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

电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 目目 录录 摘 要 1 ABSTRACT 2 1 引言 3 2 压铸件结构及工艺分析 1 2 1 任务介绍 1 2 2 压铸零件的分析 1 2 3 拟定模具结构形式 4 2 4 压铸工艺分析及计算 4 2 5 压铸机的选用 5 3 压铸模结构设计 6 3 1 模具的结构介绍 6 3 2 确定模具分型面 6 3 3 浇注系统的设计 7 3 3 1 内浇口的设计 7 3 3 2 直浇道设计 10 3 3 3 横浇道设计 11 3 4 排溢系统的设计 13 3 4 1 溢流槽的设计 13 3 4 2 排气道的设计 15 3 5 抽芯结构设计 15 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 3 5 1 行位的设计 15 3 6 成型零件的设计 18 3 6 1 成型零件的结构形式 18 3 6 2 成型尺寸的确定 20 3 6 3 成型尺寸的计算 21 4 推出机构的设计 23 4 1 推出机构结构形式的选择 23 4 2 推杆的设计 23 4 3 推杆的配合 25 4 4 推出机构其他设计 25 5 模具结构的设计 26 5 1 模具结构主要结构件的设计 26 5 2 压铸模的技术要求 31 6 模具温度及冷却系统的设计 34 7 模具对压铸生产的影响 35 总结 44 致 谢 45 参考文献 46 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 1 摘摘 要要 压铸是一种近终形的成形方法 具有生产效率高 尺寸精度高等特点 在制造业 尤其是规模化产业获得了广泛的应用和迅速的发展 压铸件 尤其是镁 铝 锌合金压铸件 在汽车 通讯等领域获得了广泛的应用 本设计主要进行了电机壳体压铸模的设计 首先 对制件进行了工艺 性分析 根据制件有长宽比例相差悬殊的特点 采用了侧浇道 其次 根 据锁模力的计算 选择了 DAM1113G 型卧式压铸机 为了便于破损零部件 的更换 采用镶拼式结构 对成型零部件进行了详细的设计计算 模具采 用导柱 导套实现导向 采用推杆推出制件 最后 对压铸机及模具的强 度进行了校核 且借助 AutoCAD 和 UG PRO E 三维设计软件绘制了模具的 装配图和实体图 关键词 压铸 模具 UG 铝合金 全套图纸 加全套图纸 加 153893706153893706 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 2 Abstract Die casting is a near shape process Because of its characteristics of high efficiency and dimensional precision it is used widely and developed rapidly in manufacturing especially in mass produced industries Die castings especially magnesium alloy aluminum alloy zinc alloy die castings are used in various fields such as automobile and communication In the paper a die casting die of Bracket is mainly designed Firstly its processing properties are analyzed Side gate runner is used according the characteristics of the analysis of the length and of the width of the Bracket Secondly die casting machine that the type is DAM1113G is selected In design insert construction is used in order to replace spoiled parts The design and calculation of molding parts are made in detail The mold is guided by guide pillars and sleeves The ejector pin is used to demold The side core is drawn by inclined guide pillar Finally die casting machine and mold strength are checked The assemble and physical drawings are finished by UG PRO E which is a kind of physical design software Keywords die casting Mould UG Aluminium alloy 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 3 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 XXX XXXXXX 1 1 引言引言 在现代工业发展的进程中 