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带抽芯压铸模具设计整套设计

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带抽芯压铸模具设计设计成品.zip
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112CAD图纸大集合 带抽芯压铸模具设计装配图.dwg
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压铸模具设计整套 压铸模具设计
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带抽芯压铸模具设计整套设计,压铸模具设计整套,压铸模具设计
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设计(论文)系 别:专 业:机械设计制造及其自动化学 生 姓 名:学 号:设计(论文)题目:本体压铸模具的设计起 迄 日 期:设计(论文)地点:指 导 教 师: 专业教研室负责人: 日期: 2012年 月 日摘 要本文讨论了本体压铸模具的设计方法,制品采用的材料为铝合金。本设计进行了本体压铸的压铸模设计。确定了分型面、浇注系统等,选择压铸机,计算成型零部件的尺寸。采用中心浇道,利用直导柱导向,推料杆顶料,脱模板完成脱模。最后对模具结构与压铸机的匹配进行校核,并运用AUTOCAD绘制出一套模具装配图和零件图。通过本设计。可以对压铸模具有了一个初步的认识,注意到设计中的某些细节问题,了解模具结构及工作原理;通过装配图和零件图的绘制增强了对AUTOCAD的应用能力。关键词:本体,压力铸造,压铸模具,压铸模Abstract This paper discusses the push and pull the door handle die-casting mold design method, product materials used for aluminum alloy. The design of the sliding door handle die-casting die casting die design. Determination of the parting surface, gating system, selection of die casting machine, calculating the size of molding components. The center sprue, using the straight guide column, the pushing rod ejector, and a template to complete stripping. At the end of the mold structure and the matching of die casting machine for checking, and use AUTOCAD to draw up a set of mold assembly drawing and parts drawing. Through this design. The casting mold having an initial understanding, attention to some detail problems in the design, understands the mold structure and the principle of work; through the assembly drawing and parts drawing for enhanced AUTOCAD application ability.Keywords: Noumenon, pressure casting, die casting, die casting die目 录摘 要2Abstract3目 录4第1章 绪论71.1模具工业在国民经济中的地位71.2国内外压铸模的发展趋势81.3压铸发展历史、现状及趋势81.3.1压铸的发展历史81.2.3我国压铸产业的发展91.3.3压铸产业的发展趋势101.4毕业设计内容11第2章 压铸模具设计122.1 压铸件工艺性分析122.1.1 压铸件分析122.1.2 铸件分型面确定132.1.3 浇注位置的确定132.1.4 型腔数目的确定132.2 压铸成型过程及压铸机选用142.2.1 卧式冷室压铸机结构142.2.2 压铸成型过程142.2.3压铸机型号的选用及其主要参数152.3 浇注系统的设计172.3.1浇注系统的结构172.3.2浇注系统的分类172.3.3溢流和排气系统172.4推出机构设计182.4.1推出机构的组成182.4.2推出机构的分类182.4.3 推杆182.4.4 复位杆192.4.5 导向装置设计202.4.6 成型部分尺寸计算212.4.7成型零件工作部分尺寸计算212.4.8 开模行程计算23第3章 冷却系统的设计233.1冷却装置设计分析233.2 传热面积计算243.2.1 压铸周期的确定243.2.2 冷却水计算243.2.3 计算单位时间内所释放的热量253.2.4 冷却水的导热总面积253.2.5 确定冷却水路的直径d263.2.6 冷却水孔的总长度263.2.7 冷却水管数量的确定263.2.8 系统的其它零件26第4章 压铸模具总体设计274.1压铸模具设计主要内容274.2模具安装尺寸校核284.3模架的选用284.4 压铸模具主要零件的工艺流程284.5 压铸模具总装图29第5章 典型零件加工工艺设计305.1 动、定模的加工305.2 编制数控加工程序30结论38参考文献39致 谢41第1章 绪论1.1模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料(固态或液态)的流动,使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,它在很大程度上决定着产品的质量,效益和新产品的开发能力。