机械毕业设计（论文）-锁盖压铸成型工艺及模具设计【全套图纸UG三维】.doc

设计说明书（论文）锁盖的模具设计序 言压铸是近代金属加工工艺中发展较快的一种高效率、少无切削的金属成型精密铸造方法。与其他铸造方法相比，由于压铸工艺的生产流程短、工序简单而集中，不需要繁多的设备和庞大的工作场所，且铸件质量优、精度高、表面光洁度好，所以不仅可以节省大量的机械加工工序、设备和工时，而且具有金属工艺出品率高，节省能源、节省原材料等优点，所以压铸是一种“好、快、省”的高经济效益的铸造方法。目前，压铸这种工艺方法已广泛应用在国民经济的各行各业中，如兵器、汽车、摩托车和航空航天行业的产品零部件，以及电器仪表、无线电通信、电视机、计算机、农业机具、医疗器械、洗衣机、电冰箱、钟表、照相机、建筑装饰和日用五金等各种产品零部件的生产方面。全套图纸，加153893706现在我国生产的一些压铸件，最小的只有几克，最大的铝合金铸件重达50kg，最大的直径可达2m。一些国家则依靠技术进步促使铸件薄壁化、轻量化，因而导致以往以铸件产量评价一个国家铸造技术发展水平的观念发生了根本性的改变，转而用技术进步的水平作为衡量一个国家铸造水平的重要依据。而铸件质量的好坏最终取决于压铸模结构设计、浇注系统设计以及排溢系统(包括抽真空)设计是否合理。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因而成形的高效益、高效率的精密铸造方法。金属压铸模成型技术是目前成型有色金属结构件的重要成型工艺方法, 金属压铸模是压铸成型的重要工艺装备。模具作为重要的工艺装备，在消费品、电器电子、汽车、飞机制造等工业部门中，占有举足轻重的地位。工业产品零件粗加工的75%，精加工的50%及塑料零件的90%是由模具完成的。本次锁盖的模具设计基于UG平台进行三维造型与仿真加工。UG是一套集CAD、CAM于一身的大型软件，其功能强大，造型过程简单而且方便快捷，同时还可以对三维零件进行仿真加工，动画演示，相应可生成数控加工程序，直接传输到数控铣机床即可对零件进行加工。使用该软件进行设计，能直观、准确地反映零、组件的形状、装配关系，可以使产品开发完全实现设计、工艺、制造的无纸化生产,并可使产品设计、工装设计、工装制造等工作并行开展，大大缩短了生产周期。模具制造的工艺方法可以分为锻造、热处理、切削加工、表面处理和装配等，其中以切削加工为主要的加工方法。切削加工大体可以分为切削机床加工、钳加工和特殊加工等，通常模具零件的加工工艺路线一般应遵循普通机械加工工艺的基本原则。压铸模零件的加工大体可以分为模板加工、孔及孔系加工、成型零件加工等，对不同的模具结构应根据其自身的实际情况选择合适的加工方法。随着世界科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已成为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。数控机床的拥有量及其性能水平的高低，是衡量一个国家综合实力的重要标志。加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求。数控加工是现代制造技术的典型代表，数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合国力的水平。第1章 压铸件结构及工艺分析1.1任务介绍 主要内容及基本要求：1.完成锁盖的模具设计2.在UG或其他三维软件平台上完成模具零件的三维建模3.完成模具的装配 4.设计说明书一份，字数不少于10000字。1.2压铸零件的分析本次设计的零件为锁盖的模具设计，如下图1-1所示： 图1-1 锁盖产品图生产批量100，000件，铸件要求无欠铸、气孔、疏松、裂纹等缺陷。产品原始信息 产品大小 ： 52.6*48.8*12.4 单位：MM 产品平均壁厚：3.5MM 材质 ： 铝合金（YL113） 重量 ： 19.5 g 缩水率： 1.005 其物理和力学性能为：密度2.71g/ mm,固相线与液相线温度分别为538 C和593C，抗拉强度320 MPa,屈服强度160 MPa，硬度80HB，剪切强度190 MPa，疲劳强度140 MPa。 压铸铝合金的使用性能和工艺性能都优于其他压铸合金，而且来源丰富，所以在各国的压铸生产中都占据极重要的地位，其用量远远超过其他压铸合金。铝合金的特点是：比重小、强度高；铸造性能和切削性能好；耐蚀性、耐磨性、导热性和导电性好。铝和氧的亲和力很强，表面生成一层与铝结合得很牢固的氧化膜，致密而坚固，保护下面的铝不被继续氧化。铝硅系合金在杂质铁含量较低的情况下，粘模倾向严重。铝合金体收缩值大，易在最后凝固处形成大的集中缩孔。用于压铸生产的铝合金主要是铝硅合金、铝镁合金和铝锌合金三种。