毕业设计（论文）-ADC12铝合金盖模具的设计.doc

宁波职业技术学院标题：毕业设计（论文）任务书修改状态：01教育质量管理体系质量记录编号：NZQMS-QR-2014-24生效日期：2007.9.1毕业设计（论文）任务书课题名称： ADC12铝合金盖模具的设计 系（分院）： 海天学院 专业班级： 模具3123 学生姓名： 指导教师： 二一五 年 五 月 十五 日ADC12铝合金盖产品模具的设计摘 要本设计说明是针对ADC12铝合金盖的压铸模具设计详细的过程，其中包括了产品分析、模具必要部分计算、模具设计中CAD软件的辅助设计、CAE软件辅助分析的这四个部分。全面充分展示了该产品模具设计的全过程，从产品分析到压铸模设计到模流分析等的全部具体计算具体数据。关键字：模具设计 模流分析 压铸模具Abstract This design is for the process design of die casting die ADC12 aluminium alloy cover in detail, including product analysis, calculation, analysis the necessary part of mold aided design, mold design software CAD in CAE software of these four parts. Fully show the whole process of the product mold design, all the specific calculation from the product analysis to the design of die casting mould to mould flow analysis of the specific data.Keywords: Mold design Mold flow analysis Die casting mould目录绪论1第一章 ADC12铝合金盖产品分析2一、 压铸件分析2二、 压铸件材料分析2三、 压铸件结构分析3四、 压铸模具成型工艺分析3第二章 铝合金盖压铸模具成型零件的设计4一、 校核锁模力4二、 内浇口截面积4三、 副分流道截面积6四、 主分流截面6五、 排溢系统设计6六、 浇口套设计6七、 分流锥设计8八、 分型面的选择9第三章 模板的设计10第四章 导向系统的设计11第五章 冷却系统的设计12第六章 顶出系统的设计13第七章 压铸模具模流分析13总结14致谢14参考文献14绪论自改革开放以来，中国的经济飞速发展，工业的水平急速提升。有“工业之母”之称的模具的制造水平也有了较大的提高。生活中随处可见模具生产的痕迹，塑料件、金属件、铸造件。近年，随着数字化的普及，中国模具行业的模具生产水平更是更上一层楼，大型的塑料模具已经能达到50吨以上，精密模具的精度也能达到2m，能制造精度很高的例如齿轮、光学要求很高的车灯等模具，同时也能完成模内装配。在生产加工方面，模具生产企业大量引进高精度高效率的生产设备，企业的数控化、自动化程度程度很高， CAD/CAM/CAE技术在模具设计制造方面更是推进了模具生产的发展，加速了工业化的进程，促进了经济发展。与此同时，模具行业的标准化零件的生产也更加规范，大大降低了模具生产的成本和难度。然而中国的模具生产水平还是没有达到世界一流，与国外先进的模具相比，还是有很大的车距，主要有以下几个方面：1、原材料问题.受价格限制,国产模具多采用2Cr13和3Cr13作精密热处理,而国外则采用专用模具材料DINI,2316,其综合机械性能,耐磨,耐腐蚀性能及抛光亮度均明显优于国产材料.这从根本上影响了国产模具的外观质量和使用寿命.2、制造工艺水平.