平衡环说明书.doc

学校代码：_11059_ 学 号：_0806031026_ hefei university 本本科科毕毕业业设设计计（论论文文） bachelor dissertation 论文题目： 平平衡衡环环 压压铸铸模模cad 设设计计 及及 cae 成成型型仿仿真真 学科专业：_材材料料成成型型及及控控制制工工程程(模模具具方方向向 ) 作者姓名：_ _李李桂桂影影 _ _ 导师姓名：_ _赵赵茂茂俞俞 、 姜姜海海_ _ _ 完成时间：_ _ _2012 年年 6 月月 2 日日_ _ 平平衡衡环环压压铸铸模模 cad 设设计计及及 cae 成成型型仿仿真真 中中文文摘摘要要 首先，分析平衡环压铸件的结构工艺，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，对平衡环零件三维造型，解决模具的结构 设计。在此基础上，应用 cae 软件 procast 仿真平衡环充填、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。最后，编 制型腔和型芯制造工艺卡片并借助 cam 软件完成部分数控加工工序代码的生成。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；关键词：压铸模；环形浇口；弯销；分型面；pro/e；cae branch pipe joints die-casting mould cad / cae abstract in this thesis, firstly, the structures of the branch pipe joints 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, establish cavity and core manufacturing processes cards using cam software to complete nc code generation of some process. 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 目录目录 目录.1 第一章 前言.1 1.1 课题的提出1 1.2 国内外压铸研究的现状2 1.3 设计的内容和目标3 第二章 平衡环压铸件的结构工艺性分析.7 2.1 压铸合金的化学成分和性能7 2.2 压铸件的尺寸精度8 2.3 压铸件的形位公差10 2.4 壁厚10 2.5 铸造圆角半径10 2.6 脱模斜度10 2.7 压铸件的表面质量11 2.8 加工余量11 第三章 金属压铸件压铸工艺.12 3.1 压力参数12 3.2 速度参数13 3.3 时间参数14 3.4 温度参数15 3.5 成型收缩率16 3.6 液态铝合金的密度17 3.7 压铸用涂料17 3.8 压铸件的后处理18 第四章第四章 铸件基本参数的计算与压铸机的选用铸件基本参数的计算与压铸机的选用.20 4.1 压铸机的种类和特点20 4.2 确定型腔数目及布置形式22 4.3 确定压实压力22 4.4 压铸机锁模力的确定22 4.5 计算胀型力.23 4.6 核定投影面积24 4.7 初步选定压铸机25 第五章第五章 压铸模分型面的设计压铸模分型面的设计.26 第六章第六章 浇注系统和溢流、排气系统的设计浇注系统和溢流、排气系统的设计.29 6.1 浇注系统的分类29 6.2 内浇口的设计32 合肥学院毕业论文设计 6.3 直浇道的设计33 6.4 横浇道的设计34 6.5 溢流槽的设计36 6.3 排气槽的设计38 6.4 预测可能出现的压铸缺陷及处理方法38 第第七七章章 压铸模抽芯机构的设计压铸模抽芯机构的设计 .40 7.1 常用抽芯机构的类型.40 7.2 抽芯力和抽芯距的确定.40 7.3 弯销及斜滑块的设计.45 第八章第八章 模架与成形零件的设计模架与成形零件的设计.51 8.1 模架的设计51 8.2 成形零件的结构设计51 8.3 加热与冷却系统的设计59 8.4 推出机构的设计61 8.5 复位机构的设计62 第九章第九章 模具的总体结构设计模具的总体结构设计.63 9.1 压铸模的技术要求63 9.2 压铸模外形和安装部位的技术要求63 第十章第十章 校核模具与压铸机的相关尺寸校核模具与压铸机的相关尺寸.67 10.1 锁模力的校核67 10.2 铸件最大投影面积校核68 10.3 压室容量校核68 10.4 模具尺寸的的校核68 9.5 压实压力的校核68 10.6 开模行程的校核68 第十一章第十一章 压铸压铸 cae 数值模拟分析数值模拟分析.69 11.1 概述69 11.2 模拟分析过程69 11.3 结果分析73 第十二章第十二章 结论结论.76 参考文献.79 附附 录录.81 插图清单 图 1-1 平衡环压铸零件二维结构.3 