铝合金铝圈罩压铸模模具设计【铝发热盘】（全套含CAD图纸）
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1 序 言 在现代机械制造工业中，模具工业已经成为国民经济中非常重要的行业。现代产品的大批量生产有两方面的基本要求，一是技术上要求产品的质量严格符合图样设计要求；二是经济上要求产品的成本低、生产效率高，即将单件产品的加工工时减少到最低限度，以最少的能耗达到产品结构的特性和使用要求。模具因其设计的多样化。成形产品的再现性和质量的可控制性，使其在现代成形方法中，在提高产品的质量与产生效益。降低能耗等方面发挥着极其重要的作用。采用模具成形技术生产零部件已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多新产品 的开发生产，在很大程度上依赖与模具的设计与制造，特别是在汽车 、 摩托车 、家电、电子和航天工业中显得尤为重要。模具设计水平的高低和模具制造水平的强弱，已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一，直接影响到国民经济中许多行业的发展。 压铸是压力铸造的简称。压力铸造是将熔融的合金液注入压铸机的压室中，压室中的压射冲头以高压、高速将其充填入金属模具的型腔，并在高压下冷却凝固成形为金属零件的一种方法。 铸造是一门科学技术，也是历史上最悠久的一种金属成形工艺，它促进了社会生产力的发展，是标志一个民族具有悠久历史文化的见 证，也是人类智慧和文明的记载者。 2 第一章 压铸设计的特点 压力铸造的主要成形工艺特征是液态金属以高压、高速充填金属模具的型腔，并且在高压下结晶、凝固和成形，因此压铸成形过程中金属液流动的状态将会影响到压铸件的质量。同时，针对压铸的工艺特点，压铸件的结构工艺性对压铸件质量的影响也需要引起足够的重视。压铸机是压力铸造的基本设备，压铸的过程是通过压铸机实现的。压铸机一般可分为热压室压铸机和冷压室压铸机两大类，本次设计使用的是冷压室压铸机。 冷压室压铸机的压室与熔化合金的坩埚是分开的，压铸时，需要从熔化炉的 坩埚内盛取金属液注入压室后再进行压铸。按照压铸模与压室的相对位置，冷压室压铸机又可分为立式、卧 式 和全立式三种形式。本次设计选用的是卧 式 压铸机。 铸成形的特点 产过程容易实现机械化和自动化 面粗糙度值低 3 压铸件的结构工艺性 压铸件结构的工艺性合理与否，不仅关系到压铸成形工艺是否得以顺利进 行，而且还影响到模具的设计与制造，影响到模具的经济性要求，即以最低的成本生产出合格的产品，所以在压铸件结构的工艺设计时，应给予充分的重视。 铸件的尺寸精度 1. 影响压铸件尺寸精度的因素 （ 1）压铸模成形零件的制造误差 （ 2）压铸合金收缩率引起的误差 （ 3）压铸模使用过程中磨损引起的误差 （ 4）压铸模安装和配合引起的误差 （ 5）压铸件在模具中所处不同位置引起的误差 （ 6）压铸工艺参数的变化引起的误差 2. 压铸件尺寸精度的确定 根据压铸成形工艺与模具设计表 择该铝合金零件公差等级为 的一个，选 公差为 1 该铸件是材料为铝合金的铝圈罩，壁厚为 3铸件如图： 4 4. 1. 材料分析 该产品的成型材料是铝合金，该材料密度小 ,熔点为 560 660度 ,强度较高 ,耐磨性能较好 ,导热、导电性能好，机械切削性能良好，但由于铝与铁有很强的亲和力，容易粘模，加入 压铸，其铝很容易就粘在模具表面上，造成铆接柱拉伤、拉断，浇注口堵塞现象 2. 工艺性分析 该压铸件尺寸比较大，一般精度等级，为降低设计难度和设计周期，应采一模一腔，且需要对 压铸件去除浇口废料。 2）为满足制品高光亮的要求与提高成型效率采用侧浇口。 3）为了节约成本和方便加工与热处理，型腔型芯均采用整体式结构 . 4)经过计算零件的包芯面积约为 9650 重量约为 5 5)为了提高生产效率并且考虑到铝合金的熔点 ,选用热压室压铸机用压铸模 . 第二章 压铸成形工艺 射比压及其选择 压铸过程中压室内金属液再单位面积上所受到的压力称为压射比压，即压射 力与压室截面积之比。 压射比压的计算 : P=4 中 p 压射比压， 压射力， N; A 压室面积， D 压室直径， 压射比压的选用原则：通常在保证 压铸件成形和满足质量要求的前提下，选用较低的压射比压。铝合金的计算压射比压见压铸成形工艺与模具设计表 常实际压射比压低于计算压射比压，其压力损失折算系数 K 为 表中查得铝合金的压射比压为 35 填速度及其选择 1. 压 射速度 压室内压射冲头推动金属液的移动速度称为压射速度。铝合金的压 6 射速度可在压铸成形工艺与模具设计表 查出 s，取 s. 2. 