毕业设计（论文）-液压式压铸模设计.doc

北京工商大学毕业论文（设计）1目录第一章绪论.11.1压力铸造技术简介.11.2选题的目的和意义.21.3选题的现状.31.3.1国外压铸业发展概况.31.3.2国内压铸业的发展特点.41.3.3压力铸造模具的发展前景.41.4本题的主要研究工作.5第二章压铸模的组成及设计.72.1压铸模的结构.72.2压铸模的组成部分.92.2.1模板.92.2.2型芯和滑块.122.2.3推出装置.122.3压铸模的设计.132.3.1压铸模设计的基本规则.132.3.2压铸模设计的步骤.132.3.3压铸模设计的主要内容.142.4分型面的确定.142.4.1分型面的种类.142.4.2确定分型面的原则.152.4.3本设计分型面的确定.162.5成型零件的设计.162.5.1成型零件的结构.162.5.2成型零件的固定和止转.162.5.3成型尺寸的计算.172.6浇注及排溢系统的设计.19北京工商大学毕业论文（设计）22.6.1浇注系统的组成与分类.192.6.2内浇口设计.192.6.3直浇道的设计.192.6.4横浇道的设计.222.7压铸模的冷却.222.8抽芯机构.232.9推出机构.232.9.1推出部位的设置.232.9.2受推面积与受推压强.232.9.3复位与导向.242.10传动机构的设计.242.10.1液压缸的类型及特点.242.10.2液压缸的结构.25第三章液压式压铸模的设计计算.293.1液压缸的设计计算.293.1.1液压缸的负载及负载循环图.293.1.2确定液压系统主要参数.293.2螺栓的设计计算.343.2.1松螺纹联接强度计算.343.2.2紧螺栓联接强度计算.35第四章总结.39致谢.40参考文献.41附录.42北京工商大学毕业论文（设计）3液压式压铸模设计第一章绪论1.1压力铸造技术简介压铸简介压力铸造简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。金属液是在压力下填充型腔的，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为15100MPa。金属液以高速充填型腔，通常在1050米秒，有的还可超过80米秒，（通过内浇口导入型腔的线速度内浇口速度），因此金属液的充型时间极短，约0.010.2秒（须视铸件的大小而不同）内即可填满型腔。压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素，缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件，甚至优质铸件。图1.1，图1.2图1.1一个压铸的循环过程北京工商大学毕业论文（设计）4图1.2压铸型从设计到生产的一般流程1.2选题的目的和意义压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素，缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件，甚至优质铸件。作为压铸生产三大要素之一，结构正确合理的模具是压铸生产能否顺利进行的先决条件，并在保证铸件质量方面起着重要的作用。由于压铸工艺的特点，正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素，而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提，模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种因素预计的综合反映。如若模具设计合理，则在实际生产中遇到的问题少，铸件下机合格率高。反之，模具设计不合理，例如一铸件设计时动定模的包裹力基本相同，而浇注系统大多在定模，且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产，无法正常生产，铸件一直粘在定模上。尽管定模型腔的光洁度打得很光，因型腔较深，仍出现粘在定模上的现象。所以在模具设计时，必须全面分析铸件的结构，熟悉压铸机的操作过程，要了解压铸机及工艺参数得以调整的可能性，掌握在不同情况下的充填特性，并考虑模具加工的方法、钻眼和固定的形式后，才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。