机械毕业设计（论文）-WEVF160风罩窗压铸成型工艺及模具设计【全套图纸】.doc

目 录 摘摘 要要 .I 1 绪绪论论.1 1.1 变频风机风罩窗简介.1 1.2 压铸铝合金发展历史、现状及趋势.1 1.3 铝合金压铸模具设计的意义.2 1.4 毕业设计内容.3 2 铸件分析铸件分析.5 2.1 铸件材料 ADC12 性能分析.5 2.2 铸件结构分析.6 2.1.2 绘制产品结构图.6 2.3 确定压铸件的工艺参数.7 3 模具设计模具设计.9 3.1 确定铸件的分型面.9 3.2 压铸机的选择.9 3.2 浇注系设计.11 3.3 模架的设计.13 3.4 成型零件设计概述.15 3.4.1 分流锥、浇口套的设计.15 3.4.2 成型零件.16 3. 5 冷却系统的设计.19 3.6 模具材料及热处理的总结.20 3.7 压铸模具的总装图.20 4 模具的制造模具的制造.27 4.1 编写定模镶块加工工艺过程卡.27 4.2 编写动模板零件的数控加工程序.28 4.3 设计定定模镶的电极.28 4.4 模具试模及压铸缺陷分析.29 5 结论结论.30 致谢致谢.31 参考文献参考文献.32 I WEVF160 风罩窗压铸成型工艺及模具设计 摘摘 要要 分析 WEVF160 风罩窗的设计图纸，首先确定铸造精度为 CT5，铸件的配合面外表面脱模斜度 为 0.2，内表面为 0.15，非配合面外表面为 1.5，内表面为 0.5，单边加工余量 0.5mm。其 次经过分析铸件的结构和尺寸，因铸件平均壁厚为 3.5mm，结构复杂所以选内浇口速为 50m/s，ADC12 铝合金的浇注温度为 620。最后经计算选用 DDC500 的压铸机。铸件的分型面为 3 个，采用一模一腔进行压铸模具设计，并且选用径向导入的侧浇口形式，并设置 3 个内浇口，选 用液压侧抽芯方式。根据设计要求选用 SKD61 和 H13ESR 模具钢，模具钢的热处理要求为 4749HRC。编写压铸模具制造工艺过程卡片，运用 mastercam 软件编写了数控数控程序。模具试 模后对铸件缺陷进行分析，完善模具结构。最后经客户确定模具符合要求。 关键词：风罩窗；ADC12；压铸模具设计；压铸模具制造 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 II 1 1 绪论 1.1 变频风机风罩窗简介 变频风机在工作时会产生大量的热，因此，发电机一端安装有风扇叶片，而在其外 面有一个网格状的网（大部分是圆形封闭的）即电机风罩窗，它具有保护和通过风的作 用。 风罩窗按使用材质分类可分为，铁壳风罩窗（普通风罩窗） 、玻璃钢风罩窗、塑料 风罩窗、铝风罩窗、不锈钢风罩窗等等。由于变频风机对风罩窗的要求较高，铝合金通 过压铸工艺可以很方便的制造出结构复杂、强度高、质量轻的风罩。因此变频风机的风 罩窗大部分采用压铸铝合金结构。 1.2 压铸铝合金发展历史、现状及趋势 压铸始于 19 世纪，其最初被用于压铸铅字。早在 1822 年，威廉姆乔奇（Willam Church）博士曾制造一台日产 1.22 万铅字的铸造机，已显示出这种工艺方法的生产潜 力。1849 年斯图吉斯（J. J. Sturgiss）设计并制造成第一台手动活塞式热室压铸机，并在 美国获得了专利权。1885 年默根瑟（Mersen-thaler）研究了以前的专利，发明了印字压 铸机，开始只用于生产低熔点的铅、锡合金铸字，到 19 世纪 60 年代用于锌合金压铸零 件生产。压铸广泛应用于工业生产还只是上世纪初，用于现金出纳机、留声机和自行车 的产品生产。1904 年英国的法兰克林（H. H. Franklin）公司开始用压铸方法生产汽车的 连杆轴承，开创了压铸零件在汽车工业中应用的先例。1905 年多勒（H. H. Doehler）研 制成功用于工业生产的压铸机、压铸锌、锡、铜合金铸件。随后瓦格纳（Wagner）设计 了鹅颈式气压压铸机，用于生产铝合金铸件。这种压铸机是利用压缩空气推送铝合金经 过一个鹅颈式通道压入模具内，但由于密封、鹅颈通道的粘咬等问题, 这种机器没有得 到推广应用。