汽车轮毂压铸模具设计【CAD图纸和毕业论文】【2014年原创】

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汽车轮毂压铸模具设计

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摘要
金属压铸是将熔融状态或半熔融状态的合金浇压铸机的压室，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而成形的高效益、高效率的精密铸造方法。
根据零件的结构和尺寸设计了完整的模具。设计内容主要包括：浇注系统设计、成型零件设计、抽芯机构设计、推出机构设计以及模体结构设计。根据铸件的形状特点、零件尺寸及精度，选定了合适的压铸机，通过准确的计算并查阅设计手册，确定了成型零件以及模体的尺寸及精度，在材料的选取及热处理要求上也作出了详细说明，并在结合理论知识的基础上，借助于计算机辅助软件绘制了各部分零件及装配体的立体图和工程图,以保障模具的加工制造。

关键词：压铸；压铸模具；镁合金；抽芯

Abstract

Metal casting is molten state or half molten state alloy die-casting machine water pressure chamber, in under the action of high pressure, high speed filling in the pressure of the mold cavity inside, and under high pressure make molten alloy cooling and forming of high benefit, high efficiency of precision casting method.
According to the parts of the structure and size design of a complete mould. Design content mainly includes: gating system design, molding parts design, core-pulling mechanism design, launch mechanism design and die structure design. According to the shape of the casting characteristics, parts size and precision, select the appropriate die casting machine, through accurate calculation and consult the manual design, determines the forming parts and die body size and precision, in material selection and heat treatment requirements also make a detailed description, and in combination with theory based on the knowledge, with the aid of computer aided software rendering each parts and assembly body graphic model and engineering drawing, in order to ensure the mould processing and manufacturing.

Keywords: Die casting; Die casting mould; Magnesium alloy; core-pulling

目录
摘要、关键词 I
Abstract、Key words II
目录 III
一. 引言 1
二、铸件成型工艺的可行性分析……………………………………………….………4
2.1 铸件分析………………………………………………………………..………4
2.2铸件的原材料分析…………………………………………………………………4
2.3成型工艺分析………………………………………………………………………5
三、压铸机的选择及分型面的设计……………………………………………………6
3.1 估算零件体积和投影面积……………………………………………………6
3.2压铸机的选择………………………………………………………………………6
3.3压铸模分型面的设计………………………………………………………………7
四、浇注系统的设计 ……………………………………………………………………8
4.1 浇注系统的分类及选择 ……………………………………………………8
4.2 内浇口的设计 ……………………………………………………………………9
4.3 直浇道的设计 …………………………………………………………………10
4.4 排溢系统 …………………………………………………………………………12