模具的地位及其重要性日益被人们所认识 模具工业作为进入富裕社会的原动力之一 正推动着整个工业技术向前迈 进 模具就是 高效益 模具就是 现代化 之深刻含意 也正在为人 们所理解和掌握 金属压铸成型所用的模具称为压铸模 是用于成型金属 压铸件的模具 它是型腔模中的一种类型 随着机械工业 尤其是汽车 摩托车工业 航空工业和仪器仪表工业的发展 金属压铸件的需求量越来 越大 精度等质量要求也愈来愈高 这就要求压铸模具的开发 设计与制 造的水平也必须越来越高 众所周知 材料被分为金属与非金属两大类 采用材料液态成形技术 成型机器的零部件或各类产品 而且被广为应用在非金属中的 数塑料的 注射成型和挤出成型为多 而在金属材料中 数压铸为最 1 压铸成型和铸造成型通常称之为型腔成型法 压铸的过程是将金属熔炼成具有一定的流动性的液态合金 然后浇入 具有一定几何形状和尺寸大小的型腔中 在重力场或外力场的作用下 液 态合金充满型腔 待凝固冷却后就成为所需要的机器零件或毛坯 压铸是一门科学技术 也是历史上最悠久的一种金属成形工艺 它促 进了社会生产力的发展 1 压铸的种类 压铸的方法可分为 砂型铸造和特种压铸两大类 2 压铸合金 铸造合金有 铝合金 镁合金 铜合金 锌合金 铅 锡 铸铁 铸 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 4 钢等的铸造 2 金属压铸成型在工业生产中的重要地位 如前所述 模具是工业生产中的重要工艺装备 是国民经济各部门发 展的重要基础之一 金属压铸成型所用的模具称为压铸模 是用于成型金 属压铸件的模具 它是型腔模中的一种类型 随着机械工业 尤其是汽车 摩托车工业 航空工业和仪器仪表工业的发展 金属压铸件的需求量越来 越大 精度等质量要求也愈来愈高 这就要求压铸模具的开发 设计与制 造的水平也必须越来越高 压铸件的质量与压铸模 压铸设备和压铸工艺这三项因素密切相关 压铸模质量最为关键 它的功能是双重的 赋予熔化后的金属液以期 望的形状 性能 质量 冷却并推出压铸成形的制件 模具是决定最终产品性能 规格 形状及尺寸精度的载体 压铸模是 使压铸生产过程顺利进行 保证压铸件质量不可缺少的工艺装备 是体现 压铸设备高效率 高性能和合理先进压铸工艺的具体实施者 也是新产品 开发的决定性环节 由此可见 为了周而复始地获得符合技术经济要求及 质量稳定的压铸件 压铸模的优劣成败是关键 它最能反映出整个压铸生 产过程的技术含量及经济效果 据资料表明 各类模具占模具总量的比例大致如下 冲压模 塑料模约各占 35 40 压铸模约占 10 15 粉末冶金模 陶瓷模 玻璃模等其他模具约占 10 左右 压铸模在各类模具的应用中占有 老三 的位置 随着我国经济与国际的接轨 汽车工业 摩托车工业和航空工业的飞 速发展 压铸件的应用大有快速上升的趋势 压铸的应用在世界范围内的 情况是 汽车部件约占 70 摩托车部件约占 10 农业机械约占 8 电 讯电器约占 7 其他约占 5 以上实际统计的数字表明 压铸成型工业 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 5 在基础工业中的地位和对国民经济的影响显得日益重要 对于一个模具专业的毕业生来说 对压铸模的设计已经有了一个大概 的了解 此次毕业设计 培养了我综合运用多学科理论 知识和技能 以 解决较复杂的工程实际问题的能力 主要包括设计 实验研究方案的分析 论证 原理综述 方案方法的拟定及依据材料的确定等 它培养了我树立 正确的设计思想 勇于实践 勇于探索和开拓创新的精神 掌握现代设计 方法 适应社会对人才培养的需要 毕业设计这一教学环节使我独立承担实际任务的全面训练 通过独立 完成毕业设计任务的全过程 培养了我的实践工作能力 另外 本次毕业 设计还必须具备一定的计算机应用的能力 在毕业设计过程中都应结合毕 业设计课题利用计算机编制相应的工程计算 分析和优化的程序 同时还 具备必要的计算机绘图能力 如利用 AutoCAD 2004 软件进行二维图的绘 制 此次毕业设计除了对知识和能力培养的收获感受外 还得到思想道德 方面的锻炼 通过这次毕业设计 让我感受到了作为一名高级工程技术人 员应该具备的基本精神 需要强化的工程实践意识 以及对设计工作的质 量要负责 具有高度的责任感 树立实事求是的科学作风 并严格遵守规 章制度 1 2 2 压铸件结构及工艺分析压铸件结构及工艺分析 2 12 1 任务介绍任务介绍 主要内容及基本要求 1 完成电机壳体的模具设计 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 15000 字 2 22 2 压铸零件的分析压铸零件的分析 本次设计的零件为电机壳体的模具设计 如下图 2 1 所示 图 2 1 电机壳体外部 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 2 图 2 2 电机壳体产品图 电机壳体是某种型号泵上的零件 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 96 96 39 5 产品平均壁厚 4M 材质 铝合金 YL108 重量 157 53g 缩水率 1 005 YL108 就是压铸铝合金 其牌号是 YZAlSi12Cu2 标准 GB T 15115 1994 特性及适用范围 可热处理强化 具有较高的室温和高温力 学性能 该合金密度下 热胀系数低 耐热性好 其铸造工艺性能优良 无热裂倾向 气密性高 线收缩小 但有较大的吸气倾向 切削加工性较 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 3 差 