压铸模具在现代化建设中起着举足轻重的作用，特别是在汽车行业，压铸模具的使用更为广泛，但由于压铸模具要求精度高，质量好，部分金属模具受热容易变形，影响了模具的质量和精度，压铸模具是压铸生产的主要工艺设备，价格比较昂贵，由于压铸件缺陷的昌盛而导致模具的更改将延误生产进度，从而压铸业提出更高要求：北京工商大学毕业论文（设计）5特大型汽车压铸件及其模具技术与典型产品经验；铜合金和不锈钢等高熔点金属压铸及其模具寿命；铝合金高效率热室压铸、设备及其模具；切实有效的浇注系统计算技术；提高金属熔液填充流态模拟的可靠性确保大型精密复杂压铸件质量；多品种、小批量生产的压铸模低成本快速制造技术等。特别是CADCAM一体化与人工智能、快速原型制造和远程设计与制造技术相结合，建立崭新的压铸模生产模式，从根本上提高模具质量，降低模具成本，缩短制造周期。而液压传动具有体积小、重量轻；能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速；换向容易；元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；操纵控制简便，自动化程度高；容易实现过载保护等多种优点，因此液压式压铸模具将具备更多优点，使得使用更加便捷。1.3选题的现状1.3.1国外压铸业发展概况由于科学技术水平的提高和经济的发展，以轿车为主体的汽车工业的蓬勃发展，加速了压铸工业水平的提升。总体来说，无论是发展中国家还是发达国家，压铸工业都是在发展中。以美国、日本、德国等为代表的工业发达国家，虽然工业发展处于平衡或有时下降，特别是铸造业在上世纪九十年代处于产量降低时期，但由于汽车轻量化日益受到重视，许多铸铁件已被铸铝件所代替，镁铸件的生产及市场也在迅速扩大，使得压铸业的技术上平和生产规模不断上升。美国是名符其实的压铸件生产大国，美国的压铸工业很发达，产量和技术都属全球首位。美国压铸业的发展对全球有一定的影响，近年来保持略有增长；由于汽车工业对压铸件需求的急剧增长，在本国总体经济不景气的背景下，日本压铸取得了令人惊异的增长速度，压铸年产量不断创出新高。德国镁压铸件的产量在大幅度的增加。另一方面，企业之间的兼并和重组的趋势也在加剧。为缓解竞争压力，降低成本，发达国家压铸厂家纷纷移师海外发展。同时，国际上大型汽车厂家的零部件采购进入全球化时代。在这种大环境中，发展中国家的压铸业获得了难得的机遇，近10年来的发展非常迅速。中国平均年增长率在10以上，东南亚地区和中国台湾地区都非常活跃。统计数据表明，大多数国家的铝合金压铸件占总量的70左右，锌合金压铸件仅次于铝合金压铸件。每个国家都是汽车制造业驱动着压铸行业，汽车业使用的压铸件不低于48（美国），多者可达80（日本）。北京工商大学毕业论文（设计）61.3.2国内压铸业的发展特点我国压铸业经历了半个世纪的发展，特别是近l0余年来，由于国民经济的高速发展，汽车、摩托车工业的突飞猛进，推动了压铸生产的迅速增长。压铸业的市场前景持续看好，压铸企业和从业人员增多，规模扩大。压铸件正在向大型化、复杂化、薄壁化、高性能化、高精度化以及集成化方向发展，如东风本田、东风日产以及上海皮尔伯格公司都已经实现轿车铝合金缸体的大批量生产。压铸市场的发展，得益于压铸技术的进步。这些先进技术的应用为高质量压铸件的大量生产创造了条件。总的说来，我国压铸业技术的发展具有下列特点：1、压铸设备能力提升，压铸机的自动化程度出现飞跃。由于国内制造水平的整体提高和引进先进的计算机控制技术，我国的压铸机制造能力大幅提升，出现了许多具备较强技术实力的大型压铸机制造厂商，如深圳领威科技公司、无锡新佳盛公司等。2、压铸模制造水平大幅提高，压铸模制造周期缩短，压铸模使用得以延长寿命。除了选用优秀的热作模具钢外，大型模具厂家纷纷采用数控加工、电火花、线切割和模具抛光技术来提高模具精度和表面质量，采用真空淬火等热处理工艺来提高模具的硬度和刚性。3、大量压铸新工艺得到应用。为降低铸件废品率，改善压铸件的热处理性能和焊接性能，真空压铸技术、半固态技术、挤压铸造技术被应用到压铸生产中。4、压铸新材料的研究和应用得到推广。一些改善了合金性能的复合材料，正在从科研院校铸件应用到企业生产实践中。镁合金压铸的应用更是遍地开花，从熔炼、压铸、表面处理到回收再利用，形成了完整的产业链，正在产生规模化效益。5、CADCAMCAE技术是提高压铸技术水平的重要途径，能明显提升企业的竞争力，因而得到广泛应用。CADCAM技术在国内的应用日益成熟，CAE技术也越来越受到大型企业的重视。6、先进的管理理念被导入到企业的日常管理中，如TS16949质量体系、丰田模式、日产模式等，加强了压铸生产过程的控制，有效地降低了企业的浪费。1.3.3压力铸造模具的发展前景我国虽然是铸造大国，但远非铸造强国，我国的铸造工艺水平、铸件质量、技术经济指标等较之先进国家还有很大差距。