充填速度 充填速度是指金属液再压射冲头的作用下通过内浇口进入型腔时的线速度 ,也称内浇口速度。 铝合金的充填速度可在压铸成形工艺与模具设计表 查出，在 10s,取 15m/s 充填时间、持压时间与留模时间 1. 充填时间 金属液开始压射入模具型腔直至充满型腔所需要的时间称为充填时间。充填时间的长短与压铸件的大小、壁厚 和复杂程度、模具结构、内浇口的截面积、充填速度及合金的特性等各因素有关。 按充填时间的经验推荐来选择充填时间，合金的浇注温度高、模具温度高、厚壁部位若离内浇口远以及排气效果较差时，则充填时间应长些。 压铸件的平均壁厚与充填时间的推荐值见压铸成形工艺与模具设计表 得 2. 持压 时间 金属液充满型腔后，在增压比压作用下到内浇口完全凝固为止所需的时间称为持压时间。持压时间的作用是使正在凝固的金属液再压力下结晶，从而获得内部组织致密的压铸件。 持压时间的 长短主要取决于压铸件合金的种类、压铸件的壁厚和内浇口厚度等，压铸合金结晶温度范围大、压铸件平均壁厚大、直接 7 浇口或内浇口厚，持压时间应选长些；反之，持压时间可选短些。 持压时间可在压铸成形工艺与模具设计表 得，取持压时间为4s。 3. 留模时间 从持压终了到压铸件开模被推出所需的时间称为留模时间。 足够的留模时间是为了保证铸件再模具中充分凝固、冷却并具有一定的强度，使压铸件再开模和推出时不产生变形或拉裂。通常以推出铸件不变形、不开裂的最短时间为宜。合金收缩率大、热强度高的、壁薄的压铸件而结 构又复杂的、模具散热快的，留模时间应选短些；反之，留模时间可选长些。铝合金根据不同的壁厚可在压铸成形工艺与模具设计表 得 12s。 铝合金的浇注温度 熔融金属注入压室的温度是压铸过程的热因素。为了提供良好的填充条件、能够控制和保持热因素的稳定性，必须有一个相应的温度范围。 金属液从压室至填充型腔时的平均温度称为浇注温度。一般以保温炉内金属液的温度表示。通常在保证铸件成形及表面质量的前提下，尽可能采用较低的浇注温度。一般以不超过该合金液相线以上2030为宜。铝合金的浇注温度查压铸成 形工艺与模具设计知铝合金的浇注温度取 650。 具的工作温度 模具的工作温度是连续工作时模具需要保持的温度。在连续生产 8 中，压铸模的温度往往会不断升高，尤其是压铸熔点高的合金时，型腔的温度升高得很快，这时应控制模具的工作温度。 模具的工作温度应根据压铸合金的种类和压铸件的结构来选择。一般 应以金属液的凝固温度的 1/2 为限。最重要的是模具工作温度的稳定和平衡，它是影响压铸效率的关键。 压铸模工作温度按下列经验公式计算 : T=1/3中 T 压铸模的工作温度； 金属液的浇注温度； 温度控制温度，一般取 25。 也可在压铸成形工艺与模具设计表 表得 压铸模具的预热温度为 200230；取 220 。 压铸模具的工作温度为 250280；取 260 。 第三章 压铸机的选用 铸机的特点 由于本压铸件选用的是卧式冷压室压铸机，其特点是： 1) 金 属液进入模具型腔时转折少，压力损耗小，有利于发挥增压机构的作用。 2）卧式压铸机一般设有偏心和中心两个浇口 位置，或在偏心和 中心间可任意调节，供设计模具时选用。 3）压铸机的操作程序少，生产率高，设备维修方便，也容易实现自动化。 9 4）金属液在压室内与空气接触面积大，压射时容易卷入压室中空气和氧化夹杂物。 5）适用于压铸有色及黑色金属。 6）当压铸件需要设置中心浇口时，模具结构比较复杂。 铸机的选用 在实际生产中，选择压铸机时，主要根据压铸件的品种、生产批量和压铸件的轮廓尺寸及其合金种类和重量大小而定。其次还要考虑压铸机的性能、精度和经济性。 1. 压铸机锁模力大小的选择 锁模力是选用压铸机时首先要确定的参数。 模 具型腔胀型力中心与压铸机压力中心重合时压铸机锁模力 按下式计算： =K(N) 式中 压铸机锁模力， N; 作用于模具型腔且垂直于分型面方向上的胀型压力， N; 作用于滑块楔紧面上的法向反压力， N; K 安全系数（一般取 K=1. 安全系数 K 一般大件取大值，小件取小值。 型腔的胀型力 ( 式中 P 最终的压射比压， 铸件在分型面上的正投影面积， 10 浇注系统在分型面上的投影面积与压铸件投影面积不重叠部分， 溢流槽在分型面上的投影面积， 选用的压射比压 p=35件在分型面上总投影面积 A 为 压铸成形工艺与模具设计图 横坐标 上引垂直交于坐标 45水平线一点，该点位置介于 和 两种型号压铸机之间。 压室直径可取 70 按公式， K=时计算压铸机的锁模力： 45048 压铸机规格锁模力最大不应超过 1250锁模力数据小于计算锁模力，故不能选用， 而 压铸机锁模力为 2500于 2048因规格中压室最大直径为 70应的压射比压为 于预算的 35应复核锁模力，按公式， K= 时得： 791经复核得出的压铸机锁模力为 3781于 压铸机的锁模力2500由于 压铸机的压射力可在 25043间无极调整，若将压射力由 143到 180，压射比压相应的减小为 373模力在 2100围内，故可按上述调整后的压射力选用 室直径选 70 11 2. 