张力架压铸件模具工艺设计.doc

青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书第1章 绪论1第2章 铸件的结构工艺性分析3第3章 分型面的选择4第4章 浇注系统的确定64.1.1浇注系统的组成74.1.2浇注系统设计的主要内容84.2.1内浇口的基本类型及其应用8（1）扁平侧浇口8（2）端面侧浇口94.2.2内浇口位置的设计要点94.2.3内浇口截面积的确定11（1）内浇口截面积的计算11(2)经验公式和经验数据124.3.1横浇道的基本形式13（1）等宽横浇道13（2）多型腔模横浇道的布局15第5章 压铸机的选用16第6章 压铸模具的总装图设计19第7章 压铸模具的成型零件设计29参考文献49致 谢51英文资料翻译52第1章 绪论压铸至今仅有一百多年历史，最初用于制造枪弹、活字等。据国外书籍介绍1838年由美国布鲁斯(Bruce)首先采用，经改良后，1849年斯特奇斯(StuIges)获得了专利，开始用于低熔点的铅、锡合金。1869年英国查尔斯、巴贝奇(Charles Babbage)成功地生产-5批计算机用的齿轮、凸轮、杠杆和齿条等零件。在20世纪初，压铸锌合金得到发展。之后压铸机也迅速发展，最先是H?H多勒(H?H Doubler)制造的热压室压铸机。后来由V万革纳(Van Wagner)设计了鹅颈型气压立式冷室压铸机，在欧洲得到广泛采用。美国几乎没有采用立式压铸机而发展了卧式冷室压铸机。自从第二次世界大战以来，逐步形成压铸锌、铝、镁、铜合金的标准设备。日本在明治末年到大正初期，也开始了压铸的试制及研究。 1949前我国仅有上海贯一模具厂等少数厂有几台压铸机，压铸锌合金。上世纪50年代初我国引进了一些捷克生产的波拉克型立式冷室压铸机和苏联生产的压铸机生产压铸件。50年代末期随着我国压铸业的发展：开始自行设计制造了卧式冷室压铸机，同时也仿制了立式冷室压铸机(如国营第511厂设计制造了Y_100型115吨卧式冷室压铸机、长春光机所设计制造了408型40吨立式冷室压铸机等)。不久。制定了我国压铸机系列，60年代以来，生产了大批的、各种规格的压铸机。1968年我国设计制造了当时世界上最大的4000吨压铸机，1978年开始制定了压铸机新的系列，统一了技术指标和有关工艺性能的技术规范。之后，相继制定了压铸合金、压铸模、压铸工艺、产品检收等国家、部及行业标准，指导了国内压铸生产。 近年来，一些国家依靠技术进步，使铸件薄壁化、轻量化，导致了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改变。随着汽车、摩托车等工业的发展，以及节能、节材诸方面的考虑，从世界范围和我国情况来看，铝合金、镁合金铸件的应用越来越多，由于压铸工艺的发展j以使压铸件在有色金属铸件中所占的比例日益增多.镁合金压铸技术发展方向，主要以环保、节能及提高经济效益为主导。因镁合金熔炼、铸造易于氧化燃烧，因此需在熔剂或保护气氛状态下进行，为此要高度重视对厂房设备的腐蚀以及生产安全及环境保护，所以建议不宜土法上马，要组织正规生产则需较大的投资，因此在考虑发展镁合金压铸的同时。必须作好充分的可行性分析及评价认证由于我国压铸业的发展，模具市场潜力很大，目前国内模具厂点无法统计，至少在近百家。发展较快的有浙江、广东等省。由于市场价格竞争激烈，目前国内模具制造质量也日益提高，不少模具厂采用 CADCAMCAE一体化，扩大了模具标准件的应用。使用了一些进口钢材，按规范进行热处理，所以在尺寸精度上有了很大提高，铝合金压铸模达lO万模以上的比较普遍。国外(1)高速铣削加工将得到广泛应用；(2)模具高速扫描及数字化系统将发挥更大作用；(3)模具研磨抛光将向自动化、智能)化方向发展，这将促进我国压铸模行业的进一步发展。压铸作为制造业中一种先进的有色合金精密成型技术，在产品向精密化、轻量化、节能化、绿色化的发展趋势中，正得到越来越广泛的应用，对压铸件的需求量也一直在持续增长。金属压铸成型工艺是目前成型有色金属结构件的重要成型工艺方法，由于金属压铸成型具有高效率、高精度、低消耗以及少、无机械加工等突出的特点，在振兴制造业的年代得到了空前的发展。本次设计的课题是张力架模具设计。压铸模具设计主要是动模、定模、镶块、型芯及各辅助零件的设计。重要的就是镶块及型芯的设计计算，主要包括型腔尺寸、型芯尺寸、中心距离及位置尺寸等的设计计算。， 第2章 铸件的结构工艺性分析 张力架压铸件平均壁厚3-8mm，虽然壁厚不均匀但基本能满足压铸件的工艺要求。尺寸精度为GB/T6414-1999 5级，基本符合压铸件的工艺要求。表面粗糙度Ra3.2也在压铸工艺的能力的范围之内，因此张力架符合压铸件的工艺要求。 图2-1所示为张力架零件图。