国内模具生产厂家,工艺条件参差不齐,差别很大.不少厂家优于设备不配套很多工作依赖手工完成,严重影响了精度和质量.3、模具设计体系.国内一些生产厂家虽然也采用了计算机辅助设计CAD和计算机辅助制造技术CAM,但依据停留在引进,笑话吸收阶段,难以形成具有成熟的理论指导和设计体系.因此,规范模具设计软件系统的开发是当务之急.4、调试水平.模具究其本质而言属于工装,生产出合格制品才是最终目的.因此,模具的质量,性能依赖试模结果检验.国内模具厂因交货周期短,试模设备局限,往往把质量检验工作放在用户处试模,容易给用户造成大量的损失和浪费.而且由于修模受时间,场地限制,往往难以调试出最佳状态.而国外一些发展较好的企业都用于自己的试模场所和设备,可以模拟用户的工作条件试模,所以能在最短的时限达到很好的效果.5、配套体系.我国模具生产企业习惯埋头搞生产科研,而忽视了与其他设备供应商,原料供应商合作.无形中使用户走了许多弯路.我们中国模具招聘网的模具厂必须和其他厂家及各大科研院所共同合作,为用户创造最佳的制品,创造更大的利润,才有希望为自己营造广阔的发展空间.1第 17 页 共 20 页第一章 ADC12铝合金盖产品分析一、 压铸件分析产品外形最大尺寸：368mm*267 mm *60 mm产品体积：459221 mm3产品质量：G=*V=1258.59g压铸件的尺寸公差等级为CT7，产品不能有裂纹、冷隔等铸造缺陷。根据计算与生产要求，模具为一模一腔，采用DCC280，冲头直径为60mm，采用冷室卧室压铸机。产品三维结构如图所示：产品的表面粗糙度为0.2m压铸模具不同零件工作表面的表面粗糙度要求表面位子模具零件名称表面粗糙度Ra /m与液体金属接触的表面成型零件、浇注系统、排溢系统0.2滑动配合面顶杆、拉杆、滑块等零件0.8各种零件之间的接触表平面镶块、型芯、浇口套、分流锥、压室等1.6各种零件的凸台接触面镶块、型芯、顶杆、浇口套、分流锥、压室等3.2各种零件的其他表面非工作表面、非配合表面以及非接触表面6.3或12.5二、 压铸件材料分析ADC12铝合金相当于中国国产的合金代号YL113，合金牌号是YZAlSi11Cu3，ADC12含铝(Al) 余量,铜(Cu)1.53.5,硅(Si)9.612.0,镁(Mg)0.3,锌(Zn)1.0,铁(Fe)1.3,锰(Mn)0.5,镍(Ni)0.5,锡(Sn)0.3,钙(Ca) 200ppm,铅(Pb) 0.1,镉(Cd) 0.005.2三、 压铸件结构分析 该产品为盖状壳体结构，没有加强筋、侧抽、斜顶等复杂结构，也没有倒拔模的结构，只需单纯上下脱模即可，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，确保成型零件具有一定的光洁度。四、 压铸模具成型工艺分析 该产品材料为ADC12铝合金，故采用压铸的成型工艺，采用冷室压铸机。压力铸造，简称压铸，是将熔融状态的合金在高速条件下填充到模具型腔内，并在高压状态下使熔融合金快速冷却凝固，从而实现成型的一种精密铸造方法。压铸的特点是高速充填，高压凝固。产品结构不复杂，壁厚较薄，外形尺寸大，结合压铸机的尺寸，因此采用一模一腔的模具结构和大小较为合适。第二章 铝合金盖压铸模具成型零件的设计一、 校核锁模力1、产品投影面积S单= 90816mm22、浇注系统投影面积S料柄=r2=1963mm2S流道=4794 mm2S渣包=8866 mm2总面积和：S浇+S料柄+S流道+S渣包=106439 mm23、锁模力校核F锁KPS浇K=1.25，P=70Mpa 因此DCC280压机符合铸造要求。二、 内浇口截面积内浇口设计原则：1.进入型腔的金属液应先充填深腔难以排气的部位，后充填其他部位，并注意不要过早的封闭分形面，排气槽，便于内腔里的气体顺利排出。