但这种设计是生产铝合金铸件的第一次尝试。20 世纪 20 年代美国的 Kipp 公司制造出机械化的热室压铸机，但由于铝合金液有浸蚀压铸机上钢铁零部件的倾向， 铝合金在热室压铸机上生产受到限制。1927 年捷克工程师约瑟夫波拉克（Jesef Pfolak）设计了冷压室压铸机，由于贮存熔融合金的坩锅与压射室分离，可显著地提高 压射力，使之更适合工业生产的要求，克服了气压热压室压铸机的不足之处，从而使压 铸技术向前迈出重要一步1。20 世纪 50 年代大型压铸机诞生，为压铸业开拓了许多新 的领域。随着压铸机、压铸工艺、压铸型及润滑剂的发展，压铸合金也从铅合金发展到 锌、铝、镁和铜合金，最后发展到铁合金，随着压铸合金熔点的不断增高而使压铸件应 用范围也不断扩大2。 2 我国压铸工业在近半个世纪的发展中有了长足的进步。作为一个新兴产业，其每年 都以 8%12%的良好势头快速发展。目前，我国拥有压铸厂点及相关企业 2600 余家， 压铸机近万台，年产压铸件 50 余万吨。其中铝压铸件占 67.0%、锌压铸件 31.2%、铜压 铸件 1.0%、镁压铸件 0.8%。我国的压铸厂点及相关企业中，压铸厂点 2000 余家，占企 业总数的 80%以上，压铸机及辅助设备企业、模具企业、原辅材料企业近 398 家，占 13.7%，科研、大专院校、学会等其他单位合计 112 个，占总数的 3.8%3。压铸机生产 方面，我国约有压铸机生产企业 20 多个，年生产能力超过 1000 台，压铸机的供应能力 很强。其中的中小型压铸机的质量较好，大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需 进口，2000 吨以上的压铸机正在研制中3。种种情况表明，中国的压铸产业已经相当庞 大。 但是，与压铸强国相比，中国的压铸业还有着较大的差距。中国压铸企业的规模较 小，企业素质不高，技术水平落后，生产效率较低。虽然与美国、日本等压铸先进国家 相比，我国压铸件的生产占有一定的数量优势，但我国压铸企业以小型工厂为主，因此 在管理水平和工作效率上，较之有很大的差距。另外，虽然我国生产的中小型压铸机质 量较好，但大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口，每年进口压铸机 100 台 以上4。由此可见，我国不能算作压铸强国，只能是压铸大国。 近年来，由于中国工业的迅速发展，压铸产业已经逐渐向很多市场迈进。以中国的 轿车工业压铸市场为支柱，中国的压铸业已经向摩托车行业、农用车行业、基础设施建 设市场、玩具市场、家电产业等多个方向快速拓展，其势头方兴未艾5。 由于整个压铸过程都是在压铸机上完成，因此，随着对压铸件的质量、产量和扩大 应用的需求，开始对压铸设备提出新的更高的要求，传统压铸机已经不能满足这些要求， 因此，新型压铸机以及新工艺、新技术应运而生。例如，为了消除压铸件内部的气孔、 缩孔、缩松，改善铸件的质量，出现了双冲头（或称精、速、密）压铸；为了压铸带有 镶嵌件的铸件及实现真空压铸，出现了水平分型的全立式压铸机；为了提高压射速度和 实现瞬时增加压射力以便对熔融合金进行有效地增压，以提高铸件的致密度，而发展了 三级压射系统的压铸机。而在压铸生产过程中，除装备自动浇注、自动取件及自动润滑 机构外，还安装成套测试仪器，对压铸过程中各工艺参数进行检测和控制。它们是压射 力、压射速度的显示监控装置和合型力自动控制装置以及电子计算机的应用等6。 1.3 铝合金压铸模具设计的意义 高压力和高速度是压铸中熔融合金充填成型过程的两大特点。压铸中常用的压射比 压在几兆帕至几十兆帕范围内，有时甚至高达 500MPa。其充填速度一般在 0.5120m/s 范围内，它的充填时间很短，一般为 0.010.2s，最短的仅为千分之几秒。因此，利用 这种方法生产的产品有着其独特的优点。可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件。 3 其压铸出的最小壁厚：锌合金为 0.3mm；铝合金为 0.5mm。铸出孔最小直径为 0.7mm。