金属材料成人毕业设计.doc

湖 南 工 业 大 学2012届成人教育毕业论文（设计） 材 料 院 (部)： 冶金工程学院 学生姓名： 指导教师： 专 业： 金属材料工程 班 级： 2012级 学 号： 2012 年4月材料清单1、毕业论文（设计）开题报告2、指导教师评阅表3、评阅教师评阅表4、答辩及最终成绩评定表5、毕业论文（设计说明书）2012 届成人教育毕业论文（设计）课题开题报告院 (部)：湖南工业大学 专业：金属材料工程 学生姓名学号班 级2012级课题名称弯管形件压铸模设计课 题 所 属 领 域 的 现状当前国外压铸技术发展的趋势是：压铸机向系列化 大型化及自动化发展；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。目前国内压铸机厂正致力于20000kn和28000kn压铸设备的研制和投产工作，这标志着我国的大型压铸机的设计和制造技术已具备国际水平。同时，对压铸工艺参数测试技术与装置的压铸合金系列并拓展了新牌号的压铸合金。迄今，压铸技术已经在我国形成了自己的体系，并正在稳步发展中。课 题 重 点 难 点 和特色重点：结合国内外压铸技术的发展现状，对弯管压铸模生产的零部件，生产工艺等进行合理有效的选择。难点：材料必须具有良好的机械性能、压铸性能、导热性能和较高的比强度和比刚度，较好的高温力学性能和低温韧性。同时生产是要预防粘模和减小压铸模的导热，改善金属液体的成型性。特色：选用铝合金材料、石蜡涂料、一模两腔的型腔数量等都是本设计的特色计划进度2011.12-2012.01 收集资料、选题、完成开题报告 2012.02-2012.04 完成初稿并修改 2012.05 修改并定稿指导教师意见 签名：年 月 日教研室意 见签名年 月 日说明：开题报告作为毕业论文（设计）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业论文（设计）成绩考查的重要依据，经导师签署意见及教研室审查后生效。湖南工业大学2012届毕业设计（论文）指导教师评阅表院（部）：湖南工业大学 学生姓名学 号班 级2012级专 业金属材料工程指导教师姓名课题名称弯管形件压铸模设计评语：（包括以下方面，限300字以上）学习态度工作量完成情况；检索和利用文献能力、外文翻译和计算机应用能力；学术水平或技术水平、综合运用知识能力和创新能力；是否同意参加答辩：是 否指导教师签字：年 月 日湖南工业大学2012 届毕业设计（论文）评阅教师评阅表院（部）：湖南工业大学 学生姓名学 号班 级2012级专 业金属材料工程评阅教师姓名课 题弯管形件压铸模设计评语：（包括以下方面）对论文学术评语（包括选题意义；文献利用能力；所用资料、实验数据和计算结果可靠性；创新成果及写作规范化和逻辑性。注意对其中可能存在的剽窃、论据作假等把好关，如果发现请详细说明）；存在的主要不足之处与评阅人的建议（针对课题内容给设计者（作者）提出不少于3个问题）选题与文献综述优（ ），良（ ），中（ ），差（ ）创新性优（ ），良（ ），中（ ），差（ ）基础理论和专门知识优（ ），良（ ），中（ ），差（ ）作者写作、表达能力优（ ），良（ ），中（ ），差（ ）综合评价优（ ），良（ ），中（ ），及格（ ），不及格（ ）是否同意参加答辩是 否评阅人（签名）： 年 月 日湖南工业大学2012届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评 定 表 院（部）（公章）： 学生姓名学号班级2012级答辩日期课题名称弯管形件压铸模设计指导教师成 绩 评 定等级评 定总 评教师1教师2教师3教师4教师5课题介绍思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。优良中差答辩表现思维敏捷,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入,知识面宽。