阀盖压铸模设计小论文.doc

2008年优秀学士学位论文集阀盖压铸模设计T433-5 陈方指导老师 董艺摘要：本文对汽车制动系统上的重要零件阀盖零件进行压铸工艺分析，并确定分型方案、浇注系统位置和大小、抽芯方案等。然后选择合适的压铸机及相关参数。在此基础上，进一步确定模具整体结构布置方案。最后采用Pro/E软件，最终完成阀盖压铸模的模具设计。关键词：阀盖 压铸模 铝合金 Pro/E ABSTRACT：In this paper, the processing of die casting of a valve cover which was one of the most important parts of Automotive Brake Systems ,was analyzed theoretically, then confirming the scheme of parting , the design of pouring system as well as the position and size ，the scheme of volitant cores and so on. Moreover, selecting rightly die- casting machine and related parameters， Based on these aspects ， confirming the whole scheme of die structure. In the end, mold design was completed by PRO/E.Key word: valve cover Die-casting mold aluminum alloy Pro/E1课题来源及意义本课题来自东风（十堰）有色铸件有限公司，其产品以汽车类压铸件为主。 作为一种少、无切削的成形方法，压铸具有生产效率高，铸件尺寸精度高，表面粗糙度好，经济指标优良的优点，可以节省大量机加工工序和设备，节约原材料。在节能降耗，追求可持续发展的浪潮中，铝合金压铸在在汽车业获得了广泛的应用和迅速的发展。2零件结构特点及工艺分析本次毕业设计的零件是汽车制动系统上的阀盖，重量为 0.57 Kg，材料为YL113铝合金,年生产纲领十万件。其结构如图1所示。 图1 阀盖 图2 分型面该阀盖最大外形尺寸87.987.996mm，形状比较复杂，平均壁厚3mm。有四处直径小但深度大的通孔，两处M14-6H螺纹孔，内部有深孔。内腔为安装配合面，尺寸精度和粗糙度要求高。该零件不允许有有疏松、针孔等铸造缺陷，并且要求在800850KPa气压下不允许漏气。对于装配面，采用机加工的方式来保证尺寸精度和粗糙度要求，加工余量0.5mm。螺纹孔采用铸出底孔的方式，由机械加工完成扩孔和攻螺纹，底孔尺寸分别12mm为14mm。出模斜度12。有加工要求的孔，尺寸保证大端，有装配要求的非加工孔尺寸保证小端，其余保证大端。收缩率确定为0.6%。设计时，应重点保证内腔部位的内部质量，避免加工后出现气孔。3压铸模设计3.1确定分型面分型面如图2所示，以该压铸件外底面端面作为分型面，侧面采用活动镶块成型，并采用抽芯结构，螺纹过孔采用型芯对接方式，以减少铸件清理时掉肉。零件底面端面在该件的最大截面处，利用压铸件的包紧力使之在开模时留在动模一侧。并且，这样分型有利于保证铸件的尺寸精度和外观质量，也有利于排气和利于简化模具结构。3.2压铸机选择根据锁模力选择压铸机，锁模力按下列公式计算： F锁K(F主+ F分) （1） 式中，F锁-压铸机应有的锁模力（KN）； K-安全系数，一般取1.25；F主-主胀型力（KN）；F分-胀型力（KN）。321 主胀型力的计算 F主AP/10 （2）式中，F主-主胀型力(KN)；A-铸件在分型面上的总投影面积（cm2），一般增加 30%50%作为浇注系统及溢流排气系统面积，这里 A=126.51 cm2；P-压射比压（MPa），考虑生产实际，并按常用铝合金压射比压推荐值选取P=90MPa 计算得 F主1138.59KN322 分胀型力的计算 （3）式中：F分-分胀型力（KN）；P-压射比压（MPa），同上，取P=90MPa；A芯-侧向活动型芯成型端的投影面积（cm2），这里 A=58.85 cm2； 楔紧块的楔紧角（度），这里取21。计算得 F分202.81KN因此，F锁K(F主+ F分) =1677.25KN根据上述计算和工厂现有设备的负荷情况，采用一模一件，选用锁模力为4200KN的冷室卧式压铸机，压室直径为50mm，压室偏心100mm。3.3浇注系统设计阀盖的浇注系统设计示意图，如图4所示：图4 阀盖的浇注系统由于直浇道处于高温环境，容易损坏，为了方便更换，采用直浇道和浇口套一体构成，并采用分流锥稳定合金液的流向，减少金属消耗量，便于活塞的跟踪顶出。