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9张CAD图纸和毕业论文全套 2000 KN 压铸机 装置 设计 CAD 图纸 毕业论文 全套

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毕业设计说明书2014届2000KN冷室压铸机合模装置设计学生姓名 某某某 学 号 0XXXXXXXXX 系 别 工程与技术系 专业班级 机自1000 指导教师 某某某 完成日期 2014-00-00 2000KN冷室压铸机合模装置设计摘要本次设计是对2000KN冷室压铸机合模装置的设计。在这里主要包括: 三大模板、锁模机铰、调模部件的结构设计，锁模和顶针油缸尺寸的确定校核。这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。整机结构主要由油缸产生动力通过锁模机铰将需要的动力传递到动模板上，动模板带动丝杆螺母，从而带动合模装置运动，提高劳动生产率和生产自动化水平。更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本论文研究内容：(1) 2000KN冷室压铸机合模装置总体结构设计。(2) 2000KN冷室压铸机合模装置工作性能分析。(3) 锁模机铰的设计。(4) 调模部件的结构设计。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。(6)绘制装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词 冷室压铸机， 油缸，锁模机铰The design of model 2000KN cold chamber die casting machineABSTRACTThis design is the design of 2000KN cold chamber die casting machine clamping device. Here mainly includes: the structure design of three large formwork, mould locking machine hinge, adjustable die parts, check to determine the mode locking and the ejector oil cylinder size. The graduation design on the design of the basic skills training, enhancing the analysis and to solve engineering problems, and create a certain condition for general mechanical design.The structure is mainly composed of a cylinder power through the locking machine hinge will need to transfer the power to the movable template, dynamic template driven screw nut, which drives the clamping device movement, improve labor productivity and automation level of production. But also show its superiority, there are broad prospects for the development.The research of this thesis:(1) into 2000KN cold chamber die casting machine general structure design of equipment.(2) analysis of model 2000KN cold chamber die casting machine device performance.(3) design of locking machine hinge.(4) structure design of adjustable die components.(5) the design of components for the design calculation and check.