必答题优良中差自由提问优良中差答辩评定等级优（ ），良（ ），中（ ），差（ ） 答辩小组长签名：指导教师评定等级优（ ），良（ ），中（ ），差（ ）评阅教师评定等级优（ ），良（ ），中（ ），差（ ）最终评定成绩：答辩委员会主任签名： 年 月 日- 6 -湖南工业大学2012届成人教育毕业设计说明书 弯管形件压铸模设计 院 (部)： 湖南工业大学 学生姓名： 指导教师： 专 业： 金属材料工程 班 级： 2012级 完成时间： 2012年4月 目 录 摘要abstract 1 绪论 12 对模具结构的初步分析22.1对零件图进行工艺分析22.2分型面的确定32.3确定型腔数量42.4内浇口的设计52.5直浇道的设计62.6横浇道的设计72.7溢流槽的设计 102.8排气槽的设计 122.9斜滑块机构设计 133 压铸机的选择 183.1压铸机的分类 183.2计算锁模力 183.3压铸机的预择 194 压铸模总体设计 204.1成型零件的结构形式 204.2成型零件的固定形式 214.3成型零件的止转形式 214.4成型零件的尺寸计算 215 模具构件的设计 225.1模板的设计 225.2模座的设计 225.3导准件的设计 235.4顶出机构的设计 246 模具的预热和冷却 296.1模具的冷却方法与选择 296.2冷却水道的计算 297 压铸工艺 317.1压力参数 317.2速度参数 317.3时间参数 327.4温度参数 327.5压铸用涂料 328 模具的整体结构 338.1模具的装配图 348.2模具的三维图 34考文参献35致谢36- -摘 要自改革开放以来，中国的压铸业得到迅猛发展，为我国的现代化建设和综合国力的提高做出了突出贡献，因此，研究压铸模具对了解压铸产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本次设计是根据毕业设计任务书要求，设计弯管铸件压铸模具。进行了工艺分析，模具材料的选用，模具分型面的选择，模具各系统的计算及结构设计，及模架的选用，绘制模具装配图和工作零件图，编写设计说明书等。本次设计分为四部分，包括：关于压铸模的相关综述，弯管铸件压铸模具的整个设计步骤，设计总结，及参考文献。通过本设计，可以对压铸模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；利用pro/engneer进行模具和模架设计，让模具设计更加的快速和简单，加速了设计的进程。关键词 弯管铸件；压铸模；压力铸造成型 abstractfrom the reform and opening up,the die-casting in china has been developmented fast., they contributed to the development of modernization and comprehensive national strengthin in our country,so,understanding of the die-casting product process and improve product quality have great significance.this design acts according to the graduation project description request, designs pipe casting die, the instruction mainly introduces the analysis on the craft . the other items included are the selection of the mould materialand ,parting-line, the calculation for the molding parts, the selection of the mould set, the structure design of the other parts, making the mounting diagram and the parts drawing, writing the design instruction, the translation and so on.the