其材料为YZZnAl4Cu1,合金代号ZZnAl14-1。压铸件外形尺寸长63mm*39mm*26mm。壁厚3-8mm。压铸件尺寸精度等级GB/T6414-1999 5级，质量为0.11kg。图2-1 张力架铸件图第3章 分型面的选择3.1分型面的作用分型面与铸件的形状和尺寸，在模具中的位置和方向密切相关。分型面确定后，将对整个模具结构，铸件质量产生很大的影响。3.2分型面的类型分型面与型腔的相对位置来分，有三种基本形式：（1）型腔全部在动模和动模内。（2）型腔分别位于定模和动模内。（3）型腔全部在定模内。按分型面的形状和位置来分，有以下几种形式：（1）平直分型面。（2）阶梯分型面。（3）曲面分型面。（4）倾斜分型面。（5）垂直分型面。3.3分型面的确定确定分型面时须考虑以下几点：（1）浇注系统的布置及内浇口的位置和方向。（2）定模与动模各自所包含的成形部分。（3）排气条件的优劣。（4）铸件几何形状及拔模斜度的方向。（5）成形部分零件的镶拼方法。（6）铸件尺寸的精度。（7）生产时模具清理工作和清理效果。（8）铸件表面美观和修整工作。3.4分型面的选择，见下表表3-1 分型面的选择3.5 张力架分型面选择根据张力架的零件结构，综合考虑抽芯级浇注系统的设定，分型面选择图1所示的-面上。由于零件较小，采用一模两件方案。第4章 浇注系统的确定金属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。它们在引导金属液填充型腔过程中，对金属液的流动状态、速度和压力的传递、排气效果以及压铸模的热平衡状态等各方面都起着重要的控制和调节作用，因此，浇注系统是决定压铸件表面质量以及内部显微组织状态的重要因素。同时，浇注系统对压铸生产的效率和模具的寿命也有直接影响。浇注系统的设计是压铸模设计的重要环节。它既要从理论上对压铸件的结构特点进行压铸工艺的分析，又要有实践积累经验的应用。因此，浇注系统的设计必须采取理论与实践相结合的方法。4.1浇注系统的基本结构4.1.1浇注系统的组成根据压铸机的形式和引入金属液的方式不同，压铸模浇注系统的组成形式也有所不同，大体分热压室、立式冷压室、全立式冷压室和卧式冷压室几种。各种压铸机上所用的压铸模浇注系统的组成如图4-1所示。图（a）为热压室压铸模的浇注系统，由直浇道、内浇口、横浇道、分流锥和溢流槽（图内未画出）组成。由于压室放置在坩埚内，在压射完毕后，压射冲头的上移，在压室内形成负压，将未注入的金属液吸回鹅颈通道，产生的浇注余料较少。图4-1 浇注系统的组成图（b）是立式冷压室压铸模的浇注系统，它与图（a）有些类似，只是有料饼产生。图（c）是全立式冷压室压铸模的浇注系统。由于它是从下面进料，料饼出现在浇注系统的下部，分流锥则在上部。图（d）是卧式冷压室压铸模的浇注系统。这是实践中最常用的一种形式。它由直浇道、横浇道、内浇口和溢流槽、排气道组成。4.1.2浇注系统设计的主要内容（1）根据压铸件的外形尺寸、质（重）量和在分型面上的正投影面积，并根据现场设备的实际情况，选定所采用的压铸机的种类、型号以及压室直径等。当选用立式冷压室压铸机或热压室压铸机时，还要选用适当的喷嘴，使喷嘴形状与浇注系统相适应。（2）对压铸件的尺寸精度、表面和内部质量的要求，承受负荷状况、耐压、密封要求等进行综合分析，确定金属液进入型腔的位置方向和流动状态。（3）对压铸件的复杂程度、结构特点以及加工基准面进行分析，结合分型面的选择，确定浇注系统的总体结构和各组成部分的主要尺寸。（4）分析金属液的流动状况，确定溢流槽和排气道的位置。（5）根据金属液的流动对模具温度的影响，确定合适的模温调节措施。4.2内浇口的设计内浇口是引导熔融的金属液以一定的速度、压力和时间填充成型型腔的通道。它的重要作用是形成良好地填充压铸型腔所需要的最佳流动状态。因此，设计内浇口时，主要是确定内浇口的位置和方向以及内浇口的截面尺寸，预计金属液在填充过程中的流态，并分析可能出现的死角区或裹气部位，从而在适当部位设置有效的溢流槽和排气槽。4.2.1内浇口的基本类型及其应用根据压铸件的外形和结构特点以及金属液填充流向的需要，内浇口的基本类型如下（1）扁平侧浇口扁平侧浇口是最常见的内浇口形式，如图4-2所示。扁平侧浇口适用于多种压铸件，特别适用于平板形的压铸件，如图（a）所示。当环状或框状压铸件的内孔有足够的位置时，可将内浇口布置在压铸件的内部，既可使模具结构紧凑，又可保证模具的热平衡，如图（b）所示。图4-2 扁平浇口（2）端面侧浇口端面侧浇口的形式如4-3图所示。它的特点是：避免金属液正面冲击成型零件，并使气体有序排出。如图（a）所示的盒类压铸件，采用端面侧浇口，使金属流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。