毕业设计---减振器接头压铸模具设计.doc

目目 录录 1 前言 1 1.1 课题内容 1 1.2 课题背景. 1 1.3 课题的来源及要求. 2 1.4 模具国内外发展概况. 2 2 总体方案设计. 4 2.1 零件工艺分析. 4 2.1.1 铸件尺寸精度. 5 2.1.2 模具材料的选择. 5 2.1.3 脱模斜度. 6 2.2 压铸机的选择 6 2.3 绘制铸件毛坯图 8 2.4 对模具结构的初步分析. 9 2.4.1 分型面的选择. 9 2.4.2 浇注系统的设计.10 2.5 排溢系统设计. 11 2.6 减振器接头压铸模具总体方案设计. 13 2.6.1 设计压铸模的基本要求. 13 2.6.2 总体方案的设计. 14 2.7 模架与成型零件的设计. 14 2.7.1 冷却系统设计. 14 2.7.2 导柱和导套的设计15 2.7.3 模板的设计. 17 2.8 推出机构的设计. 18 2.9 推出机构的复位与导向. 20 2.10 侧抽芯的设计21 2.11 确定各模板尺寸21 2.12 成形零件尺寸计算24 3 型腔工艺分析及加工仿真 27 4 三维装备图及爆炸视图. 30 5 结论. 32 参考文献 33 致谢 34 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 1 1 前言 1.1 课题内容 设计一套减振器接头压铸模具。 1.21.2 课题背景课题背景 压铸是压力铸造的简称，是铸造液态模锻的一种方法。 压铸模锻工艺 是一种在专用的压铸模锻机上完成的工艺。它的基本工艺过程是：金属液先 低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面，它随着金属液 的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达 到锻态的破碎晶粒 压铸是将熔融状态或半熔融状态合金浇入压铸机的压室，在 高压力的作用下，以极高的速度充填在压铸模的型腔内，并在高压下使熔融合 金冷却凝固而成形的高效益、高效率的精密铸造方法。高压力和高速度是压铸 时熔融合金充填成形过程的两大特点，也是压铸与其其他铸造方法最根本的区 别所在。作为压铸成型加工的主要工具之一的压铸模具，在质量、精度、制造 周期以及压铸成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、 产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和 速度。随着合金新品种的不断出现以及合金制品在结构、外观上要求的日益提 高，使产品的设计和模具设计过程变得越来越复杂。而传统的模具设计是在二 维环境下采用手工绘图的方式进行的，已经很难满足这种发展变化的需要。过 去模具设计工作主要依靠设计人员的经验，模具的加工制造又在很大程度上依 赖于生产者的操作技能，因此存在模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、 使用寿命短等缺陷。 压铸模具 CADCAM 技术的应用，从根本上改变了传统的产品开发和模具加 工方式，大大地提高了产品的质量、缩短了开发周期、降低了生产成本、强有 力 地推动了模具工业的发展。一些大型的商品化 CADCAM 软件，如 ProEngineer、Cimatron、Flow-3D 等，都已开发出专门用于压铸模具设计的 功能模块，为模具设计提供了十分方便的工具。有资料统计表明，采用 CAD 技 术可以使模具设计时间缩短 50。在欧美一些工业发达的国家，CADCAM 已经 成为模具行业一种普遍应用的技术。在 CAD 应用方面，已经超越了甩掉图板、 二维绘图的初级阶段。在模具设计中采用三维 CAD 软件的企业已经接近 90。 目前，国内也有不少企业开始应用 CAD 软件进行模具设计。 ProE、Flow-3D 等软件在压铸模具设计中的应用，成功地弥补了传统设 计 减振器接头压铸模具设计 2 方法的不足，制品几何造型、分型面的创建、模具的结构设计，都是基于同一 数 据库进行的，既方便，又易保证制品的精度。 1.31.3 课题的来源及要求课题的来源及要求 本课题来源于盐城市江动集团。 A、产品的压铸加工工艺； B、制品测绘、工程图绘制、三维造型及结构优化； C、制品模具设计（全套工程图及三维造型） ； D、上下型腔的加工工艺分析、工艺规程、数控仿真加工及下型腔的工艺卡 片； 1.41.4 模具国内外发展概况模具国内外发展概况 模具,是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家 电和通讯等产品中，6080的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决 定 着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母” 。模具又是“效益放大器” ， 用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。 压铸是一种精密的铸造方法，经由压铸而铸成的压铸件之尺寸公差甚小,表 面精度甚高，在大多数的情况下，压铸件不需再车削加工即可装配应用，而且 表 面处理有多种方法可供选择例如电着、电镀喷沙等，螺纹的零件亦可直接铸出。 从一般的照相机件、打字机件、电子计算机件、卫星零件及装饰品等小零件， 以 及汽车、机车、等交通工具的复杂零件大多是利用压铸法制造的。 