与压射冲头均为水平放置，金属液注入型腔时，浇道转折少，其压力损失小，有利于发挥增压机构的作用；模具安装方便，卧式压铸机一般设有中心和偏心多个浇注位置，或在偏心和中心间设置可任意调节位置的扁孔；便于操作，便于调整，压铸效率较高，是目前广泛应用的压铸设备。压室内表面容易氧化；金属液在压室内暴露在大气的表面积较大，压射时容易将空气、氧化物质及其它杂质带入型腔，引起压铸缺陷。4.1.3.立式冷压室压铸机立式冷压室压铸机的特征是压室与压射机构为垂直布置，且压住模具也垂直安装，压室中心线与模具分型面平行。立式冷压室压铸机的特点：适宜于压射可设置或必须设置中心浇口的压铸件；金属液注入直立的压室中，操作比较方便，占地面积少；在操作时，只有在浇注余量切断后，方可开模，生产效率较低；金属液进入型腔时，经过90角的转折，压力损失较大；由于增加了反料机构，因而结构相对复杂，维修和操作相对麻烦，生产效率也较低。4.1.4.全立式冷压室压铸机全立式冷压室压铸机的特征是压室与压射机构为垂直布置，而压铸模具水平安装，压室中心线与模具分型面垂直。全立式冷压室压铸机的特点：压射冲头与直浇道方向相同，金属液进入型腔的流程短，压力损失和热量损失较小；压射冲头垂直方向运行，运动平稳；模具水平放置，活动型芯和嵌件安放方便、稳定、可靠；占地面积少；压铸件推出后需用手工取出，生产效率较低，不容易实现自动化操作。4.1.5.本次设计压铸机种类选用支撑架压铸件的生产要求很高的生产效率且自动化程度要求高，综合考虑，选用卧式冷压室压铸机。4.2 确定型腔数目及布置形式根据铸件图样及产量等要求，确定该模具的型腔数为一模两腔。采用一模两腔，铸件在同一水平线上成型，利于金属液充填型腔。4.3 确定压实压力压实压力是确保铸件质量的重要参数之一，根据合金种类并按铸件特征及要求选择。压实压力推荐值见表4-1，本次设计取为35MPa。表4- 1压实压力推荐值 (单位：MPa)合金种类铝合金一般件3050承载件50804.4 压铸机锁模力的确定锁模力是选用压铸机时首先确定的参数。锁模力的作用主要是为了克服压射时的反压力，即胀型力。以锁紧模具的分型面，防止因模具松动，引起金属液飞溅；伤人和影响压铸件的尺寸精度的现象发生。因此，锁模力必须大于金属液在压射时产生冲击顶开模具的胀型力。所以，由于支撑架成型时需要侧抽芯，压铸机锁模力可按式4-1计算： (4-1)式中压铸机的锁模力，kN；主胀形力，kN；分胀形力，kN；主胀形力的计算式为：= （4-2）锲紧块的锲紧角；安全系数，一般取k=1.25；压射比压，KPa；压铸件在主分型面上的正投影面积，多型腔模则为各型腔正投影面积之和（一般增加30%作为浇注系统与溢流排气系统的面积），m2；分胀型力的计算式为：= （4-3）所有各个型芯所产生的分胀型力，kN；侧向活动型芯在成型端面上的投影面积之和，m2；锲紧块的锲紧角，本次设计取为；即有m2= =0.723x10-3195937.5(N)195.9375(kN)4.5 计算胀型力由于支撑架压铸件成型时需要侧抽芯，有分胀型力。所以，胀型力计算如下： (4-4)式中 主胀型力(kN)；铸件在分型面上的投影面积，多腔模为各腔投影面积之和，一般另加30%作为浇注系统与溢流排气系统的面积(cm2)；压实压力(kN)。则140.4(kN) =/10 (4-5）所有各个型芯所产生的分胀型力，kN；侧向活动型芯在成型端面上的投影面积之和，cm2；锲紧块的锲紧角，本次设计取为；压实压力(kN)。则=12.748(kN)4.6 核定投影面积在选择压铸机时，必须使实际浇注的投影面积小于压铸机标定的成型面积，才能获得较好的浇注效果。即应满足下列要求： (4-6)式中 实际浇注的正投影面积(cm2)；压铸机标定的最大投影面积(cm2)。则4.7 初步选定压铸机初步选定J140C型卧式冷室压铸机。J140C型卧式冷室压铸机主要技术参数见下图：第五章 压铸模分型面的设计为了加工和组装成型零件，以及安放嵌件和其它活动型芯，为了将成型的压铸件从模体中取出，必须将模具分割成可以分离的两部分或几部分。在合模时，这些分离的部分将成型零件封闭为成型空腔。压铸成型后，使它们分离，取出压铸件和浇注余料以及清除杂物。这些可以分离部分的相互接触的表面称为分型面。压铸模的分型面是模具设计和制造的基准面。它直接影响着模具加工的工艺及压铸成型的效果和效率。分型面选择的基本原则：(1)尽可能的使压铸件在开模后留在动模部分；(2)有利于浇注系统、溢流排气系统的布置；(3)保证压铸件的尺寸精度和表面质量；(4)简化模具结构，便于模具加工；(5)避免压铸机承受临界载荷；(6)考虑压铸合金的性能。分型面的选择有多种方案：方案一：分型面取在零件的对称面上，零件型腔有一半在定模上，影响零件的上下型腔成型部分的同心度，但可以通过采用动定模上的型腔同时加工，采用附加导柱定位合模精度的方法消除同心度误差问题。方案二：分型面取在铸件端面，抽芯距大且则型腔部分需要采用哈夫块形式，铸件外表面会有毛刺，铸件在拼接处的质量差；外表面的粗糙度大，且打磨困难，增加了精加工工序。方案三：分型面取