纯铝铸造性能差，压铸过程易粘模，但因它的导电性好，所以在生产电动机的转子时使用。铝合金中主要合金元素及杂质对其性能影响如下：硅：硅是大多数铝合金的主要元素。它能改善合金在高温时的流动性，提高合金抗拉强度，但使塑性下降。硅与铝能生成固熔体，它在铝中的溶解度随温度升高而增加，温度577时溶解度为1.65%，而室温时仅为0.2%。在硅含量增加到11.6%时，硅与其在铝中的固溶体形成共晶体，提高了合金高温流动性，收缩率减小，无热裂倾向。二元系铝硅合金耐蚀性高、导电性和导热性良好、比重和膨胀系数小。硅能提高铝锌系合金的抗蚀性能。当合金中硅含量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又较多时，就会产生游离硅，硅含量越高，产生的游离硅就越多。游离硅的硬度很高，由它们所组成的质点的硬度也很高，加工时刀具磨损厉害，给切削加工带来很大的困难。此外，高硅铝合金对铸铁坩锅熔蚀严重。硅在铝合金中通常以粗针状组织存在，降低合金的力学性能，为此需要进行变质处理。 铜：铜和铝组成固溶体，当温度为548时，铜在铝中的溶解度为5.65%，室温时降至0.1%左右。铜含量的增加可提高合金的流动性、抗拉强度和硬度，但降低了耐蚀性和塑性，热裂倾向增大。压铸通常不用铝铜合金，而用铝硅铜合金。 该产品的成型材料是铝合金，该材料密度小,熔点为560660度,强度较高,耐磨性能较好,导热、导电性能好，机械切削性能良好，但由于铝与铁有很强的亲和力，容易粘模，加入Mg以后可得到改善。铝压铸，其铝很容易就粘在模具表面上，造成铆接柱拉伤、拉断，浇注口堵塞现象.1.3拟定模具结构形式根据压铸件的产品信息，产品生产所需的数量，产品的强度和精度有较高要求，综合实际考虑，该产品采用一模二穴的成型方法。1.4压铸工艺分析及计算根据压铸件的产品信息，产品生产所需的数量，产品的强度和精度有较高要求，综合实际考虑，该产品采用一模二穴的成型方法。（1）锁模力计算根据压铸产品选择压铸机，锁模力通常的计算方式为用模具分型面上承受金属压力的投影面积乘以铸造比压乘以安全系数。锁模力的计算如下： T=K*A*P其中： T 为锁模力，单位为N; K 为安全系数，冷室压铸机一般取1.2 A 为铸造投影面积，单位mm （包括铸件、料、头、流道、溢流井等，约相当于铸件的1.8倍） P 为压射比压，单位Mpa。 单位换算1T=10KN= 100000N该产品的铸件投影面积为 1674*1.8=3013 mm 由于该产品为压铸件，压射比压取值为50Mpa 。 故该产品的锁模力为： T=K*A*P=1.2*3013*50*2/10*100=361.55 KN1.5压铸机的选用根据以上数据选择锁模力大于361.5（KN）的机台（如图）即可，结合铝合金机台设备考虑，本次模具设计采用的是冷压室压铸机，其型号与主要技术规格如下：压铸机型号：J1113G锁模力/KN：1250 压射力/KN：85-150 机台资料图片第2章 压铸模结构设计2.1确定模具分型面分型面的定义：压铸模的定模与动模接合表面通常称为分型面，分型面是由压铸件的分型线所决定的，而模具上垂直于锁模力方向的接合面，即为基本分型面。 压铸件分型面设计的原则：（1）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；并且为便于从动模内取出铸件，分型面应取在铸件的最大截面上。（2）有利于浇注系统和排溢系统的合理布置。（3）为保证铸件的尺寸精度，应使尺寸精度要求高的部分尽可能位于同一半压铸模内。（4）使压铸模的结构简化并有利于加工。（5）其他：如考虑铸造合金的性能，避免压铸机承受临界负荷（或避免接近额定投影面积）。具体设计详见装配图纸。型芯 型腔 2.2浇注系统的设计 浇注系统对熔融金属流动方向、压力传递、模具温度分布、充填时间长短起到重要的调节和控制作用，浇注系统设计直接影响铸件的机械性能和模具寿命。 浇注系统设计一般步骤：内浇口设计浇道设计过水设计渣包设计内浇口宽度的选取及内浇口设计的原则： 1. 金属液从铸件壁厚处向壁薄处填充 2. 金属液进入型腔后不宜立即封闭分型面，溢流面和排气槽 3. 内浇口的位置要使进入型腔的金属液先流向远离浇口的部位 4. 从内浇口进入的金属液，不宜正面冲击型芯 5. 浇口的位置应便于切除 6. 避免在浇口部位产生热节 7. 金属液进入型腔后的流向要沿着铸件上的肋和散热片 8. 选择内浇口位置时，应使金属液流程尽可能短 2.2.1内浇口的设计根据其各自应用范围和特点，针对本次设计零件的形状，选择端面侧浇口，使金属液首先填充可能存留气体的型腔底侧，将底部的气体排出后，再逐步充满型腔，避免压铸件中气孔缺陷的产生。