五、铸件成型尺寸的计算 ………………………………………………………………14
5.1 型腔尺寸计算 …………………………………………………………………14
5.2 型芯尺寸计算 …………………………………………………………………14
5.3 中心距位置尺寸计算 …………………………………………………………15
六、导向与脱模机构的设计……………………………………………………………16
6.1导向机构的作用和设计原则…………………………………………………16
6.2导柱、导套的设计…………………………………………………………………16
6.3脱模推出机构的确定………………………………………………………………18
七、侧向分型与抽芯机构的设计…………………………………………………………20
7.1 斜导柱抽芯机构设计原则………………………………………………………20
7.2 抽芯机构的确定…………………………………………………………………20
7.3 斜导柱抽芯机构的有关参数计算………………………………………………20
7.4 滑块的设计………………………………………………………………………23
7.5 导滑槽的设计……………………………………………………………………23
7.6 锁紧块……………………………………………………………………………24
八、冷却系统设计………………………………………………………………………25
8.1冷却系统的设计原则 ……………………………………………………………25
8.2 温度调节对铸件质量的影响……………………………………………………25
8.3 对温度调节系统的要求…………………………………………………………25
8.4 冷却装置的设计要点……………………………………………………………26
8.5冷却系统设计计算………………………………………………………………26
九、其它结构零部件的设计 …………………………………………………………28
十、小结…………………………………………………………………………………29
注释和参考文献…………………………………………………………………………30
谢辞………………………………………………………………………………………31

一、引言
压力铸造是近代金属加工工艺中，发展较快的一种先进的铸造方法。液态金属在高速高压作用下射入紧锁的模具型腔内，并保压、结晶直至凝固，形成半成品或成品[2]。压力铸造作为一种终形和近终形的成形方法，具有生产效率高、经济指标优良、压铸件尺寸精度高和互换性好等特点。在制造业获得了广泛的应用和迅速的发展，压铸件已成为许多产品的重要组成部分。随着轿车、摩托车、内燃机、电子通信、仪器仪表、家用电器和五金等行业的飞速发展，压铸件的功能和应用领域不断扩大，从而促进了压铸技术不断发展，压铸合金品质不断提高。
在压力铸造中，一般作用于原料上的压力在20～200 MPa，充型时浇口处初始速度为15～70 m/s，充型时间仅为0.01～0．20 s。正是由于这种特殊充型方式及凝固方式，导致压力铸造具有自身独特的特点：
1)可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件；
2)铸件精度高、尺寸稳定、加工余量少、表面光洁；
3)铸件组织致密、具有较好的力学性能；
4)生产效率高。压力铸造的生产周期短，一次操作的循环时间约5 s～3 min，这种方法适于大批量生产；
5)压力铸造采用镶铸法可以省去装配工序并简化制造工艺；
6)材料利用率高；

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内容简介：: XXXXXXXX学院毕业设计（论文）毕业设计说明书题目：学号：姓名：班级：20级（）班专业：指导教师：学院：答辩日期：20 年月日摘要金属压铸是将熔融状态或半熔融状态的合金浇压铸机的压室，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而成形的高效益、高效率的精密铸造方法。根据零件的结构和尺寸设计了完整的模具。设计内容主要包括：浇注系统设计、成型零件设计、抽芯机构设计、推出机构设计以及模体结构设计。根据铸件的形状特点、零件尺寸及精度，选定了合适的压铸机，通过准确的计算并查阅设计手册，确定了成型零件以及模体的尺寸及精度，在材料的选取及热处理要求上也作出了详细说明，并在结合理论知识的基础上，借助于计算机辅助软件绘制了各部分零件及装配体的立体图和工程图,以保障模具的加工制造。