铸造工艺方法以砂型铸造为主，其中手工、半机械化造型仍占很大比例，但近年来我国压铸工业发展迅速，每年保持710的北京工商大学毕业论文（设计）7增长速度。我国的汽车工业也正在成长过程中，为了减轻汽车重量，轿车的铝、镁轻金属用量将进一步增长，这就对压铸件提出了更高的质量要求。我国铸造工艺装备同先进国家相比还有一定差距。20世纪90年代以前，铸造模具的设计使用计算机的很少，制造也主要以普通万能设备为主。进入90年代，巨大的巿场需求，特别是汽车、摩托车业的快速发展，极大地推进了我国铸造模具业的发展。同时随着合资和独资企业的介入，国外先进的模具设备和制造技术的引进，促使国产铸造模具设计和制造技术水平逐步提高，一些企业已经具备设计和制造大型精密模具的能力，如一汽铸造有限公司铸造模具厂设计制造的一套3400t压铸机用的压铸模具，总重达33.5t，是目前国产压铸模具中最大的模具。从长期发展来看，中国经济保持持续增长，今后铸造模具总体需求还会增长。中国模具近年来以平均17的速度增长，高于中国GDP的平均增值一倍多。铸造模具也可以保持同步的发展，因此铸造模具还有很大的发展空间。压铸模具由于其工作状态的苛刻性，对于材料有较高的要求，世界上发达国家都采用优质H13钢，国外模具钢厂直接以优质H13钢模块供应用户，不但方便用户，缩短用户的模块备料周期，更重要的是能确保模块的质量。由于国产H13模块材质得不到保证，影响了模具企业的生产，进口的H13钢价格远远高于国产钢材，为了降低模具制造成本，极待开发国产优质压铸模具用钢。一汽铸造模具厂与吉林大学合作开发的新型高寿命压铸模具用钢，已初见成效。中国的铸造模具企业要发展，就必须转换机制，发展专业化生产，增强巿场意识，促进铸造模具业的产业结构调整；积极推进行业管理，建立行业管理协调网络；加强技术人才的培养，强化一专多能；广泛采用CADCAMCAECAPP技术，提高铸造模具设计和制造水平；大力发展快速制模和快速成形技术、高速加工技术、高速测量技术和逆向工程等新技术、新工艺、新材料；提高铸造模具标准化水平和扩大标准件的使用范围。模具企业必须不断提高自身的技术水平和管理能力，才能在国内模具巿场有立足之地，才能逐步开拓国外模具巿场。1.4本题的主要研究工作本题设计的主要内容如下：压铸模设计方法；浇注系统设计；溢流与排气系统的设计；成型零件设计；压铸模结构零件设计；抽芯机构设计；加热与冷却系统设计；北京工商大学毕业论文（设计）8受热变形及受力分析；做实验，对实验数据进行分析。本设计研究的方法是根据零件特点，确定分型方案、浇注系统位置和大小、抽芯方案、顶出方案等。然后选择合适的压铸机及相关参数。在此基础上，进一步确定模具整体结构布置方案。最后采用AUTOCAD软件，完成铸模的模具设计。本次毕业设计利用CAD技术来完成压铸模的设计。北京工商大学毕业论文（设计）9第二章压铸模的组成及设计2.1压铸模的结构由于压铸件的结构形状、铸件工艺方案和压铸机的类型格不相同，因此，压铸模的种类和结构多种多样。但是，它们的基本结构大同小异。压铸模始终设计成由两个半模组成（相当于砂型铸造的上箱和下箱），压铸时它们互相闭合在一起。在热室压铸机上，它们与直浇道一起挤向喷嘴，压铸后离开喷嘴（但是带中间喷嘴可省掉这两个运动）。为了取出压铸件，它们互相分开。在卧式冷室压铸机用的压铸模上，省掉了喷嘴，因为在这里金属直接进入压铸模内。压铸模的着两个主要组成部分在下文中称之为“半模”。压铸模打开和闭合的方向在下文中称之为“合模方向”，打开和闭合运动，称之为合模运动。机械加工的压铸模精度很高，以使型腔轮廓（包括收缩量）与压铸件尺寸完全符合。在一般情况下，压铸件不留有加工余量。压铸时，收缩量不仅与压铸合金而且与压铸件的形状以及工艺参数有关，这点要比砂型铸造更为明显。因此，不仅相同合金各种类型压铸件的收缩量不同，而且就是相同的零件在不同部位上的收缩量也是不同的。压铸模的各部分（包括所有的型芯），都是由铁或钢制成的永久性结构。因此，所有位于压铸件取出方向内的压铸模部分都必须是可活动的，以便在压铸结束后完整地取出压铸件。人们将这些部分称之为“压铸模活动部分”；形成压铸件空腔的称之为型芯。形成压铸件外表的主要部分称之为滑块。在这两个半模上型腔的分布是这样的：开模时，压铸件始终在同一个半模内，在这个半模内设置推杆机构。它由许多平行的固定在一个共用推杆板上的所谓推杆组成。推杆可在模板内运动，在压铸位置上，它的正面位于压铸模型面内。但是，压铸后，预推一下。装有推杆机构的半模称为“动模”另半个称为“定模”，因为一般它带有横浇道的直浇道。浇注口一般称之为浇道，不是通过定模就是在两个半模中间的分型面上。