且需要变质处理 其物理和力学性能为 密度 2 7m 固相线与液相线温度分别为 538 C 和 593 C 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 压铸锌合金的主要特点 1 密度较小 比强度高 2 在高温和常温下都具有良好的力学性能 尤其是冲击韧性尤其好 3 有较好的导电性和导热性 机械切削性能也很好 4 表面有一层化学稳定 组织致密的氧化锌膜 故大部分铝合金在 淡水 海水 硝酸盐以及各种有机物中均有良好的耐腐蚀性 但这层氧化 锌膜能被氯离子及碱离子所破坏 5 具有良好的压铸性能 较好的表面粗糙度以及较小的热烈性 综上所述 该产品能用压铸成型完成 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 用于压铸生产的锌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 所以在生产电机 壳体时使用 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 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 4 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 560 660 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 2 32 3 拟定模具结构形式拟定模具结构形式 1 该压铸件尺寸为一般精度等级 为降低设计难度和设计周期 应采一模一腔 且需要对压铸件去除浇口废料 2 根据产品的特征与提高成型效率采用侧浇口 3 为了节约成本和方便加工与热处理 型腔型芯均采用镶件式结构 2 42 4 压铸工艺分析及计算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 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 5 较高要求 综合实际考虑 该产品采用一模一穴的成型方法 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 1 1 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 6810 1 8 12258 mm 由于该产品为压铸件 压射比压取值为 60Mpa 故该产品的锁模力为 T K A P 1 3 12258 60 10 100 956 124KN 1 2 2 52 5 压铸机的选用压铸机的选用 根据以上数据选择锁模力大于 956 124KN 的机台即可 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 DAM1113G 锁模力 KN 1000 压射力 KN 150 200 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 6 3 3 压铸模结构设计压铸模结构设计 3 13 1 模具的结构介绍模具的结构介绍 模具的结构包括动模结构 定模结构 动模型芯 动模型芯固定板 定模型芯 定模型芯固定板等 首先根据电机壳体的产品要求确定模具的 分型面 接着设计浇注系统 排气道 模具温度及冷却系统的设计 最后 是成型零件和推出机构的设计 3 23 2 确定模具分型面确定模具分型面 将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分 这些可以分离部 分的接触表面分开时能够取出制件及浇注系统凝料 当成型时又必须接触 封闭 这样的接触表面称为模具的分型面 如何选择分型面 需要考虑的因素比较复杂 比如说要考虑制件在模 具中的成型位置 浇注系统的设计 制件的结构工艺性及精度 嵌件的位 置 形状以及推出方法 模具的制造 排气等 因此 在选择分型面时一 般应遵循以下几项基本原则 分型面应力求简单易加工 有利于简化模具结构 应容易保证压铸件的精度要求 分型面应用利于填充成型 开模时应尽量使压铸件留在动模一侧 应考虑压铸成型的协调 嵌件和活动型芯应便于安装 以上阐明的是选择分型面时的一般原则 在实际设计中 不可能全部 满足上面所述的原则 综合考虑各方面的因素 因此 分型面设置如图 3 3 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 7 图 3 3 分型面方案 零件的大部分处于动模内 对零件的的同轴度精度有很好的保证 而 且有利于填充成型和金属液的流动 起模也比较容易 所以本次设计就选 择上图的分型面 3 33 3 浇注系统的设计浇注系统的设计 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 3 3 13 3 1 内浇口的设计内浇口的设计 内浇口的类型 根据零件的外形和结构特点 将内浇口开在通孔上 在成型孔的型芯 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 8 上设置分流锥 金属液从型腔中心部位导入 它的特点如下 a 金属液流流程短 而各部的流动距离也比较为接近 可缩金属液 的填充时间和凝固时间 b 减少模具分型面上的投影面积 并改善压铸机的受力状况 c 模具结构紧凑 d 周边的溢流槽可聚集不良冷污的金属液 并有利于排气 提高填 充效果 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 3 1 