内浇口面积的计算铸件设计完成后，测量浇铸体积（产品+溢料）的体积，在压铸件的填充时间及填充数度选定后，内浇口面积可采用下式计算： Ag=V/Vg*t 其中： Ag 内浇口截面积（mm） V 铸件的体积 （mm）（包括渣包和产品） Vg充填速度 （m/s） t 充填时间（s） 内浇口类型 对应参数的计算：充填时间的计算充填时间是指熔融金属自到达浇口(gate)起算，至模穴(cavity)及溢流井完全充填完毕为止，所经过的时间。理论上，充填时间是越短越好；但实际上，充填时间受以下限制： (a) 逃气 (b) 模具冲蚀 (c) 机器性能 以下列公式(NADCA)计算出填充时间：tk(TiTfSZ)/(TfTd)T 其中k0.0346 秒/mmTi熔汤进入模具温度，取650CTf合金最低流动温度，取595CS容许凝固百分率，取0%Z转换系数 2.5C/% Td模具温度，取240CT铸件厚度，取3.5mmt0.0346 (6505950.02.5)/(595240)3。5 0.005(秒)铸件体积的计算V= 7144*2.5=18000mm （包括渣包和产品）内浇口充填速度的计算对于不同壁厚的镁、铝、锌压铸合金的充填速度不同：本产品平均壁厚为3.5MM, 材质为铝合金，内浇口填充速度为40m/s 本产品的内浇口面积为：Ag=V/Vg*t=18000/40000*0.005=90 mm考虑到产品的结构问题，内浇口宽度L取值为36mm,所以内浇口厚度H= Ag/L=90/36=2.5mm 根据金属流动连续性原理：冲头面积 X 冲头速度 = 内浇口面积 X 充型速度。1. 充型速度：40 m/s2.冲头面积：502 / 4 = 1962.5 mm2 (冲头直径50) 冲头速度：90 mm2 x 40000mm/s 1962.5 mm2 = 1447mm/s 14 m/s3.模温240当金属液浇入压室后，压室充填以低速0.6 m/s进行，当压室100%充满时，开始高速压射，用0.01s加速到14m/s，即横浇道100%充满时，冲头速度达到14m/s，金属液以40 m/s内浇口速度填充型腔，当金属液填充型腔完毕后，进行强制减速，在0.01s内，冲头速度从14 m/s减速到1.5 1.0 m/s，可防止飞边产生，从而获得理想压铸件。 2.2.2直浇道设计直浇道是金属液从压室进入型腔前首先经过的通道。卧室冷压室压铸模直浇道的由浇口套、浇道镶块和浇道推杆组成。浇口套与压铸机的压室端面密封对接。浇口套在压铸模的浇注系统中起着承前启后的作用，直浇道就是在浇口套中形成的。1.浇口套与压室的连接方式浇口套与压室的连接方式，根据浇口套结构形式的不同，可分为连接式和整体式。本次设计采用整体式结构即将压室与浇口套制成整体，这样易于内孔的精度容易保证。2.浇口套参数的确定直浇道由压铸模上浇口套构成，能保证压射冲头动作顺畅，有利于压力传递。直径D：根据压铸件重量、所需比压、在压室的充满度(一般占2/3)来选择冲头直径，也就是直浇道的直径D。厚度H：称为余料，取直径的1/21/3，为了易脱模，设1302斜度。3.浇口套的配合精度浇口套的配合精度有：浇口套与模板孔的配合精度、浇口套内孔与压射冲头的配合精度和定位孔与压铸机压室法兰的配合精度。(1)浇口套与模板孔的配合精度为（H7/h6）(2)浇口套内孔与压射冲头的配合精度：由参考文献2表1-14查得J1113G压铸机压室直径为50mm，由参考文献2表5-6 查得浇口套内孔与压射冲头的配合精度如下表2-1所示：表2-1 浇口套内孔与压射冲头的配合精度压室基本尺寸尺寸偏差浇口套D（F8)压室Do(H7)压射冲头d(E8)3050+0.064+0.025+0.0250-0.050-0.089(3)定模座板或浇口套的定位孔与压铸机压室法兰的配合精度为（E8） 浇口套2.2.3横浇道设计图2-4 扁梯形横浇道的尺寸参数如下：D=（58）T=（34） W=D+/D其中-横浇道截面积mm2-脱模斜度 =D-横浇道深度(mm）T-内浇口厚度W-横浇道宽度（mm）取D=5T=8mm =3=325=75 mm2W=D+/D=8+75/5=16mm至此，整个浇注系统设计完毕，各部位参数均已选定，进而绘制出模具浇注系统结构图如下图2-5所示：图2-5 浇注系统2.3排溢系统的设计2.3.1溢流槽的设计设置溢流槽可作为接纳型腔中的气体、气体夹杂物及冷污金属，还可以作调节型腔局部温度、改善充填条件以及必要时作为工艺搭子顶出铸件之用。渣包的作用：1. 排除型腔中的气体、涂料、残渣等冷污金属液，与排气槽配合，迅速将型腔内的气体引出；2. 控制金属液充填的流动状态，防止局部产生涡流；3. 转移缩孔、酥松、气孔和冷隔的部位；4. 调节模具各部位的温度，改善模具热平衡状态，减少铸件表面流痕、冷隔和浇不足的现象；5. 帮助铸件脱模顶出，防止铸件变形或在铸件表面有顶针痕迹；6. 