designing contains four parts, which include: about die-casting die related literature summary, the entire designing process of the die-casting die for the rotation support and the dislodging weight pressure up, the translation on the die-casting forming , the conclusion, the acknowledgement and the references.accordings to this design, i have a preliminary understanging about die-casting.,and noted that some of the details of the design, and understanging the structure and working principle of the die-casting,we using pro/engneer design the die-casting and mold-set, so design the die-casting will become ripid and simple than ever before,accelerate the design process.key word the rotation support ; pipe casting- 37 1 绪论 压力铸造自上世纪40 年代问世以来，作为一种金属零件接近最后形状尺寸的精密加工工艺，其发展方兴未艾。在压铸设备及其控制、压铸工艺及压铸合金等方面不断取得新的进展。同时市场需要大量生产复杂、薄壁和美观的金属零件，满足当今汽车工业、电子通讯和家用电器、玩具等产业对压铸件越来越高的要求。但由于压铸件一些固有的问题未得到彻底解决，合金的潜能未得到充分发挥。压铸业还面临进一步提高技术和管理水平以保证铸件的高质量和低成本的任务。 现阶段主要存在下述几个问题：压铸设备以小型为主，控制系统都比较落后；压铸件以锌合金为主，多为家电、玩具等非受力零件，汽车、摩托车等零件比重还比较少；模具制造是个薄弱环节，模具厂家不少，但多是小规模的，设备比较落后，生产周期长，只有个别模具厂开始实施cad/ cam 技术。要使我国的压铸行业达到世界先进水平，还有一段相当长的路要走。必须推行压铸技术创新工程；开发新的压射系统和控制系统；提高压铸件的内在质量；发展新的压铸技术；研究新的压铸合金材料；实行现代化管理。 2对模具结构的初步分析2.1对零件图进行工艺分析弯管铸件是水管上的一个零部件，根据零件工作环境可知，该制件需具有较好的表面粗糙度和耐腐蚀性，材料必须具有良好的机械性能、压铸性能、导热性能和较高的比强度和比刚度。较好的高温力学性能和低温韧性；压铸工艺简单，成形及切削加工性能良好，有较高的耐蚀性，综合以上要求，拟订采用铝合金材料，因为其密度低，熔点低，使得变形温度小，尺寸精度高有利于一次开模成形，铝合金良好的流动性能；对声音和震动具有良好的削减性能，有利于提高制件平稳性，合金代号yl102。这样既可以减轻重量，又能够满足使用要求。选用合金的代号和力学性能如表2.1合金牌号合金代号力学性能b/mpa（%）硬度 hbsyzalsi12yl102220260表2.1 选用合金的代号和力学性能该制件为圆管形状零件，根据尺寸可以判断属于中型压铸件。但符合铝金属压铸造件的压铸要求。最薄处壁厚仅5mm。要求铸件无欠铸、气孔、疏松、裂纹等缺陷，由于铸件的内外部质量要求高，因而不仅要求压铸模具、有合理的浇注系统，在压铸时要有合理的工艺参数，而且在铸件设计中内孔加工面尽可能取小的加工量。由于零件侧面有孔，为模具的简单起见，孔将在后续制造中完成。其铸件图2.1 图2-1 铸件二维图图2-2 铸件三维图2.2 分型面的确定分型面是从模具中取出铸件的动模和定模的结合面。分型面的类型形状和位置不仅关系到模具结构及其复杂程度，而且影响到铸件的质量和操作是否方便。