关键词：压铸；压铸模具；镁合金；抽芯Abstract Metal casting is molten state or half molten state alloy die-casting machine water pressure chamber, in under the action of high pressure, high speed filling in the pressure of the mold cavity inside, and under high pressure make molten alloy cooling and forming of high benefit, high efficiency of precision casting method. According to the parts of the structure and size design of a complete mould. Design content mainly includes: gating system design, molding parts design, core-pulling mechanism design, launch mechanism design and die structure design. According to the shape of the casting characteristics, parts size and precision, select the appropriate die casting machine, through accurate calculation and consult the manual design, determines the forming parts and die body size and precision, in material selection and heat treatment requirements also make a detailed description, and in combination with theory based on the knowledge, with the aid of computer aided software rendering each parts and assembly body graphic model and engineering drawing, in order to ensure the mould processing and manufacturing. Keywords: Die casting; Die casting mould; Magnesium alloy; core-pulling 目录摘要、关键词IAbstract、Key wordsII目录III一. 引言1二、铸件成型工艺的可行性分析.42.1 铸件分析.42.2铸件的原材料分析42.3成型工艺分析5三、压铸机的选择及分型面的设计6 3.1 估算零件体积和投影面积63.2压铸机的选择63.3压铸模分型面的设计7四、浇注系统的设计 84.1 浇注系统的分类及选择 84.2 内浇口的设计 94.3 直浇道的设计 104.4 排溢系统 12五、铸件成型尺寸的计算 145.1 型腔尺寸计算 145.2 型芯尺寸计算 145.3 中心距位置尺寸计算 15六、导向与脱模机构的设计166.1导向机构的作用和设计原则166.2导柱、导套的设计166.3脱模推出机构的确定18七、侧向分型与抽芯机构的设计207.1 斜导柱抽芯机构设计原则207.2 抽芯机构的确定207.3 斜导柱抽芯机构的有关参数计算207.4 滑块的设计237.5 导滑槽的设计237.6 锁紧块24八、冷却系统设计258.1冷却系统的设计原则 258.2 温度调节对铸件质量的影响258.3 对温度调节系统的要求258.4 冷却装置的设计要点268.5冷却系统设计计算26九、其它结构零部件的设计 28十、小结29注释和参考文献30谢辞31III一、引言压力铸造是近代金属加工工艺中，发展较快的一种先进的铸造方法。液态金属在高速高压作用下射入紧锁的模具型腔内，并保压、结晶直至凝固，形成半成品或成品2。压力铸造作为一种终形和近终形的成形方法，具有生产效率高、经济指标优良、压铸件尺寸精度高和互换性好等特点。在制造业获得了广泛的应用和迅速的发展，压铸件已成为许多产品的重要组成部分。随着轿车、摩托车、内燃机、电子通信、仪器仪表、家用电器和五金等行业的飞速发展，压铸件的功能和应用领域不断扩大，从而促进了压铸技术不断发展，压铸合金品质不断提高。在压力铸造中，一般作用于原料上的压力在20200 MPa，充型时浇口处初始速度为1570 m/s，充型时间仅为0.01020 s。正是由于这种特殊充型方式及凝固方式，导致压力铸造具有自身独特的特点：1)可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件；2)铸件精度高、尺寸稳定、加工余量少、表面光洁；3)铸件组织致密、具有较好的力学性能；4)生产效率高。压力铸造的生产周期短，一次操作的循环时间约5 s3 min，这种方法适于大批量生产；5)压力铸造采用镶铸法可以省去装配工序并简化制造工艺；6)材料利用率高；1.2.1国外压力铸造业的现状压铸技术涉及到机械制造、液压传动、材料、冶金、自动化、计算机、化工、电子、传感器、检测、电气等诸多学科并正在向边缘学科渗透。随着以上诸多学科的发展和工业技术的进步，压铸技术也取得了突飞猛进的发展，具体表现为：1)压铸机及外围设备整体性能和控制系统水平的大幅度提高。2)计算机模拟技术在压铸中的广泛应用，加深了对压铸充型、凝固过程规律的认识。3)压铸型材质和制造技术的发展，提高了压铸型使用寿命和压铸件质量。