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 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 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 9 t k Ti Tf SZ Tf Td T 3 2 其中 k 0 0346 秒 mm Ti 熔汤进入模具温度 取 650 C Tf 合金最低流动温度 取 595 C S 容许凝固百分率 取 0 Z 转换系数 2 5 C Td 模具温度 取 240 C T 铸件厚度 取 5 0mm t 0 0346 650 595 0 0 2 5 595 240 3 3 3 0 033 秒 铸件体积的计算 V 69147 1 8 124465 54 mm 包括渣包和产品 3 4 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 4 材质为铝合金 内浇口填充速度为 45m s 本产品的内浇口面积为 Ag V Vg t 143031 45000 0 033 95 mm 3 5 考虑到产品的结构问题 内浇口宽度 L 取值为 63mm 所以内浇口厚度 H Ag L 95 63 1 5mm 3 6 实际上 由于客观的影响因素较多 确定最合理的内浇口截面积是很 困难的 因此 应留有适当的修正余量 即内浇口的初始尺寸选取较小值 为以后试模后进行修正和调整留有余地 3 3 23 3 2 直浇道设计直浇道设计 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 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 10 模直浇道的由灌嘴 浇道镶块和浇道推杆组成 灌嘴与压铸机的压室端面 密封对接 灌嘴在压铸模的浇注系统中起着承前启后的作用 直浇道就是 在灌嘴中形成的 1 灌嘴与压铸冲头的连接方式 灌嘴与冲头的连接方式 根据灌嘴结构形式的不同 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灌嘴制成整体 这样易于内 孔的精度容易保证 2 灌嘴参数的确定 直浇道由压铸模上灌嘴构成 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 2 1 3 为了易脱模 设 5 斜度 3 灌嘴的配合精度 灌嘴的配合精度有 灌嘴与模板孔的配合精度 灌嘴内孔与压射冲头 的配合精度和定位孔与压铸机压室法兰的配合精度 1 灌嘴与模板孔的配合精度为 H7 h6 1 D 2 灌嘴内孔与压射冲头的配合精度 由模具设计手册 2 表 1 14 查得 DAM1113G 压铸机压室直径为 50mm 由模具设计手册表 2 1 查得灌嘴内孔与压射冲头的配合精度如下表 3 2 所 示 表 3 2 灌嘴内孔与压射冲头的配合精度 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 11 尺寸偏差 压室基 本尺寸 灌嘴 D F8 压室 Do H7 压射冲头 d e8 30 50 0 064 0 025 0 025 0 0 050 0 089 3 定模座板或灌嘴的定位孔与压铸机压室法兰的配合精度为 E8 2 D 3 3 33 3 3 横浇道设计横浇道设计 图 3 4 扁梯形 横浇道的尺寸参数如下 D 5 8 T 3 8 3 4 3 r A n A 9 W D D 3 10 tan r A 其中 横浇道截面积 mm2 r A 脱模斜度 0 00 10 15 D 横浇道深度 mm T 内浇口厚度 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 12 W 横浇道宽度 mm 取 D 5T 7 5mm 3 3 20 3 60 9 mm2 r A n A 3 11 W D D 5 60 9 5 13 06mm 3 tan r A 0 tan10 12 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 3 5 所示 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 13 图 3 5 浇注系统 3 43 4 排溢系统的设计排溢系统的设计 3 4 13 4 1 溢流槽的设计溢流槽的设计 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 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 14 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 2 0 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 本次设计采用方形形 溢流槽 如下图 3 6 所示 图 3 6 溢流槽 根据模具设计手册资料确定溢流槽的相关尺寸 根据相关资料确定溢流槽的相关尺寸 溢流口厚度 h 0 1 0 8mm 取 0 4mm 溢流口长度 l 6 15mm 取 12mm 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 15 溢流口宽度 S 6 15mm 取 8mm 溢流槽圆角 r 0 5 3mm 取 2mm 溢流槽长度中心距 b 1 5 2 S 取 b 1 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 