第一种形式的浇道称之为不分开的直浇道，第二种形式的浇道称之为分开的浇道。在压铸过程中，液体金属只要在压力作用下就会对两个半模和压铸件内和压铸件上的活动部分（型芯、滑块和推杆）试施加压力，该力使压铸模互相分开，使活动模北京工商大学毕业论文（设计）10块从压铸件挤出。这种“分模力”的大小取决于压铸件的尺寸和液体压力的大小，在小的压铸件上这种分模力也是很大的。此外，在热室压铸机上，流入的金属对压铸施加的力使压铸模离开喷嘴，但是其量是很小的。因此，在压铸位置上，不仅是两个半模相互之间，而且整个压铸模也必须在适当的高压力下锁紧在喷嘴上（或保持压紧），并且处于液体压力下的模块也要牢固地固紧在半模内。为了安装动模和定模以及调整和导准压铸模，在压铸机上安装了固定座，它称之为“压铸模支座”。压铸模支座可以是各种类型的，它也是压铸机的一个组成部分。综上所述压铸模大致可概括为以下几个基本组成部分：图2.11、成型部分。是形成铸件几何形状的部分，形成铸件外表面的部位型腔，形成铸件内表面的部位称为型芯。2、模架部分。是将压铸模安装在压铸机上的构架。3、浇注系统。是沟通压铸模型腔和压铸机压室的部分，是金属液进入型腔的通道。4、排溢系统。是排除压室、浇道和型腔中的气体及污、冷金属液的部分，包括排气道和溢流槽。5、推出机构。把铸件从型腔中推出的机构，通常由推杆、推杆板和推杆固定板组成。6、侧向抽芯机构。是抽出活动型芯的机构。7、导向零件。是引导压铸模各滑动部分按一定方向进行运动的零件。8、加热、冷却系统。是保持压铸模热平衡的机构此外，还有安全装置及紧固零件等。北京工商大学毕业论文（设计）11图2.1压铸模结构示意图1、浇口套；2、浇口垫块；3、动模镶块1；4、定模镶块1；5、定模座板；6、推杆；7、推杆；8、定模型芯1；9、定模型芯2；10、定模镶块2；11、动模镶块2；12、轴1；13、摆杆；14、导套；15、导柱；16、滚轮；17、定模套板；18、预复位杆；19、轴2；20、限位钉；21、小垫块；22、推杆固定板；23、推板；24、推杆；25、右限位杆；26、推杆；27、推杆；28、动模型芯1；29、动模型芯2；30、动模型芯3；31、右限位块；32、推杆；33、推杆；34、推板导柱；35.推板导套；36、动模套板；37、动模座板；38、右斜导柱；39、右滑块；40、右楔紧块；41、活动型芯1；42、右滑动型芯；43、活动型芯2；44、左滑动型芯；45、左斜导柱；46、左滑块2.2压铸模的组成部分压铸模具狭义而言是指包围压铸件的各部分的总称，可以分为三个组成部分：1、模板；2、型芯和滑块；3、推出机构。2.2.1模板中小型压铸模的主要组成部分是两块模板，从模板上加工出型腔，并在模板上固定模块，所有活动部分在模板内运动。根据其含义，它们又分为定模板和动模板。定北京工商大学毕业论文（设计）12模板通常直接固定在所属的压铸模支撑板上。与此相反，动模板通常用紧固架和推杆盖板固定在支撑它的压铸模支撑板上，型芯板和推杆板以及它们的操作机构安排在固定架内，并在其内运动。这种固定架可以设计成各种类型，它可以由一块金属加工而成，也可以是铸铁件或铸钢件或由许多部件组成。模板或模架可以各种方式固定在固定架内和推杆箱内。如果推杆箱不过长（即型芯和推出铸件行程很短时），通过螺栓固定，螺栓从底部通过固定架，旋入模板内。当固定架的长度较大时，使用中间板进行安装，中间板与模板和固定架通过螺栓连接起来。但是，在这种情况下，中间板和固定架在侧面必须充分地超出模板或模架。在任何情况下，不允许模板从分型面上与固定架或模框用螺栓连接。2.2.2型芯和滑块压铸件所有凸台、凸耳（要求在动模或定模内有一空腔），都需要安置活动滑块。同样，所有与合模方向不平行的压铸件空腔，在任何情况下都必须由活动型芯形成。与此相反，与合模方向平行的压铸件空腔不会在型腔内产生凹入；因此。它可由固定型芯形成，只要收缩力没有提出其它要求的话。开模时，压铸件必须离开定模，而留在动模上，在推出时，它又必须从动模内推出，而不产生弯曲或其它的损坏。这就要求被金属以很大力量收缩在其上的所有型芯，虽然平行于合模方向，也要设计成活动的。若型芯在定模上在开模前或型芯在动模上在推出前，必须从压铸件内抽拔出来。由于这样一些考虑，固定型芯的使用可能性受到很大限制，这种限制在定模内要比动模内大。2.2.3推出装置推杆一般是圆形截面，它的直径通常不应小于1.5毫米，而且很少超过16毫米。非圆形截面的推杆，由于制造费用昂贵只是在个别的情况下使用。推杆设置的基本规则是，尽可能地避免压铸材料受弯曲应力、剪应力和拉应力的作用。推杆机构只是在型芯抽拔后才推出压铸件，而且在位于推杆前面的型芯(移动到压铸位置前，推杆必须返回。