铸 出螺纹最小螺距 0.75mm。对于形状复杂，难以或不能用切削加工制造的零件，即使产量 小，通常也采用压铸生产，尤其当采用其他铸造方法或其他金属成型工艺难以制造时， 采用压铸生产最为适宜。铸件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。铸件的尺寸精度为 IT12IT11 面粗糙度一般为 3.20.8m，最低可达 0.4m。因此，个别压铸件可以不 经过机械加工或仅是个别部位加工即可使用7。 铝压铸件是一种压力铸造的零件,是使用装好铸件模具的压力铸造机械压铸机,将 加热为液态的铝或铝合金浇入压铸机的入料口,经压铸机压铸,铸造出模具限制的形状和 尺寸的铝零件或铝合金零件,这样的零件通常就被叫做铝压铸件.铝压铸件在不同的地方 有不同的叫法,如铝压铸零件、压铸铝零件、压铸铝件、压铸铝、铝压铸件、铝合金压 铸零件等. 由于金属铝及铝合金具有很好的流动性和可塑性,而且铸造加工是在有压力的压铸 机中铸造,因此铝压铸件可以做出各种较复杂的形状,也可作出较高的精度和光洁度,从 而很大程度的减少了铸件的机械加工量和金属铝或铝合金的铸造余量,不仅节约了电力、 金属材料、还大大节约了劳动成本；而铝及铝合金具有优良的导热性,较小的比重和高 可加工性；从而铝压铸件被广泛应用于汽车制造、内燃机生产、摩托车制造、电动机制 造、油泵制造、传动机械制造、精密仪器、园林美化、电力建设、建筑装饰等各个行业. 9 铝合金压铸模具是铝合金压铸件生产的主要工艺装备，因此在设计模具时应使模具 总体结构及模具零件结构合理，安全可靠，便于制造生产。模具的加工、装配到位，配 合适当。铝合金压铸模浇排系统应合理设计，压铸模具的优良程度很大程度上取决浇注 系统以及排溢系统的设计。压铸生产中，因为模具浇道形状、浇口与排溢口位置及压铸 力等控制参数选择不合理导致压铸件缩孔、冷隔或者气孔等缺陷的情况常有出现，而对 浇道和排溢口的形状、大小、位置以及压铸机压射工艺参数经过优化后可以大大减少这 些缺陷。综上所述，铝合金压铸模具的合理设计对于生产出高质量的铝合金铸件具有重 要意义。 1.4 毕业设计内容 本课题设计内容是铝合风罩窗铸件压铸模具设计，主要包括分型面的选择，浇注系 统和排溢系统，成形零件，抽芯机构，推出机构以及模体结构的设计等，其设计步骤如 下： 4 （1）铝合金铸件分析； （2）模具设计； （3）模具制造； 主要设计方法为：对铝合金铸件进行分析，运用 UG 绘制整个模具的三维图。然后 对整个模具的工作过程进行模拟以保证其动作过程灵活。运用 UG 软件导出工程图并运 用 CAD 软件进行尺寸和形位公差的标注。运用 UG 软件根据模具制造需要设计电极。 运用 mastercam 软件编写模具制造所需要的数控程序。最后观察整个试模过程，分析铸 件缺陷产生的原因，修改模具的不足之处。 5 2 铸件分析 2.1 铸件材料 ADC12 性能分析 该压铸件采用的压铸铝合金为 ADC12。ADC12 是日本的铝合金牌号，又称 12 号铝 料, 基本上是用废旧铝再生的10。其化学成分如表 2-1，力学性能如表 2-2，物理性能 如表 2-3； 表 2-1 ADC12 的化学成分10 铝(Al)铜(Cu)硅(Si)镁锌(Zn)铁(Fe)锰(Mn)镍(Ni)锡(Sn) 余量1.53.59.612.00.31.00.90.50.50.3 表 2-2 ADC12 的力学性能10 铝合金抗拉强度 Mpa屈服强度 MPa延伸率%剪切强度 MPa疲劳强度 MPa ADC12328.3166.62.5196138.18 表 2-3 ADC12 的物理性能10 铝合金 密度 g/cm3熔化温度 热导率 W/（m .K） 沸点 ADC12 2.70660.3296.22519 ADC12 的特点具有：密度较小，比强度高；在高温和常温下具有良好的力学性能； 较好的导电性和导热性；良好的机械切屑性能；良好的耐腐蚀性能；良好的压铸性能 等特点。 ADC12 的收缩率分实际收缩率和计算收缩率： 1）实际收缩率：是指室温下模具成型尺寸与压铸件实际尺寸的差值与模具成型尺寸 之比。 