如图（b）所示的环状压铸件，为了避免金属液正面冲击型腔，可采用从孔的中心处进料，使模具结构紧凑。在填充过程中，也可使型腔内的气体有序地排出。图4-3 端面浇口侧浇口的共同特点如下。（1）浇口的截面形状简单，易于加工，并可根据金属液的流动状况随时调整截面尺寸，以改善压射条件。（2）浇口的位置可根据压铸件的结构特点灵活选择。（3）浇口的厚度较小，当高压、高速的金属液通过时，受到挤压和剪切作用，使金属液再次加热升温，改善了流动状态，以便于成型。（4）应用范围广。（5）容易去除浇注余料，不影响压铸件的外观。4.2.2内浇口位置的设计要点设计内浇口时，最重要的是确定内浇口的位置、形式和导流方向。应根据压铸件的形状和结构特征、壁厚变化、收缩变形以及模具分型面等各种因素的影响，分析金属液在填充时的流态和填充速度的变化，以及预计填充过程中可能出现的死角区、裹气和产生冷隔的部位，并布置适当的溢流和排气系统。内浇口的设计要点如下。（1）内浇口位置应使金属液的流程尽可能地短，以减少填充过程中金属液能量的损耗和温度的降低。（2）浇口位置应使金属液流至型腔各部位的距离尽量相等，以达到各个分割的远离部位同时填满和同时凝固。（3）尽量减少和避免金属流过多的曲折和迂回，从而达到包卷气体少、金属流汇集处少和涡流现象少的效果。（4）除非大型或箱体框架类特殊形状的压铸件，一般应尽可能采用单个的内浇口，尽量少用分支浇口。当必须采用多个分支浇口时，应注意防止多路金属液流互相撞击，形成涡流，产生裹气或氧化物夹杂以及冷隔等压铸缺陷。（5）金属液进入型腔后，不应过早地封闭分型面、溢流槽和排气道，以便于型腔内气体有序地顺利排出。（6）从内浇口进入型腔的金属液流，不应正面冲击型芯、型壁或螺纹等活动型芯，力求减少动能损耗。型芯或型壁被金属液流冲蚀后，会产生粘模现象，严重时会使该处形成凹陷，影响压铸件脱模，有时甚至产生局部的早期热裂倾向。同时易形成分散的滴液与空气相混，使压铸件压铸缺陷增多。（7）内浇口位置应尽可能设置在压铸件的厚壁处，使金属液由厚壁处向薄壁处有序填充，有利于最终补缩压力的传递。（8）内浇口位置应使浇口余料易于切除和清理。内浇口与型腔连接处应以圆弧或小倒过渡连接，以便在清除内浇口余料时不损坏压铸件的基体表面。（9）从内浇口进入型腔的金属液流，应首先填充深腔处难以排气的部位，避免因围拢气体而产生压铸缺陷。（10）根据压铸件的技术要求，凡尺寸精度或表面粗糙度要求较高或不再加工的部位均不宜设置内浇口。（11）薄壁压铸件的内浇口的厚度要小一些，以保证必要的填充速度。（12）内浇口位置应使压铸模型腔温度场的分布符合工艺要求，以便尽量满足金属液流流至最远的型腔部位的填充条件。（13）内浇口的位置应有利于金属液的流动。带有加强肋和散热片以及带有螺纹或齿轮的压铸件，内浇口的位置应使金属液流在进入型腔后顺着它们的方向流动，以防产生较大的流动阻力。（14）近似长方形、扁平状的压铸件，应尽可能在窄边上开设内浇口，以便金属液在填充时形成尽可能长的自由流束，使料流通畅，排气良好，有利于获得良好的表面质量。4.2.3内浇口截面积的确定内浇口的截面积直接决定着内浇口速度和填充时间。当内浇口速度选定后，内浇口的截面积过大，金属液填充型腔的时间过快，使型腔内的气体来不及排出而产生气孔等压铸缺陷。如果内浇口的截面积过小，则延长了填充时间，在填充过程中，部分金属液冷却过快，产生型腔填充不满的现象。（1）内浇口截面积的计算目前，在实践中，计算内浇口的截面积以流量计算法为主。设熔融的金属液以速度Vn流过截面积为An的内浇口，单位时间内流过的金属液为Q，则 (4-1)在内浇口处，金属液的体积在单位时间内的流量Q表示为 （4-2) （4-3）如果金属液体积用铸件质量G来表示，当金属液的密度为时，则 （4-4） （4-5） （4-6）(2)经验公式和经验数据实际上，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，在设计时应留有适当的修正余量，即内浇口的初始尺寸应选取较小值，为以后在试模后进行必要的修正和调整留有余地。在内浇口截面积中，内浇口厚度对形成良好的填充流动状态的影响较大。对于薄壁复杂的压铸件，宜采用较薄的内浇口，以保证必要的内浇口速度。但当内浇口厚度太薄时，金属液流中的微小杂质，如偏析、夹杂物、氧化物等杂质都会导致内浇口的局部堵塞，缩小了内浇口的有效流动面积。同时，进入型腔的金属液很容易产生雾化现象，从而堵塞排气道，而裹卷型腔内的气体产生压铸缺陷。当内浇口厚度较厚时，则有利于降低填充速度。同时，内浇口凝固时间几乎以内浇口厚度的二次方增加，这样有利于补缩压力的传递。因此，在不影响压铸件表面和不增加去除浇口成本的情况下，可尽量增加内浇口的厚度。表4-1列出了内浇口厚度的经验数据和内浇口宽度和长度的经验数据，供使用时参考。