00 30 45 0 3 1 mm的倒角 以便清除 0 45 3 4 23 4 2 排气道的设计排气道的设计 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 由模具设 计手册 2 表 5 8 可查得推荐的尺寸如下 排气槽深度 0 10 0 5mm 排气槽宽度 8 25mm 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 0 30 0 45 过渡圆角 3 53 5 抽芯结构设计抽芯结构设计 3 5 13 5 1 行位的设计行位的设计 侧向分型与抽芯机构简称行位 用来成型具有外侧凸起 凹槽和孔的 塑件 成型壳体制品的局部凸起 凹槽和肓孔 因为侧抽机构的注射模 其可动零件多 动作复杂 因此 侧抽机构的设计应尽量可靠 灵活和高 效 本产品图需要抽芯位置如图所示红色面所示 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 16 图 3 7 A 行位及其组件的性能要求 行位有相对于其他零件的运动而且行位还是产品成型结构部分 因此 行位及与其想配合的零件不仅满足一定的耐磨性要求还必须具有一定成型 零件的性能 行位及其组件的性能必须满足如下几点 1 高耐磨性 滑块表面硬度必须大于 HRC50 以保证其耐磨性能 2 硬度差 行位与其配合的零件如下模镶件 行位驱动块 行位 压紧块 耐磨片之间必须有 HRC5 10 的差值 因此不可以用同种材料以 防止粘着磨损 此次设计滑块镶件采用预硬模具钢 8407 其他与行位有接 触的零件均采用 TOOLOX44 耐磨钢 他们通过不同的热处理方式可以达 到此项要求 3 加工性 除行位以外的零件都是单一简单结构零件 热处理变 形小 可加工性优异 而行位的成型部分可以通过电火花加工 其余结构 对于传统加工也容易保证其加工精度 4 配合要求 行位与压板有相对运动 其配合采用 H7 f7 的间隙配 合 与下模镶件的的配合以保证不溢料尽量保证动作稳定灵活 详细见模 具总装的配合要求 B 本设计采用斜导柱侧向分型机构 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 17 结构示意图如图所示 其一般由以下五个部分组成 1 动力零件 采用斜导柱 2 锁紧零件 楔紧块 3 定位零件 挡块 弹簧 4 导滑零件 滑块导向块 5 成型零件 侧抽芯 滑块等 图 3 8 C 斜导柱侧向分型机构主要设计技术参数 1 斜导柱倾角 a 15 a 25 滑块斜面倾角 b a 2 3 2 抽芯距 S S 铸件侧向凹凸深度 1 5 5 铸件需要抽芯距离为 4 1 加上 安全距离则设计需要抽芯距离为 10 3 斜导柱的长度 L 方法一 通过公式计算 L S sina H cosa 方法二 采用图解法确定 1 计算斜导柱倾斜角 斜导柱倾斜角是决定斜导柱抽芯机构工作效果的重要参数 大小对 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 18 斜导柱的有效工作长度 抽芯距 受力状况等有直接影响 最常用的是 12 25 本模具采用 15 则楔紧块的楔紧角 17 2 计算斜导柱直径 由于计算比较复杂 为了方便 用查表的方法来确定斜导柱的直径 先按已经求得的抽拨力和选定的斜导柱倾斜角在模具设计手册查表最 C F 大的弯曲力 然后根据和以及斜导柱倾斜角在模具设计手册查 W F W F W H 表中查出斜导柱直径 D 16 3 计算斜导柱长度 斜导柱长度采用图解法确定 L 146 8 3 63 6 成型零件的设计成型零件的设计 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 3 6 13 6 1 成型零件的结构形式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 A A 型腔结构设计型腔结构设计 型腔是装在定模板里的镶件 用以成型塑件的外表面 型腔有整体式 和组合式两种 组合式型腔的刚性不及整体式 且易在塑料塑件表面留下 痕迹 影响外观 模具的结构也比较复杂 考虑到本塑件结构较简单 外 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 19 观质量要求高 故采用整体嵌入式型腔设计 型腔的形状为矩形 采用 4 颗 M10 80L 内六角螺钉紧固在型腔板上其中结构如图 3 9 所示 图 3 9 型腔 B 型芯结构设计型芯结构设计 型芯是装在动模板里的镶件 用以成型塑件的内表面 也有整体式和 组合式两种 由于型芯高出分型面许多 考虑到加工方便和节约材料降低 模具成本 故采用整体嵌入式型芯设计 型芯的形状为矩形 采用4颗 M10 110L内六角螺钉紧固在动模板上 而型芯镶件采用挂台固定于型芯 上 其中结构如图3 10所示 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 20 图3 10 型芯 3 6 23 6 2 成型尺寸的确定成型尺寸的确定 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 由模具设计手册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 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 21 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 00 0 5 3 3 6 33 6 3 