图 1-2 平衡环压铸零件三维结构.4 图 4-1 压铸机的主要参数.25 图 5-1 分型面取在零件的对称面上.26 图 5-2 分型面取在零件的端面上.27 图 5-3 分型面取在零件最大垂直轴向截面上.27 图 5-4 分型面取在零件轴向截面上.28 图 6-1 侧浇口.30 图 6-2 环形交口（横浇道为水平直线型）.31 图 6-3 环形交口（横浇道为斜直线型）.31 图 6-4 多入口侧浇口 31 图 6-5 缝隙式浇口 .32 图 6-6 浇口套的二维结构.34 图 6-7 浇口套的三维结构.34 图 6-8 侧横浇道小端的截面形状.36 图 6-9 主横浇道截面形状.36 图 6-10 浇注系统及溢流槽的三维结构.38 图 7-1 型芯 142 图 7-2 型芯 243 图 7-3 型芯 344 图 7-4 弯销 1 三维图及工程图.46 图 7-5 弯销 2 三维图及工程图.47 图 7-6 斜滑块 1 三维图及工程图.48 图 7-7 斜滑块 2 三维图及工程图.48 图 7-8 斜滑块压板 1 三维图及工程图.49 图 7-9 斜滑块压板 2 三维图及工程图.49 图 7-10 斜滑块托板 1 三维图及工程图.50 图 7-11 斜滑块托板 2 三维图及工程图.50 图 8-1 定模型腔 1 的二维结构.55 图 8-2 动模型腔 2 的二维结构.55 图 8-3 动模型腔 1 的二维结构.56 图 8-4 定模型腔 2 的二维结构.56 图 8-5 动、定模型腔 3 的二维结构.57 图 8-6 定模型腔 1 的三维结构.57 图 8-7 动模型腔 2 的二维结构.57 图 8-8 动模型腔 1 的三维结构.57 图 8-9 定模型腔 2 的二维结构.57 图 8-10 动、定模型腔 3 的三维结构.58 图 8-11 型芯 1 的二维结构.58 图 8-12 型芯 1 的二维结构.58 图 8-13 型芯 2 的二维结构.59 合肥学院毕业论文设计 2 图 8-14 型芯 2 的二维结构.59 图 8-15 型芯 3 的二维结构.59 图 8-16 型芯 3 的二维结构.59 图 8-17 推杆的二维结构.62 图 8-18 复位杆的二维结构.62 图 8-19 复位杆的二维结构.62 图 9-1 平衡环压铸模具二维结构.64 图 9-2 模具合模状态三维结构.65 图 9-3 模具开模状态三维结构.65 图 9-4 定模三维结构.66 图 9-5 动模三维结构.66 图 11-1 浇注系统的三维结构.70 图 11-2 浇注系统导入 msc.patran 中三维图.70 图 11-3 msc.patran 中参数设置图70 图 11-4 网格图.71 图 11-5 虚拟模具建立图.71 图 11-6 温度分布图.72 图 11-7 速度分布图.72 图 11-8 压力分布图.73 图 11-9 结果分布图.75 表格清单 表 2-1 压铸铝合金的化学成分和力学性能.7 表 2-2 高精度尺寸推荐公差.8 表 2-3 严格尺寸推荐公差.9 表 2-4 一般尺寸推荐公差.9 表 2-5 压铸件的平行度公差.10 表 2-6 压铸件的同轴度公差.10 表 2-7 机械加工余.11 表 3-1 压射比压选择的主要考虑因素.12 表 3-2 常用压射比压的推荐值范围.13 表 3-3 不同合金充型速度速度的推荐值.14 表 3-4 不同壁厚铸件充型速度的推荐值.14 表 3-5 填充时间推荐值.14 表 3-6 不同壁厚铸件所需持压时间的推荐值.15 表 3-7 常用的留模时间.15 表 3-8 铝合金的浇注温度.15 表 3-9 压铸模的预热温度和工作温度.16 表 3-10 铝合金的计算收缩率.17 表 3-11 压铸用涂料及配制方法.18 表 3-12 压铸件时效退火和负温时效处理规范.19 表 4-1 压实压力推荐值.22 表 6-1 内浇口厚度的经验数据.33 表 6-2 浇口套、压室和压射冲头的配合尺寸.34 表 7-1 常用抽芯距的安全值.44 表 7-2 弯销的厚度.46 第一章 前言 1 第一章第一章 前言前言 1.1 课题的提出课题的提出 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 s1。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11： 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； 7)压铸件常有气孔及氧化夹杂物存在； 8)压铸件尺寸受到限制； 9)压铸合金种类受到限制。 平衡环为汽车中常用的连接件，是 汽车系统中起平衡作用的 连接件。在汽车制动 系统的工作过程中， 平衡环处于相连接状态，由于 平衡制动 系统的工作压力很大，并 且平衡环需要经常拆卸，对 平衡环的精度和承载力要求较高。