开模行程的校核 每台压铸机都具有最小合模距离 最大开模距离 此在模具设计过程中应根据压铸件的高度、压铸模的厚度和所选用的压铸机进行校核。 1）压铸机合模后能严密的 锁紧模具分型面，因此要求模具的总厚度应大于压铸机的最小合模距离： H= 式中 H 合模后的模具的总厚度（包括通用模座厚度及垫板厚度尺寸）， 定模的厚度， 动模的厚度， 压铸机最小合模距离， L 安全值（一般取 20 2）压铸机开模后要求压铸件能顺利取出，因此要求压铸机的最大开模距离减去模具总厚度后留有能取 出铸件的距离： H=（ 式中 开模后取出压铸件的最小距离， 最大开模距离， H 合模后模具的总厚度， 锁模力 /500 压室直径 /0,60,70 拉杠内间距 /20一次金属浇入量 /l) 压铸模厚度 /50650 铸件投影面积 / 75886 12 动模板行程 /00 压射比压 /8143 顶出行程 /00 压射行程 /20 顶出力 /30 空循环周期 /s 10 压射力 /43280 管路工作压力 /室位置 /160 电机功率 /5 机器重量 /0980 机器外型尺寸（长 / / /6450四章 浇注系统和排溢系统的设计 浇注系统是熔融金属在压力作用下充填模具型腔的通道。排溢系统包括溢流槽和排气槽。溢流槽的作用是储存混有 气体和涂料的残渣、氧化夹杂的冷污金属液。溢流槽常常与排气槽配合使用，以便迅速引出型腔内气体。在整个金属液充填模具型腔的过程中，浇注系统与排溢系统是一个不可分割的整体，共同对充填过程 起着控制作用，是决定压铸件质量的重要因素。因此，浇注系统与排溢系统的设计是压铸模设计的一个十分重要的坏节。 注系统的组成 浇注系统对金属液在模内流动的方向与状态、排气溢流条件。模具的压力传递等起到重要的控制作用，并且能调节充填速度、充填时间和模具的温度分布等充填型腔的工艺条件。因此，浇注系统的设计是决定压铸件质量的重要因素，同时对生产效率、模具寿命等也有很大影响。设计时，不仅要分析压铸件的结构特点、技术要求、合金种类及其特性， 13 还要考虑压铸机的类型和特点。 浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇口和余料等组成。压铸机的类型不同，浇注系统的形式也有差异。 浇口的设计 不论哪一类压铸机模具用浇注系统，根据内浇口截面积的大小，浇注系统可以分成两大类。内浇口截面积在浇注系统中最小的称为限制式浇注，内浇口截面积在浇注系统中最大的称为非限制式浇注系统。 浇注系统的分类通常是按照内浇口的不同形状进行的，一般可分为侧浇口、直接浇口、中心浇口、缝隙浇口、环形浇口和点浇口等。 1. 根据该铸件成型特点选用侧浇口， 侧浇口设计与制造简单，浇口去除容易，适应性很强。 2. 内浇口的尺寸设计 1） 内浇口截面积的计算 内浇口的横截面积， 内浇口处金属液充 填型腔的充填速度， m/s； 压室横截面积， m2 压室内金属液流动速度， m/s； V 型腔和溢流槽的体积， t 充填时间， s。 从上式中可知： 。 理想的充填速度 vg=k1 k2 中 额定充填速度，常取 15m/s； 与压铸件壁厚有关的速度修正系数（见表 取 与作用于金属液上比压有关的速度修正系数（见表 取 2） 最佳的充填时间 t 按下式计算； t= k3 k4 中 额定充填时间，常取 与压铸合金物理性能有关的时间修正系数（见表 取 与压铸件壁厚特征有关的时间修正系数（见表 取1）。 把各数据代入以上公式可得： 2 t=）内浇口的深度尺寸 查表 ）内浇口的长度 为了减少压力损失，应尽量缩短内浇口的长度，通常取 23般不超过 3 浇道的设计 直浇道的结构形式与所选用的压铸机有关，一般可分为热压室、立 15 式冷压室和卧式冷压室压铸机用三种形式的直浇道。 本设计选用的是卧式冷压室压铸机，故选择相应的直浇道。卧室冷压室压铸机模具用的直浇道可分为压室偏置时的直浇道和采用中心浇口时的直浇道两种形式。本次设计使用的是压室偏置时的直浇道。 内浇口的尺寸 根据课本表 于除直接浇口外，其 余内浇口处的截面积在整个浇注系统中为最小，在充填型腔时该处的阻力最大。因此，为了减小压力损失，应尽量缩短内浇口的长度。内浇口的长度通常取 2 3此， 内浇口与压铸件及横浇道的连接形式，如下图： 压铸件在内浇口的连接处的壁厚为 ,内浇口厚度 5 处圆角半径 浇道底部圆角半径为 6 下 :h2 r1=t r2=h/2 横浇道的设计 根据横浇道设计要点 ,设计成圆弧收缩式 浇道截面形状尺寸 设计成梯形 ,如下图 6 倾角为 0010 15 底部圆角 r=2 3 17 溢系统的设计 排溢系 统是排气系统和溢流系统的总称。