4)薄壁压铸件成形技术的开发与应用，为实现轻量化的目标创造了条件。5)压铸型涂料的开发，改善了铸型润滑特性，提高了压铸件表面质量。1.2.2国内压力铸造业的现状压铸模在我国约起始于20世纪40年代，但在工业上大量应用压铸件是始于20世纪50年代，即1958年以后。至20世纪90年代，我国的压铸技术达到相当水平，已自行设计和制造出成系列的、性能优良的压铸机。国产压铸机从一般小型到5000kN、6300kN、8000kN、10000kN、12500kN、及16000kN的大型压铸机均有生产。但与国外相比，我国压力铸造业仍然存在很多不足，主要表现在以下方面。1)国外压射系统始终在不断地改进，平均58年就有一次重大改进。而我国压射部分的所有压射参数的调节均为人工手动，无参数显示系统配套，给压铸工艺规范的实施造成困难，因而压铸件的质量无法保证，也难以实现自动化。2)液压系统无法实现压铸机的自动控制。而国外有名的压铸机公司在这方面早已普遍应用。3)国产压铸机大都存在漏油的现象，主要原因是密封件质量差和加工质量问题。4)刚性是影响压铸机精度的重要因素，以前我国压铸机压射性能较差，人们集中精力研究压射系统的性能，而忽视了强度、精度的提高。5)压铸模使用寿命短。6)模具可靠性较差。7)生产率低由于国产模具使用可靠性不稳定，生产中故障多，返修量大，班产量不如进口模具高。8)我国在压铸模的设计和制造方面，进展较为缓慢。在压铸模设计中，目前仍主要依靠设计人员的经验。9)外观质量不理想。国产压铸件往往线条不清晰，水流纹不理想，表面粗糙度差。与进口压铸件对比，差距明显。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7。1.2.3压铸产业的发展趋势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。又如，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8。2、铸件成型工艺的可行性分析2.1 铸件分析图2-1 铸件立体图如图所示的零件，材料镁合金，铸造精度CT5，铸件圆柱形，侧壁有凸台，其立体图如图2-1,根据零件侧壁凸，台适合采用双向侧抽芯，由滑块上的型芯成型。为了使模具与注射机相匹配以提高生产力和经济性、保证塑件精度，并考虑模具设计时应合理确定型腔数目，该模具选择一次开模及一模一腔。2.2铸件的原材料分析2.2.1 基本特性镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等镁合金（英文：Magnesium alloy）的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。2.2.2 特点镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100% 回收再利用。镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。但镁合金线膨胀系数很大，达到2526 m/m，而铝合金则为23 m/m，黄铜约20 m/m，结构钢12 m/m，铸铁约10m/m，岩石（花岗岩、大理石等）仅为59 m/m，玻璃511 m/m。2.3成型工艺分析2.31精度等级影响铸件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑件形状、模具结构（浇口、分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。按 GB/T14486-1993标准，铸件件尺寸精度铸造精度CT51。 2.32脱模斜度由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脱出困难，强行取出会导致塑件表面擦伤、拉毛。为了方便脱模，塑件设计时必须考虑与脱模（及轴芯）方向平行的内、外表面，设计足够的脱模斜度。本零件设为0.5三、压铸机的选用及分型面的设计3.1.1 估算零件体积和投影面积用UG建模分析知塑件体积为体积：V=2.39cm3，模具分型面上铸件的总投影面积为：A= 871.319mm2查书可知，本零件镁合金的压射比压P=353.12压铸机的选择为了简化选择压铸机时的计算，在已知模具模具分型面上铸件的总投影面积和选用的压射比压P后，国产压铸机可以从图直接查到所选的压铸机型号采用常用的卧式冷室压铸机，其型号为J116C。压铸机主要参数如下：压射力为 85 kN；压室直径为3055mm；最大浇注量（铝）为0.7kg锁模力 630kN；拉缸内空间水平垂直为280mm280mm。 3.2压铸模分型面的设计为了加工和组装成型零件，以及安放嵌件和其它活动型芯，为了将成型的压铸件从模体中取出，必须将模具分割成可以分离的两部分或几部分。在合模时，这些分离的部分将成型零件封闭为成型空腔。压铸成型后，使它们分离，取出压铸件和浇注余料以及清除杂物。这些可以分离部分的相互接触的表面称为分型面。压铸模的分型面是模具设计和制造的基准面。它直接影响着模具加工的工艺及压铸成型的效果和效率。