机械毕业设计（论文）-铝合金基座压铸模具设计及型腔加工仿真[全套图纸PROE三维】.doc

盐城工学院本科生毕业设计说明书2013I目目录录1前言.11.1课题来源.11.2课题目的.11.3技术要求.11.4在国内（外）发展概况及存在的问题.11.5设计思路.11.5.1总体设计.21.5.2压铸模具设计.21.6应解决的主要问题.21.7意义及实用价值.22压铸模具的工艺分析.32.1零件分析.42.2初步确定设计方案.52.3压铸件工艺分析.53压铸模结构设计.63.1压铸机的选择.73.1.1确定模具分型面上铸件的总投影面积.73.1.2确定压射比压.73.1.3压铸模具设计过程.83.2型腔和型芯尺寸的设计.83.3镶块、小型芯、滑块的设计.93.4模板的设计.123.5导柱、导套的设计.153.6浇口套的设计.183.7推块的设计.193.8推出机构、复位机构的设计.193.9斜销的设计.213.10压铸模具装配图设计.224压铸机的校核.244.1压室容量的核算.244.2模具厚度核算.244.3动模座板行程的核算.255零件的三维建模和装配.265.1零件的三维建模.265.2零件的装配.265.2.1动模装配截图.26铝合金基座压铸模具设计及型腔加工仿真II5.2.2定模装配截图.265.2.3动定模分开截图.276型腔的仿真加工.28结论.32参考文献.33致谢.34全套图纸，加全套图纸，加153893706盐城工学院本科生毕业设计说明书201311前言1.1课题来源盐城市江动集团LSJ150型汽油机1.2课题目的本课题主要以铝合金基座为研究对象，借助ProE进行计算机辅助设计，采用AutoCAD进行二维工程图绘制，最终设计出一套低成本，高精度，能够生产出壁厚均匀、组织致密，表面完整的压铸件的模具。1.3技术要求(a)模具应能满足加工要求，保证加工精度；(b)模具应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；(c)模具尽量能用标准件、通用件以便降低制造成本；(d)撰写开题报告；(e)设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；(f)毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于1字；(g)过程要求：装配图需提供手工草图；(h)毕业设计说明书相关要求；(i)查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；(j)到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告。1.4在国内（外）发展概况及存在的问题压铸件的尺寸和重量，取决于压铸机的功率。由于压铸机的功率不断增大，铸件形尺寸可以从几毫米到12m；重量可以从几克到数十公斤。国外可压铸直径为2m，重量为50kg的铝铸件。压铸件也不再局限于汽车工业和仪表工业，逐步扩大到其它各个工业部门，如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算机、医疗器械、钟表、照相机和日用五金等几十个行业。在压铸技术方面又出现了真空压铸、加氧压铸、精速密压铸以及可溶型芯的应用等新工艺。薄壁压铸件在压铸工艺技术中，普遍都认为是有一定难度的。由于壁薄就带来充型难；出模难；易变形；精度难以保证等等。因此对模具的浇注系统，排气系统，模具结构，压铸工艺参数都必须严格、周密的考虑，用于压铸生产的合金材料有铝合金、纯铝、锌合金、镁合金、铜合金、铅合金、锡合金等。压铸该箱体薄壁压铸件在浇注系统、模具结构、压铸工艺等方面有一细列技术问题。在本次设计中，解决了该薄壁压铸件浇注系统如何开设，如何保证充填过程中充填阻力最小，排气条件最好；模具结构如何满足该薄壁压铸件结构的需要；压铸工艺又如何适该薄壁压铸件工艺等要求。对于实际生产有重要意义。铝合金基座压铸模具设计及型腔加工仿真21.5设计思路1.5.11.5.1总体设计总体设计(A)制定工艺方案，确定压铸机的工作参数。