设计排气槽和溢流槽是为了在金属液充填型腔的过程中排除型腔中的气体和混有气体及被涂料残余物污染的金属液，是提高铸件质量的重要措施之一。 （ 1）容纳最先进入型腔的冷污金属液和混入其中的气体与氧化夹杂，防止压铸件产生冷隔、气孔和夹渣。 （ 2）在选定浇注系统的情况下，溢流槽的设置可与浇注系统一起，共同起到控制金属液流动状态的作用，防止局部产生涡流，造成有利于避免压铸件缺陷的充填条件。 （ 3）调节模具的温度分布，改善模具的热平衡状态，尤其对薄壁或充填距离较长的压铸件，可 以减少压铸件表面流痕、冷隔和充填不足现象。 （ 4）在某些情况下，溢流槽可作为压铸件脱模时推杆推出的位置，防止压铸件变形及避免压铸件表面留有推杆的痕迹。 （ 5）在压铸件对动模、定模部分的紧力接近相等时，为了防止压铸件留在定模，此时可在动模上设置溢流槽，增大压铸件对动模的包紧力，使分型时 压铸件留保于动模，便于推出机构的推出脱模。 （ 6）对于真空压铸和定向抽气压铸，溢流槽常常作为引出气体的起始点。 18 溢流槽位置的选择应遵循如下的原则： （ 1）溢流槽应开设在金属液最先冲击的部位，排除金属液流前头的气体和冷污金属液，稳定流态状态，减少涡流。 （ 2）溢流槽应开设在两股金属液流会和的地方，清除集中于该处的气体、冷污金属液和冷料残渣等。 （ 3）溢流槽应开设在内浇口两侧或金属液不能顺利充填的死角区域，起到引流充填的作用。 （ 4）溢流槽应开设在压铸件局部壁厚的地方，并且增大其容量和溢流口的厚度，以便将气体。夹渣和缩松转移到该处，改善压铸件厚壁处的质量。 （ 5）溢流槽应开设在金属液昨晚充填的地方，以改善模具的热平衡状态和充填排气条件。 （ 6）溢流槽应的开设应防止压铸件的变形，并要求不影响压铸件的外观。 第 5 章 压铸模零部件的设计 分型面的类型 1 按分型面与型腔的相对位置分类 压铸件总是 放置在动模和定模之间。按照分型面与型腔的相对位置，可将压铸件全部布置在定模内，也可将压铸件分别布置在动、定模内，压铸件也可全部布置在动模内，该压铸件放置在动模内。 2 按分型面形状分类 按分型面的形状，分型面可以分为平直分型面，倾斜分型面，阶梯分 19 型面，曲面分型面。该压铸件选用平直分型面 且其分型面选在最大轮廓处。 成形零部件的结构设计 凹模与凸模的基本结构形式有整体式、整体镶入式和组合镶拼式等。 整体式的凹模与凸模强度高、刚性好，易于设置冷却水道，模具的寿命较高。但 模具的制造较困难，热处理变形后难以修整。整体镶入式的结构应用比较广泛，几乎标准化。镶块镶入模套后，其强度与刚度将会提高，使用时不变形，还可节省优质耐热合金钢的材料。组合镶拼式多用于结构复杂的铸件成型。因此，本设计采用凹模凸模整体式镶入式结构。 2. 镶块结构尺寸的设计 镶块的结构尺寸主要包括镶块的壁厚尺寸、镶块底的厚度尺寸。整体式镶入式的壁厚和底厚尺寸经验推件数据见课本表 据本压铸件的尺寸查得镶块底厚大于 35 40块壁厚在 3550 之间，取40 成形零部件工作尺寸计算 成形零部件中直接决定压铸件几何形状的尺寸称为工作尺寸。 1. 在计算成形零部件工作尺寸时所采用的收缩率称为计算收缩率，其表达式如下： k=（ 计算收缩率； 室温下模具成形零件的尺寸； 20 室温下压铸件的尺寸。 常用压铸合金计算收缩率见课本表 得铝合金的阻碍收 取 。 2. 型腔的径向尺寸和深度尺寸 型腔的径向尺寸和深度尺寸分别采用下列公式计算： z =（ 1+K） + z z =（ 1+K） + z 模具型腔的 径向尺寸； 压铸件外部形 状的 径向尺寸； 模具型腔的深度尺寸； 压铸件外部形状的高度尺寸 K 塑料的平均收缩率； 压铸件尺寸偏差； z 模具的制造偏差。 （取 1/5 ） 取 z =（ 1+ + z = z =（ 1+ + z = z =（ 1+ + z =m+ z =（ 1+ + z 21 =. 型芯的径向尺寸和深度尺寸 型芯的径向尺寸和深度尺寸分别采用下列公式计算： =（ 1+K） =（ 1+K） 式中 模具 型芯径向尺寸； 压铸件内部形状的径向尺寸； 模具 型芯深度尺寸； 压铸件内部形状的深度尺 寸。 2、结构零部件的设计 根据 教材 表 5 55s 根据 教材 表 h=35定模座板的设计 : 定模座板根据压铸机确定 , 动模座板按经验设计 ,其中垫块宽度有于本铸件尺寸浇小设计宽为43合模导向机构的设计 1) 导柱导套的设计 , 选用 行导套 2)导柱的尺寸 ,导柱设计为 4导柱 ,导向部分的直径按下面的经验公式选择 : d k A 22 式中 ,10 2一般在 当 A=529 2得 d=1 4、推出机构的设计 1)脱模力的估算 根据公式 : tF 中N 对于铝合金 ,一般取 6(1 0 1 2 ) 1 0 一般取 计算出 71 . 