2.进入型腔的液体不要直接冲击型芯和型壁，减少动能的消耗，避免应冲击受腐蚀发生粘膜致使过早损坏。3.尽可能的采用单个浇口。4.形状复杂的薄壁零件应采用较薄的浇口，保证足够的充填速度，一般形状铸件，为保证静压力的传递作用，应采用较厚的内浇口，并设在铸件的厚处。5.内浇口设置位置应使金属液充填压铸型腔各部分尺寸时，流程最短，流向改变少，减少充填过程中能量温度的降低。根据3D模型，产品体积V= 459221 mm3，密度 =2.7g/cm3产品质量G单件=1258.59gK=1.25，溢流槽重量系数V充=45m/s，根据壁厚，选择充填速度T充=0.05s,根据铸件重量，选择充填时间铸件平均壁厚与充填速度关系平均壁厚（mm）充填速度（m/s）0.846551.3-1.543-521.9-2.340-492.5-2.837-462.9-3.834-433.9-4.531-404.6-5.128-356.425-32铸件重量与充填时间关系铸件重量（g）充填时间（s）500以下0.030.045008000.040.0680015000.060.081500以上0.1以上根据铸件厚度，选择内浇口厚度，H=1.8mm内浇口宽度B=255.144/1.8=141.74mm（取142）铸件壁厚与內浇口厚度关系3铸件壁厚/mm0.61.51.53366合金种类复杂件简单件复杂件简单件复杂件简单件为铸件壁厚%內浇口厚度/mm锌合金铝合金镁合金铜合金0.40.80.61.00.61.00.41.00.61.20.61.20.81.20.61.20.81.50.81.51.01.80.81.51.01.81.01.81.02.01.02.01.52.51.52.51.83.01.52.01.83.01.83.02.04.02040406040604060三、 副分流道截面积 由于横浇道是指从直浇道末端到内浇口之间的通道，可分为主横浇道、副横浇道和过渡横浇道。浇道截面积从直浇道到内浇口逐渐减少，一般情况下，每一步截面积逐步按10%递减。这样设计一方面避免卷气产生，另一方面使金属液体保持加速状态，避免产生压铸件缺陷。副横浇道截面面积计算如下：S副横浇道=1.25*Ag=318.75取宽度32，深度10，拔模角度10四、 主分流截面主横浇道的截面积为2个副横浇道截面积之和的1.1倍，截面计算如下： S主横浇道=320*1.25=397.5400取宽度25，深度16，拔模角度10五、 排溢系统设计1、 渣包设计渣包设计G渣=0.2G单件=251.718gV渣= G渣/ =93mm3每个产品6个渣包V单渣=1116 mm3渣包尺寸353010渣包与产品连接处尺寸17300.12、 排气槽设计 在每一个溢流槽后面设计排气槽，为防止金属液因为铸造压力过大而喷出，所以设计成“Z”形，一般深度为0.15-0.3mm因此本产品采用排气槽尺寸为：0.2*30六、 浇口套设计 浇口套的设计与选用的压铸机密切关系。本产品采用的压铸机为卧式冷室压铸机DCC280，其压室法兰直径为101.6mm，压室法兰突出定板高度为12mm。冲头直径为60mm，因此浇口套内径为60mm，外径为130mm，壁厚为10mm，设计图如下：根据下表所示，浇口套与模架的配合尺寸为H7/h6，与金属接触面粗糙度为0.2m不同配合零件间推荐的配合精度相配零件配合位置配合公差（孔/轴）工作条件套板和镶块之间：镶块和型芯之间；套板和浇口套、镶块、分流器之间固定部位H7/h6（圆形截面）H8/h7（非圆形截面）与金属液接触受热量较大套板和浇口套之间固定部位H7/k6不与金属液接触受热量不大套板和导柱、斜销、楔紧块、定位销之间固定部位H7/m6推杆和推杆孔之间；型芯、分流锥和卸料板之间；型芯和型芯滑孔之间滑动部分H7/f7（锌合金）H7/e8（铝、镁合金）与金属液接触收热量较大成型滑块和镶块之间滑动部分H7/e8（锌合金）H7、d8（铝、镁合金）导柱和导套导滑孔之间滑动部分H8/e7收热量不大推板导柱和推板导套滑孔之间滑动部分H9/e8复位杆与导孔之间滑动部分H7/e8压铸模具不同零件工作表面的表面粗糙度要求表面位子模具零件名称表面粗糙度Ra /m与液体金属接触的表面成型零件、浇注系统、排溢系统0.20滑动配合面顶杆、拉杆、滑块等零件0.80各种零件之间的接触表平面镶块、型芯、浇口套、分流锥、压室等1.60各种零件的凸台接触面镶块、型芯、顶杆、浇口套、分流锥、压室等3.20各种零件的其他表面非工作表面、非配合表面以及非接触表面6.30或12.5七、 分流锥设计 分流锥的设计主要以直浇道的尺寸来决定。分流锥最大外圆直径与浇口套外径相同，最大外圆直径为90mm，厚度与动模芯相同，浇道深度与主流道深度相同，为16mm。设计图如下：通过以上设计，一套完整的浇注系统已经设计完成，其流道如图所示：八、 分型面的选择根据选择最大轮廓面为分型面的原则，选择底部最大轮廓处为分型面，其中分型面设计还遵循以下设计原则：1、保证压铸件能够脱模。2、使分型面容易加工。3、尽量避免侧向抽芯。4、使侧向抽芯尽量短。5、有利于排气。6、有利于保证铸件的外观质量。7、尽可能使铸件留在动模一侧。8、尽可能满足铸件的使用要求。9、尽量减少铸件在合模方向的投影面积。10、长型芯应置于开模方向。11、有利于简化模具结构。综合以上设计原则，分型面如图所示：第三章 模板的设计该产品的产品尺寸较大，锁模力较大，因此在设计模版时的留边尺寸也比较大，两边留边为80mm；该产品的壁厚为3mm。产品高度为60mm。因此下模板底部留余量90mm。综上得模板尺寸分别为：上模板：630*590*180下模板：630*590*180模脚：590*180*75第四章 导向系统的设计本产品的模具尺寸较大，因此导柱导套的尺寸也相对较大。上下模导柱导套的直径依据以下公式进行计算：其中A、B分别为模框的有效长度和宽度。因此导柱的直径为50mm导套与导柱间隙配合，导套的厚度为5mm，因此导套直径为50mm。其中为防止气体在间隙中通畅，在导柱表面设计槽以方便排气。并在导柱顶端，导套两端进行倒圆角。设计图如下：第五章 冷却系统的设计该产品渣包多，顶针多，所以动模部分冷却比较困难，因此选用“一”字形冷却水路。设计如图所示：第六章 顶出系统的设计该产品为壳体盖状产品，且壁厚比较薄，其表面粗糙度要求比较高，因此在顶出时，选择尽量靠近侧壁，避免产生产品缺陷和表面质量问题。第七章 压铸模具模流分析通过将该产品导入anycasting软件进行模流分析，如图所示：充型率为62%时，未发现金属液体喷射进入型腔的现象充填率为95%时，无喷射现象，内浇口比较合理填充率为96%时，金属液体开始进入型腔。填充率为99%时，未出现明显卷气、气泡等缺陷。此时产品已经充填完成。 充填率为100%时，产品没有出现卷气、气泡、缩孔等缺陷。说明该产品的流道、渣包内浇口等设计较为合理。根据模流分析可以知道，该产品的压铸模具设计在流到设置方面，比较合理，没有发生卷气的现象，同时浇口设计方面也比较合理，没有使金属液体产生喷射进型腔的现象。从模流分析图上可以看出该设计比较合理。总结本次设计虽然产品比较简单，但是麻雀虽小五脏俱全，该产品的模具设计与其他模具的设计方法和思路是一样的。本次设计是对大学所学的专业进行一个测验，是对整个大学期间学到的基础知识专业知识的综合考核，也是我完成宁职院学业的最后一个学习的环节。通过这次的毕业设计，我重新温习了各项大学期间学到的知识，从机械制造基础、模具材料与热处理、公差配合、压铸模具设计等各个基础课专业课的全方位综合检测，掌握了独立思考，设计思路，还能熟练运用计