研究和发展模具技术,提高模具技术水平,对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。压铸模的特点以及应用:近十年以来,中国得经济一直快速增长,汽车产业、电子通信业、装备制造业已经成为国家得支柱产业,而这些产业得迅速发展,都有赖于基础零件得制造技术。压铸作为机械制造业中一种先进得有色合金精密成型制造技术,在产品向精密化、轻量化、节能化、绿色化得发展趋势中,正得到越来越广泛得应用,对压铸件得需求也一直在持续增长。压铸是将熔融状态或半熔融状态得合金浇入压铸机得压室,在高压力得作用下,以极高得速度填充在压铸模的型腔内,并在高压下使熔融合金冷却凝固,因而成形得的高效益、高效率得精密铸造方法。高压力和高速度事压铸时熔融合金填充成形过程中得两打特点,也是压铸与其他铸造方法最根本得区别所在。压铸生产得特点:(1)铸件得尺寸精度和表面粗糙度要求很高。(2)铸件得表面强度和表面硬度较高。(3)可以压铸形状复杂得薄壁铸件。(4)生产率极高。(5)可省略装配操作和简化制造工序。这些特点让压铸在制造业中占据着越来越重要的地位。目前,汽车工业的飞速发展给压铸成型的生产带来了前所未有得机遇。其自身特点使压铸件适应汽车工业在发展需求,CAD等计算机辅助设计又为压铸业注入了新鲜血液,所以压铸业得应用前景十分广阔。国外压铸行业已经发展到一定的水平,我国压铸工业和国际上得强国相比还事有一定得差距的。但差距同样提供给我们动力,为我国压铸工业提供了广阔的发展空间。我国压铸工业经过几十年的发展,正稳步向大型化、自动化迈进,并逐步改善和提高压铸工艺水平,提高模具的使用寿命。1.2国内外压铸模的发展趋势当前国外压铸模发展趋势是:压铸机向系统化,大型化及发展:计算机在压铸生产中应用日益增多;压铸工艺不断采用新技术以及开展延长压铸模服役寿命研究等。在我国压力铸造起始于20世纪40年代,发展到现在,我国压铸技术已经取得了一定的成就。对压铸模的设计,压铸机的生产都已经具备了国际水平。同时对压铸工艺参数测试技术与装置进行了探讨和研制,开展了压铸基础工艺参数对合金性能影响的研究,建立了新的压铸合金系列并拓展了新牌号的压铸合金。研制成水基分型剂,采用从国外尹进的大型压铸机,上产出了大型压铸件,并开始在压铸工艺和模具设计中应用电子计算机技术。更重要的是在这一时期,我国已经建立了自己的压铸技术队伍,培养了一批具有相当水平的压铸技术人才,已有能力在压铸技术与生产领域的各个方面进行开拓性的工作。近年来,压铸的飞速发展得力于汽车和摩托车,电子通信,家用电器等行业的高速发展,这几个行业是压铸件的主要客户。迄今,压铸技术已经在我国形成了自己的体系,并在稳步发展之中。1.3压铸发展历史、现状及趋势1.3.1压铸的发展历史压铸始于19世纪,其最初被用于压铸铅字。早在1822年,威廉姆乔奇(Willam Church)博士曾制造一台日产1.22万铅字的铸造机,已显示出这种工艺方法的生产潜力。1849年斯图吉斯(J. J. Sturgiss)设计并制造成第一台手动活塞式热室压铸机,并在美国获得了专利权。1885年默根瑟(Mersen-thaler)研究了以前的专利,发明了印字压铸机,开始只用于生产低熔点的铅、锡合金铸字,到19世纪60年代用于锌合金压铸零件生产。压铸广泛应用于工业生产还只是上世纪初,用于现金出纳机、留声机和自行车的产品生产。1904年英国的法兰克林(H. H. Franklin)公司开始用压铸方法生产汽车的连杆轴承,开创了压铸零件在汽车工业中应用的先例。1905年多勒(H. H. Doehler)研制成功用于工业生产的压铸机、压铸锌、锡、铜合金铸件。随后瓦格纳(Wagner)设计了鹅颈式气压压铸机,用于生产铝合金铸件。这种压铸机是利用压缩空气推送铝合金经过一个鹅颈式通道压入模具内,但由于密封、鹅颈通道的粘咬等问题, 这种机器没有得到推广应用。但这种设计是生产铝合金铸件的第一次尝试。20世纪20年代美国的Kipp公司制造出机械化的热室压铸机,但铝合金液有浸蚀压铸机上钢铁零部件的倾向,铝合金在热室压铸机上生产受到限制。1927年捷克工程师约瑟夫波拉克(Jesef Pfolak)设计了冷压室压铸机,由于贮存熔融合金的坩锅与压射室分离,可显著地提高压射力,使之更适合工业生产的要求,克服了气压热压室压铸机的不足之处,从而使压铸技术向前迈出重要一步3。20世纪50年代大型压铸机诞生,为压铸业开拓了许多新的领域。随着压铸机、压铸工艺、压铸型及润滑剂的发展,压铸合金也从铅合金发展到锌、铝、镁和铜合金,最后发展到铁合金,随着压铸合金熔点的不断增高而使压铸件应用范围也不断扩大4。1.2.3我国压铸产业的发展我国压铸工业在近半个世纪的发展中有了长足的进步。作为一个新兴产业,其每年都以8%12%的良好势头快速发展。目前,我国拥有压铸厂点及相关企业2600余家,压铸机近万台,年产压铸件50余万吨。其中铝压铸件占67.0%、锌压铸件31.2%、铜压铸件1.0%、镁压铸件0.8%。我国的压铸厂点及相关企业中,压铸厂点2000余家,占企业总数的80%以上,压铸机及辅助设备企业、模具企业、原辅材料企业近398家,占13.7%,科研、大专院校、学会等其他单位合计112个,占总数的3.8%5。压铸机生产方面,我国约有压铸机生产企业20多个,年生产能力超过1000台,压铸机的供应能力很强。其中的中小型压铸机的质量较好,大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口,2000吨以上的压铸机正在研制中5。种种情况表明,中国的压铸产业已经相当庞大。但是,与压铸强国相比,中国的压铸业还有着较大的差距。中国压铸企业的规模较小,企业素质不高,技术水平落后,生产效率较低。虽然与美国、日本等压铸先进国家相比,我国压铸件的生产占有一定的数量优势,但我国压铸企业以小型工厂为主,因此在管理水平和工作效率上,较之有很大的差距。