由于不准时运动造成的严重损伤，应通过适当地安装连锁装置强制地保证所有运动的相互正确次序来避免。北京工商大学毕业论文（设计）132.3压铸模的设计2.3.1压铸模设计的基本规则通过将型腔分布在动、定模内，利用压铸模的活块可以形成各种各样的压铸件的型腔，但是这些压铸件必须尽可能满足一个基本条件，即型芯可从一些凸台、凹腔和空腔内抽拔出来。不具备这个基本条件的压铸件，不能采用这种简便的方式制造。但是，它们通常采用特殊的压铸方法制造，然而增加了制造费用。在多数情况下，型芯从压铸件内退出是直线运动的（不是型芯直线运动，就是固定在型芯上的压铸件作直线运动）。有时，不可能自由运动的型芯，可通过其它方式的运动抽出，例如形成内螺纹的型芯，可螺旋拧出。如果要使型芯通过直线运动从由其形成的凹腔中抽出，则凹腔必须至少在一个方向上没有凹坑。型芯可“自由运动”的这个方向，在下文中称之为“型芯以及压铸件凹腔的可能的轴向方向”。圆柱形孔，特别是所有圆柱形和棱形空腔只有一个“可能的轴向方向”，与此相反，锥形的型腔可有几个“可能的轴向方向”，按照设计观点，从这些轴向方向中选择实际的型芯运动方向。所以，将那些可与这个方向平行移动的型芯或那些在推出压铸件时由于平行合模方向的移动而与它偏离的型芯，理解为“与合模方向平行的型芯”。为在开模时使压铸件留在动模内，型腔必须这样分布在动、定模内：即尽可能多的夹住压铸件的压铸模部分安置在动模内。为此，应特别注意铸件牢固地收缩在其上面的大型芯，以及与合模方向不平行的型芯和滑块。这些型芯和滑块由于其位置而牢固地夹住压铸件。因此，应将这些部分尽量地安排在动模内，这样，动模通常包括了型腔的较大部分和较多的复杂部分以及多数的活动零件，因此与定模相比，它是较重和较复杂的半个压铸模。2.3.2压铸模设计的步骤1、对零件图进行压铸工艺审查；2、选定工艺方案；3、选择压铸机的种类、型号；北京工商大学毕业论文（设计）144、确定压铸模的总体结构方案；5、绘制铸件图；6、绘制压铸模总图和零件图；7、试铸、压铸型零件图修正和定型。2.3.3压铸模设计的主要内容1、布置分型面、型腔位置、浇注系统和排气溢流系统。2、确定成形部分的分割、镶块的镶饼的固定方式。3、确定型芯的分割位置尺寸、固定方式或动作方式。4、计算抽芯力，确定抽芯机构及主要部分尺寸。5、确定动型和定型镶块，动型和定型套板的外形尺寸，以及导柱、导套的位置和尺寸。打吨位压铸机用的压铸型尽可能采用整体型腔模板，或采用镶块及不通孔动模套板结构。6、确定推杆、复位杆的位置，确定推出机构及各部分尺寸。7、布置冷却和加热管道的位置并确定其尺寸。8、确定镶嵌件的装夹、固定方式。9、按现有的标准选用有关零部件、料块、标准模架、模套、模座等。10、计算压铸模总厚度，核对压铸机允许的最小或最大压铸模厚度。11、按压铸模的外形轮廓尺寸，核对压铸机拉杠间距或最大开挡时的拉杠间距空间。12、按定型和动型座板尺寸，核对压铸机压室位置和安装槽（或孔）的位置。13、根据选用的压射比压，计算压铸模在分型面上的涨型力总和，复核压铸机的锁型力。2.4分型面的确定压铸模的动型与定型的结合表面通常称为分型面。压铸模一般只有一个分型面，但有时因铸件结构特殊，或为了满足压铸生产的工艺要求，方便地选取出铸件和余料，往往需要再增设一个或两个辅助分型面。2.4.1分型面的种类根据压铸模分型面的形状，可将分型面分为平直型、阶梯型、倾斜型和曲线型四种。北京工商大学毕业论文（设计）15下图2.2展示了四种类型分型面。（a）采用平直型面的压铸模结构简单，便于制造，应用最广。（c）阶梯分型面由几个阶梯平面组成，往往浇注系统设在一个阶梯面上，而排溢系统设置在另一个阶梯面上，利用金属液的充填和排气。（b）倾斜分型面和（d）曲线分型面沿铸件的斜面或曲面设置，应用较少。（a）平直分型（b）倾斜分型（c）阶梯分型（d）曲面分型图2.2分型面的类型2.4.2确定分型面的原则1、开型时，铸件必须能够留在动模内。2、使铸件容易从模具中取出。3、不同轴度与尺寸精度要求高的部分尽可能设置在同一半模内。4、分型面尽量不要设在表面质量级别高的、不加工的面或圆弧面上。北京工商大学毕业论文（设计）165、分型面的设置应有利于开设浇注系统、排溢系统，便于清理、涂刷涂料，便于去除毛刺、飞边、浇口、溢口残痕。6、分型面的设置应尽量简化压铸模结构，如减少抽芯机构等。7、应充分考虑合金的铸造性能。2.4.3本设计分型面的确定本设计生产的压铸件由于是圆盘状对称图形。此结构相对简单，可采用平直分型便可实现压铸。2.5成型零件的设计2.5.1成型零件的结构成型零件的结构形式有整体式和镶拼式两种。