表4-1 内浇口厚度续表4-14.3横浇道设计横浇道是直浇道的末端到内浇口前端的连接通道。横浇道应符合下列要求：（1）提供稳定的金属液流；（2）对金属液的流动有较小的阻力；（3）金属液在流动时包卷的气体量少；（4）对型腔的热平衡提供良好的条件；（5）使金属液有适宜的凝固时间，即不妨碍补缩压力的传递，又不延长压铸的循环周期；（6）金属液流过横浇道时热量损失应最少。4.3.1横浇道的基本形式横浇道的结构形式主要取决于压铸件的结构形式和轮廓尺寸、内浇口的位置、方向和宽度以及型腔的分布情况。横浇道的基本形式按在分型面上的投影形状来分，可分为以下几种形式。（1）等宽横浇道图4-7是等宽横浇道的结构形式，是最简单的一种横浇道。为了防止金属液在流经内浇口前产生涡流，在接近内浇口时，有一个截面厚度的收敛区域。但是为了避免过多的能量消耗，截面厚度要缓慢收敛，即收敛角不宜太大。图4-7 等宽横浇道图4-8 等宽横浇道截面形状等宽横浇道的横截面的形状对金属液流的稳定状态、热量散失以及横浇道表面摩擦阻力引起的压力损失都有一定的影响。等宽横浇道的截面形状如图4-8所示。图（a）为圆形截面的横浇道，它的结构特点是：在相同的截面积时，它的周长最短，即散热的表面积相对较小，从而使横浇道中的金属液冷却速度较慢，但由于圆形截面的横浇道加工比较困难，所以采用较少。图（b）、图（c）分别为正方形和矩形截面的横浇道，它们的散热速度相对较快，但可以通过设计不同的长、宽比例来调节，加工也比较方便。为了便于横浇道余料顺利脱出，在实践中多采用矩形截面的变异形式，即梯形截面的横浇道。梯形截面的横浇道如图（d）所示。它的几何尺寸与内浇口的截面积、内浇口的厚度以及压铸件的平均壁厚有关。在一般情况下： （4-7）等宽横浇道的形状一般以扁梯形为主。在特殊情况下，根据内浇口的形式，也可采用窄梯形，如图（e）所示。等宽横浇道的截面积如果过小，压射压力会在内浇口前预先损失一部分，并且由于散热速度过快而出现局部凝固的现象，妨碍补缩时的压力传递。 因此，在不影响压铸效率的前提下，等宽横浇道应选得稍大一些。由于等宽的梯形横浇道结构简单，易于加工，应用比较广泛，特别用于多型腔模具中。（2）多型腔模横浇道的布局生产大而复杂的压铸件，大多采用单腔的压铸模；而形状较为简单的小型压铸件，当生产批量较大时，为了提高压铸生产的效率，通常多采用多型腔压铸模。而且在多型腔压铸模上，可以设置几个相同的型腔，也可以设置几个不同种类的型腔。在一般情况下，一模多腔的压铸模，除了压铸效率比单腔模提高外，其综合制模成本也比单腔模低得多。一模多腔压铸模横浇道的布局形式应视各型腔的布局而定。多型腔位置的布局，应根据各压铸件的结构特点、金属液的流动状况以及模具温度的热平衡综合考虑，使各个型腔的压铸工艺条件尽可能地达到一致。4.4 张力架内浇口、横浇道的选用由于张力架在R4一侧需要抛光，零件要求高不易设置浇口，为使合金的流程较短，流向顺畅，便于排气，采用直冲式侧浇口较好，如图7-2所示；直浇道选用40H9浇口套，一模两件需设计主横浇道和分支横浇道，形式如图7-2所示。内浇口尺寸计算为：截面积An=24mm，厚度h1=1.2mm，宽度20mm横浇道尺寸计算为：主横浇道22mm*4mm，分支横浇道11mmX4mm第5章 压铸机的选用5.1 应满足铸件生产要求根据铸件大小，选择能够满足铸件生产要求的规格最小压铸机。（1）投影面积指包括浇注系统和集渣包在内的铸件在模具分型面上的投影面积。压铸时金属液在此面积上产生的反压力必须小于机器的合模力。（2）铸件重量包括浇注系统和集渣包在内的铸件总重量应不超过压室的额定容量。（3）铸件高度此高度与模具厚度和压铸机开模距离的关系见图5-1。图5-1铸件高度与模具厚度和开模距离的关系Ll+t+10Hmaxl=t+10+h1+h2+h3 （5-1）Hminh1+h2+h3L=Hmax-(h1+h2+h3) （5-2）式中L-压铸机动模拖板的行程(毫米)；l-带浇注系统的铸件高度(毫米)；t-动模成型部分凸出分型面的高度(毫米)；10考虑取出铸件的方便的附加值(毫米)；Hmax机器最大开挡(毫米)；Hmin机器最小开挡(毫米)；h1模具定模部分的厚度(毫米)；h2模具动模部分的厚度(毫米)；h3包括模座和垫板的总厚度(毫米)。根据计算结果决定h3部分的取舍或调换。.其它还需考虑顶出铸件所需的力是否超过机器的开模力；模具的外形尺寸是否超过机器拉杠的间距和安装面尺寸。5.2 应考虑企业生产发展在满足铸件生产要求的情况下，压铸机的选型还应考虑本企业生产的发展，特别对中小企业而言，一台压铸机往往不是只生产某一个压铸件、所以应考虑到这台压铸机是专机还是要生产其它铸件。5.3 压铸机的价格与质量性能较差的压铸机，如电器质量较差、密封性能不好等，经常造成停工损失，且很难生产出高质量的压铸件；一般没有特殊性能要求的压铸件，也不一定需要有过剩功能，质量特别高的压铸机。