2）计算收缩率：设计模具时，计算成型零件成型尺寸所采用的收缩率为计算收缩率 ， 它包括了压铸件收缩值及模具成型零件在工作温度时的膨胀值，它包括三种：其大小 如表 2-4。 表 2-4 ADC12 的计算收缩率11 收缩方式阻碍收缩率、混合收缩率、自由收缩率 范围0.7%0.9%0.3%0.5%0.5%0.7% 值0.8%0.4%0.6% 6 设计取值0.5% 2.2 铸件结构分析 2.1.2 绘制产品结构图 根据公司提供的二维模具图纸通过 proe 进行三维建模绘制出产品的三维图并对产品进行分析， 确定可压铸结构和必须经过后续机加工才能或得的机构，该产品的三维结构如图 2-1 所示 2-1 产品三维图 如图 2-1 可知该产品结构复杂，产品侧壁 1 中存在侧孔必须经过后续机械加工得到， 产品 2 中有通孔，因孔较深无法铸出需经机械加工获得。3 中有装配孔，其位置精度要 求较高无法通过铸造的方法获得，必须经过后续机械加工，为便于机械加工经分析先 在铸件上铸出引孔锥。在产品的底部 4 中因装配需要有螺纹孔，经分析可以先铸出螺 纹底孔。5 为加强筋与圆形圈交界处容易产生断裂因此在设计时必须倒圆角。经分析确 定铸件的配合面外表面脱模斜度为 0.2，内表面为 0.15，非配合面外表面为 1.5，内 表面为 0.5。确定单边加工余量 0.5mm，绞孔的单边加工余量为 0.0513通过设计获得 铸件如图 2-2 7 图 2-2 铸件三维图 2.3 确定压铸件的工艺参数 （1）压射比压 压射比压的选择原则： 1）根据压铸合金的流动性选择，如锌合金可选取较低的压射比压，而铜合金应择 较高的压射比压。 2）根据压铸件的平均厚度选择，在一般情况下，在压铸薄壁或形状复杂的压铸件 时，型腔中的流动阻力较大。因此为克服这些阻力，获得需要的内浇口速度，必须选 用较大的压射比压。对壁厚较厚的压铸件，为增大填充量，可使内浇口的截面积增大， 降低内浇口的速度，可以选用较小的压射比压。 3）根据压铸件的强度和气密性要求选择 对有强度和气密性要求的压铸件，他 的组织应有良好的致密结构。因此应选用较高的压射比压，同时在填充完毕后，还应 有足够的增压比压，才能更好的满足强度和气密性要求13。 综上所述根据表 2-6 种压铸合金计算压射比压表和表 2-7 压射比压的推荐值表，由 于该压铸件为铝合金铸件，厚度为 3.5mm，铸件结构复杂，型腔中的流动阻力很大， 但该铸件为一般件。因此的压射比压选为 50MPa； 2-6 各种压铸合金计算压射比压(MPa)13 壁厚3mm壁厚3mm 合金结构简单结构复杂结构简单结构复杂 锌合金30405060 铝合金25354560 镁合金30405060 铜合金50708090 2-7 压射比压的推荐值 MPa）13 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 耐气密性件和大平面薄壁件25-4080-12080-10080-100 （2）确定内浇口速度 内浇口速度的选择原则： 1）压铸件形状复杂时，应选用较高的内浇口速度； 2）压铸件壁厚较薄时，内浇口速度应选的高些； 3）金属也流动长度越长，内浇口速度也应选得越高； 4）压铸件表面质量要求越高时，应选用较高的内浇口速度； 8 5）合金的浇铸温度或模具温度较低时，内浇口速度也应选得高些； 6）各种合金的浇注性能不同，他们的浇注速度也会有所不同13。 综上所述根据表 2-8 由于该铸件为一般件，尺寸较大，结构复杂，壁厚为 3.5mm 综合考虑铝合金铸件浇口充填速度 Vn选取为 50m/s。 2-8 内浇口速度推荐值 （ /m.s-1）13 合金种类铝合金锌合金镁合金黄铜合金 内浇口速度2060305040902050 （3）充填时间 由于压铸件的平均壁厚约为 3.5mm，经验公式。 t=35(b-1)13 （2-1） 式中t充填时间，ms； B压铸件平均壁厚，mm 经计算 t=35(3.5-1)=87.5ms0.1s （4）金属液浇注温度 金属液的浇注温度和模具的工作温度是压铸过程中的热因素。