压铸法有上述的优点，但亦有下列缺点： (a)压铸合金受限制 目前的压铸合金只有锌、锡、铅、铜、镁、铝等六种，其中以铜合金的熔 点最高。最近亦有铸铁压铸的报告，但为了经济上的因素，仍须研究有关之材 质，模具材料及作业方法等。 (b)设备费用昂贵 压铸生产所需之设备诸如压铸机、熔化炉、保温炉及压铸模等费用都相当 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 3 的昂贵。 (c)铸件之气密性差 由于熔液经高速充填至压铸模内时，会产生乱流之现象，局部形成气孔或 收缩孔，影响铸件之耐气密性。 根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经 过 行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精 度 将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具 中 的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大 发 展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前 景 十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也 将 提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将 不 断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场 未 来走势的变化。 减振器接头压铸模具设计 4 2 总体方案设计 根据减振器接头压铸模结构特点，为了满足客户能更快更换近似产品，低 成本要求，成型部分采用了镶块结构，这样除了更换成型零件外，其余模具零 件可以重复使用。因为压铸件壁厚较大，要使零件致密，所用压铸机型号要远 大于计算值，以使铸件在低速高压充填条件下成型。为了减少加工和转配过程 中侧向分型于抽芯机构的累积误差，便于侧向抽芯机构的装配维护和顺畅导滑， 侧滑块和侧型芯的定位孔没有采用精密配合设计，而是采用单边留取 0.8mm 间 隙浮动装配设计。在开模时使用侧型芯远离模具中心高温区进行喷涂冷却，使 该区域的金属液凝固时致密，降低气孔率。 2.1 零件工艺分析 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 5 图 2-1 减振器接头零件图 图所示为一种减振器接头零件，该压铸件主体形状为旋转体，其中 A、B 、C 三面和直径22、直径 l4 在成形后需进行精加工， 直径 6 孔扩孔后进行攻丝， 加工后不能有孔洞。但这几个部位壁厚较大，极易出现气孔和缩孔。按照生产 效率和设备的要求，经计算模具采用为 1 模 4 件，直径 50、直径 24 的形状通 过侧型芯成型。根据尺寸对零件进行三维造型，采用 Pro/E 三维软件，参数与 文献相关数据一致，造型图 2-2 如下： 减振器接头压铸模具设计 6 图 2-2 减振器接头三维图 综合零件的使用和铸造工艺性能方面的要求，产品选用的是具有优良铸造 和力学性能的 Al-Si-Cu 系铝合金 ZL101。 2.1.1 铸件尺寸精度 铸件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，但还必须充分考虑铝合金的 性 能及成型工艺的特点。由于该铸件要求其外表面光滑，既不会在使用过程中对 人 造成伤害，还要必须考虑其外形的美观。因此该铸件取精度等级为 3 级。 2.1.2 模具材料的选择 压铸模具结构比较复杂，组成一套模具的零件数目较多，而且由于各零件 在 工作中所处的地位、作用不同，对材料的性能要求也不同。总的说来，用于制 作 压铸模具的材料，在质量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性，其次是有一定 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 7 的 强度和韧性，再次是易于加工。因此，应根据模具的结构、性能要求和使用条 件、 模具的制造方法，合理地选用模具材料。模具中各个零件的材料选择如下： a导向零件的材料选择包括导套和导柱，由于在开、合模时有相对运动， 成型过程中要承受一定的压力，或偏载负荷，因此要求表面耐磨性好，心部具 有 一定的韧性，本设计中的导向零件选用 T8A，经过渗碳淬火后表面硬度应达到 46- 48HRC； b浇注系统零件的材料选择包括浇口套等，要求具有良好的耐磨表面、耐 蚀性和热硬性，本设计中的浇注系统零件选用 T10A，经过渗碳淬火后表面硬度 应达到 46-48HRC； c顶出机构零件的材料选择包括推杆和复位杆，要求表面耐磨性好，并具 有足够的机械强度，本设计中推杆选用 20CrMnMo,淬火处理后表面硬度达到 40- 45HRC；复位杆选用 20CrMnMo，淬火处理后表面硬度达到 46-48HRC； d模体零件的材料选择包括各种模板、推板、固定板、垫块等，这些零件 要求具有足够的机械强度，在本设计中选用 20CrMnMo，经淬火处理后表面硬度 达到 40-45HRC，可满足上述要求； e定位零件的材料选择包括定位圈和螺钉，要求其具有足够的机械强度， 耐磨性好，考虑上述要求，定位圈选用 T8A，并表面淬火使硬度达到 50- 55HRC； 螺钉选用 45 钢。 