溢流槽的总体积占合金量的10%30%，根据型腔体积，铸件壁厚来考虑，溢口面积为水口面积的60%75%；溢口厚度：0.20.5mm，溢口厚度不应大于内浇口厚度以保证增压效果。溢流槽与排气槽连接，减小型腔内压力，排出气体。数量根据需要位置的多少来决定。过水设计原则：1. 改善汤流阻力2. 增加产品强度便于后3. 加工不影响产品外观溢流槽设计及参数的确定在分型面上设置溢流槽是一种简单适用的常用方式。为了后序工艺的需要，而保持溢流包与压铸件的整体连接，将溢流槽开设在动模一侧。溢流槽的截面形状一般有三种，椭圆形、方形和梯形，本次设计采用椭圆形溢流槽，如下图2-6所示：图2-6溢流槽根据参考文献2表5-7确定溢流槽的相关尺寸:溢流口厚度h=0.50.8mm,取0.6mm; 溢流口长度l=23mm,取2mm; 溢流口宽度S=812mm,取8mm; 溢流槽半径r=510mm,取5.5mm; 溢流槽长度中心距b(1.52)S,取b1.5S=12mm。为了便于脱模，溢口脱模斜度做成，溢口与铸件连接处应有(0.31)mm的倒角,以便清除。2.3.2排气道的设计排气道是在填充过程中让型腔和浇注系统内的气体得以逸出的通道。为使型腔内的气体尽可能地被金属液有序有效地排出，应将排气道设置在金属液最后填充的部位。结合实际情况，选用在分型面上开设排气道，这种布局易于加工和修正而且排气效果也很理想。本次设计在分型面上开设的排气道的截面形状是扁平状的，由参考文献2表5-8可查得推荐的尺寸如下：排气槽深度：0.100.15mm 排气槽宽度：825mm为了便于溢流和余料的脱模，扁平槽的周边也应有的斜角或过渡圆角。 溢流槽与排气形式2.4模具温度及冷却系统的设计在生产过程中，模具温度对铸件质量和模具寿命影响很大，温度太高易产生粘模、铸件表面粗糙、缩孔和裂纹等缺陷，由于粘模，开模时摩擦力增大，使局部拉力成倍提高，使模具动作不能准确自如，造成模具损坏。模具温度最好是控制在180C至280C之间。金属铝液的温度高达650C左右，随着压铸循环次数的增加，模具温度也会越来越高。为了能够压铸出高品质的铸件，使用普通的冷却方式难以达到要求，必须在模具不同部位采取局部冷却方式。 模仁冷却形式2.5成型零件的设计成型零件包括：型腔、固定型芯、活动型芯等。它们是根据压铸件的不同结构形式和模具制造工艺的需要，将相互对应的几何构件组合在一起，形成成型空腔的。因此，成型零件的拼接形式、尺寸精度、几何形状、机械强度等因素，对压铸件的质量有直接的影响。2.5.1成型零件的结构形式成型零件的结构形式，大体可以分为整体式和组合式两类。由于型腔外形结构比较复杂，采用整体结构很难加工，所以可选择完全组合式结构。2.5.2成型尺寸的确定成型零件上构成压铸件形状的相关尺寸为成型尺寸，成型尺寸的确定对压铸件的结构形状和尺寸精度有直接影响。成型尺寸可按以下四点来确定：(1)选择合适的成型收缩率。 由参考文献2表1-12铝镁合金的计算收缩率为0.5%(2)分析成型零件受到冲蚀后的变化趋势。行腔内腔D及其深度H的尺寸趋于损耗变大，是趋于增大尺寸，应向偏小的方向取值，即应选取接近最小的极限尺寸；型芯外廓d及其高度h的尺寸趋于损耗变小，是趋于变小尺寸，应向偏大的方向取值，即应选取接近最大的极限尺寸；中心距离及位置尺寸c不会因损耗而变化，称为稳定尺寸，应保持成型尺寸接近于最大和最小两个极限尺寸的平均值。 (3)消除相对位移或压射变形产生的尺寸误差。成型零件在相对移动时，由于种种原因会出现移动不到位或压射变形的现象，从而引起压铸件尺寸变化，如高度尺寸和侧孔的中心距尺寸会由于飞边的出现而变大，而侧孔的深度也会由侧抽芯没有回复到原来位置而变浅，所以说由相对位置产生的误差也有趋大或趋小之分，因此，在确定这些部位的成型尺寸时，应采取必要的补偿措施。(4)脱模斜度尺寸取向的影响。为便于脱模，几乎所以的成型零件都在脱模方向上设置脱模斜度，一般设置脱模斜度=。2.5.3成型尺寸的计算（1）由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以一些性能:1. 必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压；2.有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损。通常进行热处理，使其硬度达到HRC50以上；3. 对于成型会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢理；4. 材料的抛光性能好，表面应该光滑美观。表面粗造度应在Ra0.4以下；5. 切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好；6. 