电机端盖压铸模具设计毕业论.doc

毕 业 论 文 课 题 名 称电机端盖压铸模具设计 分 院/专 业 机械工程学院/模具设计与制造 班 级模具 1211 学 号1201063112 学 生 姓 名 指导教师： 2015 年 5 月 20 电机端盖压铸模具设计 1 摘摘 要要 本次结业设计选择电机端盖压铸模具设计为课题。本课题主要分析了电机端盖 压铸模的成型特点，对产品的注射压力，注射速度和注射成型时间等进行了分析。 对产品结构工艺进行分析并选择的压铸机。结合压铸机类型确定合理的电机端盖压 铸分型面并设计出浇注系统和排溢系统设计以及工作零件的设计。根据产品结构要 求和实际情况选择斜导柱抽芯机构，绘制的模具总装图和主要零件的零件图。 关键词：关键词：电机端盖压铸模、分型面、浇注和排溢系统、抽芯机构 电机端盖压铸模具设计 2 Abstract The topic of this graduation design is the design of die casting die for the motor end cover. This paper mainly analyzes the motor end cover mold forming characteristics of injection pressure, analyzed the injection speed and injection time etc Firstly, the structure of the product process analysis, the preliminary selection of die casting machine. And then combined with the parting surface type die casting machine, and then the design of gating system and exhaust system design, the second is the design of molding parts including the structure selection and calculation, the product has a concave side so it is necessary to have the core pulling mechanism, according to the product characteristics and the actual situation choose the slanted guide pillar extraction the core mechanism, followed by the template size calculation, strength check and related parameters of checking of die casting machine, the die assembly drawing and the main mold parts diagram and completed the graduation design. Keywords: motor end cover die-casting die；the parting surface；gating and exhausting system；core pulling mechanism 电机端盖压铸模具设计 3 目目 录录 前 言1 第一章 绪论2 1.1 铝合金压铸特点.2 1.2 课题设计内容2 第二章 电机端盖压铸模整体设计3 2.1 电机端盖结构工艺性分析 .3 2.2 电机端盖压铸机的选择 .4 2.3 电机端盖分型面的设计 .4 2.4 电机端盖压铸模浇注系统的设计.5 2.4.1 排溢系统设计 .8 2.5 电机端盖成型零部件的设计.8 2.5.1 电机端盖浇注系统成型零件设计 8 2.5.2 电机端盖成型零件设计 .9 2.6 电机端盖抽芯机构设计.11 2.7 电机端盖推出机构与模架设计.13 2.7.1 电机端盖推出机构设计 .13 2.7.2 电机端盖模架设计.14 2.8 电机端盖模具工作原理.16 第三章 结论18 参考文献19 致谢20 电机端盖压铸模具设计 1 前 言 近年来，由于中国工业的迅速发展，压铸行业已逐渐带动许多市场发展。