另外,虽然我国生产的中小型压铸机质量较好,但大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口,每年进口压铸机100台以上6。由此可见,我国不能算作压铸强国,只能是压铸大国。近年来,由于中国工业的迅速发展,压铸产业已经逐渐向很多市场迈进。以中国的轿车工业压铸市场为支柱,中国的压铸业已经向摩托车行业、农用车行业、基础设施建设市场、玩具市场、家电产业等多个方向快速拓展,其势头方兴未艾7。1.3.3压铸产业的发展趋势由于整个压铸过程都是在压铸机上完成,因此,随着对压铸件的质量、产量和扩大应用的需求,开始对压铸设备提出新的更高的要求,传统压铸机已经不能满足这些要求,因此,新型压铸机以及新工艺、新技术应运而生。例如,为了消除压铸件内部的气孔、缩孔、缩松,改善铸件的质量,出现了双冲头(或称精、速、密)压铸;为了压铸带有镶嵌件的铸件及实现真空压铸,出现了水平分型的全立式压铸机;为了提高压射速度和实现瞬时增加压射力以便对熔融合金进行有效地增压,以提高铸件的致密度,而发展了三级压射系统的压铸机。又如,在压铸生产过程中,除装备自动浇注、自动取件及自动润滑机构外,还安装成套测试仪器,对压铸过程中各工艺参数进行检测和控制。它们是压射力、压射速度的显示监控装置和合型力自动控制装置以及电子计算机的应用等8。以下介绍的便是压铸行业中出现的新工艺技术。(1)真空压铸真空压铸是利用辅助设备将压铸型腔内的空气抽除且形成真空状态,并在真空状态下将金属液压铸成形的方法。其真空度通常在380600毫米汞柱的范围内,可以通过机械泵获得。而对于薄壁与复杂的铸件,真空度应该更高。由于型腔抽气技术的圆满解决,真空压铸在20世纪50年代曾盛行一时,但后来应用不多。目前,真空压铸只用于生产要求耐压、机械强度高或要求热处理的高质量零件,其今后的发展趋向是解决厚壁铸件和消除热节部位的缩孔,从而更有效地应用于可热处理和可焊接的零件。真空压铸的特点是:显著减少了铸件中的气孔,增大了铸件的致密度,提高了铸件的力学性能,并使其可以进行热处理。消除了气孔造成的表面缺陷,改善了铸件的表面质量。可减小浇注系统和排气系统尺寸。由于现代压铸机可以在几分之一秒内抽成需要的真空度,并且随着铸型中反压力的减小,增大了铸件的结晶速度,缩短了铸件在铸型中的停留时间。因此,采用真空压铸法可提高生产率10%20%.采用真空压铸时,镁合金减少了形成裂纹的可能性(裂纹时镁合金压铸时很难克服的缺陷之一,经常发生在型腔通气困难的部位),提高了它的力学性能,特别是可塑性。(2)充氧压铸国外在分析铝合金压铸件的气泡时发现,其中气体体积分数的90%为氮气,而空气中的氮气体积分数应为80%,氧气的体积分数为20%。这说明气泡中部分氧气与铝液发生了氧化反应。因此出现了充氧压铸的新工艺9。充氧压铸是消除铝合金压铸件气孔,提高铸件质量的一个有效途径。所谓充氧压铸是在铝液充填型腔,用氧气充填压室和型腔,以置换其中的空气和其他气体,当铝金属液充填时,一方面通过排气槽排出氧气,另一方面喷散的铝液与没有排除的氧气发生化学反应而产生三氧化二铝质点,分散在压铸件内部,从而消除不加氧时铸件内部形成的气孔。这种三氧化二铝质点颗粒细小,约在1m以下,其重量占铸件总重量的0.1%0.2%,不影响力学性能,并可使铸件进行热处理10。(3)精速密压铸精速密压铸是一种精确地、快速的和密实的压铸方法,又称套筒双冲头压铸法。国外在20世纪60年代中期开始在压铸生产中应用这一方法。精密速压铸法在很大程度上消除了气孔和缩松这两种压铸件的基本缺陷,从而提高了压铸件的使用性能,扩大了压铸件的应用范围。(4)半固态压铸半固态压铸是当金属液在凝固时,进行强烈的搅拌,并在一定的冷却速率下获得50%左右甚至更高的固体组分浆料,并将这种浆料进行压铸的方法。半固态压铸的出现,为解决钢铁材料压铸模寿命低的问题提供了一个方法,而且对提高铸件质量、改善压铸机鸭舌系统的工作条件,都有一定的作用,所以是用途的一种新工艺11。1.4毕业设计内容本课题设计内容是本体铝合金铸件压铸模具设计,主要包括浇注系统和排溢系统,成形零件,推出机构以及模体结构等,其设计步骤如下:(1)设计压铸模具总体结构;(2)设计浇注系统;(3)设计成型零件系统;主要设计方法为:运用3D绘制整个模具的装配图、立体图和具体的零件图、立体图。然后对整个模具的工作过程进行模拟以保证其动作过程灵活。第2章 压铸模具设计2.1 压铸件工艺性分析2.1.1 压铸件分析所用零件为本体,铸造精度CT5,铸件中心是一个较深的型腔,凸台上有直径为6mm的通孔。工程图如图2-1。图2-1 铸件工程图锡、铅、锌、铝、镁、铜等合金材料为压铸生产产品制造中最为常用的合金材料,其中以锌、铝合金应用最广,镁、铜合金次之。此外还有黑色金属。通过压铸件的工作环境,使用性能以及经济性等综合分析,选择的材料为101号铸铝(代号为ZL101).12.1.2 铸件分型面确定压铸模的定模与动模表面通常称为分型面,分型面是由压铸件的分型线决定的。而模具上垂直于锁模力方向上的接合面,即为基本分型面。此铸件的分型面选择现有三种方案如图2-3所示。选择A-A面,使铸件整体放在定模中,有利于气体的排出,同时A-A面也是铸件的最大投影面。选择B-B面,由于合模不严会使分型面处产生飞边,不易清除痕迹,也不利于浇注系统的放置。综上分析决定选取A-A面为该铸件的分型面。图2-3 铸件分型面选择2.1.3 浇注位置的确定铸件中心有型芯,所以不宜采用中心浇注,因此采用底端浇注,浇注位置选在平台的端面。2.1.4 型腔数目的确定本模具考虑到大批量生产,工厂设备及压铸件精度的要求,参考零件长条形状的结构综合各方面因素,选择一模二腔式结构。2.2 压铸成型过程及压铸机选用2.2.1 卧式冷室压铸机结构卧式冷室压铸机基本组成如图2-4所示。图2-4 卧式冷室压铸机1增压器;2蓄能器;3压射缸;4压射冲头;5压室;6定座板;7拉杆;8动座板;9顶出缸;10曲肘机构;11支承座板;12模具高度;13合模缸;14机体;15控制柜;16电机及泵此类压铸机的基本结构分为5部分:(1)压射机构 主要作用是在高压力下将熔融的金属液压入型腔的压射机构。