成型尺寸的计算成型尺寸的计算 1 由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触 它必须有以下 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 H8 H10 轴类零件 为 h7 h10 2 型腔 型芯工作部位尺寸的确定 经查有关资料可知锌合金塑料的收缩率是 0 3 0 7 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 22 平均收缩率为 S 0 3 0 7 2 0 5 2 13 1 型腔的径向和深度尺寸 3 14 00 0 7 Z Z mZ LL 1 k 3 15 00 0 7 Z Z mZ HH 1 k 式中 模具型腔的径向尺寸 m L 压铸件外部形状的径向尺寸 Z L 模具型腔的深度尺寸 m H 压铸件外部形状的高度尺寸 Z H k 压铸件平均收缩率 压铸件尺寸偏差 模具的制造偏差 Z 2 型芯的径向尺寸和高度尺寸 00 0 7 ZZ mZ l 1 k L 3 16 00 0 7 ZZ mZ h 1 k h 3 17 式中 模具型芯的径向尺寸 m l 压铸件内部形状的径向尺寸 Z l 模具型芯的高度尺寸 m h 压铸件内部形状的深度尺寸 Z h 3 中心距尺寸 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 23 22 ZZ mZ C 1 k C 3 18 式中 模具上型腔或型芯的中心距尺寸 m C 压铸件凸台或凹槽的中心距尺寸 Z C 各工作部位尺寸计算结果见零件图纸 通常 压铸件中 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 4 4 推出机构的设计推出机构的设计 4 14 1 推出机构结构形式的选择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 4 24 2 推杆的设计推杆的设计 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 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 24 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 由模具设计手册 3 表 4 1 可查得本次模具设计所选推杆的尺寸参数如 下表 4 3 所示 表 4 1 常用推杆的尺寸系列 mm 基本尺寸2A f9 偏差 0 006 0 031 推杆截面积可按下列公式计算 4 1 F n p A 推 式中 A 推杆前端截面积 2 mm 推杆承受的总推力 N F推 n 推杆数量 p 许用受推力 Mpa 由模具设计手册 3 表 4 21 查得 p 50Mpa 4 34 3 推杆的配合推杆的配合 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 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 25 导滑推出并且不溢料为原则 由模具设计手册可查得具体配合尺寸如下表 4 1 表 4 1 推杆的配合 4 44 4 推出机构其他设计推出机构其他设计 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 4 1 所示 图 4 1 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 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 1 L 15 1 L 推杆加强部分直径 D mmD d 4 推杆前端长度 L mm L 1010d 1 Ls推 推板推出距离 mm 3 L 5 3 Ls推 2 L 3 L 推板固定板厚度15h30 推杆台阶直径与厚度 mm 2 D 1 h D b 4 8 2 D 1 h 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 26 结构如图 4 2 4 3 所示 图 4 2 导柱 图 4 3 导套 5 5 模具结构的设计模具结构的设计 5 15 1 模具结构主要结构件的设计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 H 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 27 H h C 5 1 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 5 0 67 取 C 0 5 经测量压铸件的高度 h 39 5 mm 则 H h C 39 5 0 5 79 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 a b 通常取 e 20 50 mm 经测量 压铸件在分型面上的投影的最大外廓尺寸为 96 48mm 96 48mm 则模套尺寸为 200mm 200mm 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 5 2 2 2211 8 4 FFHFL t H ph p h 5 1 F 1 L 2 F 2 L 3 式中 在边长为 的侧面所承受的总压力 N 1 F 2 F 1 F 2 F 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 