实习 所在的江苏上骐集团有限公司中生产的铁壳电机端盖、转子就是用压铸模具做出来 的，目前有 10 台冷室卧式压铸机和 3 台立式压铸机，日产量达到和压铸模具已经 逐步成为继塑料模具和冲压模具之后第三大模具种类。 因此本次我选择的是电机端盖压铸模具设计为我的毕业设计毕业课题，产品材 料为铝合金 P 牌号为 ADC12。要求表面无毛刺、飞边且无明显熔接痕，同时不产 生明显的翘曲变形。由于端盖上一边有用于接线孔，所以需采用侧抽芯结构。在进 行该模具设计是先利用该塑件产品的三维造型建立模具装配模型，设计分型面并在 在 SOLIDWORKS 软件里利用实体分模对产品进行分模来生成成型部分实体即生成 主型芯型腔三维模型。利用 SOIDWORKS 建立产品的三维模型，然后完成模架的 选择，通过对产品分析来确定浇注系统及排溢系统方案的设计，最后，工作尺寸计 算、型芯和型腔的相关参数进行了校核。 本次论文课题是来源于我的实习工作中，所以我认为毕业之前的实习还是很有 作用的。通过实习我积累了更多的模具知识，增长了以前在学校里面所没有的见识， 电机端盖压铸模具设计 2 第一章 绪论 1.1 铝合金压铸特点 铝合金压铸是指将熔融的铝合金通过压射机构注入模具中，冷却成型。铝合金 工作温度在 600 度左右，压射比压达到 20100MPa。充填速度在 1030m/s 范围内， 它的充填时间很短，最快只要 0.01s。因此它具有效率高，适应于大量生产。 1.2 课题设计内容 a.压铸机选择 分析电机端盖压铸件的材料和结构工艺，选择合理的压射比压，填充时间，充 填速度等压铸工艺参数，并进行压铸机锁模力、开模行程等参数校核。从而选择压 铸机类型。 b.选择合理的分型面 分型面将模具分成型芯和型腔两部分，分型面的选择应综合考虑到压铸件表面 质量要求，容易脱模，便于模具加工等问题。因此说只有设计合理的分型面才可以 保证模具设计顺利的完成。 c.浇注系统及排溢系统设计 浇注系统设计的好坏，可以决定金属充填的情况，从而影响压铸件的质量。同 样，排溢系统在维持模具热平衡中起到很重要的作用。 d.斜滑块抽芯机构设计 只有完成抽芯机构的设计才可以进行型芯，型腔和模体尺寸的设计 e.成型零件的尺寸计算 f.模体尺寸计算，模架选择，并进行强度校核 Comment k1: 电机端盖压铸模具设计 3 第二章 电机端盖压铸模整体设计 2.1 电机端盖结构工艺性分析 图 2-1 所示为电机端盖三维图：， 图 2.1 电机端盖三维图 a.压铸件工艺性分析 如图 2-1 所示，平均壁厚为 4mm，符合压铸工艺要求，压铸件精度是 CT5 此 电机端盖内部有三个直径不同的内孔，且要求有同轴度，在直径最大的内孔断面上 有 4 个加强筋，以保证铸件强度。底部有 4 个直径为 7.5 的圆孔。在端盖的一侧面 有一直径为 16.5 的接线口，故得采用抽芯机构。 b.塑件体积和质量分析 通过 SOLIDWORK 三维建模软件分析，可以精确测得压铸件与浇注排溢系统体积 为 527 cm3。通过查手册可知材料 YL113 的密度为：2.4g/ cm3-2.64g/cm3算塑件的 质量：m=V=2.4 527=1.3kg（密度取 2.4） c.塑件原材料性能分析 压铸件材料为 ADC12（YL113)，密度 2.4g/ cm3-2.64g/cm3，自由收缩率 0.8%1.0%，阻碍收缩率 0.40.6，混合收缩率 0.60.8。