(6) assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.Cylinder Keywords：cold chamber die casting machine, molding machine, lockII目录摘要IABSTRACTII1 绪论12 冷室压铸机合模总体方案分析73 合模部分结构尺寸设计244 系统的调试和功能实现34结 论38参考文献39致 谢401 绪论1.1 压铸机定义压铸机就是在压力作用下把熔融金属液压射到模具中冷却成型，开模后得到固体金属铸件的一系列工业铸造机械，最初用于压铸铅字。随着科学技术和工业生产的进步，尤其是随着汽车、摩托车以及家用电器等工业的发展，又从节能、节省原材料诸方面出发，压铸技术已获得极其迅速的发展。压铸的起源众说不一，但据文献报导，最初用于压铸铅字。早在1822年，威廉姆?乔奇（Willam Church）博士曾制造一台日产1.22万铅字的铸造机，已显示出这种工艺方法的生产潜力。1849年斯图吉斯（J.J.Sturgiss）设计并制造成第一台手动活塞式热室压铸机，并在美国获得了专利权。1885年默根瑟勒（Mersen-thaler）研究了以前的专利，发明了印字压铸机，开始只用于生产低熔点的铅、锡合金铸字，到19世纪60年代用于锌合金压铸零件生产。压铸广泛用于工业生产还只是上世纪初，应用于现金出纳机、留声机和自行车的产品生产中。1904年英国的法兰克林（HHFranklin）公司开始用压铸方法生产汽车的连杆轴承，开创了压铸零件在汽车工业中应用的先例。1905年多勒（HHDoehler）研制成功用于工业生产的压铸机、压铸锌、锡、铜合金铸件。随后瓦格纳（Wagner）设计了鹅颈式气压压铸机，用于生产铝合金铸件。1927年捷克工程师约瑟夫?波拉克（Jesef Pfolak）设计了冷压室压铸机，由于贮存熔融合金的坩锅与压射室分离，可显著地提高压射力，使之更适合工业生产的要求，克服了气压热压室压铸机的不足 之处，从而使压铸技术向前推进了一大步。铝、镁、铜等合金均可采用压铸生产。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，已对压铸设备不断提出新的更高的要求，而新型压铸机的出现以及新工艺、新技术的采用，又促进压铸生产更加迅速地发展。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。近40年，随着科学技术和工业生产的进步，尤其是随着汽车、摩托车以及家用电器等工业的发展，又从节能、节省原材料 诸方面出发，压铸技术已获得极其迅速的发展。压铸生产不仅在有色合金铸造中占主导地位，而且已成为现代工业的一个重要组成部分。近年来，一些国家由于依靠 技术进步促使铸件薄壁化、轻量化，因而导致以往用铸件产量评价一个国家铸造技术发展水平的观念改变为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。例如我国的较好的压铸机品牌就有“震高”等。1.2 压铸机组成压铸机由下列各部分组成。（1）合模机构驱动压铸模进行合拢和开启的动作。当模具合拢后，具有足够的能力将模具锁紧，确保在压射填充的过程中模具分型面不会胀开。锁紧模具的力即称为锁模力（又称合型力），单位为千牛（kN），是表征压铸机大小的首要参数。（2）压射机构按规定的速度推送压室内的金属液，并有足够的能量使之流经模具内的浇道和内浇口，进而填充入模具型腔，随后保持一定的压力传递给正在凝固的金属液，直至形成压铸件为止。在压射动作全部完成后，压射冲头返回复位。（3）液压系统为压铸机的运行提供足够的动力和能量。（4）电气控制系统控制压铸机各机构的执行动作按预定程序运行。（5）零部件及机座所有零部件经过组合和装配，构成压铸机整体，并固定在机座上。6）其他装置先进的压铸机还带有参数检测、故障报警、压铸过程监控、计算机辅助的生产信息的存储、调用、打印及其管理系统等。（7）辅助装置根据自动化程度配备浇料、喷涂、取件等装置。图1-1 卧式冷室压铸机构成图冷室压铸机合模装置合型（模）装置主要起到实现合、开模动作和锁紧模具、顶出产品的作用。它主要由定型（模）座板、动型（模）座板、拉杠、曲肘机构、顶出机构、调模机构、安全门等组成。图2-2为合模装置结构示意图。图2-2 合模装置结构简图1- 调模液压马达 2- 尾板 3- 曲肘组件 4- 顶针液压缸 5- 动模座板 6- 导柱7- 定模座板 8- 螺母9- 导柱压板10- 合模液压缸11- 调节螺母 12- 调节螺母压板13- 动模座板滑脚 14- 衬套15-调模大齿轮1液压双曲肘合型（模）装置的工作特点：1.1增力作用：通过曲肘连杆系统，可以将合型（模）液压缸的推力放大1626倍，与液压式合型装置相比，高压油消耗减小、合型液压缸直径减小、泵的功率相应减小。1.2 合、开型（模）运动速度为变速：如图2-3所示，在合型（模）过程中，动型座板移动速度由零很快升到最大值，以后又逐渐减慢，随着曲肘杆逐渐伸直至终止时，合型速度为零，机构进入自锁状态（锁型状态）。在开型过程中，动型座板移动由慢速转至快速，再由快速转慢至零。非常符合机器整个运动设计要求。