由于国内外压铸机质量与价格相差很大，因此只有在满足产品性能要求的前提下，根据企业经济实力，对压铸机进行质量与价格比较，才能取得企业较好的经济效益。5.4 压铸机厂商的售后服务优质的压铸机，安装调试后即可投入生产，数年内不存在很多售后修理事宜。有些价廉设备，生产中故障不断。在保质期内，有的生产厂售后服务较好，很快能派员排除故障、不太影响生产。但也有厂商，压铸机售出后，设备出现故障，迟迟不派人排除，或者是三天二头出故障，影响生产。因此，购置设备时，应详细了解压铸机销售厂商的售后服务状况。国产压铸机，江苏省灌南压铸机有限公司：常州华晨机械制造有限公司、南通压铸机床厂，浙江省宁波东方压铸机床有限公司、嘉兴市轻工机械厂，上海力劲一达机械有限公司、上海压铸机厂，辽宁省阜新压铸机厂，广东省顺德华大机械制造有限公司、大力士压铸设备制造公司、广州震高机械有限公司、山东省东亚机器制造厂，安徽省蚌埠隆华机器厂、神力压铸机厂，台湾铝台精机厂股份有限公司等均有生产。如：宁波东方压铸机床有限公司、顺德市华大机械制造有限公司等均通过IS09001国际质量体系认证，常州华晨机械制造有限公司、上海力劲一达机械有限公司等生产的压铸机，用户反映质量和售后服务都不错。总之，国产压铸机性能水平在不断提高。国外压铸机在中国销售的主要有瑞士布勒公司，德国富来公司，意大利德拉公司和意特公司，日本东洋公司、宇部公司、东芝公司，美国瑞源公司、mW公司，俄罗斯新西伯利亚铸造机械公司，斯洛伐克VIHORLAT公司等5.5 张力架铸件压铸机的选用 张力架压铸件的材料为锌合金，选用热室、冷室压铸机均可，根据工厂的实际情况本产品选用常用的卧式冷室压铸机。根据压铸件分型面的投影面积计算及生产实际情况，选用J1116型压铸机。第6章 压铸模具的总装图设计图6-1 张力架压铸模具总装图模具总装图如图6-1所示，总装图明细表6-1如下表所示。6-1总装图明细表6.1模架的设计和标准化压铸模的模架是固定和设置成型零件镶块、浇道镶块、浇口套、抽芯机构及导向零件等的基体。一般来说，其主要构件有动、定模座板，动、定模套板，推板，垫块以及定位销、紧固零件等。压铸模的模架是整副模具的装配基础。因此，对模架的结构和尺寸都应有一定的要求。同时，由于定模和动模合拢时，必须准确地重合在规定的中心或指定位置上，故通常都有导向零件，而导向零件亦装入模架内。设计模架时，应根据预先确定的设计方案对相关构件进行一系列计算，然后进行选择和布置，使得设计的模架结构合理、紧凑，经济实用。随着压铸模生产的专业化和规模化的发展，模架的生产越来越标准化、市场化，标准模架的产生使得压铸模的生产周期更短，经济性更明显。表6-2 模架的基本结构6.1.1模架设计的基本要求模架设计的基本要求如下。（1）模架应有足够的刚度，在承受压铸机锁模力时不发生变形。（2）模架不宜笨重，以便装卸、运输和修理，并减轻压铸机负荷。（3）模架在压铸机上的安装位置应与压铸机规格或者通用模座规格相一致，安装必须牢固可靠。（4）型腔的反压力中心应尽可能接近压铸机合模力中心，防止压铸机受力不均，导致锁模不严；推出机构的受力中心要求与压铸机的推出装置基本一致，当推出机构偏心时，应加强推板导柱的刚度，确保在推出工件时平稳。（5）镶块到模架边缘的模面应留有足够的部位设置导柱、导套、销钉、紧固螺钉的位置，模架边缘的宽度应进行计算，对设有抽芯机构的模具，模板边框应满足导滑长度和设置楔紧块的要求。（6）连接模板用的紧固螺钉和定位销钉的直径和数量应根据受力大小选取，位置分布应均匀。（7）为了便于模具的吊运和装配，在动、定模模架上设有吊环螺钉，对于大、中型模具，在模板两侧均钻有螺孔，以拧入握柄或吊环螺钉。（8）模具的总厚度必须大于所选用的压铸机的最小合模间距。6.1.2导向、支承与固定零件的设计（1）导柱和导套的设计导向机构常细分为动定模导向机构和推出导向机构。在压铸模中，用来保证动模与定模两部分之间准确对合，从而保证压铸件的形状和尺寸精度，并避免模内各零件发生碰撞和干涉的机构称为动定模导向机构，亦常称为导向机构。为保证推出机构动作的平稳，使推出导滑顺利的机构称为推出导向机构。导向机构在工作中，常会受到压铸成型时引发的侧压力的作用，因此对导向机构有一定的设计要求。在大部分压铸模中，基本上采用导柱和导套作为基本零件，构成导向机构。对于推出导柱和导套，其尺寸参照动定模导柱和导套的尺寸，按实际需要选定。（2）动、定模座板的设计动、定模座板一般不作强度计算，设计时应考虑的主要问题有：要留出紧固螺钉或安装压板的位置，借此使动、定模固定在压铸机的动、定模安装板上；浇口套安装孔的位置与尺寸要与所选用的压铸机精确配合。（3）动、定模套板的设计套板一般受拉伸、弯曲、压缩三种压力，变形后会影响型腔的尺寸精度。