YL113 属于过共晶铝硅合金， 材料具有特别好的流动性，同时具有质量轻，中等强度的特点，故适用电机端盖的 材料。 电机端盖压铸模具设计 4 2.2 电机端盖压铸机的选择 该产品属于大批量生产，所以要提高生产效率，卧式冷室压铸机不仅可以提高 生产效率，且操作简单，同时高温下铝合金与铁的亲和力强，易粘合在一起，应与 压室分离。故本次设计选择卧式冷室压铸机。本次论文设计的压铸件投影面积为 142cm2，压铸件重量为 1.00kg。对于铝合金，压射比压在 25100Mpa，动模座板最 小行程是 26mm，采用型号为 DCC280 的压铸机。表 1.1 为所选压铸机： 表 1.1 压铸机参数 型号DCC280 锁模力/KN（mm）2800 拉杆之间的内尺寸（水平 垂 直）mm560560 动模座板行程（mm）460 压射力 （KN）315 压室直径（mm）5070 2.3 电机端盖分型面的设计 压铸模合模时定模与动模接触到的表面称为分型面，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。因此，电机 的端盖压铸模具合理的分型面是从几个方案的优化而来。 选择分型面时一般应遵循以下几项原则： a.分型面应选在电机端盖的最大截面上。 b.应尽量减少电机端盖分型面的数量。 c.考虑压铸件好脱模，一般使电机端盖开模时留在动模一端。 d.保证电机端盖的精度要求。 e.满足电机端盖的外观质量。 f.便于电机端盖模具加工制造。 如图 2.2 所示，选择 1-1 为分型面，不在最大投影面处，压铸件不易推出，如 果选择 2-2 为分型面，无法保证同轴度要求，选择 3-3 为分型面，既在压铸件最大 投影面处，便于顶出产品且有利于排气，在不影响使用性能的情况下同时保证了同 心度的要求。综合以上，选择 3-3 为该压铸件的分型面。 电机端盖压铸模具设计 5 图 2.2 分型面位置 2.4 电机端盖压铸模浇注系统的设计 在压力作用下引导高速金属液充填模具型腔的通道被称为浇注系统，包括直浇 道、横浇道、内浇口和冷料穴。浇注系统的设计对模具热平衡，金属液充填效果， 排气效果以及压铸件表面质量有重要的影响，故合理的浇注系统是模具设计成败的 最重要的条件之一。 如图 2.3 为浇注系统三维图。 电机端盖压铸模具设计 6 图 2.3 浇注系统 a.确定浇注位置 压铸件成型时中间需要型芯，为避免金属液直冲型芯，且前面已经选择了卧式 冷室压铸机，倾向选择侧浇口，所以选择如图 2.3 所示的浇注位置。 b.内浇口设计 对于压铸铝合金产品，我们可以选择下面计算截面积的公式 (式 2.1) 0745.0 g )0268.0(VA 式中： Ag截面积， V是压铸件与溢流槽的体积之和，。 压铸件壁厚是 4mm，属于一般件，根据表格经验数据，可选择 2mm 厚度。对 于方形压铸件一般取其的 0.250.3，所以宽度取 35mm，考虑充填效果，取较短的 内浇口长度，通常取 23，此处取 2mm。 c.直浇道设计 本课题选用的是卧式冷室压铸机，因此在图 2.4 中，直道结构的 2 种方式进行 选择。左图必须要高加工要求和装配要求来实现直浇道与压室压射内孔的同轴度， 这样就增加了许多困难，而右图通过在浇口套开定位孔，然后将定位法兰装入其中， 这样就很容易保证了同轴度要求，因此选择右图所示的浇口套结构。 电机端盖压铸模具设计 7 图 2.4 压铸机头和浇口套连接方式 浇口套内径与压力腔内径相同，对压铸机的选择是 dcc280，其压室直径为 60，70，50。选取 50 为浇口套内径,。直浇道前段角度为 5 度，考虑到材料的耐热 性，所以可选择 H13，热处理硬度为 4448HRC。详细尺寸见附录。 d.横浇道设计 本课题的压铸机为卧室冷室型，且为单型腔模，因此可以选择扇形式。考虑到 模具加工方便，以及应用程度，这里选择梯形作为横浇道截面形状。 对于冷室压铸机 n 取 34，此处取 4，按照截面积 Ar=nAg 来计算，所以截面 积为，截面尺寸可见图 3-3。