0 5 6 1 0本模具采用推板推出 ,其推板材料为 23 24 目 录 序言 第一章 压铸设计的特点 .（ 2 第二章 压铸成型工艺 .（ 5 第三章 压铸机的选用 .（ 8 第四章 浇注系统和排溢系统的设计 .（ 12 第五章 压铸模零部件的设计 .（ 18 25 参考文献 （ 屈华昌 主编） 测量 （陈于萍 主编） 26 压 铸 模 课 程 设 计 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 序 言 在现代机械制造工业中，模具工业已经成为国民经济中非常重要的行业。现代产品的大批量生产有两方面的基本要求，一是技术上要求产品的质量严格符合图样设计要求；二是经济上要求产品的成本低、生产效率高，即将单件产品的加工工时减少到最低限度，以最少的能耗达到产品结构的特性和使用要求。模具因其设计的多样化。成形产品的再现性和质量的可控制性，使其在现代成形方法中，在提高产品的质量与产生效益。降低能耗等方面发挥着极其重要的作用。采用模具成形技术生产零部件已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多新产品 的开发生产，在很大程度上依赖与模具的设计与制造，特别是在汽车、摩托车、家电、电子和航天工业中显得尤为重要。模具设计水平的高低和模具制造水平的强弱，已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一，直接影响到国民经济中许多行业的发展。 压铸是压力铸造的简称。压力铸造是将熔融的合金液注入压铸机的压室中，压室中的压射冲头以高压、高速将其充填入金属模具的型腔，并在高压下冷却凝固成形为金属零件的一种方法。铸造是一门科学技术，也是历史上最悠久的一种金属成形工艺，它促进了社会生产力的发展，是标志一个民族具有悠久历史文化的见 证，也是人类智慧和文明的记载者。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 第一章 压铸设计的特点 压力铸造的主要成形工艺特征是液态金属以高压、高速充填金属模具的型腔，并且在高压下结晶、凝固和成形，因此压铸成形过程中金属液流动的状态将会影响到压铸件的质量。同时，针对压铸的工艺特点，压铸件的结构工艺性对压铸件质量的影响也需要引起足够的重视。压铸机是压力铸造的基本设备，压铸的过程是通过压铸机实现的。压铸机一般可分为热压室压铸机和冷压室压铸机两大类，本次设计使用的是冷压室压铸机。 冷压室压铸机的压室与熔化合金的坩埚是分开的，压铸时，需要从熔化炉的 坩埚内盛取金属液注入压室后再进行压铸。按照压铸模与压室的相对位置，冷压室压铸机又可分为立式、卧式和全立式三种形式。本次设计选用的是卧式压铸机。 铸成形的特点 产过程容易实现机械化和自动化 面粗糙度值低 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 压铸件的结构工艺性 压铸件结构的工艺性合理与否，不仅关系到压铸成形工艺是否得以顺利进 行，而且还影响到模具的设计与制造，影响到模具的经济性要求，即以最低的成本生产出合格的产品，所以在压铸件结构的工艺设计时，应给予充分的重视。 铸件的尺寸精度 1. 影响压铸件尺寸精度的因素 （ 1）压铸模成形零件的制造误差 （ 2）压铸合金收缩率引起的误差 （ 3）压铸模使用过程中磨损引起的误差 （ 4）压铸模安装和配合引起的误差 （ 5）压铸件在模具中所处不同位置引起的误差 （ 6）压铸工艺参数的变化引起的误差 2. 压铸件尺寸精度的确定 根据压铸成形工艺与模具设计表 择该铝合金零件公差等级为 的一个，选 公差为 1 该铸件是材料为铝合金的铝圈罩，壁厚为 3铸件如图：购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 4. 1. 材料分析 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 该产品的成型材料是铝合金，该材料密度小 ,熔点为 560 660度 ,强度较高 ,耐磨性能较好 ,导热、导电性能好，机械切削性能良好，但由于铝与铁有很强的亲和力，容易粘模，加入 压铸，其铝很容易就粘在模具表面上，造成铆接柱拉伤、拉断，浇注口堵塞现象 2. 工艺性分析 该压铸件尺寸比较大，一般精度等级，为降低设计难度和设计周期，应采一模一腔， 且需要对压铸件去除浇口废料。 