图2-3 曲肘部分结构简图 1-锁模液压缸 2-钩铰 3-长铰 4-动型模板1.3 当压铸型合紧且肘杆伸直成一直线时，机构处于自锁状态，此时，可以撤去合型（模）液压缸的推力，合型（模）系统仍然会处于合紧状态。1.4 合开型（模）运动的三要素为力、速度、行程和位置，所涉及的几个概念解释如下：合型（模）力：合模过程中，克服动型模板的阻力而使其运动的力。锁型（模）力：克服合金液注入模具型腔时欲使模具分开的力。移模速度：在合开型（模）运动中，动型座板和动模运动的速度。移模速度是一个变速过程，运动速度应是慢 快 慢的变化过程。这样既能使模具运行安全，铸件能平稳顶出，又能提高机器的循环次数。2.1顶针液压缸组件它是依据液体的压力来带动推杆（顶针）运动，使铸件从压铸模中顶出。目前，普遍采用的液压顶出装置，其顶出力和时间都可以通过液压系统调节。如图2-4所示为力劲机械厂有限公司生产的卧式冷室压铸机顶针液压缸组件结构简图，在机器开模后，通过顶针液压缸活塞杆的相对运动来实现推杆（顶针）的顶出运动。采用双液压缸能使推杆的受力更均匀，运动更平稳，使顶针孔的分布更为合理。图2-4 顶针液压缸组件结构简图1-三通法兰 2-顶针双缸套 3-顶针活塞连杆 4-顶针前盖 5-连接杆 6-动型座板2.2调模机构压铸机在设计过程中，需要设置调模机构以适用在一定范围内的各种压铸模，在机器技术参数中，应确定最大模具厚度尺寸Hmax和最小模具厚度尺寸Hmin作为机器使用者选定压铸机的参数。这个最大与最小模具厚度的调整量是通过调模机构实现的。调模机构是用调模液压马达或调模电动机带动传动机构使合模机架的尾板和动型座板沿导柱作轴向运动，从而达到增大或缩小动、定模座板之间间距的目的。2.3曲肘润滑系统曲肘是压铸机十分重要的运动构件。为了使其运动副的磨损减小，必须在运动副表面保持适当的清洁的润滑油膜，而过量供油与供油不足同样有害，会产生附加热量、污染和浪费。力劲机械厂有限公司生产的压铸机曲肘部分的润滑采用的是集中润滑系统。所谓集中润滑系统，是由一个油泵提供一定排量、一定压力的润滑油，为系统中所有主、次油路上的分流器供油，而由分流器将油按所需油量分配到各润滑点；同时，由控制器完成润滑时间、次数和对故障报警、停机等功能。以实现自动润滑的目的。422 冷室压铸机合模总体方案分析2.1 合模机构的类型和选择合模机构是压铸机的重要部件之一，其功能是实现启闭运动，使模具闭合产生系统弹性变形达到锁模力，将模具锁紧。对于一个比较好的合模机构应该具备三个方面的特性：1）足够的锁模力和系统刚性，保证模具在熔料压力作用下，不会产生开缝溢料现象；2）模板要有足够的模具安装空间及模具开启行程；3）快速的移模速度及较慢的合紧模具速度，移模时要具备慢-快-慢的运动特性。现按锁模力的实现方式讨论全液压式、液压肘杆式和电动式合模机构的优缺点。（1）全液压式全液压式合模机构可分为直动式、增压式和充液式。1）直动式合模机构。其特点是启闭模动作和合模力的产生都由合模油缸直接完成，这是一种非常简单的合模机构。合模机构的合模动作由液压油作用在活塞上来实现，锁模动作由液压油升压来完成。这种合模机构不满足合模机构的运动特性，耗能大，精度低，目前已经很少应用。2）增压式合模机构。由合模油缸、充液阀、稳压油缸和增压缸组成。此类合模机构的锁模力受液压系统和密封的限制，固增压有限，主要用于中小型压铸机。3）充液式合模机构。这种开合方式模精度高、模板受力均衡、不需调模、不需加油润滑、磨损较少、开合模行程长；但容易内泄造成升压时间长、爬行、甚至让模、速度慢、漏油、能耗高、容易造成液压冲压、液压系统复杂、成本高、大油缸加工困难。（2）液压肘杆式液压肘杆式合模机构由移模液压缸和曲肘连杆两部分串联而成，是通过液压系统驱动曲肘连杆机构来实现模具的启闭和锁紧。它可以用很小的液压缸推力，通过肘杆机构的力的放大作用来获得较大的锁模力。在开合模过程中，这种机构能实现慢-快-慢的运动过程，提高了合模速度，节约了能耗并提高了效率。在输入功率相同的情况下，肘杆式合模机构的运动速度优于其它形式的合模机构，如在相同的尺寸和运动速度下，肘杆式合模的输入功率比全液压式约节省10%-20%。另外，肘杆式合模机构的开模力通常是有限的，这一点在小吨位机器上更为明显。液压肘杆式是目前使用最为普遍的合模机构。但这种方式不足的是：1）结构复杂、易磨损、开合模精度差；2）加工精度要求极高，在成型过程中使得模板受力不均，不能成型精密产品；需要复杂的调模结构和润滑系统，开合模行程短，而且销轴等磨损后造成的受力不均，会加速机器损坏，例如：销轴和导柱断裂、模板开裂、调模螺母咬死等。（3）电动式电动式合模机构指用电机作动力源来驱动模版移动而实现合模、锁模的合模机构。目前，较流行的是全电动肘杆式即所谓电动机械式合模机构。全电动肘杆式合模机构使用伺服电机配以滚珠丝杠、齿形带等元件替代液压系统驱动曲肘连杆机构来实现模具的启闭和锁紧，整个装置的调模、顶出均采用伺服电机来执行的合模机构。具有节能、控制精度和重复精度高、效率高和环保清洁等优点。