压射压力、压射速度等主要工艺参数都是通过它来控制的,其中包括压室、压射冲头、压射缸、增压器和蓄能器。(2)合模机构 其作用是实现压铸模的开启和闭合动作,并在压射成型过程中具有足够而可靠的锁模力,以防止在高压压射时,模具被推开或发生偏移。(3)顶出机构 在压铸件冷却固化成型并开启模具后,顶出缸驱动压铸模的推出机构,将成型压铸件及浇注余料从模具中顶出,并脱出模体,其中包括顶出缸和顶杆。(4)传动系统 通过液压传动或机械传动完成压铸过程中所需要的各种动作。包括电机、各种液压泵及机械传动装置。(5)控制系统 控制系统控制柜指令液压系统和机械系统的传动元件,按压铸机压射过程预定的工艺路线和运行程序动作,将液压动作和机械动作有机的结合起来,完成准确可靠、协调安全的运行规则12。2.2.2 压铸成型过程卧式冷室压铸机的压住成型过程主要分为4个步骤,如图2-4所示。 (a)合模过程 (b)压射过程 (c)开模过程 (d)铸件推出过程图2-5 压铸成型过程(a)合模过程 压铸模闭合后,压射冲头1复位至压室2的端口处,将足量的液态金属3注入压室2内。(b)压射过程 压射冲头1在压射缸中压射活塞高压作用下,推动液态金属3通过压铸模4的横浇道6、内浇口5进入压铸模的型腔。金属液充满型腔后,压射冲头1仍然作用在浇注系统,使液态金属在高压状态下冷却、结晶、固化成型。(c)开模过程 压铸成型后,开启模具,使压铸件脱离型腔,同时压射冲头1将浇注余料顶出压室。(d)推出铸件过程 在压铸机顶出机构作用下,将压铸件及其浇注余料顶出,并脱离模体,压射冲头同时复位13。2.2.3压铸机型号的选用及其主要参数在当前压铸生产条件下,压射比压的选择应根据压铸件的形状、尺寸、复杂程度、合金的特性、温度以及排溢系统等确定,一般在保证压铸件成形和使用要求的前提下选用较低的比压。各种压铸合金选用的压射比压经验数据见表2-2-1.2表2-2-1 常用的压铸合金压射比合金压射比压推荐值 (MPa)锌合金铝合金镁合金铜合金一般件13-2030-5030-5040-50承载件20-3050-8050-8050-80耐气密性件25-4080-10080-10060-100电镀件20-30压铸机是压铸生产的主要设备,压铸过程中的各种特性都是通过压铸机来实现的。目前通用的压铸机主要分为二大类,他们分别是热压室压铸机和冷压室压铸机,而冷压室压铸机按其结构又快要分为卧式和立式二种,以卧式压铸机应用最多。3选择压铸机主要考虑一下几个方面:压铸机的锁模力和压室容量。压铸机的锁模力:锁模力是选用压铸机时首先要确定的参数。锁模力的作用主要是为了克服反压力,以锁紧模具的分型面,防止金属液飞溅,保证铸件的尺寸精度。根据铸件结构特征、合金以及技术要求选用合适的比压、结合模具的结构考虑,估算投影面积,按公式计算可得到该压铸件所需要的锁模力:式中,是压铸机应有的锁模力(kN);是分胀型力(kN);K是安全系数(一般K=1.25),它与铸件的复杂程度、压铸工艺等因素有关。压室容量的估算:压室容量的计算公式为,式中,是压室容纳金属液质量(kg); 是每次浇注质量(kg),等于铸件质量、浇注系统质量及排溢系统质量之和(kg)。式中,是压室直径(cm);L是压室长度,包括浇道套长度(cm);是液态合金密度(g/);K是压室充满度,一般取60%80%。通过查阅压铸机的基本参数和估算所需的开模力合退出力决定采用J1125A型卧式压铸机。4J1125A型压铸机主要技术参数如下表2.7.1:表2.7.1 J1125A型压铸机主要技术参数特性内容特性内容结构类型卧式锁模力(kN)2500压射力(kN)250压射比压(MPa)128动模座板行程(mm)400一次最大合金浇注量(kg)2.5压室直径(mm)5070压射位置(mm)0160推出行程(mm)150 根据以上参数与本模具基本参数相对照可以得出,此压铸机符合技术要求,可以使用。2.3 浇注系统的设计2.3.1浇注系统的结构浇注系统是指金属液在压力的作用下充填型腔的通道。浇注系统对金属液流动的方向,溢流排气条件。压力传递,充填速度,模具温度分布,充填时间的长短等各个方面都起着重要的控制与调节作用。浇注系统主要由直浇道,横浇道,内浇道和余料等部分组成。压铸机的类型及引入金属液的方法不同,浇注系统的结构也不同。2.3.2浇注系统的分类按照金属液进入型腔的部位和内浇道的形状,浇注系统一般可以分为侧浇道,中心浇道,直接浇道,环形浇道,缝隙浇道和点浇道等浇注系统。中心浇道:顶部带有通孔的筒类或者壳体类压铸件,内浇道开设在孔口处,同时在中心设置分流锥,这种形式的浇注系统称为中心浇道。中心浇道充填时金属液从型腔的中心部位导入,流程短,排气通畅;压铸件的浇注系统,溢流系统在模具分型面上的投影面积小,可改善压铸机的受力状况;模具结构紧凑;浇注系统金属消耗量较少。本铸件形状结构与中心浇道吻合,故选用中心浇道配合内浇道进行浇注。2.3.3溢流和排气系统在注射成型过程中,模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外,还有金属液受热或凝固产生的低分子挥发气体,这些气体若不能顺利排出,则可能因充填时气体被压缩而产生高温,产生气泡,或使压铸件产生缺陷。为了使这些气体从型腔中及时排出,可以采用开设排气槽等方法,有利于提高塑件的熔接强度,大多数情况下可利用模具的分型面或模具零件间的配合间隙排气,这时可不另开排气槽,本模具设计就采用分型面排气。溢流槽设计宽度不大于0.05mm。52.4推出机构设计在压铸的每一个循环中,都必须有将铸件从模具型腔中拖出的工序,而用来实现这一工序的机构称为推出机构。推出机构用于卸除铸件对型芯的包紧力,所以机构设计的好坏,直接影响铸件的质量。因此,推出机构的设计,是压铸模设计的一个重要环节。2.4.1推出机构的组成退出机构一般由一下几部分组成:(1)推出元件 (2)复位元件 (3)限位元件 (4)导向元件 (5)机构元件2.4.2推出机构的分类按推出机构基本的传动形式可以分为机动推出,液压推出和手动推出三大类。推出机构根据不同的元件又快要分为推按推出机构,推管推出机构,推件板推出机构等。若按其机构特征分类,还可以分为常用推出机构,二级推出机构,多次推出,成型推杆推出和定模推出机构等。