2.1.3 脱模斜度 脱模斜度主要是为了便于脱模。脱模斜度的大小与铸件的形状，脱模方向 的 长度，铸件表面质量有密切关系。一般规律为： a铸件的壁厚大时，成形收缩大，脱模斜度要大； c形状复杂的部分要比形状简单的部分有较大的脱模斜度； d型腔的深沟槽部分如加强筋、突脐，需要较大脱模斜度。一般选取 35。 为了使铸件易于从模具内脱出，在设计时必须保证铸件的内外壁具有足够 的 脱模斜度。由于目前还没有比较精确的脱模斜度计算公式，在选择脱模斜度时， 主要还是参照经验数据，根据 ZL101 的性质在设计中选用 3的拔模斜度。 减振器接头压铸模具设计 8 2.7 型腔数目的确定 按照生产效率和设备的要求，经计算模具采用为 1 模 4 件的设计，型腔数 目为 4 2.2 压铸机的选择 本设计中采用的是卧式冷室压铸机。 a) 计算锁模力 锁紧压铸模使之不被胀型力胀开的力，称为锁模力。为了防止 压铸模被胀开，锁模力要大于胀型力在合模方向上的合力，参见压铸模成形 工艺及模具压铸机的选用，其计算公式为： F1K（F2+F3） （2-2） 式中 F1 压铸机应有的锁模力（KN）； K 安全系数，K=1.25； F2 主胀型力、铸件在分型面上的投影面积，包括浇注系统、 溢流、排气系统的面积乘以比压（KN）； F3 分胀型力，作用在滑块锁紧面上的法向分力引起胀型力 之和（KN）。 主胀型力计算公式为 F2=Ap/10 （2-3） 式中 F2 主胀型力（KN） p 压实压力（MPa），见表 2.3； 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。 表 2-3 压实压力推荐值 压铸合金类型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25-4080-12080-10060-100 电镀件20-30 在这里压射比压选 40MPa。 F2=Ap/10=1320KN 综合考虑斜滑块部分所需的锁模力，模具的空间尺寸，选用国产的中等型 号冷室卧式压铸机 J113 进行生产。 表 2-4 J113 型冷室卧式压铸机的主要参数 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 9 项目名称数值项目名称数值 锁模力/KN4000压室直径/mm60；70；80 压射力/KN180-400空循环周期/s10 模具厚度最大、 最小/mm 750/300一次金属浇入量 （Al）/kg 4.5 动模板行程/mm450空循环次数/次/h180- 拉杆内间距/mm620*620管路工作压力 /MPa 12 推出力/KN180功率/KW22 推出行程/mm120外形尺寸/mm7325*1850*2400 压射位置/mm0；100；200重量/t17 压射回程力/KN108压射速度/m/s5.91 压射行程/mm480建压时间/ms12 2.3 绘制铸件毛坯图 对产品零件图的工艺分析、对模具型腔结构的分析、对压铸设备配置的选 择，这些方面的综合考虑及供需各方的协商结果，都反映在压铸毛坯图的图形、 数字、文字和符号的表达中。 用 AUTOCAD 进行毛坯图的二维绘制 绘制毛坯图需要表述的主要内容如下： a） 压铸件的形状、尺寸及精度； b） 指明留有加工余量的表面； c） 机械加工时定位用的毛坯基准表面，可用网状细实线表示范围和用特 定符号指明位置； d） 镶嵌件的图号及镶铸的位置和尺寸； e） 主要分型面位置、动模及定模的开模方向； f） 推杆位置坐标及其顶端尺寸； g） 余留浇口、溢流槽残根的位置及大小； h） 压铸工艺附加物形状及尺寸（如肋、凸台、过道、补贴）； i） 压铸工艺上图案、文字、制造标记、厂家代号、生产年月等的 形状、尺寸及位置； g） 未注明出模斜度的数值及其取值方向； k） 未注明圆角半径的数值； l） 未注明尺寸公差的标准代号及所属公差级别； m） 压铸件验收的标准代号、要求的类别及允许的缺陷级别； n） 压铸件需进行特殊检验的内容，如力学性能、承压致密性试验等； 减振器接头压铸模具设计 10 o） 合金种类、牌号及其技术标准代号； p） 压铸毛坯重量； q） 所属的产品零件图号及名称； r） 订货单位的名称或代号。 2.4 对模具结构的初步分析 2.4.12.4.1 分型面的选择分型面的选择 分型面是从模具中取出铸件和凝料的动、定模接触面，通常指的是压铸模 的定模与动模表面，分型面是由压铸件的分型线所决定的。而模具上垂直与锁 模力方向上的接合面，即为基本分型面。压铸模的分型面同时还是在制造压铸 模时的基准面。因此，在选择分型面时，除根据压铸件的结构特点，并结合浇 注系统安排形式外，还应对压铸模的加工工艺合装配工艺以及压铸件的脱模条 件等诸多因素统筹考虑确定。 确定分型面主要根据以下的原则： a) 开模时，能保持铸件随动模移动方向脱出定模，使铸件保留在动模内。 b) 有利于浇注系统、溢流系统和排气系统的合理布置。 c) 要求不影响铸件的尺寸精度。 d) 使压铸模的结构简化并有利于加工。 e) 其他：如考虑铸造合金的性能、避免压铸机承受临界负荷。 f) 应选在压铸件外形轮廓尺寸的最大断面处,使压铸件顺利从模具型腔中 取出。 根据减振器接头零件的形状特点和使用要求， 将动模和定模的分模线取在 动模镶块和定模镶块的连接位置， 在带有长圆孔的侧面， 采用侧向滑块分型 抽芯机构， 图 2-6 显示了侧向型芯及镶块的构成。