但不足的是滚珠丝杠会带来新的问题：1）滚珠丝杠的磨损会导致精度下降；2）对制造、装配的要求较高，若两者的精度不够，则会在滚珠丝杠上出现附加的径向力，从而加速滚珠丝杠的磨损；3）当成型面积较大时，如果在肘杆未完全撑直时就开始注射，滚珠丝杠要承受很大的轴向力，加速滚珠丝杠损坏；4）成本太高，特别是电气控制系统，在目前压铸机技术条件下，市场普及度较低。表1-2为全液压式和肘杆式（液压肘杆式和全电动肘杆式）合模机构的性能对比。综述以上三种类型合模装置的对比分析，本设计选择液压肘杆式合模装置。表1-2全液压肘杆式移模速度速度较慢，在整个移模行程中，速度可设定为常数速度较快，在整个移模行程中是变化的，并处于较高的速度状态，效率较高移模力、 锁模力在整个行程范围内，移模力和锁模力均为常数与构件的材料、尺寸精度、质量、速度有关，对锁模力有放大作用对模具适应性对不同高度的模具易于适应，因施力于模具中心且均匀，模具的使用寿命长调整要求高，合模力的调整与显示较复杂系统刚度合模状态液压刚性较弱，难以产生追加合模力，超载时制品易形成飞边合模状态机械系统刚性较好，在胀模力作用下，产生追加合模力，允许适量短时间的超载工作自锁性不能自锁，一般要继续供应液压油，能耗较大合模后曲肘连杆进入自锁，液压油可卸掉，节能噪音在合模稳压时，易产生流体噪音开合模时，易产生启动的机械噪音2.2 液压合模机构的常见形式和选择下面主要以双曲肘五支铰连杆合模机构展开论述计算，其主要结构为内翻式和外翻式两种。（1）双曲肘内翻式五支铰连杆机构，如图2- 1所示。图2- 1双曲肘内翻式1合模油缸；2调模装置；3后模板；4连杆机构；5动模板；6导柱；7前模板动作原理：启闭模时，合模油缸1进油，推动双曲肘连杆机构4带动动模板5及其模具实现启闭模运动；模具接触时，曲肘连杆处于未伸直状态，在合模油缸1推力作用下曲肘连杆机构产生力的放大作用，使合模系统发生变形，直至曲肘连杆伸直进入自锁为止。模具接触时连杆未伸直的程度是通过调模装置2与合模油缸相配合，按工艺所要求的锁模力来调整的。其特点是，启模时，双曲肘相对于轴线向内翻转，结构较外翻式简单、紧凑，较适用于中小型机，是比较有代表性的，是目前应用最为普遍的合模机构。（2）双曲肘外翻式五支铰连杆机构，如图2-2所示。图2-2双曲肘外翻式1合模油缸；2曲肘连杆机构动作原理：启闭运动原理和锁模原理与外翻式相同，所不同的是结构特点，在后模板和前模板上的支铰靠近中心布置，启模时双曲肘相对于轴线向外翻转，减小了支铰跨度，增加了动模板的支承刚性，减小了挠度，较适用于大型机。综上所述，比较双曲肘内、外翻式的特点，结合本压铸机为小型机，所以选择双曲肘内翻式合模机构。2.3合模机构的参数和尺寸计算2.3.1合模力的确定合模力也称锁模力，其含义为合模机构锁模后，熔料注入模腔时，模板对模具形成的最终锁紧力。.液压肘杆式合模机构的合模力是通过合模油缸产生的推力借助曲肘连杆机构的传递和放大，作用在动模板上，然后使模具产生合模的力。具体原理是，当模具刚接触时（还未产生明显的弹性变形），由于曲肘连杆尚未完全伸直，即在图-3中L1与水平线的夹角（合模角）接近3时，产生曲肘锁模角及连杆角，开始进入锁模状态。此时继续油缸施加推力，那么整个合模机构就要发生弹性变形，产生变形力。最大变形力是曲肘连杆机构在伸直后进入自锁状态下发生的，此时进入锁模状态的锁模力等于变形力。2.3.2 模板尺寸及导柱间距模板是用来固定模具的，模板尺寸，导柱间。制品的最大成型面积决定了模板尺寸和导柱间距，而导柱间距决定了模具的尺寸。根据经验，定模板尺寸=680685mm，导柱间距=460460mm， 2.3.3 动模板行程Sm动模板行程是指动模板能够移动的最大距离，用 (mm)表示。移动模板行程一般与成型制品的高度有关，为了制品能够顺利地取出，动模板行程要大于制品最大高度的2倍，如图2-4所示。图2-4模板最大开距与移动模板行程1-定模板；2-固定阴模；3-制品；4-动模板动模板行程的关系可用下式表示式中 脱模间隙； 料把高度； 最大制品高度。2.4 肘杆机构的尺寸参数确定根据双曲肘外翻式的传统结构，绘制出运动简图如下图2-5：图2-5肘杆机构运动简图L1后连杆长度；L2前连杆长度；L4小连杆长度；L5后连杆上的支杆长度E偏心度，即十字头上的滑动点C与支点A的水平线垂直距离；后连杆转角，也称合开模转角； 前连杆转角；后连杆上主杆与支杆的夹角，即L1与L5的夹角；斜排角，即L1与L2共线时,L1与过A点的水平线的夹角；小连杆与过C点的水平线的夹角；锁模状态下，小连杆与过C点的水平线的夹角；开模到最大行程的状态下，小连杆与过C点的水平线的夹角；开模到最大行程的状态下的开模转角；S1合模油缸活塞的行程；S2动模板的移动行程；以A为原点，建立如图所示的XOY坐标系。2.4.1运动特性分析（1）合模行程动模板的移动行程当合模转角转到任意角度时，B点所处的位置点为 （4-1）从上式得出 （4 -2）从而得到其中，称为杆长比，代入四.