其中 h 取 7mm，w 取，a 取 98，r 取 2mm。横浇道 长度可依据 L=d/22035)计算，d 为直浇道直径，计算得 L 为 45。 图 2.5 横浇道截面 2.4.1 排溢系统设计 电机端盖压铸模具设计 8 为了尽量排除型腔中的气体，夹杂物，涂料残渣以提到产品表面质量，就要选 择有效的排溢系统。因此在模具设计过程中，排溢系统对于产品具有重要的影响 a.溢流槽设计 本文选择溢流槽在分型面，并为梯形溢流槽。考虑到产品的外围尺寸，可以选 择长为 20，宽为 16，高为 7.。 b.排气槽设计 排气槽主要有平直式和曲折式，为了防止金属液从排气槽出来，这里选择曲折 式排气槽。对于铝合金，排气槽深度设为 0.100.15，宽度为 625，本课题取深度 为 0.10，宽度为 6。 2.5 电机端盖成型零部件的设计 电机端盖成型零件设计包括浇注系统成型零件（浇口套和分流锥）设计和产品 成型零件（型芯、型腔、镶件）设计 2.5.1 电机端盖浇注系统成型零件设计 压铸模具的浇注系统成型零件合理选择，考虑实际情况，浇注系统成型零件材 料应该是可以承受高温、高压的工作条件。电机端盖模具设计选择 H13 材料,热处 理要求为 4448HRC。 a.浇口套的设计 图 2.6 浇口套结构形式 如图 3.1 所示，该浇口套结构可以消除装配误差，同时加工方便，所以本课题 选择该浇口套。 电机端盖压铸模具设计 9 浇口套详细尺寸见附录。 b.分流锥设计 本题是采用单型腔侧向分流的浇注系统，所以可以选择如图 3.2 所示的偏心结 构形式的分流锥三维图。 图 2.7 分流锥三维结构 2.5.2 电机端盖成型零件设计 同浇铸成型零件一样，铸件成型零件也要承受高温高压，耐腐蚀。所以选择 DAC 为铸件成形零件的材料，热处理硬度为 5052。型芯采用局部组合式结构，中 间大的通孔由大的型芯成形，分型面上的 4 个小孔由 4 个小镶块来成形。镶块可以 通过台阶固定在大的型芯上。型腔采用组合式结构。收缩是影响压铸件尺寸的主要 因素，压铸件收缩率有自由收缩率，阻碍收缩率和混合收缩率三种。其中混合收缩 率适用于大多数场合。查表取铝合金 YL113 混合收缩率为 0.7%。拔模斜度一般在 1至 3，的设置主要是为了模具很好的分模本课题中小型芯取 1，型芯与型腔 取 2。 按照式 2.2 计算型芯和型腔尺寸 (式 2.2) )n（AAA 式中： A成型件尺寸 电机端盖压铸模具设计 10 收缩 公差 已知铸件尺寸公差按照 GB/T6414-1999。由铸件图可知型芯尺寸有： 110，47，30， h32，h17，h9, 47.5。型腔尺寸有：116，130，65，h6, h4，h48，R4。中心尺寸有：L92。 a.型腔尺寸计算 型腔的尺寸计算公式为： (式 2.3) )7.0-（ - AAA 124.0 0 5/62.0 00 0 62.0- 38.116）0.620.7-%7.0116116（116 A 124.0 0 5/62.0 00 0 62.0- 48.130）0.620.7-%7.0130130（130 A 112.0 0 5/56.0 00 0 56.0- 06.65）0.560.7-%7.06565（65 A 10.0 0 5/50.0 00 0 50.0- 99.47）0.500.7-%7.04848（48 A 084.0 0 5/42.0 00 0 42.0- 82.5）0.320.7-%7.066（6 A 084.0 0 5/42.0 00 0 42.0- 81.3）0.320.7-%7.044（4 A b.