滑块工作行程较短， 斜销 与滑块上与之相配的滑孔均取滑移斜角 20 度， 滑块锁紧角为 25 度 . 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 11 图 2-6 斜滑块机构 模具的工作零件加工采用镶块结构。 2.4.22.4.2 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统的主要作用是把金属从热室压铸机的喷嘴或冷室压铸机的压室导 入型腔内。浇注系统和溢流、排气系统与金属液进入型腔的部位、方向、流动 状态，型腔内气体的排出等密切相关，并能调节充填速度、充填时间、型腔温 度等充型条件，其设计是压铸模设计的重要环节。 浇注系统的设计 压铸模的浇注系统是金属液在压力作用下充填型腔的通道。由直流道、横 流道、内浇口所组成。 压铸模的浇注系统是金属液在压力作用下充填型腔的通道。卧式冷压室压 铸机普通浇注系统,由直浇道、横浇道、内浇口组成,余料与直浇道合为一体,开 模时,整个浇注系统和压铸件随动模一起脱离定模; 卧式冷压室压铸机采用中心 浇口时的浇注系统,由直浇道、横浇道、内浇口及余料组成,在设计模具时,定模 部分必须增加一个分型面,开模时,定模部分首先分型,在分型的过程中将余料切 断或拉断,然后再在另一个分型面分型,将铸件脱出。 浇注系统的主要作用是把金属液从热压室压铸机的喷嘴或冷压室压铸机压 室导入到型腔内。浇注系统的和溢流、排气系统与金属液进入型腔的部位、方 向、流动状态，型腔内气体的排出等密切相关，并能调节充填速度、充填时间、 型腔温度等充型条件，其设计是压铸模设计的重要环节。 浇注系统设计的主要内容 A. 分析铸件的结构特点和压铸工艺性。 B. 根据铸件的外形尺寸和复杂程度，合金种类、铸件重量和投影面积等， 确定所采用的压铸机的种类和型号，为确定浇注系统总体结构提供依据。 减振器接头压铸模具设计 12 C. 了解铸件的使用场合、内部和表面质量要求、尺寸精度、承受负荷状况 以及耐压要区别铸件上有特殊要求的尺寸，基准面和机械加工要求。 D. 确定金属液进入型腔的位置和流向。 E. 确定浇注系统的总体结构和各组成部分的尺寸。 整个浇注系统的设计中最重要的是内浇口的设计。由于铸件的形状复杂多 样，涉及的因素很多，设计时难以完全满足应遵循的原则，内浇口的截面积目 前尚无切实可行的精确计算方法，因此进行内浇口设计时，经验是很重要的因 素。 浇注系统按金属液进入型腔的部位和内浇口形状，大体可分为下列几种形 式：侧浇口、中心浇口、顶浇口、环形浇口、缝隙浇口、多支点浇口和点浇口， 以适应不同压铸件的需要。 a)侧浇口 侧浇口的特点是金属液流入型腔部位的适应性强，可灵活利用 铸件的形状特点选择位置，也适用于多型腔模具，去浇口方便，可以设计成切 线方式改善流动条件。 b)中心浇口 中心浇口的特点是金属液进入型腔后，从型腔深处推向分型 面，有利于排气；流程均匀，有利于热平衡；流程短，动能损失少，有利 于压力传递；浇道金属消耗少，压铸机受力状况好，能提高压铸模有效面积利 用率；但一般只适用于单型腔模具，去浇口较困难。 c)顶浇口 顶浇口的特点与中心浇口相似，不同之处是没有分流锥，直浇 口与铸件连接处即为内浇口，截面大，有利于静压力传递，但同时会有金属液 冲击型芯产生飞溅。当铸件顶部面积大、壁较薄时易引起铸件变形，去浇口困 难。 d)环形浇口 环形浇口的特点是金属液沿型腔壁填充型腔，流动通畅，排 气条件好。环形浇口和溢流槽处可设推杆，有利于铸件外观。但这种浇口金属 消耗多，去浇口困难。 e)缝隙浇口 缝隙浇口的特点是它相当于侧浇口的方向与分型面垂直状态， 内浇口从型腔深处填充型腔，有利于排气和压力传递，但浇口需要切除。 f)点浇口 点浇口的特点是金属液从顶部填充型腔，流程短且均匀，能改 善压铸机的受力状况，提高压铸模有效面积利用率。适用于外形基本对称的薄 壁铸件，但金属液直接冲击型芯，产生飞溅，容易粘模，模具结构较复杂。 浇注系统的设计原则：填充时，应尽可能不产生涡流、紊流、喷雾，避免 卷入空气；填充时，首先进入的金属液不应封闭排气槽；在满足排气条件下， 应减少弯、折，选取最短流程；应尽可能避免金属液正面冲击型芯或型腔，防 止产生粘模；应尽可能避免金属液进入型腔后因受阻停滞，产生回流；薄壁框 形铸件，开设浇口时，要防止铸件产生变形；一般选择在铸件厚壁处开设浇口， 有利于压力传递，减少或避免产生缩孔；在某些情况下，应开设盲浇道，以改 善模具热平衡条件，更有利于填充成形。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 13 2. 5 排溢系统设计 溢流槽的设计 溢流槽的作用 A. 排除型腔中的气体，存储混有气体和涂料的冷污金属液，与排气槽配合， 迅速引出型腔内的气体，增强排气效果。 B. 控制金属液充填流态，防止局部产生涡流。 C. 转移缩孔、缩松、涡流裹气和产生冷隔的部位。 D. 调节模具各部位的温度，改善模具热平衡状态，减少铸件流痕、冷隔和 浇铸不足的现象。 E. 作为铸件脱模时推杆推出的位置，防止铸件变形或在铸件表面留有推杆 痕。 F. 当铸件在动、定模型腔内的包紧力接近相等时，为了防止铸件在开模时 留在定模内，在动模上部置溢流槽，增大对动模的包紧力，使铸件在开模时随 动模带出。 G. 采用大容量的溢流槽，置换先期进入型腔的冷污金属液，以提高铸件的 内部质量。 H. 对于真空压铸和定向抽气压铸，溢流槽处常作为引出气体的气始点。 