28 套板内腔的边长 mm 1 L 2 L p 压射比压 Mpa p 30 120 Mpa h 型腔深度 mm t 矩形套板在边长为的侧壁厚度 mm 1 L H 套板厚度 mm 模具材料的许用强度 铝合金材料 82 100 Mpa 经测量零件有 82mm h 73mm H 160mm 1 L 2 L 则 ph 30 42 26 7 33642N 5 4 1 F 1 L 2 F 2 2211 8 4 FFHFL t H 5 5 2 33642336428 100 82 33642 42 4 100 82 10 36mm 3 导向和定位设计 导向机构是保证动定模或上下模合模时 正确定位和导向的零件 在 此次设计中我采用了导柱导向定位 它有如下功能 定位作用 模具闭合后 保证动定模或上下模位正确 保证型腔的形 状和尺寸精确 导向机构在模具装配过程中也起了定位作用 便于装配和 调整 导向作用 合模时 首先是导向零件接触 引导动定模或上下模准确 闭合 避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏 承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 29 或者由于成型设备精度低的影响 使导柱承受了一定的侧向压力 以保证 模具的正常工作 在设计中 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 8 12 在此次设计中取 10 以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔 导 柱的前端做成锥台形 以使导柱顺利地进入导向孔 所选的导柱导套材料 为 SUJ2 钢 硬度为 59 61 导柱中心到模具边缘距离通常为导柱 直径的 1 1 5 倍 在此次设计中取 1 倍 导柱固定端与模板之间采用 7 6 的过渡配合 导柱的导向部分采 用 7 7 配合 其详细情况可参看模架结构图 4 推出机构的设计 注射成型每一循环中 铸件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上 脱出 完成模具脱模 脱模机构设计应遵循下述原则 1 铸件滞留于动模边 以便借助于开模力驱动脱模装置 完成脱模 动作 致使模具结构简单 2 防止铸件结构变形或损坏 正确分析铸件对模腔的粘附力的大小 及所部位 有针对性的选择合适的脱模装置 使推出重心与脱模阻力中心 相重合 由于铸件收缩时包紧型芯 因此推出力作用点应尽量靠近型芯 同时推出力应施于铸件刚性和强度最大部位 作用面积也尽可能大一些 以防铸件变形或损坏 3 由于铸件收缩时包紧型芯 因此推出力作用点应尽量靠近型芯 同时推出力应施于塑件刚性和强度最大部位 作用面积也尽可能大一些 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 30 以防塑件变形或损坏 4 力求良好的塑件外观 在选择顶相互位置时 应尽量设在塑件内 部或对塑件影响不大的部位 在采用推杆脱模时 尤其要注意这个问题 5 结构合理可靠 脱模结构应工作可靠 运动灵活 制造方便 更 换容易 且有足够的强度和刚度 6 根据制品的结构特点 设置 11 根普通的圆顶杆即可 普通的圆 形顶杆按 GB4169 1984 选用 均可满足顶杆刚度要求 经查相关资料 选用圆型顶杆 9 根 顶出位置如图 5 1 所示 图 5 1 顶出机构 5 25 2 压铸模的技术要求压铸模的技术要求 具精度是影响压铸成型件精度的重要因素之一 为了保证模具精度 压铸模具制造时应达到以下技术要求 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 31 a 组成压铸模具的所有零件 在材料加工精度和热处理质量等方面 均应符合相应图样的要求 b 组成模架的零件应达到规定的加工要求 装配成套的模架应活动 自如 并达到规定的平行度和垂直度要求 c 模具的功能必须达到设计要求 d 为了鉴别压铸成型件的质量 装配好的模具必须在生产条件下试 模 并根据试模存在问题进行修整 直至试出合格的成型件为止 1 加工要求 1 模具分型面及组合件的结合面应很好贴合 局部间隙不大于 0 02mm 2 模具成型表面的内外锐角 尖边 图样上未注明圆角时允许不大 于 0 5mm 圆角 分型面及结合面除外 当不允许有圆角时 应在图样上注 明 3 图样中未注明公差的一般尺寸其极限偏差按 GB1804 标准即孔按 H13 轴按 h13 长度按 J14 来加工 4 模具中各承压板 模板 的两承压面的平行度公差按 GB1184 附录 一的 5 级 5 导柱 导套孔对模板平面的垂直度公差按 GB1184 附录一的 4 级 导柱 导套之间的配合按 H8 f8 6 模具中安装镙钉 镙栓 之螺纹孔及其通孔的位置公差不大于 2mm 或相应各孔配作 7 导柱 直导柱 台肩导柱 其配合部位的大径与小径的同轴度公差 电机壳体成型工艺分析及压铸模具设计 32 t 按 GB1184 附录一的 5 级 8 导套 直导套 带头导套 外圆与内孔的同轴度公差 t 按 GB1184 附录一的 5 级 9 主流道衬套的中心锥孔应研磨抛光 不得有影响脱浇口的各种缺 陷 10 成型零部件 为了保证导向作用 动 定模的导柱 导套孔的孔 距精度应控制在 0 01mm 以内 因此 必须用坐标镗床对动 定模镗孔 在缺少坐标镗床的情况下 较普遍采用的方法是将动 定模合在一起 在 车床 铣床或镗床上进行镗孔 成型零部件采用优质模具钢 强度高 耐 磨性好 热处理变形小 要求耐腐蚀 调质淬火低温回火 55HRC 型芯的加工 把成型面的曲面图通过计算机产生刀具加工路