2.2.1.分型面的设计原则分型面的选择合适与否，对压铸模的结构和压铸件的质量可以产生多方面的影响。本次设计，分型面的选择考虑以下几个方面：a. 开模时，能保持铸件随动模移动方向脱出定模，使铸件留在动模内。分型面应取在最大截面上。b. 有利于浇注系统和派溢系统的合理布置。c. 加工尺寸精度要求高的部分尽可能位于同一半模内。d. 使压铸模的结构简单并有利于加工。2.2.2.分型面设计方案根据分型面设计原则和铸件结构要求，本设计中分型面的设计方案只有一种（如图），其他的选择显然不符合要求。本设计中选支座背面的大平面作为动静模分型面，零件的绝大多数在动模内形成，容易保证各部分的同轴度，并且脱模时能够保证它留在动模内。结合教材第61页分型面设计的几种选择，经过分析采取第三种分型设计，如图2-3所示图2-32.3确定型腔数量由于铸件形状和结构较简单，且投影面积及体积，质量较小，初步拟订一模二腔形式。2.4 内浇口的设计2.4.1 内浇口内浇口是横浇道到型腔的一段浇道。模具设计采用侧浇道浇注系统，由于铸件端部圆柱底部侧面导入金属液，因为这部分不仅壁厚，而且较深，这样内浇道导入的金属液首先充填深处难以排气的部位，再留向分型面，有较好的排气效果；从侧面导入金属液不会正面冲击型芯，减少了动能的损失也减少了粘模现象。2.4.2内浇口的尺寸确定1. 内浇口截面面积12 式中：内浇道的截面积 （）；t填充时间（s）内浇道速度（），查1 =3644m/s；v通过内浇口的金属体积（）；式中：g铸件和排溢系统金属重量（g），合金的液态密度（），铝合金2.40，对于填充时间，可以用推荐的数值铝合金0.0340.05s，取t=0.035s。也可以按下面的公式计算：其中：t填充时间（s）内浇道处熔融金属的温度（）熔融金属液体相线温度（）模具温度（）b铸件的平均壁厚（mm）f熔融金属在填充瞬间选定允许凝固的百分数之后的给定值。内浇口截面面积=6/（2.4）=1.38 2.内浇口厚度 t,取 （壁厚1.53mm 铝合金）3.内浇口宽度w和长度ll=2mm w=18.324.4mm，取w=20mm 2.5 直浇道的设计根据所需压射比压和压室充满度选定压室和浇口套内径d=25mm,压射比压71.5mpa,压室充满度k=6080。取75。132.5.1 直浇道的结构尺寸设计要点 （1）根据压铸件所需的比压选择压室直径d1（2）在可能的条件下，保持较高的压室充满度（3）d1和d2应该保持较高的同轴度，可减少冲头磨损，并防止冲头卡住（4）与直浇道连接的横浇道或型腔一般设置在直浇道的上方，以防止自流 1分流锥 2推杆 3浇口套 4压室图2-4卧式冷室压铸机直浇道的结构尺寸2.5.2浇口套、压室和压射冲头的配合尺寸压室基本尺寸d1 1830mm，其配合尺寸见表2.2表2.2 浇口套、压室和压射冲头的配合尺寸压室d1（h7）压射冲头d(e8)浇口套d2(f8)+0.0210-0.040-0.073+0.050+0.0202.6 横浇道的设计2.6.1.设计要点14（1） 不采用圆弧形状的横浇道（2） 扩张式横浇道入口处截面积比值不超过1：1.5（3） 模具横浇道部分，应顺着金属液流动方向研磨，表面光洁度要达到9（4） 对于卧式冷压室压铸机，横浇道应处于直浇道（余料）的正上方或者上侧方。2.6.2.结构形式主要取决于铸件的结构形状和尺寸大小，内浇口的位置方向和流入口的宽度，内浇口的结构以及型腔的分布状况等。结构类型：等宽浇道。如图2-5图2-5 横浇道结构形式结构特点：（1）接近内浇道时，截面突然收敛，即过渡段的长度l较小，过渡角a较大。突然收敛使压射能量的损耗较大（2）能量损耗的大小，取决于浇道深度与内浇道厚度之比。当比值为5：1时，能量损失为1%；当比值为10：1时，能量损失接近3%；当比值更大时，能量损失还要大（3）一般横浇道深度与内浇口厚度之比取10：1以下，特别是中小铸件，比值应小些2.6.3 横浇道的截面形状根据铸件的结构特点，截面形状采用扁梯形。特点：金属液热量损失少，加工方便，应用广泛。