熔焊性能要好,以便修理；7. 成型部位应须有足够的尺寸精度。孔类零件为H8H10，轴类零件为h7h10。（2） 型腔、型芯工作部位尺寸的确定经查有关资料可知铝合金塑料的收缩率是0.3%0.7%平均收缩率为: S=（0.3%+0.7%）/2=0.5%1）型腔的径向和深度尺寸式中 模具型腔的径向尺寸； 压铸件外部形状的径向尺寸； 模具型腔的深度尺寸； 压铸件外部形状的高度尺寸； k压铸件平均收缩率； 压铸件尺寸偏差； 模具的制造偏差。2）型芯的径向尺寸和高度尺寸 式中 模具型芯的径向尺寸 压铸件内部形状的径向尺寸模具型芯的高度尺寸压铸件内部形状的深度尺寸3）中心距尺寸式中 模具上型腔或型芯的中心距尺寸； 压铸件凸台或凹槽的中心距尺寸各工作部位尺寸计算结果见零件图纸通常，制品中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1mm公差的部位不需要进行收缩率计算 2.6推出机构的设计2.6.1推出机构结构形式的选择本次模具设计采用一次推出机构。一次推出机构是指压铸件在固化成型开摸后，通过单种或多种推出元件，用一次推出动作，即可将压铸件推出的机构。最常用的结构形式有推杆推出机构、推管推出机构、卸料板推机构、旋转脱模机构等。本次模具设计即采用推杆推出机构。2.6.2推杆的设计1.推杆形式的选择推杆推出端的端面形状根据压铸件被推出时所作用的部位不同而不同，分为平面2.推杆截面形状的选择推杆推出段的截面形状根据压铸件被推出部位的形状、成形镶块镶拼的实际情况，常见的推杆推出段的截面形状有圆柱形、扁平形和半圆形。圆柱形推杆是最常用的一种形式，易于加工、易于更换和维修，又容易保证尺寸配合精度和形位精度的要求，同时还具有滑动阻力小，不易卡滞等特点；扁平形推杆多用于深而窄的立壁和立肋的压铸模中；半圆形推杆多在压铸件外边缘和成型零件镶缝处采用，以加大推杆的推出面积，半圆形推杆易于加工，但推杆孔加工较为困难。根据设计零件端盖的特点，采用圆柱形推杆。3.推杆尺寸的设计推杆直径按推杆端面在铸件上允许承受的许用应力决定。推杆数量根据铸件形状、大小考虑，推杆布置应使铸件各部位受顶压力均衡。由参考文献3表4-24可查得本次模具设计所选推杆的尺寸参数如下表2-2所示：表2-2 常用推杆的尺寸系列 mmA(f9)基本尺寸2偏差-0.006-0.031推杆截面积可按下列公式计算：式中 A-推杆前端截面积-推杆承受的总推力Nn-推杆数量，p-许用受推力Mpa，由参考文献3表4-21查得p=50Mpa 推杆排位示意图2.6.3推杆的配合推杆与推杆孔的配合精度与压铸合金有关，其确定以保证推杆顺利导滑推出并且不溢料为原则。由参考文献3表4-25可查得具体配合尺寸如下表2-3：表2-3推杆的配合配合部位配合精度及参数推杆与孔的配合精度H7/e8推杆与孔的导滑封闭长度/mm=15推杆加强部分直径D/mmD=d+4推杆前端长度L/mmL=+1010d推板推出距离/mm=+5 推板固定板厚度15h30推杆台阶直径与厚度、/mm=D+b，=482.6.4推出机构其他设计1.复位杆的设计复位杆是控制推出机构在合模状态时，回复到原来位置的主要零件之一,其结构如图2-8所示：图2-8 复位杆 2.导柱和导套的设计动、定模的导柱和导套，主要是保证在安装和合模时的正确位置，在合模过程中保持导柱、导套首先一起定向作用，防止型腔、型芯错位，其结构如图2-9，2-10所示：图2-9导柱图2-10导套2.7模具结构的设计2.7.1模具结构类型的选择2.7.2模具结构主要结构件的设计模具结构主要结构件有定模座板、动模板、动模支撑板、垫块以及模座等。1.模板尺寸的估定确定模板尺寸时，一般先按基本的结构考虑，即假定没有侧抽芯机构，或模板上未开有大的缺口槽的情况下，大体估算有关尺寸。(1) 模板的厚度HH=h/C式中 H-模板的厚度,mm h-压铸件的高度, mm C-经验系数,通常为0.50.67,取C=0.5经测量压铸件的高度h =30.5 mm,则H=h/C=30.5/0.5=61 mm(2) 模套尺寸根据压铸件在分型面上的投影的最大外廓尺寸,每边加一个距离e,从而决定模套尺寸ab，通常取e=2050 mm。经测量：压铸件在分型面上的投影的最大外廓尺寸为48mm52mm，则模套尺寸为90mm90mm。2.模板的强度计算在压铸成型过程中，压铸模从合模到填充以及增压保压阶段，模具均受到高压的冲击。模具主要承受由压射压力和增压压力形成的胀型力，从而引起模具结构的变形。本次设计的型腔形状为矩形,同样选择矩形套板,则矩形套板在某处边长的侧壁厚度可按下列公式计算:=ph =p h式中 ()-在边长为()的侧面所承受的总压力N ()-套板内腔的边长 mm p-压射比压,Mpa, p =30120 Mpa h-型腔深度,mm t-矩形套板在边长为的侧壁厚度,mm H-套板厚度,mm -模具材料的许用强度，铝合金材料=82100 Mpa经测量零件有=42mm，h=30.5mm, H=100mm则=ph=304230.5=38430N= =15mm3.