若采用压铸工艺成型, 不仅可以达到其组织结构，尺寸精度等各方面的要求，而且可以批量生产。所以，对于 平衡环这样的零件，采用压铸的方法生产较为适用。 合肥学院毕业论文设计 2 1.2 国内外压铸研究的现状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11： 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。 第一章 前言 3 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。 平衡环零件的二维、三维结构图如图1-1，图 1-2 所示。 图 1- 1 平衡环压铸零件二维结构 合肥学院毕业论文设计 4 图 1- 2 平衡环压铸零件三维结构 (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 平衡环压铸件的充填、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； 第一章 前言 5 (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： 由于平衡环压铸件结构较复杂，尺寸精度要求较高， 平衡环零件材料为 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： 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：分型面取在零件最大垂直轴向截面上，动定模均需要采用哈夫块形式，大大增 加了模具的成本，零件也很难取出，而且还需要一个侧抽芯。 方案四：分型面取在 零件轴向截面上，定模需要采用哈夫块形式，增加了模具的成 本，零件也很难取出，而且需要两个侧抽芯。 综合考虑，分型面的选择采用方案一较为合理。 1.3.4设计的目标： 由于平衡环压铸件结构较复杂，尺寸精度要求较高， 平衡环的零件材料为 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 合肥学院毕业论文设计 6 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 平衡环压铸件结构工艺性分析 7 第二章 平衡环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。 2.1 压铸合金的化学成分和性能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 4： 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） 化学成分(质量分数)(%)力学性能(不低于) 合金牌号 合金 代号sicumnmgfenitiznpbsnala/m b (%) 硬度 hbs yzalsi9cu2 yl11 2 7.5 9.5 3.0 4.0 1.21.20.10.1 其 余 240185 2.2 压铸件的尺寸精度压铸件的尺寸精度 2.2.1影响压铸件的精度的主要因素 7： 合肥学院毕业论文设计 8 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) 222 cbal 空 式中空间对角线 (mm)； 空 l a长度(mm)； b宽度(mm)； c高度(mm)。 222 cbal 空 222 558895 140.7mm 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 5 相近公差等级基本尺寸 /mm gb/t1800.3 -1998 空间对角 线 l/mm 合金种 类 1818 30 30 50 50 80 80 120 120 180 第二章 平衡环压铸件结构工艺性分析 9 500.070.080.10it10 50180 铝合金 0.110.130.160.190.220.25 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- 3 严格尺寸推荐公差 相近公差等级基本尺寸 /mm gb/t1800.3 -1998 空间对角线 l/mm 合金种 类 18183 0 305 0 508 0 801 20 1201 80 it11500.110.130.16 it1250180 铝合金 0.180.210.250.300.350.40 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- 4 一般尺寸推荐公差 相近公差等级基本尺寸 /mm gb/t1800.4 -1999 空间对 角线 l/mm 合 金 种 类 尺 寸 类 别 181830305050808012 0 120 180 a0.110.140.16（js12+js13）/250 b0.210.240.26 a0.140.170.200.230.270.32 js13 50 180 铝 合 金 b 0.240.270.300.330.370.42 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：、。