因此，在考虑套板尺寸时，应兼顾模具结构与压铸中的工艺因素。动、定模套板边框厚度的推荐尺寸见表6-3表6-3动、定模套板边框厚度的推荐尺寸（4）动模支承板的设计支承板的设计的原则如下。a铸件分型面投影面积越大，则支承板的厚度也越厚。b在相同的投影面积下，压射压力越大，则支承板的厚度也越厚。c当垫块设置在支承板长边两端时，支承板取较大值，当垫块设置在支承板短边两端时取较小值。d采用不通孔结构时，套板底部厚度为支承板厚度的0.8倍。e采用推板导柱或支柱，可增强对支承板的支撑作用。动模支承板厚度见表6-4表6-4动模支承板厚度（5）推板与推杆固定板的设计推板与推杆固定板厚度推荐尺寸见表6-5表6-5 推板与推杆固定板的设计推板与推杆固定板厚度推荐尺寸6.1.3模架的标准化模架的标准化主要是指模架在设计过程中的标准化、系列化及生产的规模化和市场化，通过模架的标准化生产，使得模架的通用性、互换性加强，模具的生产周期大大缩短，成本降低，更具有市场竞争力。标准模架主要有两种形式，如图6-2图6-2 标准模架续图6-26.2金属压铸模推出机构的设计金属液在模具型腔内冷却固化成型后，由于成型收缩等原因，压铸件会不同程度地包紧在成型零件的表面。使压铸件从模具中脱出的机构称为推出机构。通常推出机构均设在动模一侧。推出机构的动作是由压铸机的顶出装置或开模过程的开模力，通过不同形式的推出元件，完成不同的推出动作，推出压铸件的。概括地说，推出机构的功能是，在任何正常情况下，推出机构都能切实可靠地将成型的压铸件从模具中推出，并在合模时，相关的推出元件确保不与其它模具结构件发生干扰，准确可靠地回复到原来的位置。所谓“切实可靠”是指推出机构在相当长的运作周期内，平稳、顺畅，无卡滞现象的状态下，将压铸件推出，被推出的压铸件完整无损，没有不允许的变形，保证产品的技术要求。因此，推出机构的设计是一项既复杂又灵活的工作，是压铸模设计的重要环节之一。6.2.1推出机构的基本知识推出机构的组成形式，推出机构一般由下列部分组成。（1）推出元件直接推动压铸件脱落，如推杆、推管以及卸料板、成型推块等。（2）复位元件在合模过程中，驱动推出机构准确地回复到原来的位置，如复位杆以及卸料板等。（3）限位元件调整和控制复位装置的位置，起止退限位作用，并保证推出机构在压射过程中，受压射力作用时不改变位置，如限位钉以及挡圈等。（4）导向元件引导推出机构往复运动的移动方向，并承受推出机构等构件的重量，防止移动时倾斜，如推板导柱和推板导套等。（5）结构元件将推出机构各元件装配并固定成一体，如推杆固定板和推板以及其它辅助零件和螺栓等连接件。6.2.2推出机构的分类根据压铸件的外形、壁厚及结构特点，压铸件的推出机构有多种类型。（1）按推出机构的驱动方式分为机动推出、液压推出和手动推出。（2）按推出元件的动作方向，推出机构可分为直线推出、斜向推出、摆动推出和旋转推出。（3）按推出元件的结构特征，推出机构可分为推杆推出、推管推出、卸料板推出，推块推出和综合推出等推出形式。（4）按推出机构的动作特点，又可分为一次推出、二次推出，多次顺序分型脱模机构以及定模推出机构等。6.2.3推出机构设计原则（1）开模时应使压铸件留在动模一侧。压铸机的顶出装置设在动模板一侧，在一般情况下，压铸模的推出机构也都设在动模一侧。因此，应设法使压铸件对动模的包紧力较大，以便在开模时，使压铸件留在动模一侧，这在选择分型面时就应充分考虑。（2）推出机构不影响压铸件的外观要求。压铸件在成型推出后，特别是采用推杆推出时，都留有推出痕迹。因此，推出元件应避免设置在压铸件的重要表面上，以免留下推痕，影响压铸件的外观。（3）选好推出作用点。a 推出元件应作用在脱模阻力大的部位，如成型部位的周边、侧旁或底端部。b 尽量选在强度较高的部位，如凸缘、加强肋等处。（4）避免推出时变形或损伤。推出元件应分布对称、均匀，使推出力均衡，防止压铸件在推出过程中产生变形或损伤。（5）推出机构应移动顺畅，灵活可靠。（6）推出机构的结构件应有足够的强度和耐磨性能，保证在相当长的运作周期内平稳运行，无卡滞或干涉现象。6.3 压铸模具抽芯机构、模板、推出机构等的选用由于张力架36mm尺寸两侧面有对称两个11.9的孔，故压铸模具必须设计抽芯，本模具设计时通过综合考虑，采用一模排列两件，中间放横浇道，零件两边分布，36尺寸两侧的11.9孔采用上下滑块抽芯，上下滑块均采用斜销抽芯机构，如图2所示；斜销设计的要点是在模具开模后如何使滑块保持在斜销与滑块脱离瞬间的位置不变，从而使模具在下次合模时，斜销顺利进入滑块孔内，尚若两者发生相对位置变化，滑块和斜销在和合模时将会发生碰撞，从而是模具的斜销机构损坏，本模具下滑块的定位采用限位块及滑块本身的重力相结合固定，而上滑块的定位则采用限位块和弹簧的弹力相结合固定。本模具设有完整的模架部分，并考虑动模架与压铸机的连接。