浇注温度是指从压 室进入型腔时液态金属的平均温度，由于对压室内的液态金属温度测量不方便，一般 用保温炉内的金属液温度表示，浇注温度过高，收缩大，铸件容易产生裂纹。 由于该铸件壁厚为 3.5mm，结构复杂，根据表 2-9 确定金属的浇注温度为 620。 表 2-9 金属的浇注温度13 合金铸件壁厚3mm铸件壁厚3mm 结构简单结构复杂结构简单结构复杂 610630640680590630610630 620650640700600640620650 铝合金 640660660700620660640670 9 3 模具设计 3.1 确定铸件的分型面 压铸模的定模与动模表面通常称为分型面，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。由于风罩窗结构较复杂， 经分析可得以下几个分型面如图 3-1 所示 3-1 压铸件的分型面 如图 2-2，分型面使铸件整体放在动模中，保证了铸件的同轴度，有利于气体 的排出，同时面也是件的最大投影面，便于压铸件的取出。分型面，保证了铸件 的同轴度,但投影面积过小，且不利于排气。此处可以做一单独的型芯。分型面，该 表面为零件的局部分型面，不应利于零件的整体分型，可作为侧向分型面。综上分析 决定选取面为该铸件的主分型面。 3.2 压铸机的选择 （1）计算投影面积根据 UG 计算出该铸件的投影面积 A1=51605mm2如图 3-2 所示 图 3-2 铸件投影面积 10 浇道系统 A2=(0.150.30)A1 选 0.3 则 A2=15481mm2 余料（料饼） A3=d2/4 选压室内径 d 为 80（即冲头直径 80） 则 A3=5024mm2 排溢系统 A4=（0.10.2）A1 选 0.2 则 A4=10321mm2 总投影面积：A总=A1+A2+A3+A4=82431 mm2 （2）计算胀型力、锁型力、 该铸件为只有一般要求，属于普通件，但其结构复杂，选增压比 Pbz=50N/ F胀=5082431=4121550N F锁=F胀/K 取 K=0.85 F锁=4121550N/0.85=4848KN 因此初用锁型力为 5000KN 的机型 DDC500 冷式压铸机。 （3）计算浇注合金液的重量 已知铝合金液态密度 P=2.7g/cm3， 铸件净重 G1=1642.4g； 浇道系统 G2设浇道平均厚度为 10mm G2=V2P=A212.7=417g 余料（料饼）G3 设余料厚度为 30mm G3=V3p=A332.7=406g 排溢系统 G4 设溢流槽深度为 10mm G4=A4p=A4102.7=278g 浇入金属液总量 G总= G1+G2+G3+G4=2.74kg （4） 核算压室充满度 选 DCC500 时，冲头直径 80 的浇注量为 5.6Kg 充满度 =2.74/5.6100%=48% （5）模具闭和高度和开模距离的校核 1）模具厚度的校核 Hmin10mmH设Hmax101 （4-7） 式中 H设设计模具厚度，： Hmin说明书中所给定的模具最小厚度，： 11 Hmax说明书中所给定的模具最大厚度，： 经计算 H设=480；Hmin=350；Hmax=850，经校核模具闭和高度满足要求。 2）开模行程校核 L取L开模行程 1 （4-8） 式中 L取开模后分型面之间能取出压铸件的最小距离，: L开模行程动模座板行程，。 L取L芯+L件+K=182。 L开模行程=580；取 L取=200;经校核开模行程满足要求。 通过以上校核 DDC500C 的压铸机符合该铸件的压铸要求。 3.2 浇注系设计 压铸模浇注系统是将压铸机压室内熔融的金属液在高温高压高速状态下填充入压 铸模型腔的通道。它包括直浇道、横浇道、内浇口、以及溢流排气系统等。它能调节 充填速度、充填时间、型腔温度，因此它决定着压铸件表面质量以及内部显微组织状 态，同时也影响压铸生产的效率和模具的寿命14。内浇口的设计应有利于金属液体的 充满型腔，同时不至于立即封闭分型面，也不冲击型芯，是金属液沿着型壁顺序充填。 ，且顺着散了方向填充， 。 内浇口导入位置，铸件中心有型芯，所以不宜采用中心浇注，因此采用从侧圆端 面浇注， ，且将浇口设在定模上。 