整体式结构特点强度高，刚性好，适用于小型、简单、精度要求不高的模具。镶拼式结构可分为整体镶块式和组合镶块式，其特点是能合理使用热作模具钢，降低成本，便于机械加工，便于更换和修理易损件。压铸件的局部结构改变时，不致使整套压铸模报废。拼合处的间隙利于排气，但降低了压铸型模的导热性能，且间隙处易产生飞边。成形零件镶拼应遵循以下几个原则：1、便于机械加工。镶块的形状应尽量采用圆形、矩形或方形，尽量避免不规则形状。2、镶块和型芯应用足够的强度，定位准确、牢固。3、避免锐角和薄壁。4、镶块的结构应尽量减少热处理时的变形或开裂，尽量避免截面厚度相差悬殊或产生锐角和锐边。5、便于维修和更换。6、不妨碍铸件外观。考虑以上叙述设计原则，本设计又根据铸件特点及加工简便的考虑，选择整体镶块式的镶拼式结构。2.5.2成型零件的固定和止转1、镶块的固定形式北京工商大学毕业论文（设计）17台阶式：镶块采用台阶式，用支承板或座板压紧，常用于型腔较深或一型多腔的压铸模。台阶式固定方法便于设置推杆孔和冷却孔。螺钉式：通孔套板或不通孔套板上的镶块均可以采用螺钉固定。这种固定方式不便于设置推杆和冷却孔。2、型芯的固定台阶式：型芯采用台阶式，用压板压紧。固定方法简单，应用广泛。螺钉式：型芯直径较大时，可采用螺钉固定。3、成型零件的止转形式对外型为回转体的镶块或型芯，在成型部分为非回转体时，应采用止转形式以保持镶块或型芯与其它零部件的正确位置。常用的止转形式有采用圆柱销止转，加工方便，应用广泛；或者采用定位块止转，定位可靠，精度较高，但加工困难，应用不多。综上所述，本设计的镶块采用台阶式的固定形式。型芯也采用台阶式固定，由于型芯属于圆柱回转体，所以也需要用圆柱销止转。2.5.3成型尺寸的计算成型零件上构成铸件形状的工作部分的尺寸，称为成形尺寸。1、压铸件的收缩率设计压铸模时计算成型零件尺寸采用的收缩率按下式确定：100%AAA式中-压铸模型腔的尺寸，mmA-铸件的尺寸，mmA根据经验数据此设计铸件采用铅锡合金作为材料。其收缩率在0.30.4之间，此铸件由于壁厚比较厚，所以选取收缩率为0.4。2、压铸模制造公差压铸模制造公差是成形部分在机械加工过程中允许的误差，以表示。在通常的情况下，取铸件公差的1514。此铸件选用IT8精度等级。铸件的公差查表得=0.40，压铸模公差为北京工商大学毕业论文（设计）18=0.080。3、成型尺寸计算成型尺寸包括型腔尺寸、型芯尺寸和成形部分的中心距离和位置尺寸等。因为影响尺寸精度的因素很多，有些因素随时都在变化，要精确计算成形尺寸是困难的。一般都是采用调整上下偏差的方法来确定成形尺寸。（a）型腔尺寸计算。型腔磨损后尺寸增大，在计算型腔尺寸时应保持压铸件外形尺寸接近最小极限尺寸。其计算方法如下：为了简化型腔尺寸的计算公示，铸件的极限上偏差规定为零。当偏差的标注不符合此规定时，应在不改变铸件尺寸极限值的条件下，变换基本尺寸及极限偏差值，以适应计算公式。公式如下：00(0.7)DDD00(0.7)HHH式中，-压铸模形腔尺寸，mmDH，-铸件外形尺寸（铸件外形的最大极限尺寸），mmDH-铸件收缩率，%-铸件基本尺寸的公差，mm-成形部分制造公差，mm将铸件尺寸，=转化为，=转化为，D0.40013000.40130.4H0.4002200.4022.4=0.4，=0.40，=0.080代入公式。（b）型芯尺寸计算。型芯磨损后尺寸减少，在计算型芯尺寸时应保持铸件内形尺寸接近铸件最大极限尺寸，为了简化型芯尺寸的计算公示，铸件的极限上偏差规定为零。当偏差的标注不符合此规定时，应在不改变铸件尺寸极限值的条件下，变换基本尺寸及极限偏差值，以适应计算公式。公式如下：00(0.7)ddd00(0.7)hhh式中，-压铸模形腔尺寸，mmdh，-铸件外形尺寸（铸件外形的最大极限尺寸），mmdh北京工商大学毕业论文（设计）19-铸件收缩率，%-铸件基本尺寸的公差，mm-成形部分制造公差，mm将铸件尺寸，=转化为，=转化为，=0.4，=0.40，d00.40350.40034.6h0.4002200.4022.4=0.080代入公式。2.6浇注及排溢系统的设计2.6.1浇注系统的组成与分类浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇口及余料组成。各种类型的压铸机所采用的浇注系统的结构如图2.3所示。