溢流槽的设计要点如下： A.设计溢流槽时要注意便于从压铸件上去除后尽量不损坏铸件的外观。 B.在溢流槽上开设排气槽时，应合理设计溢流槽，避免过早堵塞排气槽。 C.注意避免在溢流槽和铸件之间产生热节。 D.不应在同一溢流槽上开几个溢流口或一个很宽的溢流口，以免金属液产 生倒流，部分金属液从溢流槽流回型腔。 E.溢流口的截面积应大于连接在溢流槽或的排气槽截面积，否则排气槽的 截面积将被削减。 F.溢流槽的布置应有利于排除型腔中的气体，排除混有气体、氧化物、分 型剂残渣的金属液，改善模具的热平衡状态。 排气槽的设计 排气槽是充型过程中型腔内受到排挤的气体得以溢出的通道。其主要作用 是将型腔中的气体排溢到型腔外面去。 排气槽的位置选择原则上与溢流槽基本相同，但还应注意以下几点： A. 排气槽应尽量分布在分型面上，以便脱模。 B. 排气槽应尽可能开设在一个半模上，以便于制造。 C. 当需要增加排气量时，可增加排气槽的数量和宽度，切忌增加其深度， 以免造成金属液堵塞或向外喷射。 D. 溢流槽尾部应开排气槽。 减振器接头压铸模具设计 14 E. 在型腔深处可利用型芯和推杆的间隙排气。 根据排气槽的设计要点,压铸模的排气槽的设置方案主要有以下三个方面: a) 利用配合间隙排气 通常中小型模具的简单型腔可利用推杆、活动型芯 以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙排气，其间隙为 0.03mm0.05mm。 b) 分型面上开设排气槽排气 分型面上开设排气槽的形式与尺寸有两种， A 是排气槽在离开型腔的 58mm 后设计成开放的燕尾式，以使排气顺利、通畅； B 是为了防止在排气槽对着操作工人的情况注射时，熔料从排气槽喷出而发生 人身事故，因此将排气槽设计成转弯的形式，这样还能降低熔料溢出时的动能。 c) 用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又无可 供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔深处镶排气塞，排气塞可用烧结金属块 制成。 根据参考文献本模具取排气槽宽度为 10mm，深度取 0.15mm。 表 2-7 排气槽尺寸 合金种类排气槽深度(mm) 铅合金0.050.10 锌合金0.050.12 铝合金0.100.15 镁合金0.100.15 铜合金0.150.20 黑色金属0.200.30 排气槽宽度(mm) 825 说明 1.排气槽在离开型腔 2030mm 后，可将其 深度增大至 0.30.4mm，以提高其排气效 果。 2.在需要增加排气槽面积时，以增大排气 槽的宽度和数量为宜，不宜过分增加其深 度，以防金属液溅出。 综上所述设计合理的浇注系统， 排气和溢流系统是压铸模设计中的重要环 节。减振器接头零件中心无条件设置浇道， 现将侧浇道设在了零件边缘较长的 一侧， 从图 2-8 所示的模具结构中可以看出， 金属液由压铸机的冷压室流经 下方的直浇口套向上流经扇形的横浇道， 通过侧内浇道导入型腔， 从而首先 充填型腔较深的部位。5 个扁梯形的溢流槽设在了两股合金汇流且最后充填的 薄筋处， 在溢流槽后面设计了排气系统。 2.6 减振器接头压铸模具总体方案设计 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 15 工作原理： 模具采用侧浇口的浇注形式， 运用了斜滑块抽芯及铰链拉出 机构。模具的动作过程如下: 合模，定模板推动斜滑块复位; 卧式冷室压铸机 压射; 冷凝; 开模， 固定在定模上的导销将斜滑块及侧型芯抽出; 通过推杆推 动推板， 从而推动推杆、大小推杆将铸件顶出动模型芯， 制件完全从模具中 脱出。为了提高工作效率，模具设计了水冷系统， 缩短了铸件冷凝时间。 2.6.1 设计压铸模的基本要求 压铸模设计时应考虑如下的基本要求： a）所生产的压铸件，应符合压铸毛坯图上所规定的形状尺寸及各项术要求， 特别是要保证高精度和高质量部位达到要求； b）模具应适合压铸生产工艺的要求，并且技术经济性合理； c）在保证压铸件质量和安全生产的前提下，应采用合理、先进、简单的结 构，使动作准确可靠、构件刚性良好、易损件拆换方便，并有利于延长模具工 作寿命； d）模具上各种零件应满足机械加工工艺和热处理工艺的要求。 e）掌握压铸机的技术特性，充分发挥设备的技术功能和生产能力，模具与 压铸机的连接安装要既方便又准确可靠； f）选用模具零件时，尽可能推广标准化、通用化、系列化。 2.6.2 总体方案的设计 从零件的形状进行初步的分析,该零件为扇形状壳体零件,有大的内侧凹,所 以初步确定需要一面侧抽芯,根据压铸模设计手册压铸模架尺寸系列,选择 了模具的基本模架,确定了基本模架，然后再根据零件形状特点选择相应的抽芯 机构。 2.7 模架与成形零件的设计 压铸模的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。主要构件有定模座板，动、定模套板，卸料板 以及定位销，紧固零件等。 模架的设计要点有： a) 模架应有足够的刚度，在承受压铸机锁模力时，不发生变形。 b) 模架不宜笨重，一便装卸、运输和修理，并减轻压铸机负荷。 减振器接头压铸模具设计 16 c) 模架在压铸机上的安装位置应与压铸机规格或者通用模座规格相 一致,安装必须牢固可靠。 d) 型腔的反压力中心应尽可能接近压铸机合模力中心，防止压铸机受力不 均，导致锁模不严；推出机构的受力中心要求与压铸机的推出装置基本一致，当 推出机构偏心时，应加强推板导柱的刚度，确保在推出工件时平稳。 