91624 严格尺寸有： 、93、5、4、55、88、6044 余下的全为一般尺寸，其中a 类尺寸： 2.5、33、38 b 类尺寸：、10、391 于是得：、 11 . 0 0 9 11 . 0 0 16 11 . 0 0 24 0 18 . 0 44 0 18 . 0 88 0 18 . 0 93 0 3 . 0 55 0 21 . 0 25 、。17 . 0 28 46 . 0 0 78 34 . 0 0 23 54 . 0 0 30 0 48. 0 10 48 . 0 0 5 . 2 48 . 0 0 33 48 . 0 0 38 合肥学院毕业论文设计 10 2.3 压铸件的形位公差压铸件的形位公差 (1) 压铸件的平行度公差：见表2-5。 表 2- 5 压铸件的平行度公差 (单位：mm) 名义尺寸两个半型内的公差 250.15 25630.2 631600.3 (2) 压铸件的同轴度公差：见表2-3。 表 2- 6 压铸件的同轴度公差 (单位：mm) 名义尺寸同一半型内的公差 18500.15 501200.25 2.4 壁厚壁厚 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 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 平衡环内表面脱模斜度 =1。 2.7 压铸件的表面质量压铸件的表面质量 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。平衡环内表面为 ra1.6ra3.2m；外 表面为 ra3.2ra6.3m。 第二章 平衡环压铸件结构工艺性分析 11 2.8 加工余量加工余量 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 2-72。 表 2- 7 机械加工余 (单位：mm) 尺寸303050508080120 1201 80 180260260360360500 每面余 量 0.30.40.50.60.70.81.01.2 合肥学院毕业论文设计 12 第三章第三章 金属压铸件压铸工艺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压射射力力和压压射射比比压压 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 10 因素选择条件说明 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 铸件结构特性 工艺合理性工艺合理性好，压射比压选低些 凝固温度范围凝固温度范围大，增压比压选高些 合金材料特性 流动性流动性好，压射比压选低些 密度密度大，压射比压、增压比压均选高些 合金材料特性 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 第三章 金属压铸件压铸工艺 13 浇道散热条件浇道散热条件好，压射比压选高些 排气道布局排气道布局合理，压射比压选高些 排溢系统 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) 铸件壁厚3mm 压铸合金 简单件复杂件简单件复杂件 铝合金2535354545606070 3.2 速度参数速度参数 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） b p v 2 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） b d p cv 2 式中 金属液流经内浇道的充型速度（ m/s）;v 施加给金属液的压射比压（ pa） ； b p 金属液密度（） ； 3 /mkg 合肥学院毕业论文设计 14 浇口系数。 d c 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mm/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 45m/s 3.3 时间参数时间参数 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/s 1.50.0140.020 20.0180.026 2.50.0220.032 3 3.5 4 3.3.2.