型芯尺寸计算 型芯的尺寸计算公式为： (式 2.4) )7.0（ - AAA 0 0.124- 0 0.62/5- 062.0 0 20.111）0.620.7%7.0110110（110 A 0 0.10- 0 0.50/5- 050.0 0 68.47）0.500.7%7.04747（47 A 0 0.092- 0 0.46/5- 046.0 0 55.32）0.460.7%7.03232（32 A 0 0.084- 0 0.42/5- 042.0 0 41.17）0.420.7%7.01717（17 A 0 0.084- 0 0.42/5- 042.0 0 32.9）0.360.7%7.099（9 A 0 0.084- 0 0.42/5- 042.0 0 81.7）0.360.7%7.05.75.7（5.7 A 电机端盖压铸模具设计 11 c.中心距位置尺寸计算 公式为： (式 2.5) )（ - AAA 056.065.92）5/28.0（）%7.09292（92 - A 2.6 电机端盖抽芯机构设计 由之前产品工艺分析，电机端盖侧面有一直径为 16 深度为 10 的接线孔，因此 需要采用抽芯机构，本课题中采用抽芯机构 a.电机端盖抽芯力确定 根据下列公式计算抽芯力： （式)sincos(cApF 2.6） 式中： A 压铸件包住型芯的面积,mm2； 挤压应力，对于铝合金 p=1012Mpa，取 12 Mpa。 p 脱模斜度，此处取脱模斜度 1； 压铸件对型芯的摩擦系数，根据实际情况选择 0.25。 经 SolidWorks 分析，侧孔的对型芯的包络面积为 517.34mm2，代入公式则可以 计算出侧抽芯力为 1500N。 b.电机端盖抽芯距计算 根据下列公式得到抽芯距： （式5)3（h S 2.7） 式中： S 抽芯距 mm； h电机端盖压铸件上接线孔深 mm。 此次电机端盖压铸件，接线孔深度为 10mm，故可以将侧抽芯据定为 13mm。 电机端盖压铸模具设计 12 c.电机端盖斜导柱设计 电机端盖压铸件接线孔深度为 10mm，通过计算抽芯距为 13mm，接线孔直径 为 16，得到侧抽芯力 1500N，斜导柱侧抽芯机构可以满足使用要求，此次定位斜导 柱抽芯机构。斜导柱固定端选择 H7/s6 的过度配合，斜导柱工作端选择 H11/h11 的 间隙配合。斜导柱倾角常选用 10、15、18、20、25，这里定为 18。 斜导柱材料有 45 钢、T8、T10、低碳钢渗碳 55HRC 选择，大多数选择 T8、T10 钢。 （1）确定斜导柱直径 根据式计算直径： （式 3 2 ）cos30/(hFd c 2.8） 式中： Fc 抽芯力，单位 N； h 斜导柱受力点到固定端垂直距离； 斜导柱倾角，此处取 20。 得到直径为 15mm。 （2）确定斜导柱总长 斜导柱总长计算公式 2.9 如下： (式 2.9) 式中： L总 斜导柱总长，mm； d2 斜导柱固定部分大端直径，取 22mm； 斜导柱固定板厚度，mm；h d 斜导柱工作部分直径，mm； s侧向抽芯距离，mm。 所以总长是 175。 d.电机端盖滑块设计 )105( sin tan 2 d cos tan 2 2 43210总 shd LLLLLL 电机端盖压铸模具设计 13 考虑到加工方便，故采用将 T 型在底部的滑块的结构。对于单型芯，滑块宽度 C 和高度 B 可按照直径+（1030）来计算，所以选择宽度和高度均为 40。长度 L0.8C 且 LB,同时考虑安装型芯部分长度和其他情况，取长度是 50。滑块与导 滑槽之间采取 H9/f9 间隙配合，如图所示为滑块三维图。 图 2.8 滑块结构 e.电机端盖滑块定位装置设计与锁紧设计 此次课题采用螺钉固定挡板长度设计以保证滑块的行程。关于锁紧，则是通过 在定模套根据滑块外形尺寸在定模套上开设成型槽来实现。 2.7 电机端盖推出机构与模架设计 2.7.1 电机端盖推出机构设计 在模具中为了方便压铸产品从型芯中取出的系统被称为推出机构。因为采用了 4 根直径为 20 的复位杆可以起到推板导向作用，故未设置推杆导柱和导套，推出机 构有多种推出形式，本课题选择推杆推出形式。 a.