(B)具体内容，包括：(a)被加工零件压铸工艺分析；(b)确定总体设计方案。1.5.21.5.2压铸模具设计压铸模具设计(a)模具分型面设计；(b)模具锁模力计算；(c)模具结构总体设计；(d)模具流道设计；(e)模具冷却设计；(f)侧抽芯机构设计；(g)工件顶出机构设计；（h）对模具的凸凹模进行加工仿真。1.6应解决的主要问题(a)收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。(b)消化铝合金基座制件图，了解制件的用途，分析基座制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。(c)选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，估计成型公差是否低于基座制件的公差，能否成型出合乎要求的基座制件来。(d)模具所有零件的工艺规程。(e)装配工艺规程。(f)压铸工艺规程。(g)压铸工艺流程图。(h)成型材料应当满足基座制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。1.7意义及实用价值压铸是最先进的金属成型方法之一，是实现少切屑，无切屑的有效途径，应用很广，发展很快。目前压铸合金不再局限于有色金属的锌、铝、鎂和铜，而且也逐渐扩大用来压铸铸铁和铸钢件。盐城工学院本科生毕业设计说明书201332压铸模具的工艺分析回炉料零件图工艺设计模具设计模具制造模具安装模具清理喷刷涂料和模浇料压射填充保压冷却开模顶出制件表面质量检查去掉浇注系统清除飞边质量检查合格铸件废品合金配制原材料准备合金熔化涂料配制涂料材料准备铝合金基座压铸模具设计及型腔加工仿真4A.压铸工艺的优点：(a)产品质量好。压铸件的尺寸精度可达IT10-IT13，表面粗糙度值可达Ra0.8-3.2um，压铸件尺寸稳定，互换性好。(b)压铸件组织致密，具有较高的强度和硬度，可压铸形状复杂、轮廓清晰、薄壁、深腔的金属零件。(c)在压铸件上可以直接嵌铸其它材料的零件，减少装配工作量。(d)材料利用率高。其材料利用率约为60%-80%，毛坯利用率达90%。(e)生产率高。压铸机自动化程度高，压铸模具寿命长，易实现压铸件自动化生产。一般冷室压铸平均每班可压铸600-700次；小型热室压铸平均每班可压铸3000-7000次。B.压铸工艺存在的问题压铸与其它制造方法一样，也存在如下一些问题:(a)压铸时，由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，压铸件易产生气孔等缺陷，并存在氧化夹杂物，大大降低了产品的质量。(b)压铸生产一次性投资大，压铸模制造成本高，不适合小批量生产。(c)受压铸模具使用温度和压铸模具使用寿命的限制，高熔点合金的压铸难以用于实际生产。2.1零件分析压力铸造是将液态或半液态的金属，在高压作用下，以高的速度填充压铸模的型腔，并在压力作用下快速凝固而获得铸件的一种方法。高压力和高速度是压铸时熔融合金充填成型过程的两大特点，也是压铸与其它铸造方法最根本的区别所在。压铸件尺寸精度和表面粗糙度较好，铸件轮廓清晰，有致密的表层，比内层有更好的机械性能，内部存在气孔和缩孔缺陷。此铸件为中心对称件，抽芯方便使用压力铸造的方法比较适宜，但应避免上述的缺陷。图21制品二维图图22制品三维图盐城工学院本科生毕业设计说明书201352.2初步确定设计方案A、此铸件的材料为ZL101，应在适当的温度下流动性较好是浇注，使能充满型腔。B、铸件的精度为6级，采用压力铸造的方法能达到此精度。C、确定压铸工艺及模具制造能力。D、确定压铸模结构（包括型腔数目，模板的尺寸设计，导柱、导套尽量使用国标能缩短制造周期，以及采用型芯、型腔镶块节约贵重金属）。E、模具设计是要留收缩率尺寸。2.3压铸件工艺分析2.3.12.3.1压铸合金工艺分析压铸合金工艺分析铝合金具有良好的压铸性能，导电性和导热性都很好。铝合金的密度小比强度和比刚度高是其突出的优点。