本模具选用推杆推出机构。72.4.3 推杆推杆推出机构的特点大部分推杆推出机构采用圆形推杆,这种推杆形状简单,制造方便,推杆位置可以根据铸件对型芯的包紧力的大小及推出里是否均匀来确定。并且这种机构具有动作简单,安全可靠,不易发生故障的有点,多以这种推出机构最常用。但推杆直接作用于铸件表面,在铸件上会留下推出痕迹,影响表面质量。由于推按面积较小,推出时单位面积所承受的力较大,如果推杆位置设置不当,易使铸件变形或局部损坏。推杆推出位置的设置1) 推杆应合理布置,是铸件各部位所受推力均衡。2) 铸件有深腔和包紧力大的部位,要选择正确的推杆直径和数量,同时推杆兼排气和溢流的作用。3) 避免在铸件重要表面。基准面设置推杆,可在增设溢流槽上增设推杆。4) 推杆的推出位置应尽可能避免与活动型芯发生干涉。5) 必要时,在流到上应合理布置推杆,有分流锥时,在分流锥部位设置推杆。6) 推杆的位置应考虑模具的成型零件有足够的强度。7) 推杆直径d硬币成型尺寸d。小0.4-0.6mm 。形成一个小台阶,可以避免金属窜入。推杆的基本形式如图2.5.1图2.5.1 导柱零件图推杆的固定方式根据推杆的尾部不同可采用不同的固定方式,本模具采用如图2.5.2所示固定方式,此结构为整体式,结构强度高,不易变形。8图2.5.2 推杆固定形式 1 螺钉 2 推板 3 推杆固定板2.4.4 复位杆在压铸的每一个循环当中,推出机构将逐渐退出后,在下一个循环前,推出元件都必须准确的回到原来的位置。这一动作通常由复位机构来实现。并且,在挡钉在最后定位,是退出机构处于精确可靠的位置。通常压铸模具中机械预复位机构有以下几种1) 摆杆预复位机构2) 三角滑块预复位机构3) 滑轴式预复位机构4) 双摆杆预复位机构因本模具采用复位杆复位。92.4.5 导向装置设计 为了保证模具准确合模和开模,在压铸模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向、定位以及承受一定的侧向应力。导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种。设计导柱和导套时还应注意以下几点:(1) 导柱应合理地分布在模具分型面的四周,导柱中心至模具外缘应有足够的 距离,以保证模具的强度。(2) 导柱的长度应比型芯(凸模)端面的高度高出68,以免型芯进入凹模时与凹模相碰而损坏。(3) 导柱和导套应有足够的耐磨度和强度,采用20#低碳钢经渗碳0.50.8,淬火低温回火4855HRC。(4) 为了使导柱能顺利地进入导套、导柱端部应做成锥形或半球形,导套的前端也应倒角。(5) 导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤,而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件,因此可根据需要而决定装配方式。(6) 一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8,导柱和导套固定部分配合按H7/k6,导套外径的配合按H7/k6。(7) 除了动模、定模之间设导柱、导套外,一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套,以保证推出机构的正常运动。(8) 导柱的直径应根据模具大小而决定,可参考标准模架数据选取。本模具采用的导柱导套导向形式如下图2.5.3所示。10图2.5.3 导柱导套装配图2.4.6 成型部分尺寸计算影响成型零件尺寸精度的因素有很多,主要有以下几个方面:1) 铸件结构 铸件的复杂程度、壁厚大小和铸件在模具中的设计位置等都将影响铸件的尺寸精度。2) 压铸件收缩率 压铸件收缩率是指室温时模具成型尺寸与压铸件相对应实际尺寸的相对变化率。3) 模具的结构和模具的制造 当模具结构复杂而成型零件设计又不合理时,铸件的精度就不容易保证。4) 压铸工艺参数和生产操作 采用大的压射比,铸件结晶后组织虽然致密,但可能长生溢边等现象,都将对铸件尺寸精度缠上影响。5) 压铸机的性能。11 2.4.7成型零件工作部分尺寸计算1型腔尺寸计算 由于模具的磨损,型腔尺寸铸件变大,因此,型腔尺寸应接近铸件外形的最小极限尺寸,其计算公式为:径向尺寸 深度尺寸 式中 D 为模具型腔径向基本尺寸(mm); H 为模具型腔深度基本尺寸(mm); 铸件径向最大尺寸(mm); 铸件深度最大尺寸(mm);D1 铸件径向基本尺寸(mm);H1 铸件深度基本尺寸(mm); 合金综合收缩率(%); 铸件相应的尺寸公差值(mm); 模具制造尺寸公差(mm),一般情况下=。2型芯尺寸计算 模具磨损后,型芯尺寸减少,故计算型芯尺寸时,应使他接近铸件内形的最大极限尺寸。其计算公式为:径向尺寸 高度尺寸 式中 d 为型芯径向基本尺寸(mm);h 为型芯高度基本尺寸(mm); 为铸件内形径向最小极限尺寸(mm); 为铸件内形深度最小极限尺寸(mm);1 为铸件内形径向基本尺寸(mm);1 为铸件内形深度基本尺寸(mm); 为铸件内形相应部位尺寸公差(mm); 为型芯制造尺寸公差(mm),一般; 为合金综合收缩率(%)。2.4.8 开模行程计算开模行程是指从模具中取出塑件所需要的最小开合距离,用H表示,H可根据模具装配图计算得30mm,它必须小于注射机移动模板的最大行程S,而S根据压铸机是参数可知其数值为400mm。SH=H1+H2满足要求第3章 冷却系统的设计一般注塑到模具内的塑料温度为200左右,而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在60以下,热塑性塑料PVC在注塑成型后,必须对模具进行有效的冷却,使熔融塑料的热量尽快地传给模具,以便使塑料可靠冷却定型并可以迅速脱模、提高塑料定型质量和生产效率。对于PVC而言,属粘度低,流动性好的塑料,且塑料稍大,为缩短成型周期,需设置冷却系统。3.1冷却装置设计分析(1)尽量保证塑件收缩均匀,维持模具热平衡(2)冷却水孔的数量越多,孔径越大,则对塑件冷却越均匀(3)水孔与型腔表面处最好有相同的距离,即水孔的排列与型腔形状尽量吻合。