分型面选择的基本原则：(1)尽可能的使压铸件在开模后留在动模部分；(2)有利于浇注系统、溢流排气系统的布置；(3)保证压铸件的尺寸精度和表面质量；(4)简化模具结构，便于模具加工；(5)避免压铸机承受临界载荷；(6)考虑压铸合金的性能。综上所述，分型面取在铸件中间，采用哈夫块形式，减少了模具的成本，提高了模具的精度。图3.2 分型面的选择四.浇注系统的设计4.1浇注系统的分类及选择浇注系统按金属液进入型腔的部位和内浇口形状，大体可分为下列几种类型：侧浇口、中心浇口、顶浇口、环形浇口、缝隙浇口和点浇口等。1.侧浇口的特点：(1) 适应性强，可按铸件的结构特点，布置在外侧面；(2) 为了改善充填条件，可设置辅助性的外侧分支浇口；(3) 铸件内孔有足够位置时，可布置在内侧面，使模具结构紧凑，又可保持良好的热平衡条件，如环形、框形等铸件；(4) 适用于多腔模，提高生产效率；(5) 去除浇口方便。2中心浇口的特点：(1) 金属液从型腔中心部位导入引向分型面，有利于排气；(2) 金属液流程短，分配均匀；(3) 模具结构紧凑；(4) 浇注系统金属消耗量较少；(5) 改善压铸机的受力状况，提高压铸模中有效棉结的利用率；(6) 一般常用于单型腔的模具；(7) 浇口需要切除。3点浇口的特点：(1) 金属液由铸件的顶部充填型腔，流程短且均匀；(2) 改善压铸机的受力状况，提高压铸模有效面积的利用率；(3) 金属液导入型腔处，直接受到冲击，容易产生飞溅和粘膜现象，影响压铸件的质量；(4) 模具结构复杂；(5) 常用于外形对称的薄壁铸件。4.环形浇口的特点(1) 金属液充满环形浇口后，再沿环形型腔壁充满型腔，可避免正面冲击型芯；(2) 排气条件良好，压铸件的内部质量及表面质量都较高；(3) 可在环形浇口和环形溢流槽处设置推杆，使压铸件上不留推杆的痕迹；(4) 浇注系统金属液消耗量较大，浇口需要切除；(5) 适用于圆筒类或中间带孔的压铸件。5.缝隙浇口的特点(1) 适用于型腔较深的模具，为了便于加工，常常在型腔部分垂直分型；(2) 内浇口设置在型腔深处；(3) 金属液显长条缝隙状顺序填充型腔，排气条件良好。根据本次设计的工件的结构，生产时采用一模一腔的形式，采用的具体样式如图所示：金属液从一端浇口注入，顺着型芯方向充填，在另一端设置溢流槽。充填排气条件良好，有利于提高压铸件质量。4.2 内浇口的设计4.2.1 内浇口的选择设计内浇口时，主要是确定内浇口的地位置和方向，并预计合金充填过程的流态，可能出现的死角区和裹气部位，以便设置适当的溢流槽和排气槽。内浇口的主要形式如图3-3所示。其中图a因除去内浇口时易损伤铸件，因此较少采用。图b、c适用于平板类铸件。图适用于厚壁铸件，图b、c、d在去除浇口时都不会损伤铸件。图e、f、g、h适用于深腔铸件（其中图制造比较困难），因为它们具有合理的金属液引入方向，有利于型腔排气及避免金属液进入型腔时冲击型芯。结合本零件的特点，为了方便去除浇口时都不会损伤铸件，设计时选择图b类型结构4.4.2内浇道截面积计算确定合理的内浇口的截面积，涉及到多方面的因素，目前在生产实践中，主要结合具体条件，按经验选用。浇口厚度的经验数据见表4-2表4- 2内浇口厚度的经验数据铸件壁厚1.5336合金种类复杂件简单件复杂件简单件内浇口厚度/mm镁0.61.51.01.81.52.51.53.0根据铸件结构，内浇口的厚度取为0.6mm。4.2.3.内浇口长度h为了减少压力损失，内浇口长度取为23mm,本次设计取h=2mm。4.3 直浇道的设计所选用的压铸机的类型不同，直浇道的结构形式也不同。卧式冷室压铸机的直浇道结构要比立式冷室压铸机的直浇道要简单。卧式冷室压铸机用直浇道，图3-4所示为卧式冷室压铸机用直浇道的结构，它是由压铸机上的压室和压铸模上的浇口套组成，在直浇道上的这一段称为余料，其余设计要点如下： 1）根据所需压射比压和压室充满度选定压室和浇口套的内径D； 2）浇口套的长度一般应小于压铸机的压铸冲头的跟踪距离，便于余料从压室脱出； 3）横浇道入口应开设在压室上部内径三分之二以上部位，避免金属液在重力作用下进入横浇道，提前开始凝固；4）分流器上形成余料的凹腔的深度等于横浇道的深度，直径与浇口套相等，沿圆周的脱模斜度约5；5）有时将压室和浇口套制成一体，形成整体式压室。整体式压室内孔精度好，压射时阻力小，但加工较复杂，通用性差；6）采用深导式直浇道，如图3-5所示，可以提高压室的充满度，减小深腔压铸模的体积，当使用整体式压室时，有利于采用标准压室或现有的压室；7）压室和浇口套的内孔，应在热处理和精磨后，再沿轴线方向进行研磨，其表面粗糙度不大于Ra 0.2m。直浇道部分浇口套的结构形式如图3-6所示。图a 装拆方便，压室同浇口同轴度偏差较大。图b 装拆方便，压室同浇口同轴度偏差较小，但浇口套耗料较多。图c 装拆不便，压室同浇口同轴度偏差较大。图d 浇口套通冷却水，模具热平衡较好，有利于提高生产率。图e 用于采用整体压室时点浇口的浇口套。图f 用于卧式冷压室压铸机，采用中心浇口的浇口套。结合本零件的特点，为了方便装拆方便，设计时选择图b类型结构，具体结构如图：图4.3 直浇道3横浇道的设计横浇道是直浇道末端到内浇口的前端的连接通道，有时横浇道可划分为主横浇道和过渡横浇道。