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。 第三章 金属压铸件压铸工艺 15 表 3- 6 不同壁厚铸件所需持压时间的推荐值2 铸件壁厚/mm 铝合金 15 本次设计涉及的抽芯距计算如下： 型芯 1 的抽芯距 ，取为 53mm;52.27mm745.27k 移抽 ss 型芯 2 的抽芯距 ，取为 53mm;51.26mm744.26k 移抽 ss 型芯 3 的抽芯距 ，取为 95mm。mm52 . 4 9752 . 7 8k 移抽 ss 7.3 弯销及斜滑块的设计 7.3.1 弯销的设计 （1）弯销斜角的确定 弯销斜角越大，抽芯距则越大，弯销所受的弯曲力也越大。因此，抽芯距短而抽芯力大时，斜 抽 s 角取小值；抽芯距长而抽芯力小时，弯销斜角取大值。本次设计统一取弯销斜角的大小 为 30 （2）延时抽芯行程的确定 由于本次设计的楔紧块在模具内部，且楔紧块的楔紧角为 10，小于弯销斜角，开模时应先 脱出楔紧块高度之后再带动滑块抽芯，则有： （7-3）s 延 s 式中 延时抽芯行程（mm） ； 延 s 楔紧块伸入滑块的高度（mm） 。s 合肥学院毕业论文设计 46 （3）弯销宽度的确定 为保证弯销在工作时稳定可靠，应使弯销具有一定的宽度，具体宽度的计算可以按照下列的 公式来进行： （7-4）ab32 式中 b弯销的宽度（mm） a弯销的厚度（mm） （4）弯销厚度的确定 弯销的厚度可以采用查表的方法来得到，具体参见下表： 表 7-2 弯销的厚度 （mm） 抽芯力 f/kn 510 抽芯角受力距离 弯销厚度 a/mm 201620 401822 30 602225 本次设计选定弯销的厚度为 22mm，弯销的宽度取为 16mm，其它各部分的尺寸如图所示： 图 7-4 弯销 1 三维图及工程图 第七章 压铸模抽芯机构的设计 47 图 7-5 弯销 2 三维图及工程图 7.3.2 斜滑块的设计 (1)斜滑块与弯销的配合 斜滑块上的孔与弯销的配合间隙应满足一定的要求，在宽度方向上配合间隙为(0.51)mm;在 厚度方向上配合间隙为 1mm。 (2)滑块的宽度 c 和高度 b 的确定 c、b 值的大小应按活动型芯的外径最大尺寸或抽芯动作元件的相关尺寸以及滑块的受力情 况等来确定，对于抽单型芯计算公式如下： (1030)mm (7-5)dbc 本次设计取滑块的宽度值为 60mm，高度值为 40mm。 (3)滑块长度 l 的确定 滑块的长度 l 与滑块的宽度 c 和高度 b 有关，为使滑块工作时运动平稳，l 应满足的基本 要求为.在本次设计中分别取滑块 1、2 的长度为 105mm 和 152mm。blcl且8 . 0 (4)滑块的导滑 在本次设计中滑块的固定采用斜滑块压板进行固定，同时在压板的导滑面铣出导滑槽，在模 具工作时，可在导滑槽中加入石墨进行润滑。滑块的导滑部分设置斜滑块托板，目的在于防 止由于滑块长时间的往复运动是动模套板严重磨损影响侧型芯的位置精确度。 合肥学院毕业论文设计 48 图 7-6 斜滑块 1 三维图及工程图 图 7-7 斜滑块 2 三维图及工程图 第七章 压铸模抽芯机构的设计 49 图 7-8 斜滑块压板 1 三维图及工程图 图 7-9 斜滑块压板 2 三维图及工程图 合肥学院毕业论文设计 50 图 7-10 斜滑块托板 1 三维图及工程图 图 7-11 斜滑块托板 2 三维图及工程图 第八章 模架与成形零件的设计 51 第八章第八章 模架与成形零件的设计模架与成形零件的设计 8.1 模架的设计模架的设计 模架是固定和设置成形镶块、浇道镶块、浇口套以及抽芯机构、导向零件等的基体。 主要构件有动、定模座板，动、定模套板，支承板，卸料板以及定位销、紧固零件等。 8.2 成形零件的结构设计成形零件的结构设计 压铸模的成型部分采用镶拼式结构。型芯和型腔均采用镶块装入套板内加以固定。 1成型零件的尺寸计算 型腔、型芯均采用镶拼式结构。 (1) 型腔尺寸的计算 由铸件成型尺寸公式计算可得： 1)(14 5 . 15 0 43 . 0 h mm mm mm ddd 09 . 0 0 )43 . 0 5/1( 0 )43 . 0 5/1( 0 0 0 29.15 )43 . 0 7 . 0593.15( )43 . 0 7 . 0%6 . 0 5 . 15 5 . 15( )7 . 0( 2)(1414 0 43 . 0 h mm mm mm ddd 09 . 0 0 )43 . 0 5/1( 0 )43 . 0 5/1( 0 0 0 78.13 )43 . 0 7 . 0084.14( )43 . 0 7 . 0%6 . 01414( )7 . 0( 3)(1430 0 52 . 0 h 合肥学院毕业论文设计 52 mm mm mm ddd 10 . 0 0 )52 . 0 5/1( 0 )52 . 0 5/1( 0 0 0 82.29 )52 . 0 7 . 018.30( )52 . 