当塑件壁厚不均时,壁厚处水孔应靠近型腔一些,距离要小。一般水边型腔不得小于10mm,常用1215mm。(4)浇口出加强冷却。(5)降低入水与出水的温差。(6)要结合塑件的特性和塑件的结构,合理考虑冷却水通道的排列形式。(7)冷却水通道要避免接近塑件的熔接痕部位,以免熔接不牢,影响强度。(8)保证冷却通道不泄漏,密封性能好,以免在塑件上造成斑纹。(9)冷却系统的设计要考虑尽量避免其与模具结构中其他部分的干涉现象。(10)冷却通道的进口与出口接头尽量不要搞出模具外表面。(11)冷却水通道要易于加工和清理。其结构如图7-1:图7-1 冷却流道式3.2 传热面积计算如果忽略模具因空气对流,热辐射与注射机接触所散失的热量,假设塑料在模内释放的热量全部由冷却水带走。3.2.1 压铸周期的确定=+ (7-1)式中: 注射周期(s) 充模时间(s),查表得=40s 升压及保压时间(s),=3s 冷却时间(s),查表得 =50s 开模及取件时间(s),取=10s =+ =20+3+20+10 =103s 所以,该模具每小时的注射次数为 =35次3.2.2 冷却水计算模具冷却时需要冷却水的体积流量可按下式计算: (7-2)式中 冷却水的体积流量(m3/min) 单位次注入模具内的塑料熔体质量(kg/次)。取0.16kg。 塑料成型时在模具内释放的热焓量(J/kg)。 平均比热容J/(kgK) PVC比热容1.176103 J/(kgK) 熔融塑料的温度(C) (取200C); 成型塑件平均温度(C) (取50C); 冷却水出口温度(C) (取30C); 冷却水进口温度(C) (取20C); 单位时间注塑次数。n=35所以 = =5.8810-3(m3/min)3.2.3 计算单位时间内所释放的热量假设由塑料放出的热量全部传给模具,由于电视遥控器产品的材料为PVC,属非结晶性塑料,故其每小时所放出的热量为: Q=nG (7-3)式中 Q熔融塑料每小时所放出的热量(J/h)G每次注射的塑料量,G=160gn每小时的注射次数, n=35次/小时塑料从熔融状态进入型腔的温度到塑件冷却后的脱模温度的焓之差(J/kg),而=,为塑料的比热容,1176 J/(kgK),为熔融塑料进入型腔的温度(k), 为塑件脱模温度,=50 3.2.4 冷却水的导热总面积 (7-4)式中 A冷却水路的导热总面积(m2)Q熔融塑料每小时所放出的热量(J/h)冷却水的热导率,成型模板钻孔冷却道,取=0。64, 为模具成型零件表面温度,取其为200,为冷却水的平均温度,取30 。所以 3.2.5 确定冷却水路的直径d根据计算出的水的体积流量V后,根据冷却水处于紊流状态下的流速与通道的关系,查表,确定冷却水路的直径为10mm。3.2.6 冷却水孔的总长度由 A= (7-5) 式中 L冷却水路总长度(m)A冷却水路的导热面积(m2)d冷却水路直径mm每次注射所需要的冷却水管的长度为: =3.2m3.2.7 冷却水管数量的确定由于采用双型腔,所以冷却水管沿件宽方向,所以根据模架的大小可知每根水管长为0.45m,因此总共需要的根数 根。所以取8根。3.2.8 系统的其它零件水管接头:主要用来连接冷却通道的入口和出口,使冷却水导入模具的冷却系统,并使在模具中吸收了热量的水离开模具,一般由黄铜材料制成。螺塞:主要用来构造水路,起截流作用。要求高的模具要用黄铜材料的螺塞,要求不高的模具可用钢材料,这里采用45钢,淬火至55HRC。密封圈:主要用来使冷却回路不泄漏。密封胶带:用来使螺塞或水管接头与冷却通道连接处不泄漏。软管:主要作为连接并构造模外冷却回路的作用,一般用橡胶材料做成。第4章 压铸模具总体设计4.1压铸模具设计主要内容压铸模设计时,主要考虑模具能使铸件成型可靠,保证铸件质量和各项技术要求,力求模具结构简单、先进合理,动作准确可靠,便于拆装维修,操作安全且程序少,选择合理。模具零件近可能选用标准件,非标准件应便于加工制造,有利于降低模具成本和提高模具使用寿命,提高压铸机的生产能力。压铸模零件材料的选用由于压铸模损坏的主要形式是成型表面开裂、侵蚀和磨损,因此选择压铸模成型材料时应满足耐高温,导热性好,热膨胀系数小,热处理变形小,淬透性好,加工性能和抗氧化能力强的材料。选用时可参考国家标准GB8844-88,见下表3.5.1。压铸模与金属液接触零件的材料选用表3.5.1 模具零件的材料模具零件名称模具材料热处理HRC牌号铝合金型芯、定模镶块、动模镶块、活动镶块、分流锥、浇口套、导流块。3Gr2W8V4550压铸模零件、总装要求压铸模零件的技术要求主要参考GB4679-84和GB8844-88中的有关规定执行。具体如下。1) 分型面对动、定模安装平面的平行度在(0.060.02)mm,被测面最大长度越小,侧公差值越小,反之亦然。2) 闭模后除排气槽外,分型面允许最大局部间隙不大于0.05mm。3) 导柱,导套装配后,起轴线对动、定模模座安装面垂直度在(0.0150.04)mm范围内,导柱导套邮箱长度越小则公差值越小。4) 所有活动部分应位置准确,不允许有卡死现象,而要求固定的零件,不允许有窜动现象。5) 复位杆可低于分型面,但不大于0.05mm。推杆可突出分型面,但不大于0.1mm。6) 镶块平面在分型面上应与动、定模分别平齐,允许略高,但不大于0.05mm。124.2模具安装尺寸校核模具的安装固定形式有压板式与螺钉式两种,当用压板固定时,只要模具座板以外的附近有螺孔就能固定,很灵活方便。当用螺钉直接固定时模具座板上必须设安装孔,同时还要与注射机模板上的安装孔完全吻合,并且很麻烦,本模具采用压板固定法。4.3模架的选用 设计模具时,开始就要选定模架。选定时应考虑到铸件的成型、流到的分布形式以及顶出机构的形式,本课题还要考虑抽芯滑块的大小和嵌件等因素。一般导向分为动、定模之间的导向,对半的导向,推件板的导向。由于使用时间的增多导向机构的配合精度会逐渐降低,直接影响铸件的精度。所以对精度要求高的逐渐必须另行设计精密导向装置。采用标准模架时,设计人员按模架规格选用即可。