式得 下面分析合模转角转到极限位置时，的值 当时，即L1与L2共线时，肘杆合模机构处于锁模状态，有最大值 当时，即L1处于坐标系XOY的第四象限，理论值是在L5与L4共线状态下，但是这是不可能达到的，现是在合模转角转到一定位置时的值，即达到锁模行程380mm的设计要求的值，此时有最小值所以动模板的行程（2）合模油缸活塞的行程由图-7所知，当十字头滑块从初始位置（开模起始点），变化到终点位置（开模终点）时，可得到合模油缸活塞的行程偏心度 （4-3）2.4.2力学特性分析图-8 力的特性分析小连杆（二力杆）上的C点受到得杆向力；支点A到小连杆的距离；前连杆（二力杆）上的F点受到得杆向力；支点A到前连杆的距离。（1）力的放大倍数M，即动模板的合模力与合模液压缸的推力的比值其中 合模油缸的推力动模板的合模力（锁模力）若不计机构在运动中的摩擦力、自重、惯性力等因素的影响，可根据以图2-6的力学分析和静力平衡关系求得M （因为两者的转矩相等）其中、的关系式可以通过几何分析得到由式4.得由式4.得从而得到力的放大倍数M （4-4） 2.4.3肘杆机构自锁及正常运动条件 根据式得到合模油缸的推力 （4-5）根据式4.及摩擦圆理论（转动副的自锁条件为驱动力位于摩擦圆之内）可确定肘杆机构自锁条件： (假设值)即肘杆机构正常运动条件：从而得到最大合模角2.4.4肘杆机构的速度分析，如图2-7 （1）肘杆机构的速度传动比图2-7 肘杆机构速度分析根据图-9的几何关系得 (由得到)所以动模板的移动速度与合模油缸活塞的移动速度之比化解整理得到 3.1比较分析式3.1与式2.1，这结果与通过力的特性分析的得到的结果是一致的。 下面在对式3.1进行分析，分子分母同乘以，则的表达式可以表达为的形式： 其中前一部分表达式 为与之比，即后一部分表达式 为与之比，即所以总的速度传动比可以表示为两个分速度传动比之积，即其中驱动速度，即合模油缸活塞的移动速度；后连杆上的D点以半径L5绕支点A的绝对速度；的水平分量；后连杆上的F点以半径L1绕支点A的绝对速度；合模速度，即动模板的移动速度；前连杆上的B点以半径L2相对于F点的相对转动速度。（2）速度传动比的特性分析 从上面的表达式分析可得出以下结论：a. 总的速度传动比i主要由后连杆的长度L1与其支杆长度L5所决定的，要提高移模速度，应尽可能加大L1的及减小L5。b. 在合模转角很小的范围内，总的速度传动比i是由式3.1中的所决定的。cos函数在从80趋向于90的范围内，曲线的斜率很大，函数值下降率很快，例如，从80变化到85，cos的函数值增长了近2倍。所以在合模角很小的范围内，总的速度传动比式3.1中的所决定的。因为相对于和很大，当合模转角趋近于0时，此时有即此时总的速度传动比已经没有，这非常符合合模终点，模具刚好被锁紧时防止速度过快模具被冲击的条件。当然上述分析是理想状态下，实际效果是，当主肘杆在伸展位置时，分速度传比中的分子表达式趋向于0，分速度传比在这种情况下趋向于一个很小的值，但是一个有限的值，总的速度传动比i在这种情况下同理趋向于一个很小的值。c. 在合模转角很大时，总的速度传动i比是由式3.1分母中的所决定的。开模趋向于终点时，即（）趋向于1800，趋向于零，总的速度比趋向于无穷大。但这只有当后连支杆L5和小连杆L4共线的情况下，即开模行程结束时位伸展状态时才会出现。一般在设计的肘杆系统中，不会有这种情况出现。根据前面肘杆机构自锁及正常运动条件，即（）要小于155。（3）影响速度传动比的主要参数 a. 夹角的变化对速度传动比的影响是影响分速度传动比的主要因素，既影响速度传动比的最大值和最小值，也影响合模转角的极限值的位置。速度传动比的最大值随着的增大而减小，并移向较大的开模转角；而相反，最小值的提高并在较小的开模转角时达到。通过改变角，改变分速度传动比来达到调节总的速度传动比，使其不超过所要求的极限值。一般选取。b. E在角为定值情况下的变化对速度传动比的影响若，则合模时，在L5和L4间的伸展位置的分速度传动比在合模开始时递减，当传动半径L5达到回转角（）=90时，小连杆L4在这点上改变了转向，也涉及到C点，并作纯移动运动。就是说，绝对驱动速度与绕A点的D点转动速度的水平分量是一致的。然后，分速度传动比继续降低，直至趋近于极限，即设计要求的一个很小的值。若，则合模时，小连杆L4就绕C点的轨迹回转，就是说，小连杆L4的回转角在负范围内运动，当L4在C点的轨迹上回转时，分速度传动比在到达转折点前经过一个最小值。在（）90范围内，总的速度传动比小于1；总的速度传动比最大值在（）90范围内，且分速度传动比大于1时出现。总的速度传动比在（）90范围内，在分速度传动比以下获得其最小值；而在（）90范围内，在分速度传动比以上获得其最大值。2.4.5肘杆机构的尺寸参数确定 （1）尺寸约束条件根据目前市场上的压铸机肘杆机构尺寸和广泛采用的设计经验即有关可得出相关杆长尺寸和角度。有关角度取值范围：后连杆L1和支连杆L4之间的夹角；斜排角；当支连杆L4在回转角时，支连杆L4的回转角不能超过，以防止干涉。