内浇口导入形状，为了便于浇口的去除，压铸件的浇口采用侧交口形式。 内浇口的导入方式，为了便于金属液体填充，导入方式采用径向导入。 （1）内浇口总截面积的确定 利用内浇口截面积的经验公式： An=180G12 （4-2） 式中：An内浇口横截面积，2； G通过内浇口金属液的总质量，； 计算得出数值如下： An=493.22 该铸件采用 3 个进浇口因此每个内浇口的截面积为 164.4mm2 ，确定各个内浇口厚 度为 1.75mm，长度为 2.5mm，宽度为 40mm。 12 （2）横浇道设 计横浇道是从直浇道末端至内浇道之间的一段通道。横浇道的作用是将金属液从 直浇道引入内浇道，同时横浇道中的金属液还能改善模具热平衡，在压铸件冷却凝固 时起到不缩与传递静压力的作用。因此，横浇道的设计对获得优质压铸件起着重要的 作用。 1）横浇道的形式 横浇道的结构形式有：平直式 ；扇形式 ；“T 形式” ；平直分式 ；“T”形 分支式 ；分叉式。根据铸件及内浇口特点，选用 T 形浇道。 2）横浇道截面尺寸的确定 横浇道尺寸的计算方法如表 3-1 所示 表 3-1 横浇道截面尺寸的确定13 截面形状计算公式说明 Ar=(34)Ag(冷室压铸机) D=(58)T(冷室压铸机) =1015 W=Ar/D+tgD r=23 Ag内浇口截面积 (mm2) Ar横浇道截面积 (mm2) D横浇道厚度(mm) T内浇口厚度 （mm） 出模斜度() r圆角半径（mm） W横浇道宽度 （mm） Ag=493.22 Ar=1479 mm2 D=17.5 mm2 W=30 mm2 =15 r=3mm （3）直浇道设计尺寸的确定 直浇道尺寸由浇口套尺寸决定。浇口套内径与压室内径相同，由于压铸机选择型 号为力劲机械厂铝合金冷室卧式 DDC500 压铸机，其压室直径为 80。 直浇道的设计要点 1)直浇道的厚度 H，一般取H=（1/31/2）D 2)直浇道的单边斜度取一般取 46，长度 1525，浇口套内孔表面粗超度 不大于 Ra0.2um。 13 3)浇口套与浇道镶块均与高温的金属液接触，都应采用热作钢制造。如选用 H13 其热处理硬度为 4749HRC。 具体结构见附录。 （4）排溢系统的设计 排溢系统由溢流系统和排气系统组成。它包括溢流槽和排气槽。 ，它们可以弥补由 于浇注系统设计不合理而带来的一些铸造缺陷。 溢流槽又称为集渣包有容纳最先进入的金属液和排气夹杂的作用，同时改善压铸 件的质量，提高模具温度分散的合理性，增大压铸件对动模的包紧力，作为压铸件脱 模时推杆推出的位置，防止压铸件的变形 溢流口尺寸设计：溢流口厚度 h=0.87mm；溢流口长度 l=2mm；溢流口宽度 s=10mm。 溢流槽尺寸设计：溢流槽深度为 10mm。宽度为 20mm 长度为 30mm。 排气块得设计：排气块主要起到集中引气的作用。其具体结构件图 3-3 图 3-3 动排气块定模 3.3 模架的设计 （1）滑块机构设计 风罩窗的侧抽芯部位要求抽芯过程中平稳可靠，同时在合模前需要先将侧向镶块 及其它型芯准确的定位到动模上才能进行合模。开模时需要先进行分模那后再进行侧 向抽芯。机动抽芯机构是伴随着开合模同时进行的因此不能满足风罩窗的抽芯要求。 液压抽芯机构可以抽拔模阻力较大、抽芯距较长的型芯，可以单独使用，随时开动。 14 滑块的结构如图 3-4。根据表 3-2 设计滑块的尺寸。 图 3-4 滑块的结构 表 3-2 滑块的尺寸（mm）13 代号尺寸类型相关尺寸取值 A侧滑块宽度成型区域周边加 103020 L1侧滑块长度L0.8A210 H侧滑块高度H2/3L+S160 L2封闭端长度48 （2）动定模板强度的校核 定模板强度校核；型腔长度 L1=L2=400mm 型腔深度 h=38mm，套版深度 H=65mm，压 射比 P=50MP，套版选用 45 钢，取 =85Mp，根据表 3-3 进行校核。表 3-3 定模板的强 度校核13 计算公式参数意义计算结果 F1/F2，在边长 L1/L2 侧面承受的总压力,N P，压射比压,MPa H,套板厚度，mm h,型腔深度 t,矩形定模板版在长边 L 的侧壁厚度 ，模具材料的许用强度。