在动定模座板上留有25mm*25mm的压板压边。在动定模的定位上，本模具采用导柱、导套间隙配合定位。为了节省模具制造费用，该模具设计采用所有与金属液直接接触的模具零件如：动模镶块、定模镶块、浇口套等均采用了3Cr2W8V模具材料。而动。定模套板及动、定模座板采用45钢制造。模具镶块和套板采用凸台定位。靠套板和座板用螺钉连接压紧后固定。而套板和座板均采用销钉定位。在顶杆设计方面，由于该零件外型不平整，且零件要求外形不能有顶杆痕迹，所以只在两个零件的R10的内圆弧上各设两根6的圆型顶杆，在模浇口和集渣包上设有5根6的圆顶杆，以保证铸件及浇口顺利推出。为了使铸件顶出平稳，模具在动模座板装有推板导柱，与顶杆固定板上的导套配合。保证其顶出平衡。在动定模上设计了吊环螺钉孔，以便模具装卸。第7章 压铸模具的成型零件设计7.1 成型零件的结构设计压铸模结构中构成型腔以形成压铸件形状的零件称为成型零件。一般地，浇注系统、排溢系统也在成型零件上加工而成。这些零件直接与金属液接触，承受高速金属液流的冲刷和高温、高压的作用。成型零件的质量决定了压铸件的精度和质量，也决定了模具的寿命。压铸模的成型零件主要是指型芯和镶块。成型零件的结构形式分为整体式和镶拼式两种。7.1.1整体式结构整体式结构如图7-1所示，其型腔直接在模块上加工成型，使模块和型腔构成一个整体。图7-1 整体式结构整体式结构的特点为：（1）强度高，刚性好；（2）与镶拼式结构相比，压铸件成型后光滑平整；（3）模具装配的工作量小，可减小模具外形尺寸；（4）易于设置冷却水道；（5）可提高压铸高熔点合金的模具寿命。整体式结构适用的场合为：（1）型腔较浅的小型单型腔模或型腔加工较简单的模具；（2）压铸件形状简单、精度要求低的模具；（3）生产批量小的模具；（4）压铸机拉杆空间尺寸不大时，为减小模具外形尺寸，可选用整体式结构。7.1.2 镶拼式结构镶拼式结构如图7-2所示，成型部分的型腔和型芯由镶块镶拼而成。镶块装入模具的套板内加以固定，构成动（定）模型腔。这种结构形式在压铸模中广泛采用。图7-2 镶拼式结构镶拼式结构的特点为：（1）对于复杂的成型表面可用机械加工代替钳工操作，以简化加工工艺，保证加工精度；（2）能够合理地使用模具钢，降低成本；（3）可减小热处理变形和开裂；（4）有利于易损件的更换和修理，延长模具寿命；（5）拼合处的适当间隙有利于型腔排气；（6）过多的镶块拼合面则会增加装配时的困难，且难以满足较高的组合尺寸精度；（7）镶拼处的缝隙易产生飞边，既影响模具使用寿命，又会增加铸件去毛刺的工作量；（8）冷却通道开设不方便。镶拼式结构通常用于多型腔或深型腔的大型压铸模及压铸件表面复杂做成整体结构不易加工的压铸模。随着电加工、冷挤压、陶瓷型精密铸造等新工艺的不断发展，在加工条件许可的情况下，除为了满足压铸工艺要求排除深腔内的气体或便于更换易损部分而采用组合镶块外，其余成型部分应尽可能采用整体镶块。设计镶拼式结构时，要保证镶块定位准确、紧固，不允许发生位移。镶块要便于加工、保证压铸件尺寸精度和脱模方便。7.1.3 镶块的固定形式镶块固定时，必须保持与相关的构件有足够的稳定性，并要便于加工和装卸。镶块常安装在动、定模套板内，其形式有通孔和不通孔两种形式，如图所示。图7-3 镶块的固定形式（1）不通孔形式，套板结构简单，强度较高，可用螺钉和套板直接紧固，不用座板和支承板，节约钢材，减轻模具质量。但当动、定模均为不通孔时，对多型腔模具要保证动、定模镶块安装孔的同轴度和深度尺寸全部一致比较困难。不通孔形式用于圆柱形镶块或型腔较浅的模具，如为非圆形镶块，则只适用于单腔模具。（2）通孔形式，套板用台阶固定或用螺钉和座板紧固。在动、定模上，镶块安装孔的形状和大小应一致，以便加工和保证同轴度。（3）通孔台阶式用于型腔较深的或一模多腔的模具，以及对于狭小的镶块不便使用螺钉紧固的模具。通孔无台阶式用于镶块与支承板（或座板）直接用螺钉紧固的情况。7.1.4型芯的固定形式型芯固定时，必须保持与相关构件之间有足够的强度和稳定性，便于加工和装卸，在金属液的冲击下或铸件卸除包紧力时不发生位移、弹性变形和弯曲断裂现象。型芯普遍采用台阶式固定方式。型芯靠台阶的支撑固定在镶块、滑块或动模套板内，制造和装配比较简便，应用广泛。另外，台阶用座板压紧后，适用于推板推出结构模具中的活动型心的使用，如图所示。图7-4 型芯固定形式7.2 成型零件的成型尺寸计算7.2.1影响压铸件尺寸的主要因素成型零件的成型尺寸是压铸件尺寸的保证，要计算成型零件的成型尺寸，就必须了解影响压铸件尺寸的因素。影响压铸件尺寸的因素很多，其中的主要影响因素见表7-1。表7-1 影响压铸件尺寸的因素影响压铸件收缩率的因素较多，主要如下。（1）铸件结构越复杂，型芯数量越多，阻碍收缩的因素就多，因此收缩率就小，反之收缩率就大。