主要零件加工工艺流程:4.4 压铸模具主要零件的工艺流程表3.4.1型芯加工工艺流程名称型芯材料数量1工序号工序名称工序内容设备1下料毛坯锻打2热处理退火3刨刨六面,厚度留单边磨量铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床5钳工划各型孔,销孔位置轮廓线7钳工按图示尺寸要求钻孔钻床8热处理淬火,回火,保证9钳工磨各配合面达要求10检验4.5 压铸模具总装图第5章 典型零件加工工艺设计5.1 动、定模的加工(1) 模板平面的粗加工平面切削加工是指用车床、刨床、铣床等对坯料的6个方面进行粗加工,再去掉坯料的加工余量后,在留出足够的半精加工余量,同时对模板上较大的孔也应进行粗加工。粗加工完了之后,应进行一次退火处理或调质处理,以去除模板的内部应力,使其组织稳定,以防止在模具制造、模具成型或淬火过程中的变形或淬裂。(2) 模板平面的半精加工在经过退火而消除内应力之后,模板会产生不同程度的变形。半精加工就是去除其变形量,并给精加工留出适当的加工余量。(3) 模板平面的精加工通过以上的加工程序,模板已形成了基本轮廓。采用平面磨床磨削模板厚度的两平面,并达到要求的厚度尺寸和表面粗糙度。这两个分模面即是z轴方向上的加工基准面。取任意相邻的两个侧面进行高精度的直角加工,并与模板平面相互垂直。这两个侧面即是x,y方向上的加工基准面,分别作文字标记,如x,y。当平面的精度要求,特别是平面度公差要求很高时,可以采用研磨的方法,即采用铸铁平板作为研具,由很细的金刚砂做磨料,施以较小的压力均匀平衡的去除配合面的余量,达到多面积的良好接触。(4) 薄板的精加工当模板较薄或太薄时,在退火填质或淬硬后容易发生弯曲或翘曲形变的现象。在磨削发生形变的薄板时,应使用薄而宽的挡板,将薄板四周挡住,并将被加工的薄板的凹面向下,然后以很小的磨削量对凸面进行磨削,当磨削部分的长度达到薄板长度的2/3时,将薄板翻面,依然采取精度磨削的状态,这样反复数次,直到翘曲的现象完全消失,才能按常规磨削。因此,薄板的预留余量应该加大,以防止达到尺寸要求时局部仍有凹处,而导致薄板报废的现象。5.2 编制数控加工程序加工底座底面大面程序%O11N5 G90 G40 G80 G17N10 M6 T1N15 M3 S800N20 G0 G90 G43 Z10.N25 X-210.509 Y330.736N30 Z5.5N35 G1 Z2. F600.N40 X-161.339 Y355.38N45 X-154.618 Y341.97N50 X-203.788 Y317.326N55 X-197.067 Y303.916N60 X-147.897 Y328.56N65 X-141.176 Y315.15N70 X-190.345 Y290.506N75 X-183.624 Y277.096N80 X-134.454 Y301.74N85 X-127.733 Y288.33N90 X-176.903 Y263.686N95 X-170.182 Y250.276N100 X-121.012 Y274.92N105 X-114.291 Y261.51N110 X-163.461 Y236.866N115 X-156.74 Y223.456N120 X-107.57 Y248.1N125 X-100.849 Y234.69N130 X-150.019 Y210.046N135 X-143.298 Y196.636N140 X-94.128 Y221.28N145 X-62.353 Y220.428N150 X-136.577 Y183.226N155 X-129.855 Y169.816N160 X-43.476 Y213.11N165 X-33.736 Y201.213N170 X-123.134 Y156.406N175 X-116.413 Y142.997N180 X-30.034 Y186.29N185 X-35.468 Y166.788N190 X-109.692 Y129.587N195 X-102.971 Y116.177N200 X-53.801 Y140.821N205 X-47.08 Y127.411N210 X-96.25 Y102.767N215 X-89.529 Y89.357N220 X-40.359 Y114.001N225 X-33.638 Y100.591N230 X-82.808 Y75.947N235 X-76.087 Y62.537N240 X-26.917 Y87.181N245 X-20.196 Y73.771N250 X-69.365 Y49.127N255 X-62.644 Y35.717N260 X-13.474 Y60.361N265 X-6.753 Y46.951N270 X-55.923 Y22.307N275 X-49.202 Y8.897N280 X-.032 Y33.541N285 X6.689 Y20.131N290 X-42.481 Y-4.513N295 X-35.76 Y-17.923N300 X13.41 Y6.721N305 X-147.51 Y-73.932N310 X-154.231 Y-60.522N315 X-105.061 Y-35.878N320 X-111.782 Y-22.468N325 X-160.952 Y-47.112N330 X-167.673 Y-33.702N335 X-118.503 Y-9.058N340 X-125.224 Y4.352N345 X-174.394 Y-20.292N350 X-181.115 Y-6.882N355 X-131.945 Y17.762N360 X-138.666 Y31.172N365 X-187.836 Y6.528N370 X-194.557 Y19.937N375 X-145.387 Y44.582N380 X-152.109 Y57.992N385 X-201.278 Y33.347N390 X-207.999 Y46.757N395 X-158.83 Y71.401N400 X-165.551 Y84.811N405 