导向和定位设计动、定模的导柱和导套，主要是保证在安装和合模时的正确位置，在合模过程中保持导柱、导套首先一起定向作用，防止型腔、型芯错位。 设计要点：导柱、导套的刚性，耐磨性；导滑段直径和长度的确定；导柱、导套在模块中的位置；导柱、导套的尺寸和配合精度。大型模具采用方导柱、导块结构，可避免动、定模因热膨胀差异对导向精度的不利影响。(1)导柱导滑段直径d= k 式中 A 模具分型面上表面积；k 比例系数0.070.09模具分型面上表面积A=4242 则d= k =0.0842=3.36mm(2)导柱导滑长度e导柱导滑长度应大于高出分型面的型芯的最大值a与导柱导滑段直径d之和。2.7.3压铸模的技术要求1.压铸模结构零件的配合公差金属压铸模在高温状态下工作，因此，各结构构件在组装配合时，不仅要求在室温下达到一定的配合精度，而且要求在高温工作条件下，仍能保证个部分结构尺寸稳定、动作可靠。(1)结构零件的径向配合精度端盖属于固定零件,故由参考文献2表9-4查得固定零件的径向配合精度如下表2-4所示：表2-4 固定零件的径向配合精度工作条件配合精度典型配合零件举例受热较小的零件导柱、斜销、定位销等的固定部位(2)结构零件的轴向配合精度结构零件的轴向配合应保证在结构件组装后,不应有超出允许范围的轴向窜动。在组装时，成型镶块的分型面应允许高出套板分型面0.050.10mm。2.压铸模结构零件的形位公差和表面粗糙度(1) 压铸模结构零件的形位公差形位公差是零件表面形状和位置的偏差, 由参考文献2表9-6可确定压铸模结构零件的形位公差精度等级,如表2-5所示：表2-5 压铸模结构零件的形位公差精度等级有关要素的形位要求选用高度套板两平面的平行度5级镶块上型芯固定孔的轴心线对其分型面的垂直度78级镶块分型面对其侧面的垂直度67级导柱固定部位的轴线与导滑部分轴线的同轴度56级导套内径与外径轴线的同轴度67级镶块的分型面、滑块的密封面、组合拼块组合面的表面粗糙度0.05(2) 压铸模结构零件的表面粗糙度压铸模结构零件的表面粗糙度直接影响到压铸模的正常运作和使用寿命。成型零件应有较高的表面质量，并沿着压铸件脱模的方向研磨，不允许有划伤等表面缺陷。压铸模各工作部位结构零件的表面粗糙度，由参考文献2表9-7可确定，如下表2-6所示：表2-6 压铸模各工作部位结构零件的表面粗糙度结构零件表面粗糙度成型零件表面和浇注通道的所有表面0.10.2成型零件和浇注系统各零件的配合表面0.4导向零件、推杆、斜销等零件的配合表面0.8模具分型面、各模板间的结合面0.8结构零件的支撑面和台肩表面1.6非工作的非配合表面6.33.压铸模模具结构材料的选择除成型零件外，模具结构的常用材料应能保证模具结构的强度、刚度要求和在压铸过程中不产生不允许的变形。模具结构的常用材料及热处理要求，由参考文献2表9-8可确定，如下表2-7所示：表2-7 模具结构的常用材料及热处理要求模具结构零件模具结构材料热处理要求导柱、导套、斜销等SUJ2、T8A、T10A5055HRC推杆4Cr5MoV1Si,3Cr2W84550HRCT8A、T10A5055HRC复位杆SUJ2、T8A、T10A5055HRC动、定模套板45钢调质220250HB模座、定模座板、推板等3045钢、Q235回火4.压铸模总装的技术要求压铸模总体装配的技术要求如下：(1) 模具分型面对定、动模座板安装平面的平行度模具分型面对定、动模座板安装平面的平行度可查参考文献2表9-9确定，如下表2-8所示：表2-8 模具分型面对座板安装平面的平行度规定被测面最大直线长度160mm公差值0.06(2)在分型面上，定模镶块和动模镶块应分别与定模套板和动模套板齐平或允许略高，但高出量在0.050.10mm范围内。(3)模具安装在压铸机上合模后，成型镶块上的分型面应保持良好的闭合状态，允许有不大于0.05mm的局部间隙。(4)导住、导套对定、动模座板安装平面的垂直度导住、导套对定、动模座板安装平面的垂直度可查参考文献2表9-10确定，如下表2-9所示：表2-9 导住、导套对定、动模座板安装平面的垂直度规定有效导滑长度40mm公差值0.015(5)各安装面应光滑平整，各模板的边缘均应倒角2.8延长压铸模具寿命的几个关键问题压铸模具生产对于大量复杂，高韧性的铝、锌、镁、铜合金零件的生产提供了一种经济的生产方式。压铸生产的不断发展，很大程度上取决于汽车工业中压铸件的大量使用，在汽车工业中，减轻汽车的重量显得越来越重要。在长期的生产中，人们都把焦点放在怎样延长模具寿命方面。