（2）薄壁铸件收缩率小，厚壁铸件收缩率大。（3）包住型芯的径向尺寸收缩受阻，收缩率较小，而轴向尺寸收缩自由，收缩率较大。（4）浇注温度高时收缩率大，反之收缩率小。（5）有镶嵌件的铸件收缩率变小。（6）在模具中停留时间越短，脱模温度越高，铸件的收缩率越大，反之收缩率越小。因此，要精确确定收缩率很困难，在计算成型尺寸时，往往综合上述诸多因素的影响，选用综合收缩率进行计算，可参考表7-2进行选取。表7-2 压铸合金综合收缩率7.2.2 成型零件的主要尺寸镶块的尺寸见下图7-5和下表7-3表7-3及图7-5表7-6圆型芯尺寸见下图和下表图7-6 圆型芯尺寸图表7-7 圆型芯尺寸推荐值7.2.3 成型尺寸的计算计算成型尺寸的目的是为了保证压铸件的尺寸精度。但影响尺寸精度的因素很多，而且有些因素随时在变化，所以要精确计算成型尺寸是困难的，一般都是采取调整主要因素上下偏差的方法来决定成型尺寸。成型尺寸主要可分为：型腔尺寸（包括型腔深度尺寸），型芯尺寸（包括型芯高度尺寸），成型部分的中心距离和位置尺寸，螺纹型环尺寸及螺纹型芯尺寸等五类。计算各类成型尺寸时，应注意如下事项。（1）型腔磨损后，尺寸增大。在计算型腔尺寸时，应保持铸件外形尺寸接近于最小极限尺寸。（2）型芯磨损后，尺寸减小。在计算型芯尺寸时，应保持铸件内形尺寸接近于最大极限尺寸。（3）两个型芯或型腔之间的中心距离和位置尺寸与磨损量无关，应保持铸件尺寸接近于最大和最小两个极限尺寸的平均值。（4）受模具的分型面和滑动部分（如抽芯机构等）影响的尺寸应另行修正。（5）对于螺纹型环和螺纹型芯尺寸的计算，为保证铸件的外螺纹小径在旋合后与内螺纹小径有间隙，在计算螺纹型环的螺纹小径时，应考虑最小配合间隙最小，一般最小配合间隙的最小值为0.02-0.04 螺距。为便于在普通机床上加工型环和型芯的螺纹，一般不考虑螺距的收缩值，而采用增大螺纹型芯的螺纹中径尺寸和减小螺纹型环的螺纹中径尺寸的方法，以弥补因螺距收缩而引起螺纹旋合误差。成型部分的螺距制造偏差可取0.02mm。螺纹型芯和型环必须有适当的脱模斜度，一般取30。（6）凡是有脱模斜度的各类成型尺寸，首先应保证与铸件图上所规定尺寸的大小端部位一致，在铸件图上未明确规定尺寸的大小端部位时，需要按照铸件的尺寸是否留有加工余量来确定基准。对无加工余量的铸件，应保证铸件在装配时不妨碍；对留有加工余量的铸件，应保证切削加工时有足够的加工余量，对于无加工余量的铸件，型腔尺寸以大端为基准，另一端按脱模斜度相应减小；型芯尺寸以小端为基准，另一端按脱模斜度相应增大；螺纹型环、螺纹型芯尺寸，成型部分的螺纹大径、中径及小径均以大端为基准。对于两面留有加工余量的铸件，型腔尺寸以小端为基准；型芯尺寸以大端为基准；螺纹型环尺寸，按铸件的结构需采用两半分型的螺纹型环的结构时，为了消除螺纹的接缝、椭圆度、轴向错位（两半型的牙型不重合）及径向偏移等缺陷，可将铸件的螺纹中径尺寸增大0.02-0.03mm的加工余量，以便采用板牙套丝。对于单面留有加工余量的铸件，型腔尺寸以非加工面的大端为基准，加上斜度值及加工余量，另一端以脱模斜度值相应减小；型芯尺寸以非加工面的小端为基准，减去斜度值及加工余量，另一端按脱模斜度值相应放大。（7）一般铸件的尺寸公差应不包括脱模斜度而造成的尺寸误差，凡是在铸件图上特别注明要求脱模斜度在铸件公差范围内的尺寸，则应先进行验证.各类成型尺寸的计算如下。图7-7（1） 型腔尺寸的计算参照图7-7a 为了简化型腔尺寸的计算公式，铸件的偏规定为下偏差。当偏差不符合规定时，应在不改变铸件尺寸极限值的条件下，变换基本尺寸及偏差值，以适应计算公式。变换基本尺寸及偏差举例：（7-1）（7-2）（2） 型芯尺寸的计算参照图7-7b 为了简化型芯尺寸的计算公式，铸件的偏差规定为上偏差。当偏差不符合规定时，应在不改变铸件尺寸极限值的条件下，变换基本尺寸及偏差值，以适应计算公式。变换基本尺寸及偏差举例：（7-3）（7-4）（3） 中心距、位置尺寸的计算参照图7-7c 为了简化中心距、位置尺寸的计算公式，铸件中心距、位置尺寸的偏差规定为双向等值。当偏差不符合规定时，应在不改变铸件尺寸极限值的条件下，变换基本尺寸及偏差值，以适应计算公式（7-5）压铸模具型腔型芯等计算型腔尺寸计算 （1）13h14（0 -0。38） D+ 0=(D+D-0.7)+ 0 =(13+13*0.6%-0.7*0.38) +(1/5*0.38) 0mm =12.812+0.076 0 mm 取 130 -0.02 mm (2) 7h14（0 -0.36） D+ 0=(D+D-0.7)+ 0 =(7+7*0.6%-0.7*0.36) +(1/5*0.36) 0mm =6.79+0.072 0 mm 取 7+0.05 0 mm (3) 3.5h14（0 -0.36） D+ 0=(D+D-0.7)+ 0