有关长度取值范围：动模板的移动行程与合模油缸活塞的行程之比为1.31.4；力的放大倍数M约为1622倍。参考同类型的压铸机初步假设（2）尺寸计算确定 根据产品定位和设计要求，已知数据为：锁模力，动模板的移动行程，预计实现力的放大倍数M为20倍 ；确定下斜排角，。动模板的移动行程代入数值得：解得：偏心度合模油缸活塞的行程代入数值得：解得：所以得到动模板的移动行程与合模油缸活塞的行程之比：力的放大倍数M为：代入数值得：圆整可得到，即达到设计要求，从而得到合模油缸所需提供的力为根据以上计算得出肘杆尺寸图，如图2-8所示图2-8 机铰尺寸图2.5肘杆机构的强度校核后连杆的静强度校核当在锁模状态下时，肘杆所受的力最大，所以只校核肘杆在此状态下的强度。后连杆的横截面积材料为45调质（840C淬火，600C回火），查表得： ，当后连杆与前连杆共线进入锁模状态时，在其二力杆方向受的力为因为肘杆机构为完全上下对称结构，则后连杆受到的正应力而许用应力式中为材料安全系数，取值为1.5。显然，即校核通过。2.6铰轴的剪切强度校核由于铰轴设计时尺寸受限，工作条件较恶劣，制造与安装精度、润滑条件等对其寿命影响较大，所以它是肘杆合模机构中最容易损坏的部件。当承受较大载荷时，常用的结构是采用多剪切面的铰轴。多剪切面的铰轴可使结构紧凑、接触面上的负荷分布均匀，对摩擦面的工作条件也有较大改善。根据所设计的锁模机构特点，选择铰轴的材料为40Cr，直径为60mm。铰轴的强度主要决定于剪切应力，而弯曲应力因影响较小，在计算中给予适当的修正就可以。因此，铰轴的强度可按纯剪切考虑，设计为6个剪切面。也是当后连杆与前连杆共线进入锁模状态时，剪切应力为而许用应力显然，即校核通过。3 合模部分结构尺寸设计3.1 锁模油缸的设计计算根据上节的计算得到合模油缸所需提供的力为根据任务书要求系统工作压力14Mpa, 液压缸的机械效率3.1.1 液压缸缸径的计算内径D可按下列公式初步计算：液压缸的负载为推力=97.8mm 式（3-1）式中 液压缸实际使用推力100（KN）；液压缸的总效率，一般取=0709；计算=0.8；液压缸的供油压力，一般为系统压力（MPa）本次设计中液压缸已知系统压力=14MPa；根据式（3-1）得到内径：=100mm查缸筒内径系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取为100mm。 表4.1 液压缸内径系列 mm810121620253240506380100125160200250320400500活塞杆外径：查液压传动与控制手册根据杆径比d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时，一般选取d/D=0.3-0.5，当活塞杆受压时，一般选取d/D=0.5-0.7。本设计我选择d/D=0.7，即d=0.7D=0.7100=70mm。根据活塞杆直径标准取d=70mm.表3-1 活塞杆直径系列活塞杆直径系列/mm(GB/T 2348-1993)4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、3603.1.2活塞宽度的确定由于活塞在液压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。活塞的宽度一般取=（0.6-1.0）即=（0.6-1.0）100=（60-100）mm取=350mm3.1.3 缸体长度的确定液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于缸体内径的20-30倍。3.1.4缸筒壁厚的计算在中、低压系统中，液压缸的壁厚基本上由结构和工艺上的要求确定，壁厚通常都能满足强度要求，一般不需要计算。但是，当液压缸的工作压力较高和缸筒内径较大时，必须进行强度校核。当时，称为薄壁缸筒，按材料力学薄壁圆筒公式计算，计算公式为 式（3-2） 式中，缸筒内最高压力；缸筒材料的许用压力。=, 为材料的抗拉强度，n为安全系数，当时，一般取。液压缸缸筒材料采用45钢，则抗拉强度：b=600MPa安全系数n按液压传动与控制手册P243表210，取n=5。则许用应力=120MPa当时,按式（3-3）计算 (该设计采用45钢管) 式（3-3）根据缸径查手册预取=50此时 =0.1 最高允许压力一般是额定压力的1.5倍，根据给定参数，所以： =141.5=21MP=9.85满足要求，就取壁厚为10mm。3.1.5 活塞杆强度和液压缸稳定性计算A.活塞杆强度计算活塞杆的直径按下式进行校核式中，为活塞杆上的作用力； 为活塞杆材料的许用应力，=,n一般取1.40。 （3-4）式中 许用应力；（Q235钢的抗拉强度为375-500MPa，取400MPa，为位安全系数取5，即活塞杆的强度适中）=39.9mmd取70 mm大于39.9 mm 满足要求.B.液压缸稳定性计算活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。