在过去的十年中，ASSAB公司在发展压铸模具钢来满足这种要求方面起了主导作用，开发了VIDAR SUPREME，8407 SUPREME和QRO 90 SUPREME。压铸模使用商通过使用这些优质的模具钢材及与之紧密相联的热处理工艺，在生产和模具使用成本方面中受益。人们已经认识到良好的产品设计，模具设计及压铸生产条件的日益改善，能进一步提高生产效率。下面就一些常见问题作一些探讨：一：设计方面： a:冷却水道冷却水道应处于使整个模腔表面温度尽可能均匀的位置，从冷却和力学角度看，管道表面需光滑。b:流道、浇口及溢流要得到最佳的压铸效果，冷却系统必须和“热区”（流道、浇口、溢流和型腔）有一定的热平衡。因此，流道、浇口和溢流设计相当重要。在型腔内很难填满的部位，应设溢流，以使压铸金属流到这些部位。在具有相同尺寸的一模多型腔模具中，所有的流道必须具有相同的流道长度和横截面积，浇口和溢流也必须完全相同。浇口的位置和流道的厚度及宽度对金属注入速度相当关键，流道的设计应使金属流畅地进入型腔各个部分，而不是喷射状的注入，浇注金属过快流动会引起模具侵蚀。二：模具制造压铸模具的制造，以下因素至关重要：机械加工性；电火花加工；热处理；尺寸稳定性；表面处理；可焊补性。a:机械加工性马氏体系的热作工具港的机械加工性主要受像硫化锰等非金属夹杂物及钢材硬度的影响。因为压模的性能可以通过降低钢材中杂质含量而得到改善，如硫和氧，因此发展了具有极低硫和氧含量的VIDAR SUPREME，8407 SUPREME和QRO 90 SUPREME。切削加工的最佳组织是球化退火的铁素体基体上均匀分布着球化状的良好碳化物，这样使钢材有极低的硬度。均质化处理使VIDAR SUPREME，8407 SUPREME和QRO 90 SUPREME有硬度约180HB的均匀组织。这些钢种每一批都具有非常均匀的机械加工性。对于VIDAR SUPREME，8407 SUPREME和QRO 90 SUPREME的车削，铣削和钻孔等。常用的机械加工参数可以在产品资料中查阅，每一批都具有非常均匀的机械加工性，对于VIDAR SUPREME，8407 SUPREME和QRO 90 SUPREME的车削、铣削和钻孔等。常用的机械加工参数量可以在产品资料中查阅。b:电火花加工今年来，制造压铸模具已普遍采用电火花加工（EDM）。电火花加工的发展一方面扩展了这种方法的通用性，同时也显著的提高了操作技术，生产力和加工精度，电火花加工继续发展成为大多数制模公司的一个主要的加工方法，可同样容易的加工经济淬硬或退火的钢材。电火花加工的基本原理是在石磨或铜电极（阳极）和钢材（阴极）之间的不导电介质中放电，模具的侵蚀通过放电来控制，操作过程中，负电极进入钢材中获得所需形状，电火花加工中钢材的表面温度非常高，从而使其熔化和蒸发，在表面产生了一层熔化后再凝固的较脆层，紧接着这层的是再淬硬层和回火层。电火花加工对模具表面性能产生了不利的影响，破坏了钢材的加工性能，由于这个原因，作为一种预防措施，推荐一下几步加工方式： C:淬火和回火后钢材的电火花加工A 传统的机械加工B 淬火和回火C 粗放电加工避免“电弧”和太快的除去率，“幼电火花加工”即低电流高频D 研磨和抛光电火花层E 比原来回火温度低15回火d:钢材退火后的电火花加工A 传统的机械加工B 粗放电加工，同上CC 研磨和抛光电火花层，这减少了加热和淬火时间开裂的危险，多次分级预热到淬火温度。e:热处理热作工具钢通常是以软性退火状态供货。在机械加工后，为了得到最佳的高温屈服强度，抗回火性，韧性和延展性，必须进行热处理。钢材的性能受淬火温度和时间，冷却速度和回火温度控制。高奥氏体化温度对模具的热屈服强度和抗软化有利的影响，可以降低热龟裂的产生。8407 SUPREME和QRO 90 SUPREME的性能可用1050的奥氏体化温度取代正常的1020来提高，而VIDAR SUPREME用1010取代990。另一方面，由于晶粒变粗和淬火时晶界碳化物析出的增加而降低了韧性和延展性，这能导致严重的破裂，所以这种方法应限于小型模具和型芯的热处理。高硬度对抗热龟裂性具有有利的影响，但是对铝压铸模推荐硬度不宜超过HRC48，铜不超过HRC44，硬度越高，破裂和完全失效的危险越大，然而，通过发展高韧性的VIDAR SUPREME和8407 SUPREME，失效的危险性已大大下降。淬火冷却速度对VIDAR SUPREME、8407 SUPREME、QRO 90 SUPREME和所有其他同样类型钢种有很大影响。缓慢的冷却速度得到好的尺寸稳定性，但使钢材有得到不良显微组织转变的风险。淬火时太慢的冷却速度能降低钢材的破坏韧性。快的冷却速度如盐羽淬火能产生最好组织，因而得到最高的模具寿命。权衡模具淬火变形和寿命，在大多数情况下，优先考虑模具的使用寿命而采取较快的淬火冷却速度。