横浇道截面设计为扁梯形，深度12mm，宽度40mm，两侧出模斜度15，底部圆角3mm。内浇口设计是浇注系统设计的核心。内浇口设计在静模一侧，合金液从动模侧引入。内浇口截面积的确定是浇注系统设计的重要环节，按下列经验公式计算:Ag=G/(Vgt) （4）式中：Ag-内浇口截面积（cm2）；-合金的密度(g/ cm3),这里取2.4 g/ cm3；G -通过内浇口的金属液质量（g）,这里为604.5 g；Vg内浇口处金属液的流速（m/s）, 这里取38m/s；t -型腔充填时间（s）, 这里取0.055s。计算得 Ag=120.5 mm2因此，设计内浇口厚度为2mm，宽度为60.5mm. 溢流槽和排气槽是浇注系统中不可缺少的部分。在铸件的四个角的位置设置大容量溢流槽，调整金属液的流向，收集冷污金属液和气体。溢流槽采用梯形截面，开设在动模上，其上设置推杆，增大铸件推出时的受力面，减少压铸件变形。排气槽置于溢流槽的后面，用于排出型腔中的气体。排气槽的尺寸为：深度0.2mm，宽度16mm。3.4模具结构设计341 成型零件结构模具成型零件采用镶拼式结构，利于易损件的更换，降低模具制造成本。型芯/镶块采用台阶式结构固定，这种结构制造和装配简便。对于有方向性的型芯/镶块，这里采用了两种方式防转。对于比较小的型芯，采用平面式结构，即在其固定台阶上磨出一直边，与其相关的装配面配合。对于较大的活动型芯/镶块，采用方形台阶，一周均为配合面，同时，增加销钉式结构来定位。342 抽芯结构采用斜杠抽芯机构，其特点是结构简单紧凑、动作安全可靠、加工制造方便。抽芯行程分别为26mm和52.5mm。采用T 形滑块结构，其中导滑槽采用镶拼式结构，这样的结构加工方便，维护简单。滑块的限位采用定位钉结构来实现。模具结构如图5所示。图5 模具结构图3.5冷却系统设计静衬模采用循环水道来实现型腔的冷却。形成铸件内腔的型芯采用如图6“点通水”结构来冷却。1.铜管 2.通水器 3.通水接头 4. 通水塞 5. O形圈铜管 6.铜管图6 “点通水”结构4基于Pro/E的模具CAD设计4.1建模在Pro/E的PART模块中，综合运用多种特种命令，完成阀盖零件的三维建模。4.2开模在Pro/E的MOLD模块中进行开模，主要是完成型腔、型芯、成型镶块的设计，这是整个CAD设计的核心部分。1） 进入MOLD模块，导入零件模型，系统自动生产为参考模型；2） 根据合金的特性，设置收缩率为0.6%；3） 创建工件，并将参考模型与工件装配在一起；4） 创建模具体积块，具体就是设计型芯、活动型芯和活动镶块。进入Mold Volume,创建型芯/镶块，方法与Part造型一样，关键步骤是采用Trim to Geom命令与参考模型进行关联。5） 创建分型面，即定义动静衬模的分模面。6） 分割体积块，其实质是将工件分割为衬模、型芯以及镶块。7） 抽取体积块。在Mold Volume中，将衬模、型芯及镶块体积块一次抽取出来；图7 开模完成后的爆炸图完成后的型腔如图7所示。4.3结构件建模成型零件开模成功后，在MOLD模块中，用创建零件、修改零件的方法，进一步完成动、静模、固定板、推板、滑块、抽芯等其他模具结构元件的三维造型。4. 4出图在DRAWING模块中,完成铸件图和全套模具的工程图。5模具校核与模具工作原理在上述设计完成之后，对锁模力、压室容量、模具厚度、开模行程等数据进行校核，确保模具能正常工作。模具的动作过程如下；合模压射凝固开模顶出预复位合模。在合模/开模过程中，利用固定在静模上的斜杠实现插芯/抽芯动作。6毕业设计总结通过这次的毕业设计，从查阅资料计算数据到计算机绘图，我们都学到了不少东西，在压铸模设计方面受益匪浅，增大了专业知识面的宽度和深度，锻炼了动手能力，为以后的工作打下了很好的基础。参考文献1耿鑫明.发展中的中国压铸业. 机械制造与自动化.2004，（4）：682李荣德 于海朋 袁晓光. 压铸技术的发展与应用.2003，（8）：5976013陈光明.压铸模CADCAECAM的研究现状与发展.铸造技术，2004，（2）：1481494 唐玉林 苏仕方 徐爽等.世界压铸工业和市场的概况.铸造，2004，（10）：9519575 SU Shifang,TANG Yulin,XU Shuang.The status of China die casting industry.Proceedings of the third China international diecasting congress, Shenyang,2004.46 赵爱萍 田蓉. 压铸铝合金制件的质量控制. 西南林学院学报，2006，（8）80827 赖清华.压铸工艺及模具.北京：机械工业出版社，2007.78 潘宪曾主编. 压铸模设计手册. 北京：机械工业出版社，2006.79 模具实用技术丛书委员会.压铸模设计应用实例. 北京：机械工业出版社，2005.610 董艺 李文兵 胡华安等.CAD/CAE在