（a）热室压铸机用（b）立式冷室压铸机用（c）卧式冷室压铸机用（d）全立式冷室压铸机用图2.3浇注系统的结构图1、直浇道；2、分流锥；3、横浇道；4、内浇道；5、铸件；6、余料北京工商大学毕业论文（设计）202.6.2内浇口设计1、内浇口类型图2.4图2.4内浇口类型2、内浇口位置选择选择内浇口位置的要点如下：使金属液从铸件厚壁处向薄壁处充填；内浇口的设置应使进入型腔的金属液先流向远离浇口的部位；除低熔点合金外，金属液进入型腔后不宜正面冲击型芯，以减少动能消耗，防止被冲击部位受侵蚀产生粘模；金属液的流程应该尽可能短，以防止金属液在充填过程中热量损失过多而造成铸件冷隔或其他缺陷；采用多个内浇口时应注意防止金属液进入型腔后从几路汇合相互冲击，产生涡流、裹气和氧化夹渣等缺陷；避免在浇口部位产生热节；凡精度、表面粗糙度要求较高且不加工的部位，不宜设置内浇口；浇口的设置应便于切除；内浇口应设置在长形薄壁压铸件的端面，不要设置在铸件的中部；管形铸件应围绕型芯设置环形浇口。3、内浇口截面积内浇口中的截面积可按下式计算：ggGAvt式中-内浇口截面积，gA2mm北京工商大学毕业论文（设计）21-通过内浇口的金属液质量，gG-金属液的密度，g。锌合金=6.4g3cm3cm-内浇口处金属液的流速，msgvt-充型时间，s因本设计铸件的特殊性，为了铸造的需要，以及经济的考虑，就不对内浇口进行设计和采用了，具体原因和内浇道的代替方案，在后文的推杆设计部分会加以详细说明。2.6.3直浇道的设计直浇道设计要点如下：1、选择喷嘴导入口直径（）可根据铸件重量选择喷嘴导入口直径。1d2、浇口套导入口的直径应比喷嘴出口直径大0.51mm，使直浇道能顺利脱出。这两个直径的尺寸相差不宜过大，否则会使金属液因截面突然扩张引起局部压力损失和产生涡流卷气现象。3、出型斜度。喷嘴段的出型斜度取，浇口套段的出型斜度取。13013034、直浇道分流锥处环形通道的截面积一般为喷嘴导入口断面积的1.11.3倍，直浇道底部分流锥的直径可按下式计算：22231(1.11.3)ddd式中-直浇道底部分流锥的直径，mm2d-直浇道底部环形截面处的外径，mm3d-直浇道小端直径（喷嘴导入口），mm1d直浇道底部环形通道的宽度应大于3mm，即，以免宽度过小阻碍金3232ddmm属液填充。直浇道与横浇道连接处要圆滑过渡，圆角半径取620mm，以便金属液流动顺畅。分流锥的圆柱体部分应高出分型面（即伸进直浇道中）26mm，借助于金属液凝固对分流锥的包紧力，以便直浇道在开型时顺利脱出定型。在本设计中直浇道部分设计如图2.5。北京工商大学毕业论文（设计）22图2.5直浇道图2.5说明：分流锥呈偏心圆锥形，适用于单一型腔侧向分流；浇口套形成整个直浇道。图中直浇道底部环形通道的宽度为7mm。直浇道与横浇道链接处，圆角半径取4mm。直浇道底部分流锥直径根据公式，带入=9mm，=25mm，得，=9mm，1d3d2d231d由于取通道宽度为7mm，所以取=7mm。2d2.6.4横浇道的设计横浇道是指从直浇道末端到内浇口之间的通道。设计要点如下：1、横浇道的截面积从直浇道起到内浇口止应逐渐缩小。如突然扩大将造成金属液从分型面吸气和增加金属液流动过程中的涡流。2、横浇道应有一定的厚度和长度，以便金属液流过横浇道时的热量损失尽可能地小。3、对于卧式冷室压铸机，在一般情况下横浇道应位于直浇道（余料）的上方，防止压室中的金属液过早流入横浇道。4、对立式冷室压铸机和热室压铸机上所选用的横浇道截面积，单型腔时一般取直浇道导入口截面积的1.2倍左右；对卧式冷压室压铸机上的横浇道截面积，单型腔时一般取直浇道（余料）截面积的0.5倍左右；对于多型腔压铸型不受此限。本设计根据生产实际选用扁梯形截面形状的横浇道。此种横浇道的特点是，金属液热量损失小，加工方便，应用广泛。2.7压铸模的冷却在高效生产时和压铸大型厚壁件时，应采用强制冷却以保持压铸模的热平衡。合理设计冷却系统可提高生产率，改善压铸件质量，延长压铸模的使用寿命。北京工商大学毕业论文（设计）23压铸模常用的冷却方法有水冷、风冷、热管冷却和间接冷却。1、水冷。在压铸模上设置冷却水通道，使循环水通入成形镶块或型芯内。水冷冷却效率高，能有效降低型腔表面的温度，但增加了压铸型结果的复杂程度，主要用于要求散热量大的模具。为了防止型腔表面结露，冷却水的温度应高于室温。2、风冷。对于压铸模中难于用水冷却的部位，可采用风冷，风冷可采用鼓风机鼓风或用压缩空气。风冷不但能冷却压铸型，还能将涂料吹匀，驱散涂料的挥发气体，减少铸件气孔。风冷的冷却温度远小于水冷。3、热管冷却。主要用于难于用冷却水直接冷却的细小部位。在需冷却的细小部位，用热管将热量导出，再用冷却水冷却热管。4、间接冷却。在压铸模的热节部位可以用热传导系数高的合金（铍青铜、钨基合金等）进行间接冷却。本设计采用水冷的冷却方法。2.8抽芯机构压铸件上与开型方向不平行的孔、凸槽或凸缘等的成型部分阻碍压铸件的出型，为此将这些成型部分做成活动型芯。