e) 镶块到模架边缘的模面应留有足够的部位设置导柱、导套、销钉、紧固 螺钉的位置，模架边缘的宽度应进行计算，对设有抽芯机构的模具，模板边框应 满足导滑长度和设置楔紧块的要求。 f) 连接模板用的紧固螺钉和定位销钉的直径和数量应根据受力大小来选取， 位置分布均匀。 g) 为了便于压铸模的吊运和装配，在动、定模模架上设有吊环螺钉，对于 大、中型压铸模，在模板两侧均钻有螺孔，以拧入握柄或吊环螺钉。 h) 压铸模的总厚度必须大于所选用的压铸机的最小合模间距。 2.7.12.7.1 冷却系统的设计冷却系统的设计 在高效生产及大型厚壁铸件压铸时，往往要用强制冷却来保持模具的热平衡。 合理地设计冷却系统，对提高压铸生产率、改善铸件质量及延长模具使用寿命是 十分重要的，根据保护盖的设计要求，选择水冷的模具冷却方法。 冷却水道设计注意事项： a） 同一模具尽量采用较少的冷却水道和水嘴的规格，以避免增加设计和制 造的复杂性。 b） 冷却水道的直径一般为 6-14mm。采用数条直径小的水道，冷却效果要比 一条大直径的水道好。 c） 水道之间的距离和水道与型腔之间距离，锌合金 A 值取 15-20mm，铝 合金和镁合金取 20-30mm. 2.7.22.7.2 导柱和导套的设计导柱和导套的设计 1) 动、定模导柱和导套的设计 导柱和导套设计的基本要求 a）应具有一定的刚度引导动模按一定的方向移动，保证动、定模在安装和 合模时的正确位置。在合模过程中保持导柱，导套首先起定向作用，防止型腔、 型芯错位。 b）导柱应高出型芯高度，以避免模具搬运时型芯受到损坏。 c）为了便于取出铸件，导柱一般装置在定模上。 d）如模具采用卸料板卸料时，导柱必须安装在动模上。 e）在卧式压铸机上采用中心浇口的模具，则导柱必须安装在定模座板上。 由图 2-9 可知导柱的主要尺寸为: 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 17 图 2-9 导柱的基本形式和尺寸 导套的基本形式和尺寸如图 2-10 图 2-10 导套的基本形式和尺寸 导柱、导套必须有足够的刚度，当导柱为四根时，选取导柱导滑段直径的公 式参见参考资料19，第 244 页公式如下： （2- 5） 式中 D导柱导滑段直径（cm）； A压铸模分型面上的表面积（cm ）； 减振器接头压铸模具设计 18 K比例系数，一般 K=0.07-0.09,当 A2000cm 时,K 取 0.07；A=400- 2000cm 时，k 取 0.08；A400cm 时，K 取 0.09。 根据压铸成形工艺及模具P115-116，再根据所设计模具的需要，分别选 取了导柱的固定段的直径 D1=20mm，导柱的台阶段的直径 D2=30mm，台阶 h=6mm。导套的尺寸：导套内孔直径 D=20mm，导套外径 D1=30mm,导套外径台阶的 尺寸 D2=35mm，台阶的高度 h=6mm。 导柱、导套一般都布置在模板四个角上，保持导柱之间有最大开档尺寸，便 于取出铸件。 B) 推板导柱和导套的设计 将推板导柱安装在动模座板上，与动模支撑板上采用间隙配合或不伸入到支 承板内，可以避免或减少因支承板与推板温度造成热膨胀不一致的影响，推板导 柱安装在动模支承板上，不宜于合模力大于 6000KN 的压铸机。推板导柱间的距 离大于 1500mm 的大型压铸模，为避免热膨胀不同对导向精度的影响，最好采用 方导柱和导块，并布置在推板对称线上。 同样根据压铸模设计手册P118-120，选取推板导柱、导套的尺寸： 导柱的固定段的直径 D1=12mm 导柱的台阶段的直径 D2=18mm，台阶 h=5mm；导套 的尺寸：导套的内孔直径 D=16mm，导套外径 D1=22mm。 2.7.32.7.3 模板的设计模板的设计 A) 定模座板的设计 定模座板一般不作强度计算，设计时应考虑以下几点： a) 定模座板上要留出紧固螺钉或安装压板的位置，借此使定模固定在压铸 机定模安装板上。使用紧固螺钉时，应在定模座板上设置“U”形槽，“U”形槽 的尺寸视压铸机定模板的“T”形槽尺寸而定。 b) 浇口套安装孔的位置与尺寸要与素选用的压铸机精确配合。 c) 当定模套板为不通孔时，要在定模套板上设置安装槽。 根据压铸成形工艺及模具P120 模板标准尺寸系列表 5-10，定模座 板尺寸：A=380mm,B=342mm,H=20mm。 B) 动、定模套板的设计 套板一般受拉伸、弯曲、压缩三种压力，变形后会影响型腔的尺寸精度。因 此，在考虑套版尺寸时，应兼顾模具结构与压铸生产中的工艺因素。 当采用滑块时，动、定模套板边缘厚度应增加到 h。h 计算如下： h （2-6） 式中 h动、定模套版边缘增加厚度（mm）； 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 19 抽芯距离（mm）； L包括端面镶块中 T 形槽成形部分在内的滑块总长度 （mm）。 根据压铸成形工艺及模具P122 表 5-12，定模套板的尺寸：长为 380mm，宽为 282mm，高为 75mm；动模套板的尺寸：长为 380mm，宽为 282mm，高 为 65mm。 