其截面形状见图2-6其截面形状的特点如下：（1）在截面相等的条件下，此截面的散热比较快，散热速度与他的宽度和深度的比值c=b/e成正比，c一般取15，不宜过大，应保证金属不过早凝固的条件下选最大的c值（2）为便与浇口脱出浇道，两侧的起模斜度为 图2-6横浇道的截面形状2.6.4.横浇道尺寸选择出模斜度 ,取横浇口深度 为平均厚度，取e=6mm横浇道宽度 圆角半径取r=2mm。横浇道的尺寸如图2-7图2-7横浇道形状及尺寸2.7 溢流槽的设计溢流槽的作用：(1) 排除在填充过程中的流动金属前沿的冷金属(2) 容纳混有气体，氧化物，涂料的异物金属(3) 在一定程度上帮助控制金属流的填充形态(4) 消除或转移缩孔，气孔，涡流和冷隔等缺陷(5) 改善模具温度分布状态(6) 布置推杆，利于顶出铸件(7) 增加铸件留在动模内包紧力(8) 防止铸件的变形(9) 为铸件的运输提供掉挂和夹持的条件。(10) 作为加工的定位装夹部位。溢流槽的设计原则：设计溢流槽时，应根据所要起的作用来确定其位置和容积的大小。2.7.1.溢流槽的结构型式选择溢流槽分布在分型面上，其结构型式如图2-8图2-8 流槽结构型式示意图2.7.2.溢流槽的截面形状和尺寸采用形式i，其形状尺寸如表2.3：表2.3 溢流槽及尺寸选择示意图溢流口宽度 h (mm)812溢流槽半径 r (mm)510溢流口长度 l (mm)23溢流口厚度 b (mm)0.50.8溢流槽长度中心距 h (mm)(1.52)h注意：(1) 溢流槽的总容积不少于铸件体积的20(2) 溢流口的面积,一般为内浇口截面积的5070.(3) 为了便于脱模, 溢口的脱模斜度做成30845 溢口与铸件连接处应有(0.31)mm345的倒角,以便于清除。(4)溢口的厚度应小于内浇口的厚度.初步取步拟定采用2个溢流槽。 2.8 排气槽的设计排气槽的作用：在填充过程中，排气道能排除浇道，型腔以及溢流槽内的混合气体。以有利于填充，减少铸件的缺陷，获得轮廓清晰和致密度高的铸件 排气道的设置原则：1）尽量设在便于加工和清理模具的表面上2）溢流槽外开设排气槽3）型腔深处可在型芯上开设排气道或特设推杆排气4）排气道不能被金属堵塞5）直浇道端部开设排气道6）排气道相互不应连通 为了便于模具设计与制造,排气槽直接布置在溢流槽的后端,开在分型面上,铝合金排气槽的 深度t为0.100.20mm,排气槽的宽度b一般取1020mm排气槽在离开型腔2030mm的距离后,宽度和深度可适当增加取d=0.10mm,b=20mm.图2-9排气槽示意图2.9 斜滑块机构设计2.9.1. 侧抽芯系统概述当铸件上具有与推出方向不一致的侧孔、侧凹或侧凸形状时，在压铸成型后，此处的成型零件会阻碍压铸件的推出，必须设置可以移动的侧型芯。在铸件推出前，先将型芯抽出，消除障碍后，再将压铸件推出，合模时，再将型芯回复到原来的成型位置。完成侧抽芯的抽出和复位动作的机构称为侧抽芯机构。侧抽芯机构有多种形式，但应用较多的是斜销机构和斜滑块机构。斜销机构较复杂，但用途较广；斜滑块机构简单，仅用于侧凹较浅的情况20。(1) 斜销侧抽芯结构。图2-10是斜销侧抽芯的工作过程。斜销侧抽芯机构主要用于侧孔抽芯，分型面为垂直分型面。(2) 斜滑块侧抽芯机构。如图2-11所示，(a)为合模状态，(b)开模，(c)抽出型芯。在定模板的推动下，斜滑块复位。本课题根据零件的结构特点选择了斜滑块侧抽芯机构。图2-10 斜销侧抽芯结构工作过程 （a）合模状态 （b）开模状态(c)抽芯状态 图2-11 斜滑块机构工作过程2.9.2 斜滑块机构基本结构斜滑块抽芯机构，主要由定位销和斜滑块组成。特点是：结构紧凑，动作可靠，常用于侧成型面积较大，侧孔、侧凹较浅，所需抽芯力不大的情况。斜滑块抽芯基本结构如图2-12所示。图2-12斜滑块抽芯基本结构1定模板；2限位销；3斜滑块；4动模套板；5型芯；6推杆；7动模固定板2.9.3斜滑块的拼合形式斜滑块拼合形式如图2-13所示。在图2-11中，（a）、（b）、（c）是两瓣式的拼合形式。（a）是常用形式，（b）可能产生溢料现象，（c）能解决溢料问题。（d）、（e）、（f）为三瓣式或多瓣式的拼合形式15。由于本课题设计的弯管铸件比较简单，因此选用图2-13中（a）两瓣式的拼合形式，不但满足要求而且设计比较简单。图2-11 斜滑块拼合形式图2-132.9.4 斜滑块的导滑形式斜滑块导滑形式如图2-14所示。