2）为满足制品高光亮的要求与提高成型效率采用侧浇口。 3）为了节约成本和方便加工与热处理，型腔型芯均采用整体式结构 . 4)经过计算零件的包芯面积约为 9650 重量约为 5)为了提高生产效率并且考虑到铝合金的熔点 ,选用热压室压铸机用压铸模 . 第二章 压铸成形工艺 射比压及其选择 压铸过程中压室内金属液再单位面积上所受到的压力称为压射比压 ，即压射力与压室截面积之比。 压射比压的计算 : P=4 中 p 压射比压， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 压射力， N; A 压室面积， D 压室直径， 压射比压的选用原则：通常在保证压铸件成形和满足质量要求的前提下，选用较低的压射比压。铝合金的计算压射比压见压铸成形工艺与模具设计表 常实际压射比压低于计算压射比压，其压力损失折算系数 K 为 表中查得铝合金的压射比压为 35 填速度及其选择 1. 压射速度 压室内压射冲头推动金属液的移动速度称为压射速度。铝合金的压射速度可在压铸成形工艺与模具设计表 查出 s，取 s. 2. 充填速度 充填速度是指金属液再压射冲头的作用下通过内浇口进入型腔时的线速度 ,也称内浇口速度。铝合金的充填速度可在压铸成形工艺与模具设计表 查出，在 10s,取 15m/s 充填时间、持压时间与留模时间 1. 充填时间 金属液开始压射入模具型腔直至充满型腔所需要的时间称为充填时间。充填时间的长短与压铸件的大 小、壁厚和复杂程度、模具结构、内浇口的截面积、充填速度及合金的特性等各因素有关。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 按充填时间的经验推荐来选择充填时间，合金的浇注温度高、模具温度高、厚壁部位若离内浇口远以及排气效果较差时，则充填时间应长些。 压铸件的平均壁厚与充填时间的推荐值见压铸成形工艺与模具设计表 得 2. 持压时间 金属液充满型腔后，在增压比压作用下到内浇口完全凝固为止所需的时间称为持压时间。持压时间的作用是使正在凝固的金属液再压力下结晶，从而获得内部组织致密的压铸件。 持 压时间的长短主要取决于压铸件合金的种类、压铸件的壁厚和内浇口厚度等，压铸合金结晶温度范围大、压铸件平均壁厚大、直接浇口或内浇口厚，持压时间应选长些；反之，持压时间可选短些。持压时间可在压铸成形工艺与模具设计表 得，取持压时间为4s。 3. 留模时间 从持压终了到压铸件开模被推出所需的时间称为留模时间。 足够的留模时间是为了保证铸件再模具中充分凝固、冷却并具有一定的强度，使压铸件再开模和推出时不产生变形或拉裂。通常以推出铸件不变形、不开裂的最短时间为宜。合金收缩率大、热强度高的、壁薄的压 铸件而结构又复杂的、模具散热快的，留模时间应选短些；反之，留模时间可选长些。铝合金根据不同的壁厚可在压铸成形工艺与模具设计表 得 12s。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 铝合金的浇注温度 熔融金属注入压室的温度是压铸过程的热因素。为了提供良好的填充条件、能够控制和保持热因素的稳定性，必须有一个相应的温度范围。 金属液从压室至填充型腔时的平均温度称为浇注温度。一般以保温炉内金属液的温度表示。通常在保证铸件成形及表面质量的前提下，尽可能采用较低的浇注温度。一般以不超过该合金液相线以上2030为宜。铝合金的浇注温度查 压铸成形工艺与模具设计知铝合金的浇注温度取 650。 具的工作温度 模具的工作温度是连续工作时模具需要保持的温度。在连续生产中，压铸模的温度往往会不断升高，尤其是压铸熔点高的合金时，型腔的温度升高得很快，这时应控制模具的工作温度。 模具的工作温度应根据压铸合金的种类和压铸件的结构来选择。一般应以金属液的凝固温度的 1/2 为限。最重要的是模具工作温度的稳定和平衡，它是影响压铸效率的关键。 压铸模工作温度按下列经验公式计算 : T=1/3中 T 压铸模的工作温度； 金属液的浇注温度； 温度控制温度，一般取 25。 也可在压铸成形工艺与模具设计表 表得 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 压铸模具的预热温度为 200230；取 220。 压铸模具的工作温度为 250280；取 260。 第三章 压铸机的选用 铸机的特点 由于本压铸件选用的是卧式冷压室压铸机，其特点是： 1) 金属液进入模具型腔时转折少，压力损耗小，有利于发挥增压机构的作用。 2）卧式压铸机一般设有偏心和中心两个浇口位置，或 在偏心和中心间可任意调节，供设计模具时选用。 3）压铸机的操作程序少，生产率高，设备维修方便，也容易实现自动化。 