对于小而薄的铸件，可利用横浇道或扩展横浇道的方法来使模具达到热平衡，容纳冷污金属液、涂料残渣和气体，即开设盲浇口道，如图3-7所示。对于卧式冷室压铸机，一般情况下工作时，横浇道在模具中应处于直浇道的正上方或侧上方，以保证金属液在压射前不过早流入横浇道，如图3-8所示。4.4 排溢系统排溢系统包括溢流槽和排气槽。排溢系统和浇注系统，在整个型腔充填过程中是一个不可分割的整体。溢流槽与排气槽是使金属液态合金在充填铸型的过程中，能及时地排出型腔中的气体、气体夹杂物、涂料残渣及冷污金属等，作为保证铸件的质量、消除某些压铸件的缺陷重要措施之一。其效果往往与溢流槽和排气槽在型腔周围或局部的合理布局、位置和数量的分配、尺寸和容量的大小及本身的结构形式等因素有关。（1）溢流槽设置溢流槽还可以作调节型腔部件温度、改善充填条件以及必要时作为工艺搭子顶出铸件之用。因此，溢流槽通常设置在金属液最先冲击或最后充填的部位；或在两股或多股金属液汇流、易裹入气体或产生涡流的部位；以及铸件局部过厚或过薄的部位。一般溢流槽设置在分型面上、型腔内、防止金属液倒流等位置。溢流槽的外边，还应开排气槽，一方面可以消除溢流槽内的气体压力，使金属液顺利溢出，另一方面还能起到排气作用。由于零件较小，采用流动性高的镁合金，零件的结构采用哈夫块，对半分。所以本模具没有设置溢流槽（2）排气槽排气槽是充型过程中型腔内受到排挤的气体得以逸出的通道。其主要作用是将型腔内的气体排逸到型腔外面去。1）排气不良的危害增加熔体充模流动的阻力，是型腔充不满；在制品上呈现明显可见的熔接缝，其力学性能降低；滞留气体时塑件产生质量缺陷；型腔内气体受到压缩后产生瞬时局部高温，使塑料熔体分解；由于排气不良，降低了充模速度。 2）排气系统的设计方法利用分型面排气是最好的方法，排气效果与分型面的接触精度有关；对于大型模具，可以用镶拼的成型零件的缝隙排气；利用顶杆与孔的配合间隙排气；利用球状合金颗粒烧结块渗导排气；在熔合缝位置开设冷料穴本模具可以利用配合间隙排气，通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，这里不再单独设计排气槽。五. 铸件成型尺寸的计算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。根据参考文献16，成型零件尺寸的计算公式如下：式中：成型件尺寸；成型零件制造偏差；压铸件尺寸（含脱模斜度、加工余量）；收缩率；n补偿系数；压铸件尺寸偏差。n为损耗补偿系数，由两部分构成，其一是压铸件尺寸偏差的，其二是磨损值，一般为压铸件尺寸偏差的，因此。成型零件尺寸制造偏差=。已知铸件尺寸公差等级为CT5，根据参考文献查表可得铸件基本尺寸的相应尺寸公差。由铸件图可知型腔尺寸有：39，39.6，41.0。型芯尺寸有：39.95，40.33，6.5。中心尺寸有：L3.6，L22.5。5.1型腔尺寸计算型腔的尺寸是趋于增大尺寸，应选取趋于偏小的极限尺寸。计算公式为： L1=39(1+0.005) - 0.70.46=38.87 L2=39.6(1+0.005) - 0.70.46=39.48 L3=41(1+0.005) - 0.70.50=40.855.2型芯尺寸计算型芯的尺寸是趋于减小的尺寸，应选取趋于偏大的极限尺寸。计算公式为： L1=6.5（1+0.005）+0.70.36=6.78 L2=39.95（1+0.005）+0.70.46=40.47 L3=40.33（1+0.005）+0.70.50=40.885.3中心距位置尺寸计算中心距离尺寸是趋于稳定的尺寸，其偏差规定为双向等值。公式为： L1=3.6（1+0.005）+0.70.32（0.325）=3.840.06 L1=22.5（1+0.005）+0.70.42（0.425）=22.850.086、导向与脱模机构的设计6.1导向机构的作用和设计原则 (1)导向机构的作用导向机构是保证模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。其具体作用有：a、定位作用b、导向作用c、承载作用d、保持运动平稳作用 e、锥面定位机构作用 (2) 导向机构的设计原则a、导柱（导套）应对称分布在模具分型面的四周，其中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度和防止模板发生变形；b、导柱（导套）的直径应根据模具尺寸选定，并应保证有足够的抗弯强度；c、导柱固定端的直径和导套的外径应尽量相等，有利于配合加工，并保证了同轴度要求；d、导柱和导套应有足够的耐磨性；e、为了便于塑料制品脱模，导柱最好装在定模板上，但有时也要装在定模板上，这就要根据具体情况而定。6.2导柱、导套的设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/h6级配合8。(1)导柱的设计导柱的结构形式有两种：一种为单节式导柱，另一种为台阶式导柱。小型模具采用单节式导柱，大型模具采用台阶式导柱8。在导柱的工作部分上开设油槽，可以改善导向条件，减少摩擦,故导柱采用加油槽的阶梯式导柱根据国家标准选用直径为25mm长度为146mm的导柱。