若活塞杆的长径比且杆件承受压负载时，则必须进行液压缸稳定性校核。活塞杆稳定性的校核依下式进行式中，为安全系数，一般取=24。 a.当活塞杆的细长比时 b.当活塞杆的细长比时式中，为安装长度，其值与安装方式有关，见表1；为活塞杆横截面最小回转半径，；为柔性系数，其值见表3-2； 为由液压缸支撑方式决定的末端系数，其值见表1；为活塞杆材料的弹性模量，对钢取；为活塞杆横截面惯性矩；为活塞杆横截面积；为由材料强度决定的实验值，为系数，具体数值见表3-3。表3-2液压缸支承方式和末端系数的值支承方式支承说明末端系数一端自由一端固定1/4两端铰接1一端铰接一端固定2两端固定4表3-3 、的值材料铸铁5.61/160080锻铁2.51/9000110钢4.91/500085c.当时,缸已经足够稳定，不需要进行校核。此设计安装方式中间固定的方式，此缸已经足够稳定，不需要进行稳定性校核。3.2顶针油缸的设计计算顶针油缸由于任务书没给具体数据，所以参考市场上2000KN（200T）的压铸机型号。顶针油缸F=80KN3.2.1液压缸缸径的计算内径D可按下列公式初步计算：液压缸的负载为推力=76.6mm 式（3-1）式中 液压缸实际使用推力80（KN）；液压缸的总效率，一般取=0709；计算=0.8；液压缸的供油压力，一般为系统压力（MPa）本次设计中液压缸已知系统压力=14MPa；根据式（3-1）得到内径：=80mm查缸筒内径系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取为80mm。 表4.1 液压缸内径系列 mm810121620253240506380100125160200250320400500活塞杆外径：查液压传动与控制手册根据杆径比d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时，一般选取d/D=0.3-0.5，当活塞杆受压时，一般选取d/D=0.5-0.7。本设计我选择d/D=0.7，即d=0.7D=0.780=56mm。根据活塞杆直径标准取d=56mm.表3-1 活塞杆直径系列活塞杆直径系列/mm(GB/T 2348-1993)4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、3603.2.2 活塞杆强度和液压缸稳定性计算A.活塞杆强度计算活塞杆的直径按下式进行校核式中，为活塞杆上的作用力； 为活塞杆材料的许用应力，=,n一般取1.40。 （3-4）式中 许用应力；（Q235钢的抗拉强度为375-500MPa，取400MPa，为位安全系数取5，即活塞杆的强度适中）=35.69mmd取56 mm大于35.69 mm 满足要求.1. 液压缸缸体厚度计算 缸体是液压缸中最重要的零件，当液压缸的工作压力较高和缸体内经较大时，必须进行强度校核。缸体的常用材料为20、25、35、45号钢的无缝钢管。在这几种材料中45号钢的性能最为优良，所以这里选用45号钢作为缸体的材料。式中，实验压力，MPa。当液压缸额定压力Pn5.1MPa时，Py=1.5Pn，当Pn 16MPa时，Py=1.25Pn。缸筒材料许用应力，N/mm。=，为材料的抗拉强度。注：1.额定压力Pn额定压力又称公称压力即系统压力，Pn=14MPa2.最高允许压力PmaxPmax1.5Pn=1.2514=17.5MPa液压缸缸筒材料采用45钢，则抗拉强度：b=600MPa安全系数n按液压传动与控制手册P243表210，取n=5。则许用应力=120MPa = =5.83mm取液压缸厚度6mm。取液压缸缸体外径为92mm。3.3调模机构设计调模装置是用来调整动模板与定模板之间距离，其作用是适应不同厚度的注塑成型模具。考虑合模力大小和机构的适应性，选择拉杆螺母调距。此结构是通过改变后后模板的位置来实现调整的。结构如图3-1所示，由液压马达驱动小齿轮，小齿轮带动大内齿圈转动，大齿圈再带动四个调模螺母转动，而调模螺母内孔与拉杆为螺旋传动，同时调模螺母固定在后固定模板上，它既转动又移动,从而使整个肘杆机构前后移动，达到调模的目的。大齿圈可使四个调节螺母同步调节。调模部分计算先根据结构进行假设，然后再进行验证初步拟定齿轮几何尺寸见下表齿轮调模小齿轮齿轮Z1调模大齿轮Z2调模螺母齿轮Z3齿数2525075分度圆直径50500150齿顶圆直径54504154齿根圆直径45495145 齿宽454545按基本组最小齿轮计算。小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB206HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质处理，硬度229HB206HB，平均取240HB。