铝合金的高温力学性能也很好，在低温下工作是同样保持良好的力学性能，且铝合金熔铸工艺简单，成形和切削加工性能良好，有较高的力学性能和耐蚀性，但在熔炼时，铝液要在溶剂保护下进行熔炼和保温，以防合金液吸气和产生氧化夹杂物。2.3.22.3.2压铸件工艺分析压铸件工艺分析为了从根本上防止压铸件产生缺陷，比以低成本，连续不断地生产高质量的压铸件，必须使压铸件的结构适合于压铸。主要对铸件的壁厚、圆角、出型斜度、孔、加工余量、文字、标志、图案等进行分析。对次铸件壁厚均匀适合压铸。铸件本身有斜度且能减少出型时与型壁的摩擦。铸件边缘有孔且与型芯方向一致，所以在铸造时铸出。铸件上有螺纹与型芯方向垂直，不宜在铸造时铸出，且螺纹的铸造模具加工时相当的困难，所以螺纹在铸件铸出后进行加工。2.3.32.3.3分型面的选择分型面的选择分型面选择原则:1.应使铸件全部或大部分位于同一砂型内，或使主要加工面与加工的基准面处于同一型中，以防错型，保证铸件尺寸精度，便于造型和合型操作。若铸件的加工面很多，又不可能都与基准面放在分型面的同一侧时，则应使加工基准面与大部分加工面处在分型面的同一侧。2.应尽量减少分型面的数量，最好只有一个分型面。这样可简化操作过程，提高铸件精度(因多一个分型面，铸型就增加一些误差)3.应尽量使型腔和主要型芯处于下型。根据工艺分析和设计制造可行性我们选择一型两腔的铸造设计方案。根据方案的论定我们选在端部侧浇口，为了便于出型我们设计分型面位于腔体端部。铝合金基座压铸模具设计及型腔加工仿真63压铸模结构设计压铸模是由定模和动模两个主要部分组成的。定模固定在压铸机定模安装板上，与压铸机压射机构的压室连接。动模安装在压铸机的动模安装板上，并随压铸机动模安装板移动而与定模实现合模或开模。A.根据压铸模具各组成部分实现的功能，压铸模具由以下几个部分组成：(a)浇注系统：是沟通模具型腔与压铸机压室的部分，即熔融金属进入型腔的通道。该系统在定模和动模合拢后形成，对填充和压铸工艺十分重要。(b)溢流与排气系统：排除压室、浇道和型腔中的气体的通道，一般包括排气槽和溢流槽，而溢流槽又是储存冷金属和涂料余烬的处所，一般开设在成型工作零件上。(c)成型工作零件：定模镶块和动模镶块合拢后，形成压铸件内外表面的零件称为模具成型工作零件。成型工作零件包括固定镶块、活动镶块和型芯。(d)抽芯机构：抽动与开合模方向不一致的活动型芯的机构，合模前、后完成插芯动作，在压铸件推出前完成抽芯动作。(e)推出、复位机构：克服保紧力作用，将压铸件从模具中脱出，并完成推出元件复位的机构。(f)导向机构：引导动、定模开模和合模运动的机构。(g)模具支承与固定零件：包括各种套板、座板、支撑板和垫块等模具结构件，其作用是将模具各部分按一定的规律加以组合和固定，并使模具能够安装到压铸机上。(h)模具加热与冷却系统：因压铸件的形状、结构和质量上的需要，在模具上设置的冷却和加热装置。B.压铸模设计时应考虑如下基本要求：(a)满足压铸件的基本要求压铸模具设计必须保证能够生产出符合几何形状、尺寸精度、力学性能和表面质量要求的压铸件，并尽量减少机械加工部位和加工余量。(b)具有良好的使用效果在保证铸件质量和安全生产的前提下，模具应适应压铸生产的工艺要求。应采用合理、先进、简单的模具结构，减少操作程序，使动作准确可靠，构件刚性良好，易损件拆换方便，便于维修，使得模具具有可靠性和较高的生产效率。(c)合理选择压铸机在掌握压铸机的性能和技术规格的基础上，根据压铸件特点，通过设计计算，选择合理压铸机，确定模具安装尺寸，充分发挥压铸机的效能。(d)具有合理的技术经济性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。选材适当，配合精度选用合理，达到各项技术要求。在条件许可时，模具应尽可能实现标准化、通用化，以缩短设计和制造周期，降低模具成本。盐城工学院本科生毕业设计说明书201373.1压铸机的选择合理的选择压铸机，设计压铸模时，应熟悉压铸机的特性和技术规格，通过必要的设计计算，合理的选择压铸机。计算胀型力：锁模力是表示压铸机最基本参数，其作用是克服压铸充填时的胀型力，使模具分型面不致张开，故设计压铸模时，首先确定胀型力的大小来选择压铸机，当压铸机的锁模力大于胀行力，则可认为该压铸机可以使用。