4）金属液在压室内与空气接触面积大，压射时容易卷入压室中空气和氧化夹杂物。 5）适用于压铸有色及黑色金属。 6）当压铸件需要设置中心浇口时，模具结构比较复杂。 铸机的选用 在实际生产中，选择压铸机时，主要根据压铸件的品种、生产批量和压铸件的轮廓尺寸及其合金种类和重量大小而定。其次还要考虑压铸机的性能、精度和经济性。 1. 压铸机锁模力大小的选择 锁模力是选用压铸机时首先要确定的参 数。 模具型腔胀型力中心与压铸机压力中心重合时压铸机锁模力 按下购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 12 式计算： =K(N) 式中 压铸机锁模力， N; 作用于模具型腔且垂直于分型面方向上的胀型压力， N; 作用于滑块楔紧面上的法向反压力， N; K 安全系数（一般取 K=1. 安全系数 K 一般大件取大值，小件取小值。 型腔的胀型力 ( 式中 P 最终的压射比压， 铸件在分型面上的正投影面积， 浇注系统在分型面上的投影面积与压铸件投影面积不重叠部分， 溢流槽在分型面上的投影面积， 选用的压射比压 p=35件在分型面上总投影面积 A 为 压铸成形工艺与模具设计图 横坐标 上引垂直交于坐标 45水平线一点，该点位置介于 和 两种型号压铸机之间。压室直径可取 70 按公式， K=时计算压铸机的锁模力： 45048 压铸机规格锁模力最大不应超过 1250锁模力数据小购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 于计算锁模力，故不能选用， 而 压铸机锁模力为 2500于 2048因规格中压室最大直径为 70应的压射比压为 于预算的 35应复核锁模力，按公式， K= 时得： 791经复核得出的压铸机锁模力为 3781于 压铸机的锁模力2500由于 压铸机的压射力可在 25043间无极调整，若将压射力由 143到 180，压射比压相应的减小为 373模力在 2100围内，故可按上述调整后的压射力选用 室直径选 70 2. 开模行程的校核 每台压铸机都具有最小合模距离 最大开模距离 此在模具设计过程中应根据压铸件的高度、压铸模的厚度和所选用的压铸机进行校核。 1）压铸机合模后 能严密的锁紧模具分型面，因此要求模具的总厚度应大于压铸机的最小合模距离： H= 式中 H 合模后的模具的总厚度（包括通用模座厚度及垫板厚度尺寸）， 定模的厚度， 动模的厚度， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 14 压铸机最小合模距离， L 安全值（一般取 20 2）压铸机开模后要求压铸件能顺利取出，因此要求压铸机的最大开模距离减去模具总厚度后 留有能取出铸件的距离： H=（ 式中 开模后取出压铸件的最小距离， 最大开模距离， H 合模后模具的总厚度， 锁模力 /500 压室直径 /0,60,70 拉杠内间距 /20一次金属浇入量 /l) 压铸模厚度 /50650 铸件投影面积 / 75886 动模板行程 /00 压射 比压 /8143 顶出行程 /00 压射行程 /20 顶出力 /30 空循环周期 /s 10 压射力 /43280 管路工作压力 /室位置 /160 电机功率 /5 机器重量 /0980 机器外型尺寸（长 / / /6450四章 浇注系统和排溢系统的设计 浇注系统是熔融金属在压力作用下充填模具型腔的通道。排溢系统包括溢流槽和排气槽。溢流槽的作用是 储存混有气体和涂料的残渣、氧购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 化夹杂的冷污金属液。溢流槽常常与排气槽配合使用，以便迅速引出型腔内气体。在整个金属液充填模具型腔的过程中，浇注系统与排溢系统是一个不可分割的整体，共同对充填过程起着控制作用，是决定压铸件质量的重要因素。因此，浇注系统与排溢系统的设计是压铸模设计的一个十分重要的坏节。 注系统的组成 浇注系统对金属液在模内流动的方向与状态、排气溢流条件。模具的压力传递等起到重要的控制作用，并且能调节充填速度、充填时间和模具的温度分布等充填型腔的工艺条件。因此，浇注系统的设计是决定压铸件质量 的重要因素，同时对生产效率、模具寿命等也有很大影响。设计时，不仅要分析压铸件的结构特点、技术要求、合金种类及其特性，还要考虑压铸机的类型和特点。 浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇口和余料等组成。压铸机的类型不同，浇注系统的形式也有差异。 浇口的设计 不论哪一类压铸机模具用浇注系统，根据内浇口截面积的大小，浇注系统可以分成两大类。