t形槽形式加工比较简单，因此本课题选用t形槽形式。2.9.5斜滑块尺寸设计（1）抽芯距离计算根据参考文献16的公式：s抽=s+k其中s外形内凹成形深度（mm）； k安全值，斜滑块机构一般取35mm。本课题铸件的s=24，k取5mm，因此，s抽=29mm。图2-15 斜滑块导滑形式（a）t形槽；（b）燕尾槽（2）推出高度l确定推出高度是斜滑块在推出是轴向运动的全程，即抽芯行程后推出行程，根据参考文献16可知，斜滑块的可推出高度不可大于斜滑块厚度l的55%，留在套版内的长度需大于30mm。因此，选取推出高度l=108mm。（3）倒向斜角的确定导向角计算公式为：=arctans抽l由参考文献可知倒向斜角一般在525间选取，一般不超过30，根据前面所得计算结果，可以计算出=15。2.9.6 斜滑块抽芯机构表面粗糙度和材料选择（1）零件表面粗糙度侧抽芯机构零件爱你表面粗糙度选取：斜滑块的外表面，型腔表面，其他非配合面。（2）材料选择斜滑块的材料选用4cr5mosiv1,热处理要求4448hrc,斜滑块限位钉的材料选用45钢，热处理要求2532hrc。3 压铸机的选择3.1压铸机的分类压铸机分类可分为：热压室压铸机和冷压室压铸机。冷压室机可分为：卧式，立式和全立式冷压铸机。全立式冷压铸机可分为：压射冲头向上运动和压射冲头向下运动3.2计算锁模力为了防止压铸模被胀开，锁模力要大于胀型力在合模向上的合力。其计算式为： f锁=k（f主+f分） （式3.1）式中：f锁压铸机应有的锁模力（kn）； k 安全系数k=1.25； f主主胀型力（kn）； f分分胀型力（kn）； 主胀型力计算公式为f主= ap/10 （式3.2）式中：p压射比压（mpa）p=35 mpa； a铸件在分型面上的投影面积（cm）多腔模则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；a1上半铸件在分型面上的投影面积（cm）；a1=50x115+36x45=13639.875（mm）=7.37（cm）；a =2a1(1+30%)=19.162 cm；f主=19.162 x 35/10=6.706kn； 主胀型力计算公式为f分=式中： f分 是由法向分力引起的胀型力，为各个型芯所产生的法向分力之和; 是侧向活动型芯成型端面的投影面积（cm）；p是压射比压（mpa）；a 是楔紧块的楔紧角;f分=54.6x35xtan14/10=0.047kn所以 f锁=1.25(f主+ f分)=1.25x(6.706+0.047)=8.441kn；根据计算的锁模力来选择压铸机的型号3.3 压铸机的预择：根据压铸机的分类的模具的特点与用途，我们选择卧式冷压铸机的中心浇口压铸机。特点是：为保证压射冲头未运动前不致使金属液体因自重而流入型腔。适用于所有压铸的合金生产，需将浇口位置设在型腔中央或一模多腔时浇口需设在模具中央。我们选择的压铸机的型号为： j113a 生产厂：上海压铸机厂具体参数如表3.1 表3.1 压铸机参数 合型力/kn250压射力/kn35压型厚度最大/最小/mm320/120动型板行程/mm200拉杆内间距/mm压射位置/mm030一次金属（al）浇入量/kg0.3压室直径/mm25;30压射比压最大/最小/mpa71.3/49.5投影面积最大/最小/50/35空循环周期/s4管路工作压力/mpa6功率/kw7.5外形尺寸/mm质量/t2.24 压铸模总体设计4.1 成型零件的结构形式成型零件主要指镶块和型芯。成型零件的结构形式分为整体式和镶拼式的。4.1.1 整体式结构 整体式结构是把成型部分直接在镶块上加工成型。其特点有：（1） 强度高，刚性好；（2） 与镶拼式结构相比，铸件表面上无镶拼接缝；（3） 易于设置冷却水道；（4） 模具的寿命比镶拼式的高；（5） 成型部分损坏后，更换周期长，成本高。 整体式一般使用的场合：（1） 铸件形状简单，镶块尺寸不大；（2） 铸件形状虽然复杂，但型腔浅，不能采用镶拼结构；（3） 型腔加工虽然困难，但镶拼后镶块强度极低，不能采用镶拼结构；（4） 压铸铜合金的铸件的镶块尽可能采用整体式的结构；（5） 整体式结构适合采用电加工方法加工，经济效益好。