MPa t=97 本设计中 t 取 100mm97mm 满足强度要求。 2 221 1 8 4 FFH F L H t 15 （3）定模板强度校核 分型面上的总投影面积为 82431mm2，压射比压为 50Mp，垫块间距为 450mm，动模 支撑板长度为 720mm，取 弯=135MPa F=PA 式中h动模支撑板厚度 F动模支撑板所受的总压力，N； P压射比压，MPa； A压铸件与浇注系统在分型面上的总投影面积，mm2； L垫块间距，mm； B动模支撑板长度，mm； 弯模具材料的许用弯曲强度，MPa。 H=0.8h=78mm 虽然本设计中 H 取 70mm78mm 但是由于采用了四根支撑柱因此提高了动模板的强 度所以动模板的强度满足要求。 3.4 成型零件设计概述 成型零件是与高温金属液接触的零件，用于形成浇注系统和铸件。成型零件由浇 注系统成型零件和铸件成型零件两部分组成。 （1）浇注系统成型零件：分流锥、浇口套用于形成浇注系统。 （2）铸件成型零件：型芯、镶块、斜滑块用于形成铸件。 3.4.1 分流锥、浇口套的设计 根据所选压铸机的型号，确定其压室和浇口套的内径 D 为80mm；浇口套的长度 一般应小于压铸机压射冲头的跟踪距离，便于余料从压室中脱出，横浇道的入口开设 在压室上部，这样可以避免金属液在重力作用下进入横浇道，提前凝固。分流锥上形 成余料的直径与浇口套内径相等，浇口脱模斜度取 5，分流锥浇口套的结构见图 3-5 13 2 FL h B 弯 50 82431 450 97 2 720 135 h (4-12) (4-13) 16 图 3-5 分流锥浇口套结构 3.4.2 成型零件 （1）成型零件的结构设计 成型零件的结构形式设计主要可以分为整体式和组合式两类。 1）整体式结构 型腔和型芯都由整块材料加工而成， ，即型腔或型芯直接在模板上 加工成型。 2）整体组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，装入模板的模套内，再用台肩 或螺栓固定。 3）局部组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，局部镶有成型镶块的组合形式。 4）完全组合式结构 由多个镶拼件组合而成的成型空腔13。 经过分析因为模具的使用寿命要求较长，为便于维修和更换损坏结构，本课题选 用整体组合式。固定方式选用螺栓固定。动定模镶块如图 3-6 所示。 图 3-6 动定模镶嵌块 17 （2）成型零件尺寸设计 成型零件表面受高温、高压、高速金属液的摩擦和腐蚀而产生损耗，因修型引起 尺寸变化。把尺寸变大的尺寸称为趋于增大尺寸，变小的尺寸称为趋于变小尺寸。在 确定成型零件尺寸时，趋于增大的尺寸应向偏小的方向取值；趋于变小的尺寸应向偏 大的方向取值；稳定尺寸取平均值。压铸件局部结构图如图 3-7 所示 图 3-7 压铸件局部结构图 根据图 3-6 可知型腔尺寸有：、。型芯尺寸有：、 0 0.2 105 0.2 0.5 96 -0.5 -0.8 299 0.3 0 152.2R 、 、。中心尺寸有：、。为便于计算将型腔尺寸 0.19 0 8011H 0.2 0 81 0.1 0 55850.2200.2 的上偏差换算为 0，经计算换算为，换算为。根据表 3-4 0.2 0.5 96 0 0.3 95.8 -0.5 -0.8 299 0 0.3 298.5 计算各尺寸的大小。 18 表 3-4 成型零件尺寸的计算13 尺寸类型大小计算公式取值 0 0.2 105 0.024 0 101.9 0 0.3 95.8 0.06 0 96 型腔尺寸 （尺寸是趋于增 大尺寸，应选取 趋于偏小的极限 尺寸） 0 0.3 298.5 + ， 0 = ( + 0.7) + ， 0 0.06 0 299.3 0.3 0 152.2R 0 0.06 153.2 0.19 0 8011H 0 0.04 80.5 0.2 0 81 0 0.04 81.4 型芯尺寸（趋于 减小的尺寸，应 选取趋于偏大的 极限尺寸） 0.1 0 55 0 , = ( + + 0.7) 0 , 0 0.02 55.5 850.285.40.01中心尺寸（中心 距离尺寸是趋于 稳定的尺寸） 200.2 ， ，= ( + ) ， 20.1 0.01 滑块机构设计 风罩窗的侧抽芯部位要求抽芯过程中平稳可靠，同时在合模前需要先将侧向镶块 及其它型芯准确的定位到动模上才能进行合模。