0 7 . 0%6 . 03030( )7 . 0( 4)13 mm mm mm hhh 09 . 0 0 )43 . 0 5/1( 0 )43 . 0 5/1( 0 0 0 78.12 )43 . 0 7 . 0078.13( )43 . 0 7 . 0%6 . 01313( )7 . 0( 5)25 mm mm mm hhh 10 . 0 0 )52 . 0 5/1( 0 )52 . 0 5/1( 0 0 0 79.24 )52 . 0 7 . 015.25( )52 . 0 7 . 0%6 . 02525( )7 . 0( 6)12 mm mm mm hhh 09 . 0 0 )7 . 05/1( 0 )7 . 05/1( 0 0 0 77.11 )43 . 0 7 . 0072.12( )43 . 0 7 . 0%6 . 01212( )7 . 0( 7) 30 mm mm mm hhh 10 . 0 0 )52 . 0 5/1( 0 )52 . 0 5/1( 0 0 0 82.29 )52 . 0 7 . 018.30( )52 . 0 7 . 0%6 . 03030( )7 . 0( 8) 38 第八章 模架与成形零件的设计 53 mm mm mm hhh 12 . 0 0 )62 . 0 5/1( 0 )62 . 0 5/1( 0 0 0 79.37 )62 . 0 7 . 0228.38( )62 . 0 7 . 0%6 . 03838( )7 . 0( 9) 54 mm mm mm hhh 15 . 0 0 )74 . 0 5/1( 0 )74 . 0 5/1( 0 0 0 81.53 )74 . 0 7 . 0324.54( )74 . 0 7 . 0%6 . 05454( )7 . 0( 10) 18 mm mm mm hhh 09 . 0 0 )43 . 0 5/1( 0 )43 . 0 5/1( 0 0 0 81.17 )43 . 0 7 . 0108.18( )43 . 0 7 . 0%6 . 01818( )7 . 0( (2) 由铸件型芯尺寸公式 计算可得： 1) 10h11() 09 . 0 0 mm mm mm ddd 0 02 . 0 0 )09 . 0 5/1( 0 )09 . 0 5/1( 0 0 12.10 )09 . 0 7 . 006.10( )09 . 0 7 . 0%6 . 01010( )7 . 0( 2) 12h11() 11 . 0 0 mm mm mm ddd 0 02 . 0 0 )11 . 0 5/1( 0 )11 . 0 5/1( 0 0 15.12 )11 . 0 7 . 0072.12( )11 . 0 7 . 0%6 . 01212( )7 . 0( 3)25 合肥学院毕业论文设计 54 mm mm mm hhh 0 03 . 0 0 )13 . 0 5/1( 0 )13 . 0 5/1( 0 0 24.25 )13 . 0 7 . 015.25( )13 . 0 7 . 0%6 . 02525( )7 . 0( 4) 15 mm mm mm hhh 0 02 . 0 0 )11 . 0 5/1( 0 )11 . 0 5/1( 0 0 17.15 )11 . 0 7 . 009.15( )11 . 0 7 . 0%6 . 01515( )7 . 0( 5) 54 mm mm mm hhh 0 04 . 0 0 )19 . 0 5/1( 0 )19 . 0 5/1( 0 0 46.54 )19 . 0 7 . 0324.54( )19 . 0 7 . 0%6 . 05454( )7 . 0( 6) 40 mm mm mm hhh 0 03 . 0 0 )16 . 0 5/1( 0 )16 . 0 5/1( 0 0 35.40 )16 . 0 7 . 024.40( )16 . 0 7 . 0%6 . 04040( )7 . 0( 2定模型腔和动模型腔的二维结构分别如图8-1，图 8-2,图 8-3,图 8-4,图 8-5 所示： 3定模型腔和动模型腔的三维结构分别如图8-6，图 8-7,图 8-8,图 8-9 图 8-10 所示： 第八章 模架与成形零件的设计 55 图 8-1 定模型腔 1 的二维结构 图 8-2 动模型腔 2 的二维结构 合肥学院毕业论文设计 56 图 8-3 动模型腔 1 的二维结构 图 8-4 定模型腔 2 的二维结构 第八章 模架与成形零件的设计 57 图 8-5 动、定模型腔 3 的二维结构 图 8-6 定模型腔 1 的三维结构 图 8-7 动模型腔 2 的三维结构 图 8-8 动模型腔 1 的三维结构 图 8-9 定模型腔 2 的三维结构 合肥学院毕业论文设计 58 图 8-10 动、定模型腔 3 的三维结构 4型芯的二维及三维结构分别如图 8-11图 8-16 所示： 图 8-11 型芯 1 的二维结构 图 8-1