4.1.2 镶拼式结构 成型部分是由型芯和两块以上的镶块镶拼而成的。这种结构形式被广泛采用。其特点有：（1） 对复杂的成型表面能简化加工工艺，提高模具的制造质量，容易满足组合镶块的成型部分的精度要求；（2） 节约材料，降低成本；（3） 有利于易损坏件的修理和更换；（4） 大型模具的镶块合理镶拼后，便于加工和热处理；（5） 镶块比较容易锻造，组织均匀，质量较高。镶拼式结构使用的场合：（6） 型腔较深或大型模具；（7） 多型腔的模具；（8） 型腔表面比较复杂的模具。通过对两种结构的比较，还有压铸件结构工艺的分析比较。动模具选择整体式，定模选择镶拼式结构。4.2成型零件的固定形式设计模板为通孔，镶块带凸台用螺钉压紧，由于包紧力不大，所以用此方法比较简单。其固定形式如下图： 镶块固定方式 型芯固定方式4.3 成型零件的止转形式由于成型零件都可以自己的定位所以，不需要对成型零件进行止转。4.4 成型零件的尺寸计算成型零件上构成铸件形状的工作部分的尺寸，既为成型尺寸。成型尺寸的确定直接影响铸件的精度。成型零件尺寸的计算方法如下表成型尺寸类别计算公式型腔尺寸型芯尺寸位置距离尺寸注：y计算后的成型尺寸（mm）；铸件该部位的极限尺寸（最大或最小mm）k综合收缩率；n模具修整系数；铸件该部位尺寸公差；模具制造公差。5 模具构件的设计5.1模板的设计模板是压力铸造模具的构架里，模具的各部分按一定的位置和程序，在模板内加以安装和固定。模板的尺寸系列如图5.1 图5.1 模板的结构尺寸图5.2模座的设计动模座板和定模座板均是固定压铸模具与成型设备连接的模板，因此，座板的轮廓尺寸和固定孔必须与成型设备上模具的安装板相适应。其结构尺寸如图5.2。图5.2 模座结构尺寸图5.3导准件的设计模板的导准件包括导柱和导套。在压铸模中起定位和导向的作用，借以保证动、定模在安装和合模时的正确位置，为了便于压铸生产的操作，通常把导柱设置在定模板上。为了不使动定模的型芯在模具制造和生产使用中发生以外的损坏，要求导柱伸出模具分型面的长度大于动、定模上的型芯高出分型面的高度之和。对本次导向零件的设计原则是：导向准确、运动灵活、平稳，具有足够强度、刚度和耐磨性。本次设计所采用的导柱和到套如图5.3和5.4图5.3 导柱结构尺寸图图5.4 导套结构尺寸图5.4顶出机构的设计使铸件从模具的成型零件上脱出的机构，成为顶出机构。开模时利用推出机构将包紧在型芯上的铸件卸除。推出机构一般均设在动模部分，极个别设在定模部分。顶出机构组成：顶出零件与铸件，浇道，溢流包接触并起顶出作用的零件，如推杆，推管，成型推板，斜块等。复位零件使顶出的零件在合模状态时回到准确位置饿零件。如复位杆，先回程机构中的摆杆和三角块，成型推板，斜滑块等。导向零件引导顶出机构的运动方向，使顶出机构的顶出动作平稳和精确。如导钉，推板导柱，推板导套等。限位零件确保顶出零件在合模状态下的准确位置。如导钉的台阶，限位柱等结构零件使顶出机构的其他零件装配在一起，起固定作用。如推板固定板，推板连接零件等。5.4.1.顶出零件的设计顶出零件有如下几种类型：推杆顶出，推管顶出，推板顶出各类型结构的特点如下推杆顶出：顶出是接触铸件的是杆状零件，可以根据铸件形状和结构设计推杆零件的形状并合理排列推杆的位置，铸件上流有杆状的印痕推管顶出：顶出铸件的是管状零件，使用于一个型芯受到较大包紧力的情况，在型芯外围设置推管，但是要考虑型芯的刚度，铸件上留有推管的印痕推板顶出：顶出铸件的是板状零件，作用在铸件上的顶出力分布均匀，适用于薄壁深腔包紧力大的盒状和筒形铸件，但是要求推板与型芯的配合精度要高，一般不会留下印痕本次设计采用的是推杆顶出。顶出机构的设计原则如下：（1）顶出距离的确定 ：在顶出零件的作用下，铸件从成型零件上脱出的距离称为顶出距离。1） 顶出距离s一般按动模成型零件凸出的最大高度h来考虑，通常按下面的公式： （）全自动压铸机生产时：（mm）根据实际选取s=5mm.2） 如果利用顶出动作来完成其他作用时，则应同时考虑，并使s符合要求3） 有分流器的模具，若分流器的凸出高度大于成型部分的高度，则按分流器的高度来考虑s4） 旋转顶出时旋转数n的计算： 其中：h-应为“需要顶出的距离” （mm） t-螺旋的导程 （mm） k-安全值，一般取35 (mm)图5.5 顶出距离的确定（2）顶出部位的设置原则 1）尽可能的避免逐渐被顶出部位受弯曲盈利，切应力和拉应力的作用2）顶出部位应设置在最靠近铸件被包紧的部位。 