推杆设计 本次设计中有选择圆形截面形状的推杆，推杆通过整体沉入式固定，推杆前端 与型芯采用 H7/f7 的间隙配合。材料选用 SKD61，淬火处理硬度 HRC5055。 其截面积计算公式为： （式n/ 推 pFA 2.10） 电机端盖压铸模具设计 14 式中： A推杆前端截面积，； 推杆承受的总推力，N； 推 F n推杆数量； p许用受推力，值为 50，单位 MPa。 设计中共使用 16 个推杆，而可由公式： （式 包推 KFF 2.11） （式)sincos( 包 ApF 2.12） 确定，其中 K 取 1.2，而=39033N，因此取=46840N。 确定了，可确定了截面积为 585.5，因此可以选择 8 个的直径为 6 的推杆， 4 个直径为 8 的推杆和 4 个直径为 5 的推杆。 b.导向机构设计 采用导柱导套的导向装置，4 根导柱分别对称的分布在模架 4 角，具体位置可 以参考后面的附录。材料为 T8A，淬火硬度 HRC5055。 c.复位机构设计 本次压铸模具采用的是复位杆进行复位的。4 个复位杆分别对称的分布在成型 镶块外，具体位置可以参考后面的附录。材料为 T8A，淬火硬度 HRC5055。 2.7.2 电机端盖模架设计 本次设计中，选着了 4 根直径为 20 的复位杆，可以兼做推板导柱的作用，故 省去了推杆导柱和导套。模架设计是通常先根据型腔尺寸确定模仁尺寸，再确定型 腔套板尺寸，最后得到整个模架尺寸。 a.确定模仁长，宽尺寸 已知型腔长为 130，宽为 130，深为 52，查表可知模仁侧壁厚为 1530，取 25, 又考虑到浇注系统和溢流槽，可以初步确定模仁尺寸 220、250，但由于本课题中存 在抽芯机构，所以长应在存在抽芯机构的一边加上一定的长度，最终长取 270 宽为 250。 b.确定模仁厚度 电机端盖压铸模具设计 15 由表可知模仁底部厚度大于等于 15，此处取 20。模具厚度=底部厚度+腔深度 =20+52=72。 c.确定型腔套板长宽 本课题选择的压铸机型号为 DCC280，锁模里为 1280KN，小于 1800KN，查表，取模 套底边厚度为 60，计算出长宽分别为 387、370，参照标准化的模架可以选择长宽 为 400、400。 d.确定型腔套板厚度 已知型腔套板尺寸和模仁厚度，查表可以取定模板厚度为 115 e. 400400 型模架其他各板尺寸 查表可知 定模座板： 40040040 定模套板： 400400115 动模板： 40040070 支撑板： 40040063 推杆固定板： 40026416 推板： 40026432 垫块: 高推出行程+推板厚+推杆固定板厚+（510）=26+32+16+10=84， 所以高取 90 4006390。 动模座板： 40040032 f.校核支撑板强度 由胀形力=（1+30%）压铸件在分型面投影面积压射比压+分胀形力计算出 总胀形力为 384KN，查表可知支撑板厚为 30、35、40。所以将支撑板厚度定为 63。 如图 2.9 为最终的模架结构 电机端盖压铸模具设计 16 图 2.9 模架总装结构 2.8 电机端盖模具工作原理 图 2.10 电机端盖模具总装二维图 本设计采用冷室卧式压铸机，模具横放在压铸机上。装配图如上图 2.10 所示。 模具先进行预热，在成型部分喷洒蜡，合模，人工装入铝合金熔体进入压室，由压 头压入并充填型芯和型腔。冷却一段时间，开模。模具及压铸机开合模系统带动动 模部分后移，在斜导柱功能的滑块沿导槽向外移动，从压铸件侧孔分离。直至动模 电机端盖压铸模具设计 17 板离开斜导柱时停止运动，同时直浇道凝料随之拉出。此时压铸机推杆开始向前并 接触推板时，推出机构开始工作，推杆在推板的推动下将压铸件从型芯上推出，人 工取出。 第三章 结论 通过对电机端盖压铸产品的工艺性分析，选择压铸机，进行压铸模具整体设计。 由于本产品具有侧凹所以需要有抽芯机构，根据产品特点和实际情况考虑选择斜导 柱抽芯机构，滑块斜度是 20，小型芯脱模斜度选择 1，通过