脱碳和渗碳可以引起早期热龟裂，模具应冷却至5070后回火，要得到满意的组织，第二次回火是必不可少的，第二次回火温度应根据模具所需的最终使用硬度而决定。f:尺寸稳定性压铸模在淬火和回火时的情形压铸模淬火和回火时，通常会出现变形或扭曲，温度越高变形越大。在淬火前，通常要预留一定加工量以便淬火及回火后通过研磨等工序来调整模具到最后要求的尺寸。变形是由于钢材中的应力引起，这些应力可分成：机械加工应力；热应力；组织转变应力。机械加工应力此类应力产生于机械加工，如车削加工、铣削加工、研磨加工，如果存在内部应力，它会在加热时释放。加热使材料强度下降，从而通过局部变形来释放应力，这能导致模具整体变形，为了减少热处理时加热产生的变形，需要一个消除应力的过程，一般推荐在粗加工后进行应力消除，在淬火前任何变形都能在精加工时加以调整。热应力模具加热时产生了应力，加热越快越不均匀，应力就越大。模具尺寸加热时会增加，不均匀的加热会引起不同部位尺寸的不一致增加，从而产生应力和变形，为了使整块模具温度均匀通常推荐多段预热。应尽量缓慢加热以使整个模具温度保持一致。以上情况对淬火冷却也适用。淬火时会产生非常大的应力，一般而言，在可接受的变形范围内，冷却应越快越好。淬火介质的均匀性非常重要，尤其在使用压缩空气或保护气氛时（如在真空炉内）。否则，模具温度的不一致会产生明显的变形，通常也推荐分级淬火。组织转变应力当钢材组织转变时这类应力会产生，这是因为三种显微组织铁素体、奥氏体和马氏体有不同的密度，即是“体积”。从奥氏体转变成马氏体的变化最大，这引起了尺寸的增加。过度快速和不均匀的淬火也会导致局部马氏体形成，从而引起模具中局部体积增大，而在某些截面上产生应力，这些应力会导致变形，甚至破裂。g:表面处理经气体氮化、软氮化和离子氮化等表面处理能使压铸模某些零件产生有利作用，如射筒、喷嘴、流道、浇道、推杆和芯棒。不同化学成分的钢材有不同的氮化特性。其他表面处理包括Solvenite，Metallife和Melonite的渗金属碲镍处理也可用于压铸模。h:焊补性许多情况下，通过焊补来修理压铸模非常重要。工具钢的焊补总带有破裂的危险，但是如果小心而适当加热的话，也可得到好的效果。焊补前准备被焊的部位必须适当的开U型槽沟，并避免脏物和油脂以确保金属的顺利渗透和融合。退火后焊接1 预热到至少3502 在此温度开始焊接，使工件温度保持在350475，焊接时保持工件温度恒温的最好方法是用一个热控元件置于绝热箱的箱壁内3 焊接后马上退火淬火和回火后的焊接1 预热到至少3202 在此温度开始焊接，使工件温度保持在350475，焊接时保持工件温度恒温的最好方法是用一个热控元件置于绝热箱的箱壁内3 焊补后以2030每小时至5070每小时的速度缓慢冷却4 在低于前回火温度1020的温度做应力回火。三：模具寿命压铸模具寿命会随着压铸模的设计和尺寸、压铸合金类型，模具的维修和保养而发生很大变化。模具可以通过压铸前后适当的处理来延长寿命：适当的预热；正确的冷却；表面处理；应力消除。适当的预热冷模具和热的压铸金属间最初的接触会引起模具严重的热冲击应力，热龟裂可能就在第一次压铸时出现并迅速扩展导致整体破裂。所以，最重要的模具表面和熔融金属间的温度不能太大，由于这一原因，通常推荐预热，预热温度随压铸合金类型而定，通常在150350。模具压铸时，推荐以下预热温度：材料 预热温度，锡合金、铅合金 100150锌合金 150200镁合金 250300铜合金 300350逐步而均匀的预热很重要，最好是恒温的加热控制系统。预热时，为了达到平衡，应逐步打开冷却水，要避免所有的骤然冷却。有镶块的模具必须缓慢加热以便使镶块和模托保持一致温度及逐步膨胀。正确的冷却模具温度受冷水道和模具表面脱模剂的控制。为了减少热龟裂的危险性，冷却水可预热到大约50，也推荐用恒温控制的冷却系统，并不推荐使用低于20的冷却水。停机时间超过几分钟时，应调节冷水流量，以便模具不至于冷却得太快。有一点非常重要，即润滑剂（脱模剂）要非常好得附于模具表面以避免压铸金属与模具得接触，例如一个新得或刚修补得模具不应有粗糙得金属表面，因此在试模期有一层氧化薄膜会提供给脱模剂一个良好得附着面亦不失为一个好方法。表面处理模具表面加热到500左右一小时然后空冷就可氧化。在蒸汽气氛中加热到500约30分钟也可以，形成具有恰当厚度得一层良好氧化膜，在使用一段时间后，要去除模具上堆积得脱模剂，可在模腔表面进行喷丸处理，这种处理也可密闭一些热龟裂得裂纹。喷丸处理会在模腔表层产生压应力，这一定程度上抵消了引起热龟裂得拉应力。受摩擦得一些零件如推杆和射筒，可以通过氮化、碳氮渗来提高寿命。消除应力压铸时，模具表面由于温差而产生热应变，这种反复得应变会导致模具局部表面得残留应力产生，在大多数情况下，这种残留应力是拉应力，因此促使热龟裂的发生，消除应