所谓抽芯机构就是带动这些恶活动型芯的机构。本设计未涉及此情况，故对抽芯机构不予以设计。2.9推出机构2.9.1推出部位的设置设置推出部位应遵循以下原则：1、应尽可能避免铸件推出的部位承受弯曲应力、剪切应力和拉伸应力。2、推出部位应设置在最靠铸件包紧的部位。3、应避免损伤铸件的外形，推出部位应设置在使铸件受影响最小的部位。4、为使铸件上不留推杆印痕，应尽量将推杆设在直浇道，溢流包或附加的工艺凸台上。5、应避免与活动型芯发生干扰。北京工商大学毕业论文（设计）242.9.2受推面积与受推压强推出过程中铸件受推出零件所作用的面积，称为受推面积。单位面积上所受的压力称为受推压强。2.9.3复位与导向合型时，复位杆与定型分型面相接触，推出推杆板向后退，与挡钉相碰而停止，达到精确定位。复位的形式有型外复位和型内复位两种。型外复位的复位杆设置在压铸型型体之外，复位平稳，但复位杆长度不易准确调节，仅用于较大的压铸模。型内复位的复位杆设置在压铸模型体之内，无须调整复位杆的长度，复位精度高，应用广泛。推杆导柱的端部用内六角螺钉固定限位环，中间设有弹簧垫圈防止螺钉松动，加工制造方便，但限位精度不够，用于采用通用模座的小型压铸模。常用的导向零件有导钉式，用于中小型压铸模。还有支柱式，在大中型压铸模上应用广泛。本设计将采用圆柱推杆，导向零件采用导钉式，限位用六角螺钉限位。2.10传动机构的设计本设计选用液压缸机构作为动模部分移动的动力传动机构。2.10.1液压缸的类型及特点液压缸是将液体的压力能转换成机械能的能量转换装置，输入的是液体的流量和压力，输出的是力和直线速度。液压缸的结构简单，工作可靠性好，被广泛的应用于工业生产各个部门。按供油方式分为：单作用式和双作用式。单作用式液压缸具有单向液压驱动，靠自重，弹簧或者其他外力回程的特点；双作用式液压缸则是双向液压驱动的。按结构类型的不同分为：活塞式，柱塞式，摆动式和伸缩式。单作用式液压缸大多是柱塞式的，它只能单向运动，退回原位时需要外力，因此正好适用于压铸模，开模时靠手柄把液压缸推回。这种液压缸的柱塞和缸筒不形成配合面，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒内只需要粗加工，甚至不加工，因此工艺性较好。图2.6北京工商大学毕业论文（设计）25图2.6柱塞缸2.10.2液压缸的结构1、缸体和端盖的连接一般来说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关。图2.7图2.7缸筒和缸盖结构（a）法兰连接式；（b）半环连接式；（c）螺纹连接式；（d）拉杆连接式；（e）焊接连接式1、缸盖；2、缸筒；3、压板；4、半环；5、防松螺帽；6、拉杆2、活塞和活塞杆的连接活塞在压力，负载作用下在缸筒内作往复直线运动，因其直接承受端面压力，故活塞必须具有一定的强度。活塞在导向套内往复运动，外圆表面应耐磨并具有防锈性能。活塞杆位于活塞与负载之间，是传力零件。活塞杆与活塞的连接对保证液压缸的北京工商大学毕业论文（设计）26正常工作非常重要。图2.8图2.8常见的活塞组件结构形式3、缓冲装置液压缸一般都设置缓冲装置，特别是对大型、高速或要求高的液压缸，为了防止活塞在行程终点时和缸盖相互撞击，引起噪声、冲击，则必须设置缓冲装置。缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。如图2.9（a）所示，当缓冲柱塞进入与其相配的缸盖上的内孔时，孔中的液压油只能通过间隙排出，使活塞速度降低。由于配合间隙不变，故随着活塞运动速度的降低，起缓冲作用。当缓冲柱塞进入配合孔之后，油腔中的油只能经节流阀1排出，如图2.9（b）所示。由于节流阀1是可调的，因此缓冲作用也可调节，但仍不能解决速度减低后缓冲作用减弱的缺点。如图2.9（c）所示，在缓冲柱塞上开有三角槽，随着柱塞逐渐进入配合孔中，其节流面积越来越小，解决了在行程最后阶段缓冲作用过弱的问题。北京工商大学毕业论文（设计）27图2.9液压缸的缓冲装置1、节流阀4、排气装置液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。一般可在液压缸的最高处设置进出油口把气带走，也可在最高处设置如图2.10（a）所示的放气孔或专门的放气阀（见图2.10（b）、（c）。图2.10排气装置1、缸盖；2、放气小孔；3、缸体；4、活塞杆5、密封装置密封装置是液压缸和其他元件不可缺少的部分，其作用是防止泄漏（包括内泄和北京工商大学毕业论文（设计）28外泄），防止灰尘，杂质，水分等污染物从外部侵入。通常液压缸和其他液压