C) 推板与推板固定板的设计 推板与推板固定板的厚度尺寸参照下表： 表 2-11 推板与推杆固定板的厚度推荐尺寸 推板的平面面积 （mmmm） 推板的厚度 mm 推杆固定板厚度 mm 200200 16201216 200200250630 25321216 250630630900 32401620 6309009001600 40501620 9001600 50632532 根据压铸成形工艺及模具P127 推板与推杆固定板的标准尺寸系列表 5-16 以及本模具的机构特点和轮廓尺寸需要，设计中选取推板和推杆固定板的 长为 200mm，宽为 219mm,推板的厚度尺寸为 20mm，选取推杆固定板的厚度尺寸 为 12mm。 D）模座的设计 模座是支承模体承受机器压力的构件，其一端与动模体结合组成动模部分， 另一端则紧固在压铸机的动模安装板上。模座的两端面在合模时承受压铸机的 合模力，所以两端面应有足够的受压面积。推出铸件时模座又受较大的推出反 力，因此模座与压铸机动模安装板及模具动模支承板或套板的紧固必须可靠。 模座的垫块（或整体模座的相应部位）应沿动模支承板或套版的长边设置， 必要时沿四周设置，以提高动模支承板或套板的刚度。 模座的设计应满足推出距离的要求，必要时还可用以调整模具的总高度， 满足压铸机对最小高度的要求。 减振器接头压铸模具设计 20 a）模座的基本形式：角架式，组合式，整体式，此保护套压铸模具选用组 合式模座形式，此形式由垫块和动模座板组合而成，安装推板导柱和限位钉方 便。 b）安装槽的设置 动模应能可靠地固定于压铸机的动模安装板上，如使用紧固螺钉，可在模 座上设置“U”形槽，如使用压板固定，则在模座上设置安装槽。安装槽的尺 寸及定位根据 J113 型压铸机模板尺寸确定。 2.8 推出机构的设计 压铸模中使铸件从模具的成形零件中脱出的机构，称为推出机构。推出机 构一般设置于动模上。 2.8.12.8.1 推出机构的组成推出机构的组成 推出机构一般由推出元件（推杆、推管、卸料、成形推块、斜滑块等）、 复位元件、限位元件、导向元件、结构元件组成。 2.8.22.8.2 推出机构的分类推出机构的分类 推出机构的基本传动形式有机动推出、液压推出器推出和手动推出三种。 推出机构的结构形式，按动作分为直线推出、旋转推出和摆动推出；按机构形 式分为推杆推出、推管推出、推板推出、斜滑块推出和齿轮传动推出机构等。 此保护盖压铸模具设计中采用的是机动推出形式，机动推出形式的特点是： A. 利用开模动作，由压铸机上推杆推出机构； B. 推出时，对于铸件有冲击，但在正常情况下，不会产生不良后果。 开模、铸件随动模移动，压铸机推杆与推板接触，动模继续后移，铸件被 推出。 2.8.32.8.3 推出机构的设计要点推出机构的设计要点 a） 推出距离的确定 在推出元件的作用下，铸件与相应的成形零件表面的 直线位移或角位移称为推出距离。当抽芯或压铸模结构等方面需要增大推出距 离时，允许推出距离响应增大。 b） 推出力的确定 推出过程中，使压铸件脱出成形零件时所需要的力，称 为推出力。 c） 受推面积和受推力 在推出力的 推动下，铸件受推出零件所作用的面 积，称为受推面积。而单位面积上的压力称为受推力。 根据本模具设计的适用性和经济性，同时也结合设计零件的结构的特点， 考虑推出元件形状较简单,制造维修方便；推出动作简单、准确，不易发生故障， 安全可靠；可根据压铸件对模具包紧力的大小，选择推杆直径和数量，使推出 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 21 力均衡；推杆设置在动模或定模深腔部位，兼起排气、溢流作用。因此，本模 具采用了推杆与复位弹簧两种方法综合运用。 2.8.42.8.4 推杆的设计推杆的设计 推杆推出部位设置要点： a) 推杆应合理分布，使铸件各部位的受推压力均衡。 b) 推杆应设在深腔和包紧力大的部位，要选择推杆的直径和数量，同时推 杆兼排气、溢流作用。 c) 避免在铸件重要表面和基准表面设置推杆，可以在增设的溢流槽上设置 推杆。 d) 推杆的推出位置尽可能避免与活动型芯发生干涉。 e) 必要时，在浇道上合理布置推杆；有分流锥时，在分流锥部位应设置推 杆。 f) 推杆的布置应考虑成型零件有足够的强度。 g) 推杆直径 d 应比成型尺寸小 0.40.6mm；推杆边缘与成型立壁保持 一个小距离；形成一个小台阶，可以避免窜入金属。 根据压铸成形工艺及模具，常用推杆形式有型，型，型三种形 式，结合本模具的设计特点，推杆的基本形式如图 2-12 和尺寸： 图 2-12 推杆的基本形式和尺寸 常见推杆的尺寸系列参照压铸成形工艺及模具，再根据零件机构形状， 推杆分别选用了工作段直径 d 为 6mm、8mm、10mm 三个系列的推杆。 2.92.9 推出机构的复位与导向推出机构的复位与导向 减振器接头压铸模具设计 22 在压铸生产过程的每一次循环中，推出元件推出压铸件后，都必须准确地 回到原来的位置。这个动作通常是借助复位杆来实现的，并用挡钉作最后定位， 使推出机构在合模状态下处于准确可靠的位置。推出机构的复位形式有模外和 模内复位两种，其复位是在合模过程中，定模分型面推动复位杆使推出机构复 位。 图 2-13 复位杆的基本形式和尺寸 2.10 侧抽芯机构的设计 铸件上具有与开模方向不同的内侧凹或侧孔等阻碍压铸件直接脱模时，必 须 将成形侧孔或侧凹的零件做成活动型芯。开模时，先使模具在侧面分型，将活 动型芯抽出，然后再从模具中取出铸件。合模时，又必须使推出机构及抽芯机 构回 复到原来位置，以便进行下一次压铸过程。 侧向分型与抽芯方式一般分为：手动、机动、液压或气动分型抽芯。