其示意图如下：图6.1 导柱(2) 导套的设计由于导柱已选定，由塑料模具设计与制造可查得与之相配的导套其直径为25mm，长度为60mm其示意图如下8：图6.2 导套(3) 导向孔的总体布局导向零件应合理地均匀分布在模具的四周围或靠近边缘的部位，其中心距模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后发生变形。根据手册推荐值选定的导柱分布情况如下图所示：图6.3 导向孔总体布局6.3脱模推出机构的确定本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆顶出形式9。 (1)推杆横截面直径的确定根据该塑件和模具的结构特点，在开模后塑件的收缩不仅不对侧凹成型零件产生包紧，反而会松开，故脱模力较小，可忽略不计，所以只能凭经验初选推杆的直径为 d=1mm。(2)推杆的形式顶杆可以分为普通顶杆、成形顶杆、锥面顶杆，该模具的顶杆形式选择普通顶杆，如下图所示。图6.4 推杆推杆长度的计算，顶杆总长度为：h杆=h凸+1+h动垫+S顶+2+h顶固式中： h杆为推杆的总长度；h凸为凸模的总高度；h动垫为动模垫板的厚度；S顶为顶出行程；h顶固为顶杆固定板的厚度；1为富裕量，一般为（0.050.1）mm，表示顶杆端面应比腔型的平面高出； 2为顶出行程富裕量，一般为36mm。根据以上公式计可得，推杆的总长度为124mm。7、侧向分型与抽芯机构的设计7.1斜导柱抽芯机构设计原则a、活动型芯一般比较小，应牢固装在滑块上，防止在抽芯时松动滑脱。型芯与滑块连接部位要有一定的强度和刚度；b、滑块在导滑槽中滑动要平稳，不要发生卡住、跳动等现象；c、滑块限位装置要可靠，保证开模后滑块停止在一定位置上而不任意滑动；d、锁模块要能承受注射时的侧向压力，应选用可靠的连接方式与模板连接。锁模块和模板可做成一体。锁紧块的斜角1应大于斜导柱的倾斜角，一般取1- 23，否则斜导柱无法带动滑块运动。e、滑块完成抽芯运动后，仍停留在导滑槽内，留在导滑槽内的长度不应小于滑块全长的2/3，否则，滑块在开始复位时容易倾斜而损坏模具。f、防止滑块和推出机构复位时的相互干涉，尽量不使推杆和活动型芯水平投影重合。g、滑块设在定模的情况下，为保证塑料制品留在定模上，开模前必须先抽出侧向型芯，最好采取定向定距拉紧装置10。7.2 抽芯机构的确定由于该模具比较简单，抽芯力不大，故采用斜导柱外侧抽芯机构。7.3 斜导柱抽芯机构的有关参数计算该模具中有六根斜导柱且长度相差不是很大，为设计和生产方便同时也为了降低了生产成本本次计算全部按最长的的斜导柱为主11。(1) 抽芯距S抽芯距指型芯从成型位置抽至不妨碍脱模的位置时，型芯或滑块在抽芯方向所移动的距离。塑料模具设计5查的抽芯距的计算公式为型芯从成型位置抽至不妨碍脱模位置再加上35mm余量，这里取4mm，按磨具中最长的型芯来计算其长度为20故抽芯距为24mm。(2) 斜导柱倾斜角的确定斜导柱的倾斜角是决定斜导柱抽芯机构工作效果的一个重要参数，它不仅决定了抽芯距离和斜导柱的长度，更重要的是它决定着斜导柱的受力状况。图7.1斜导柱受力图图7.2 抽芯距的计算 Q=P cos （7.1）式中： P1-开模力； Q-抽拔阻力（与抽拔力大小相等方向相反）； P-斜导柱所受的弯曲力。由上式可以看出，当所需的抽拔力确定以后，斜导柱所受的弯曲力P与cos成反比，即角增大时，cos减小，弯曲力P也增大，斜导柱受力状况变坏。另外，从抽芯距S与角的关系来看，如图8.2所示。 S=H tg=L sin （7.2）式中： L-斜导柱的有效工作长度。当S确定以后，开模行程H及斜导柱工作长度L与成反比，即角增大，tg也增大，则为完成抽芯所需的开模行程减小，另外，角增大时sin增大，斜导柱有效工作长度可减小。综上所述，当斜导柱倾斜角增大时，斜导柱受力状况变坏，但为完成抽芯所需的开模行程可减小；反之，当角减小时，斜导柱受力状况有所改善，可是开模行程却增加了，而且斜导柱的长度也增加了。这会使模具厚度增加。因此，斜导柱倾斜角过大或过小都是不好的，一般角取1020，最大不超过25。对于该模具，由于抽拔力不大，但抽芯距离较大故选择较大倾角，综合考虑斜导柱的倾斜角取=18。(3) 斜导柱长度的计算斜导柱的长度是根据侧型芯的抽芯距S，斜导柱直径d，固定轴肩的直径D，倾斜角以及安装斜导柱的模板厚度h来决定的。图8.3 斜导柱长度示意图L=L1+L2+L3+L4+L5 （8.8）=12+30.58+52.57+52.05+8155（mm）其中： L-斜导柱总长L1-斜导柱大端斜面中心至最高点长度L2-斜导柱大端斜面中心至滑块端面点长度L3-滑块孔半径在斜导柱上投影长度L4-斜导柱工作长度L5-斜导柱锥度长度，一般取510 7.4滑块的设计滑块是斜导柱机构中的可动零件，滑块与侧型芯既可做成整体式的；也可做成组合式的，由于该塑件抽芯距离较大，零件大部分在滑块上成型，为了提高强度，故选择滑块与侧型芯做成整体式。滑块和导柱的配合精度为H7/h7。