开模时需要先进行分模那后再进行侧 向抽芯。机动抽芯机构是伴随着开合模同时进行的因此不能满足风罩窗的抽芯要求。 液压抽芯机构可以抽拔模阻力较大、抽芯距较长的型芯，可以单独使用，随时开动。 滑块的结构如图 3-7。根据表 3-4 设计滑块的尺寸。 图 3-7 滑块的结构 19 表 3-4 滑块的尺寸（mm）13 代号尺寸类型相关尺寸取值 A侧滑块宽度成型区域周边加 103020 L1侧滑块长度L0.8A210 H侧滑块高度H2/3L+S160 L2封闭端长度48 3. 5 冷却系统的设计 压铸模的冷却系统用于冷却模具，带走压铸生产中金属液传递给模具的过多热量， 使模具冷却到最佳的工作温度。模具的冷却方法有水冷，风冷，用传递系数高的金属 冷却。本课题采用水冷。 设置冷却水道既要传热效率高，又要防止由于急冷急热的影响而使镶块热疲劳产 生裂纹。因此，冷却水道设计时需要注意以下几个方面：同一模具尽量采用较少的冷 却水道和水嘴的规格，以免增加设计和制造的复杂性；冷却水道的直径一般为 614mm.采用数条直径小的水道冷却效果要比采用一条大直径的水道好；水道之间的 距离和水道与型腔之间的距离取 2030mm。铝合金水道尺寸及其与模具它结构之间的 距离见表 3-5 表 3-5 铝合金水道与模具其他结构之间的距离13 最小距离/mm项目 1/8in 管1/4in 管3/8in 管 水道直径 D/mm7.911.114.7 堵头螺纹长度 L/mm8.012.015.0 水嘴过孔直径 C/mm12.015.018.0 水道中心距 X/mm14.017.022.0 水道与型腔表面的距离19.019.019.0 水道与分型面的距离16.016.016.0 水道与镶块边缘的距离3.013.013.0 水道与推杆孔的距离13.013.013.0 20 Lin=2.54cm 由于动定模镶块直接与金属也接触因此必须进行冷却，其结构见图 3-8 图 3-8 动定模镶块的冷却形式 3.6 模具材料及热处理的总结 为适应成型零件的工作条件，成型零件在高温时应具有具有较高的强度和适当的 硬度、良好的冲击韧性，较好的导热性和抗疲劳性等特点。本设计中选用的模具材料 如表 3-6、3-7 所示 表 3-6 成型零件材料的选择15 零件材料热处理要求 镶块SKD614749HRC 型芯H13ESR4749HRC 侧抽型芯H13ESR4749HRC 浇口套，分流锥H13ESR4749HRC 表 3-7 压铸模模架材料的选择15 模体零件模体材料热处理要求 导柱、导套T205055HRC 推杆SKD615055HRC 复位杆T205055HRC 动、定模套板、滑块、滑槽等45 钢调质 220250HB 模座、垫块、推板、推杆固定板等45 钢回火 3.7 压铸模具的总装图 （1）压铸模具通常包括以下六个部分。 1）成型零件部分。在合模后，由动模镶块和定模镶块形成一个构成压铸件形状的 21 空腔，通常称为成型镶块。构成成型部分的零件即为成型零件。成型零件包括固定的 和活动的镶块与型芯，如图中的镶块、主型芯、小型芯以及侧型芯等。有时成型零件 还构成浇注系统的一部分，如内浇口、横浇道、溢流口和排气道等。 2）浇注系统。浇注系统是熔融金属由压铸机压室进入压铸模成型空腔的通道， 如图中浇口套、浇道镶块以及横浇道、内浇口、排溢系统等。 由于成型零件和浇注系统的零件均与高温的金属液直接接触，所以它们应选用经 过热处理的热作模具钢制造。 3）模体结构。各种模板、座架等构架零件按一定程序和位置加以组合和固定，将 模具的各个结构件组成一个模具整体，并能够安装到压铸机上，如图中的垫块、动模 板、定模板、动模座板等。 导柱和导套是导向零件，又被称为导准零件。它们的作用是