3）应避免损伤铸件外形，设置在使铸件受影响最小的部位上 4）为使铸件上不留推杆痕迹，把所有的推杆设置铸件外边，即顶在直浇道，溢流包上或顶在附加的工艺凸台上。 5）顶出部位在铸件上设置不当将造成下列后果： a、铸件顶出时变形或顶裂 b、影响逐渐基准面的精度 c、影响铸件表面美观，增加铸件的清理工作量。 d、取出铸件困难，甚至取不出来铸件 e、使模具制造复杂化或减少使用寿命（3）顶出力的计算顶出的过程中，使铸件脱出成型零件时所需的力，成为顶出力。顶出力按抽芯机构的包紧力来考虑。在顶出力的作用下，铸件受顶出零件所作用的面积，成为受顶面积，而单位面积上的压力便称为受顶压力推杆数量的确定受顶面积按下面公式计算： （）其中：-包紧力 （n）-铸件的最大受顶压力 (pa)， 按计算出来的，根据每根顶出杆的受顶面积a，即可算出顶出零件数量。本设计采用两个推杆。本次设计采用的是推杆顶出，其尺寸如图5.4：图5.6 推杆结构尺寸图5.4.2. 复位零件的设计本次设计采用的是复位杆复位。复位杆结构如图5.7 图5.7 复位杆的结构尺寸复位杆的固定形式如图5.8图5.8 复位杆的固定5.4.3.推板导准件的设计（1）推板导柱的结构推板导柱用于推出机构导向的零件，有时可作为支承柱和导柱兼用。其结构见图5.9，到套的结构尺寸见图5.10图5.9 导柱的结构尺寸图5.10 导套的结构尺寸6 模具的预热和冷却6.1 模具的冷却方法与选择温度是压铸过程的热因素，为提供良好的填充条件，控制和保持热因素的稳定性，必须有一个相应的温度范围，它包括熔融金属的浇入温度和模具的温度。因此，在工作前应对模具预热，在工作过程中对模具进行冷却。模具的温度适当，可以使熔融金属激冷过剧而失去流动性，可以改善型腔排气条件，可以避免铸件成型后产生大的线收缩而引起裂纹和开裂，可以避免模具因激热而胀裂，可以减少工作时冷热交变的温差应力18。模具的冷却方法有：（1） 风冷：即用风扇或压缩空气吹冷。由于模具内不设冷却装置而结构简化。但冷却速度较慢，生产效率低，用于小型或简单的模具。（2）水冷：在模具内开设冷却水通道，利用循环水（或直接接上自来水）。水冷比风冷速度快，控制方便，应用最为广泛。更为理想的是运用温控技术控制模温。在模具内设运油管道，移用温控元件使在工作前通入热油预热模具，工作时若模温偏高时，自动控制通入低温油进行冷却，使模具始终在一定的温度范围内。本次设计采用的是水冷的方式，它的冷却速度快。6.2冷却水道的计算由于压铸件形状、壁厚等各种因素的影响，压铸模各部分的热状态有很大的差别，因此应根据型腔的热流量特征将压铸模和型腔分为不同的区域，对各个分区分别计算（1）计算公式为：金属液传入模具的热量m注入型腔相应区域的金属液质量q压铸合金从浇注温度到压铸件推出温度散发的热量n每小时压铸的次数（设每小时120个）型腔金属液传入模具的热量q腔=0.795kw横浇道金属液传入模具的热量q道=0.265kw（2）冷却水道的长度型腔处长度 l腔= q腔/ q2=11mm横浇道处长度 l道= q道/ q2=2mmq2单位长度冷却水道从模具中吸收的热量（kw/mm）由以上计算，冷却水道不需要太长，而加工冷却水道耗费工时，采用风冷也能达到同样的效果，所以，本设计采用鼓风机或空气压缩机产生的风力吹走模具的热量。7 压铸工艺7.1压力参数7.1.1压射力压射力可以用压射力和压射比压来表示。压力来源于高压泵，它是获得组织致密，轮廓清晰压铸件的重要因素。在压铸过程中，压力不是一个常数。7.1.2压射比压 1）压射比压：比压是压室内金属液体在单位面积上所受的压力。填充时的比压称为压射比压。增压时的比压称为增压比压（压铸机无增压机构，即没有增压比压）3) 压射比压的选择：选择比压要考虑的主要因素有：压铸件的结构特性；压铸合金特性；浇注系统；排溢系统；内浇口速度；温度等因素。查19p575表5-192根据实际情况选择计算压射比压为45mpa。 4）压射比压的调整：调整压铸机的压射力；更换不