滑块的结构如下图所示：图7.4 滑块7.5 导滑槽的设计斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求：a、滑块在导滑槽内运动要平稳；b、为了不使滑块在运动中产生偏斜，其滑动部分要有足够的长度，一般为滑块宽度的一倍以上；c、滑块在完成抽拔动作后，仍留在导滑槽内，其留下部分的长度不应小于滑块长度的2/3，否则，滑块在开始复位时容易发生偏斜，甚至损坏模具；d、滑块与导滑槽间应上、下与左、右各有一对平面呈动配合，配合精度可选H7/g6或H7/h7，其余各面均应留有间隙10；基于以上要求，为了节约成本，便于加工该模具才型芯固定板上直接开滑槽，用耐磨块加以固定其结构及与滑块的配合如下图所示：图7.5 导滑槽与斜滑块配合示意图7.6 锁紧块锁紧块的斜角应1导柱的倾斜角。一般1=+（23）。这样在开模时锁紧块能很快离开滑块的压紧面，避免压紧块与滑块间摩擦过大。另外，合模时，只是在接近合模终点时，锁紧块才接触滑块，并最后压紧滑块，使斜导柱与滑块的斜孔壁脱离接触，以免注射时斜导柱受过大的力。锁紧块设在模板上，采用螺钉固定的形式。其结构和固定形式如下图所示：图7.6 楔紧块的结构 30八、冷却系统设计无论何种材料进行压铸成型，均会有一个比较合适的温度范围，在此温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量也比较高。为了使模温能控制在一个合理的范围内，必须设计模具温度的调节系统。因为压铸模温调节能力，不仅影响到塑件质量，而且也决定着生产效率。实际上模温设计恰当与否，直接关系到生产成本与经济效益。8.1冷却系统的设计原则：1）冷却回路数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大；2）冷却通道的布置应合理；3）冷却回路应有利于降低冷却水进、出口水温的差值；4）冷却回路结构应便于加工和清理；5）冷却水道至型腔表面的距离应尽可能相等；6）冷却水道要避免接近熔痕部位，以免熔接不牢，影响塑件的精度8.2 温度调节对铸件质量的影响1、改善成形性每一种合金都有其湿度的成形模温，在生产过程中若能始终维持相适应的模温则其成形性可得到改善，若模温过低，会降低塑件熔体流动性，使压铸件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使压铸件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。2、成形收缩率利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少压铸成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的的模温，有利于减少压铸的成形收缩率，从而提高尺寸精度。并可缩短成形周期，提高生产率。3、模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致压铸件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用合适的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。4、尺寸稳定性对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中，尺寸发生变形5、力学性能适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。8.3 对温度调节系统的要求a、根据选用的压铸品种，确定温度调节系统是采用冷却方式还是加热方式；b、希望模温均匀，塑件各部分同时冷却，以提高生产率和塑件质量；c、采用较底的模温，快速、大流量通水冷却一般效果比较好；d、温度调节系统要尽量做到结构简单，加工容易，成本低廉。8.4 冷却装置的设计要点a、冷却水孔的数量愈多，对塑件的冷却也就愈均匀；b、水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，即将孔的排列与型腔形状相吻合；c、塑件局部壁后处，应加强冷却；d、对热量积聚大，温度上升高的部位应加强冷却；e、当成型大型塑件或薄壁制品时，料流程较长，而料温愈流愈低，为在整个塑件上取得大致相同的冷却速度，可以适当改变冷却水道的排水密度，在料流末端冷却水道可以排列得稀一些；f、冷却水道要避免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，降低塑件强度；g、冷却装置的形式应根据模腔的几何形状而定；h、便于加工清理。8.5冷却系统设计计算8.51 冷却水管直径为使冷却水处于湍流状态，查资料取D=6mm结合模具的结构取2条冷却管道会造成模具温度会分布不均，故这里取4条，上下模板各两条。8.52 冷却水道的结构由于该压铸件体积比较小，所以水道采用直水道直径为6mm，其分布如下图15：图8.1 冷却水道结构图九、其它结构零部件的设计本模具采用的是压铸工艺与模具设计P137页560L中的盲孔型标准模架，所以其它板的尺寸如下2：定模板25025060，动模板25025090，动模座板30035090，垫块4825080，推板15025020，推板固定板15025015，总厚256mm。模具安装尺寸校核模具安装固定有两种：螺钉固定

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