本模 具 设计中选用机械侧向分型抽芯机构中的斜销分型抽芯机构，借据机床的开模力， 通过斜导柱和划块机构与斜销和滑座来改变运动的方向完成侧向分型抽芯动作， 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 23 合模时利用合模力使其复位。 为顺利地脱出铸件、斜销式侧型芯从成型位置外移到不妨碍制件平行推出 的 位置，此移动距离称为抽拔距。在设计模具时还应加上 25mm 的安全距离作为 实际抽拔距。该模具实际抽芯距 S=S+12=2+12=14mm 。 2.11 确定各模板尺寸 模板各部分结构尺寸如下所示： a)定模座板 长宽厚 380mm342mm20mm b)动模套板 长宽厚 380mm342mm35mm c)推杆固定板 长宽厚 200mm218mm12mm d)推板 长宽厚 200mm218mm20mm e)定模套板板 长宽厚 380mm342mm25mm 根据上述的设计，最后设计出的模具的总装图如下： 减振器接头压铸模具设计 24 （a）主视图 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 25 （b）左视图 减振器接头压铸模具设计 26 （C）俯视图 图 2-14 模具总装图 2.12 成形零件尺寸计算 2.12.1 型芯、镶块结构形式 对于极为简单的形状可以采用整体式的型芯或镶块外，往往采用镶拼方法 组 合成型芯或镶块。本模具采用镶拼式。 2.12.2 型腔和型芯工作尺寸计算 在一般情况下，影响压铸件尺寸精度的因素以铸件构造、压铸模结构和压 铸 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 27 模制造、压铸件收缩率、压铸工艺参数和生产操作、压铸机性能。因此，在计 算 尺寸之前，首先要确定使用制品的压铸收缩率。由于本次使用的材料为 ZL101，由于铸件壁厚较大,其收缩率范围为 0.5%-0.7%，由于铸件最厚处可达 7mm, 所以自由收缩率 取最大值为 0.7%。 a 型腔尺寸镶块为成形铸件外观或外轮廓、凸出部分的。从所成形的铸件上 看，这一类尺寸的公差一般为下偏差，镶块在使用时有磨损，磨损后尺寸增大。 型腔尺寸的计算公式为： 型腔尺寸： 0 0 )7 . 0( DDD 深度： 0 0 )7 . 0( HHH 式中 D，H-铸件外形的最大极限尺寸； -铸件计算收缩率； -铸件公称尺寸的偏差； 根据零件尺寸要求，零件最厚处 D 达到 7mm,最深处 H 达到 25mm,收缩率 选为 0.7%，铸件公称尺寸的偏差选取 0.2mm,故经过计算得型腔尺寸为 7.035mm,深 度为 25.154mm b型芯尺寸型芯为成形铸件的内轮廓、孔、沟槽的。从所形成的铸件上看，这 一类尺寸的公差一般为上偏差。型芯在使用时有磨损，磨损后尺寸减小。 型芯尺寸的计算公式为： 径向尺寸： 0 0 )7 . 0( ddd 深度： 0 0 )7 . 0( hhh 式中 d，h-铸件内形的最小极限尺寸； -铸件计算收缩率； -铸件公称尺寸的偏差； 减振器接头压铸模具设计 28 根据零件尺寸要求，零件最小极限尺寸 d 为 14mm, h 为 10mm, 收缩率 选为 0.7%，铸件公称尺寸的偏差选取 0.2mm,故经过计算得型芯径向尺寸为 14.112mm,深度为 14.084mm c中心距尺寸这一类尺寸为不受磨损影响的尺寸，它仅与加工精度和收缩率有 关。 中心距尺寸的计算公式为： 中心距： )( LLL 式中 L铸件中心距离、位置的平均尺寸； -铸件计算收缩率； -铸件公称尺寸的偏差； 根据零件尺寸要求，铸件中心距离、位置的平均尺寸为 35mm, 收缩率 选为 0.7%，代入式中得中心距为 60mm 通过计算得到了型腔，型芯的具体尺寸，打开 ProE 进行三维 造型的尺寸修改，完成开模的模拟。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010 29 3 型腔工艺分析及加工仿真 A. 定模的工艺性审查 a.定模型腔的结构特点 定模型腔（零件图见附图），该零件是压铸模的型腔部分，以矩形配合面与 定模固定板配合，凹进部分与动模型芯形成闭合空间，注入金属液 ZL101 经冷 却 后形成所需的铝壳体。 零件的主要工作平面有矩形配合面、分模面、不规则平面型腔等。由于型腔 在压铸时需要承受一定的压力和温度，故该零件需要有足够的强度、刚度、耐 磨 性和韧性。 b.主要技术要求 零件图上的主要技术要求有：热处理：50-55 HRC；锐角去毛刺倒钝。 加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度 Ra=0.8 m，侧面的表面粗糙 度 Ra=3.2 m,内轮廓表面的粗糙度为 Ra=0.4 m。 c.零件材料 零件的材料为 45 钢，可以通过热处理来获得所需的机械性能和力学性能。 B毛坯选择 a.考虑到零件所需的性能，选用锻件作毛坯； b.确定毛坯的形状、尺寸：选用 45 钢锻件 21023050（mm）。 减振器接头压铸模具设计 30 C.基准选择 加工中的一次装夹希望能够进行在该基准下的全部加工，这样可以降低由 于基准不重合而导致的基准不重合度误差。根据对工件的加工的初步分析，在 毛坯的初次装夹后可以完成加工，故选用毛坯的初始轮廓面为装夹基准。 D.机床的选择 根据本设计的生产纲领，本模具的加工机床选择通用机床。本模具中加工 平 面选用通用铣床，加工孔时选用通用钻床。由于定模具型腔比较复杂，用普通 机 床难以加工，所以本设计中还选用数控铣床。 E刀具的选择 本设计中，加工平面时选用端铣刀和砂