内浇口截面积在浇注系统中最小的称为限制式浇注，内浇口截面积在浇注系统中最大的称为非限制式浇注系统。 浇注系统的分类通常是按照内浇口的不同形状进行的，一般可分为侧浇口、直接 浇口、中心浇口、缝隙浇口、环形浇口和点浇口等。 1. 根据该铸件成型特点选用侧浇口，侧浇口设计与制造简单，浇口去除容易，适应性很强。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 16 2. 内浇口的尺寸设计 1）内浇口截面积的计算 内浇口的横截面积， 内浇口处金属液充填型腔的充填速度， m/s； 压室横截面积， m2 压室内金属液流动速度， m/s； V 型腔和溢流槽的体积， t 充 填时间， s。 从上式中可知： 。 理想的充填速度 vg=k1 k2 中 额定充填速度，常取 15m/s； 与压铸件壁厚有关的速度修正系数（见表 取 与作用于金属液上比压有关的速度修正系数（见表 取 2） 最佳的充填时间 t 按下式计算； t= k3 k4 中 额定充填时间，常取 与压铸合金物理性能有关的时间修正系数（见表 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 取 与压铸件壁厚特征有关的时间修正系数（见表 取1）。 把各数据代入以上公式可得： 2 t=）内浇口的深度尺寸 查表 ）内浇口的长度 为了减少压力损失，应尽量缩短内浇口的长度，通常取 23般不超过 3 浇道的设计 直浇道的结构形式与所选用的压铸机有关，一般 可分为热压室、立式冷压室和卧式冷压室压铸机用三种形式的直浇道。 本设计选用的是卧式冷压室压铸机，故选择相应的直浇道。卧室冷压室压铸机模具用的直浇道可分为压室偏置时的直浇道和采用中心浇口时的直浇道两种形式。本次设计使用的是压室偏置时的直浇道。 内浇口的尺寸 根据课本表 于除直接浇口外，其余内浇口处的截面积在整个浇注系统中为最小，在充填型腔时该处的阻力最大。因此，为了减小压力损失，应尽量缩短内浇口的长度。内浇口的长度通常取 2 3此， 内浇口与压铸件及横浇 道的连接形式，如下图： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 18 压铸件在内浇口的连接处的壁厚为 ,内浇口厚度 5 处圆角半径 浇道底部圆角半径为 h2 r1=t r2=h/2 横浇道的设计 根据横浇道设计要点 ,设计成圆弧收缩式 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 19 浇道截面形状尺寸 设计成梯形 ,如下图 6 倾角为 0010 15 底部圆角 r=2 3 溢系统的设计 排溢系统是排气系统和溢流系统的总称。设计排气槽和溢流槽是为购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 20 了在金属液充填型腔的过程中排除型腔中的气体和混有气体及被涂料残余物污染的金属液，是提高铸件质量的重要措施之一。 （ 1）容纳 最先进入型腔的冷污金属液和混入其中的气体与氧化夹杂，防止压铸件产生冷隔、气孔和夹渣。 （ 2）在选定浇注系统的情况下，溢流槽的设置可与浇注系统一起，共同起到控制金属液流动状态的作用，防止局部产生涡流，造成有利于避免压铸件缺陷的充填条件。 （ 3）调节模具的温度分布，改善模具的热平衡状态，尤其对薄壁或充填距离较长的压铸件，可以减少压铸件表面流痕、冷隔和充填不足现象。 （ 4）在某些情况下，溢流槽可作为压铸件脱模时推杆推出的位置，防止压铸件变形及避免压铸件表面留有推杆的痕迹。 （ 5）在压铸件对动模、定模部分的紧力接近 相等时，为了防止压铸件留在定模，此时可在动模上设置溢流槽，增大压铸件对动模的包紧力，使分型时压铸件留保于动模，便于推出机构的推出脱模。 （ 6）对于真空压铸和定向抽气压铸，溢流槽常常作为引出气体的起始点。 溢流槽位置的选择应遵循如下的原则： （ 1）溢流槽应开设在金属液最先冲击的部位，排除金属液流前头的气体和冷污金属液，稳定流态状态，减少涡流。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 21 （ 2）溢流槽应开设在两股金属液流会和的地方，清除集中于该处的气体、冷污金属液和冷料残渣等。 （ 3）溢流槽应开设在内浇口两侧或金属液不能顺利充填的死 角区域，起到引流充填的作用。 （ 4）溢流槽应开设在压铸件局部壁厚的地方，并且增大其容量和溢流口的厚度，以便将气体。夹渣和缩松转移到该处，改善压铸件厚壁处的质量。 （ 5）
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