X-214.721 Y60.167N410 X-246.496 Y61.02N415 X-172.272 Y98.221N420 X-178.993 Y111.631N425 X-265.372 Y68.338N430 X-275.112 Y80.235N435 X-185.714 Y125.041N440 X-192.435 Y138.451N445 X-278.814 Y95.158N450 X-273.38 Y114.66N455 X-199.156 Y151.861N460 X-205.877 Y165.271N465 X-255.047 Y140.627N470 X-261.768 Y154.037N475 X-212.599 Y178.681N480 X-219.32 Y192.091N485 X-268.489 Y167.447N490 X-275.211 Y180.857N495 X-226.041 Y205.501N500 X-232.762 Y218.911N505 X-281.932 Y194.267N510 X-288.653 Y207.677N515 X-239.483 Y232.321N520 X-246.204 Y245.731N525 X-295.374 Y221.087N530 X-302.095 Y234.497N535 X-252.925 Y259.141N540 X-259.646 Y272.551N545 X-308.816 Y247.907N550 X-315.537 Y261.317N555 X-266.367 Y285.961N560 X-273.089 Y299.371N565 X-322.258 Y274.727N570 Z10.N575 G0 X-210.509 Y330.736N580 Z2.5N585 G1 Z0. F600.N590 X-161.339 Y355.38N595 X-154.618 Y341.97N600 X-203.788 Y317.326N605 X-197.067 Y303.916N610 X-147.897 Y328.56N615 X-141.176 Y315.15N620 X-190.345 Y290.506N625 X-183.624 Y277.096N630 X-134.454 Y301.74N635 X-127.733 Y288.33N640 X-176.903 Y263.686N645 X-170.182 Y250.276N650 X-121.012 Y274.92N655 X-114.291 Y261.51N660 X-163.461 Y236.866N665 X-156.74 Y223.456N670 X-107.57 Y248.1N675 X-100.849 Y234.69N680 X-150.019 Y210.046N685 X-143.298 Y196.636N690 X-94.128 Y221.28N695 X-62.353 Y220.428N700 X-136.577 Y183.226N705 X-129.855 Y169.816N710 X-43.476 Y213.11N715 X-33.736 Y201.213N720 X-123.134 Y156.406N725 X-116.413 Y142.997N730 X-30.034 Y186.29N735 X-35.468 Y166.788N740 X-109.692 Y129.587N745 X-102.971 Y116.177N750 X-53.801 Y140.821N755 X-47.08 Y127.411N760 X-96.25 Y102.767N765 X-89.529 Y89.357N770 X-40.359 Y114.001N775 X-33.638 Y100.591N780 X-82.808 Y75.947N785 X-76.087 Y62.537N790 X-26.917 Y87.181N795 X-20.196 Y73.771N800 X-69.365 Y49.127N805 X-62.644 Y35.717N810 X-13.474 Y60.361N815 X-6.753 Y46.951N820 X-55.923 Y22.307N825 X-49.202 Y8.897N830 X-.032 Y33.541N835 X6.689 Y20.131N840 X-42.481 Y-4.513N845 X-35.76 Y-17.923N850 X13.41 Y6.721N855 X-147.51 Y-73.932N860 X-154.231 Y-60.522N865 X-105.061 Y-35.878N870 X-111.782 Y-22.468N875 X-160.952 Y-47.112N880 X-167.673 Y-33.702N885 X-118.503 Y-9.058N890 X-125.224 Y4.352N895 X-174.394 Y-20.292N900 X-181.115 Y-6.882N905 X-131.945 Y17.762N910 X-138.666 Y31.172N915 X-187.836 Y6.528N920 X-194.557 Y19.937N925 X-145.387 Y44.582N930 X-152.109 Y57.992N935 X-201.278 Y33.347N940 X-207.999 Y46.757N945 X-158.83 Y71.401N950 X-165.551 Y84.811N955 X-214.721 Y60.167N960 X-246.496 Y61.02N965 X-172.272 Y98.221N970 X-178.993 Y111.631N975 X-265.372 Y68.338N980 X-275.112 Y80.235N985 X-185.714 Y
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