压铸件和浇注体统与溢流排气系统总重量约为0.9Kg，由压铸件重量初选压铸机型号为J1113E1250kN卧式冷室压铸机，其主要技术参数如下：锁模力kN1250一次金属注入量（铝）kg1.4动模座板尺寸（水平X垂直）mm650670铸件投影面积2cm94374模具厚度（最大最小）mm250500压实压力（小大）MPa30118动模座板行程mm330顶出行程mm80顶出力kN100压射力kN85150锁模力和胀型力的关系式见式（31）：）（）（法反锁KNPPKP1000（31）压铸时的反压力；锁P作用与滑块楔紧面上的法向反压力；反P安全系数。K反压力的计算：=反pF铸件总投影面积FP压射比压3.1.13.1.1确定模具分型面上铸件的总投影面积确定模具分型面上铸件的总投影面积投影面积见公式（32）F=F铸此处已删除，完整版加此处已删除，完整版加153893706铝合金基座压铸模具设计及型腔加工仿真85零件的三维建模和装配5.1零件的三维建模详细零件三维建模成果见三维截图。5.2零件的装配5.2.15.2.1动模装配截图动模装配截图5.2.25.2.2定模装配截图定模装配截图图53定模部分图51定模部分一侧图52定模部分另一侧盐城工学院本科生毕业设计说明书201395.2.35.2.3动定模分开截图动定模分开截图图54分模图铝合金基座压铸模具设计及型腔加工仿真106型腔的仿真加工仿真加工大致过程及截图如下：a）调入制造参照，绘制工件模型，然后建立铣削平面，如下图61所示：图61建立铣削平面b）选择铣削机床和加工零点，截图如62下：图62选择铣削机床和加工零点盐城工学院本科生毕业设计说明书201311c）设置NC序列，选择粗加工工序，选择刀具及其参数，完成设置，其加工轨迹如下图63：图63粗加工工序加工轨迹d)设置新NC序列，选择重新粗加工，与粗加工过程相似，轨迹演示如下图64：图64重新粗加工轨迹演示铝合金基座压铸模具设计及型腔加工仿真12e）设置新NC序列，选择孔加工，选择钻孔刀具及其刀具加工参数，完成设置，轨迹演示如下图65：图65孔加工轨迹演示f）设置新NC序列，选择孔加工，与5）过程类似，加工浇口套孔，完成设置，轨迹演示如下图66：图66孔加工轨迹演示盐城工学院本科生毕业设计说明书201313g）设置新NC序列，选择精加工，完成设置，轨迹演示如下图67：图67精加工轨迹演示铝合金基座压铸模具设计及型腔加工仿真14结论本设计完成了铝合金基座压铸工艺与压铸型设计，所设计的模具结构合理，布局紧凑，在本次设计中，采用滑块侧抽芯机构。从而减小了压铸模体积。解决了该薄壁压铸件浇注系统如何开设，如何保证充填过程中充填阻力最小，排气条件最好；模具结构如何满足该薄壁压铸件结构的需要；压铸工艺又如何适应该薄壁压铸件工艺等要求。模具工作安全可靠，维修、清理方便，充填、排气情况良好，脱模顺畅。用该模具生产的压铸件组织致密，尺寸精度和形位精度符合设计标准，满足使用要求。盐城工学院本科生毕业设计说明书201315参考文献1刘遵建.提高压铸模具寿命的措施J.特种铸造及有色合金2011(4):339-343.2杨志勇，刘初升，闫俊霞.基于ProE压铸模具设计的分模方法J.煤矿机械，2011，(3)：234-236.3张锦萍，徐善状大型铝合金压铸模早期开裂原因分析及解决措施J模具制造，2010，(1)：70-714潘利波罗继相潘欣.基于ProENGINEER二次开发的压铸模CAD研究J.金属成形工艺，2003，(6)：26-27.5韩雄伟，吴卫，冷真龙.铝合金轮毂压铸模具温度场及热应力场数值模拟J.特种铸造及有色合金.2009，(6):516-519.6李世光.铝合金压铸模具设计与使用J.铸造技术2007(12):1600-1602.7王名涌，田福祥.铝合金放大镜框压铸模设计J.特种铸造及有色合金，2010，(5)：427430.8张洪峰，张继涛.提高压铸模使用寿命的途径J.特种铸造及有色合金，2008，(5):375-378.9王琦.大型压铸模微变形真空热处理工艺研究J.热处理技术与装备，2007