计算如下： 齿面接触疲劳强度计算： 接触应力验算公式为 弯曲应力验算公式为： 式中 N-传递的额定功率（kW），这里取N为电动机功率，N=5kW; -计算转速（r/min）. =960（r/min）; m-初算的齿轮模数（mm）, m=2（mm）; B-齿宽（mm）;B=20（mm）; z-小齿轮齿数；z=25; u-小齿轮齿数与大齿轮齿数之比,u=1.26; -寿命系数； = -工作期限系数； T-齿轮工作期限，这里取T=15000h.; -齿轮的最低转速（r/min）, =500（r/min） -基准循环次数，接触载荷取=，弯曲载荷取= m-疲劳曲线指数，接触载荷取m=3；弯曲载荷取m=6; -转速变化系数，查【5】2上，取=0.60 -功率利用系数，查【5】2上，取=0.78 -材料强化系数，查【5】2上， =0.60 -工作状况系数，取=1.1 -动载荷系数，查【5】2上，取=1 -齿向载荷分布系数，查【5】2上，=1 Y-齿形系数，查【5】2上，Y=0.386；-许用接触应力（MPa）,查【4】，表4-7，取=650 Mpa；-许用弯曲应力（MPa），查【4】，表4-7，取=275 Mpa；根据上述公式，可求得及查取值可求得：=635 Mpa =78 Mpa4 系统的调试和功能实现一、 将模具预热到工作温度，一般220左右。二、 初步设定各工艺参数。1. 储能时间：一般设定在3S，在自动时观察储能时间（尽可能小）结束时，总压表显示压力能达到设定压力，储能时间设定即为合适。2. 打料时间：冷室压铸机一般在2S以上，产品较厚实的，重量较大的，慢速较长，产品对气孔要求严格的，需要较紧密组织的可以适当延长打料时间至3S以上。3. 开模时间：根据产品的大小，冷却状况不同，一般DCC280冷室机设定在2-4S。一 般开始时可以略为设长一点，若模具结构比较复杂切勿设定太长，否则会出现铸件抱死型芯，不易开模等故障。注意先开模，后开门，防止未完全凝固的料柄爆裂烫伤工作人员。4. 顶出延时：在产品冷却条件较好的情况下，一般开模后延时0.1S即可，主要是减少冲击，在产品冷却条件较差的情况下，一般可以适当设长，以保证铸件被顶出时有足够的强度不被顶变形。5. 顶回延时；一般延时到能顺利地取出产品即可。6. 锤头润滑次数和间隔：视锤头润滑的状况而设定打油的次数。7. 炉上待机和炉中待机时间的设定：机械手回到炉上等待到再次汲汤之间的时间间隔的长短，要求调节到料温降低最小，灼子又不会在炉内停留很久而过早损坏。8. 二速吉掣位置的调整：一般根据产品的厚薄，对铸件表面的要求，对气孔的限制程度，前后慢慢调节，注意观察铸件的变化。9. 料温的设定：铝合金熔炼温度在620-680之间，一般薄壁铸件取上限，厚壁铸件取下限。10. 模温的控制：铝合金模具压铸温度一般控制在220左右（指喷涂后到下次合模时的温度），根据所啤铸件的成形状况适当增大或减少冷却水的流量调节模具的温度。对模腔内尖角突出部分、热量集中的部位要适当多喷一点脱模剂，以降低该部分的温度，避免粘模。11. 浇注量的控制，一般将料柄控制在15-20mm.合金液的舀取量要稳定，其不仅是控制最终压力传递，也是控制合金液的填充流态，铸件重量等的重要参数。12. 压射速度的调定。压射速度指冲头在每秒钟时间内运动的距离，分为三级速度即慢压射，快压射，增压。（1） 慢压射指自冲头运动开始，将压射室内合金液向型腔慢慢推进，直至合金液推到内浇口的前进速度，这一级速度的选择原则：a、 使注入压射室的合金液推至内浇口时的热量损失为最小。b、 尽量避免冲头前进时合金液不产生翻滚，涌浪卷气现象。（2） 快压射：指冲头推送合金液由内浇口至充满型腔时的速度，一般此级速度的选择原则为：a、 合金液在充满型腔前必须具有良好的流动性。b、 保持合金液呈理想有序地充满型腔，并把型腔中气体排出。c、 不形成高速金属流冲刷型腔型芯，避免粘模。一般情况均按从低速向高速逐步调节，在不影响铸件质量的情况下，以较低的充填速度为宜。因高速会加快模具型芯，型腔的老化。（3） 三级速度的调节：三级速度即增压，在整个压铸过程中所占时间极短，充填速度有限，一般观察打料压力表上显示压力呈一斜线均匀上升即可，对铸件较大，较厚，要求组织细密的铸件要求使用增压。13. 总压的设定，一般是总压拔码设在90-99之间，在保证压铸机正常压铸的条件下，尽量设定低些，以延长机械使用寿命，降低能源消耗。14. 开模压力的设定，一般开模压力拨码设定在70左右，保证开模运动平稳无冲击、震动即为合适。15. 锁模压力的设定，一般开模压力拨码设定在75左右，保证锁模运动平稳无冲击、震动即为合适。16. 锁模低压的设定，一般设定在3-5之间，低压拨码为个位控制，低压主要作用是保护模具，当模具动定模快要接触时转换为低压合模，可以减轻接触面的冲击。17. 顶针压力的设定，顶针压力一般设定在30-50之间，能顺利顶出产品即为合适。18. 调模压力的设定，调模压力一般设定在50-60之间，不要太高，避免用高压高速调模，造成机械损伤。在进行调模动作时不可操作其它扭掣。19. 开锁模吉掣盒的吉掣位置调整。（1）开模终止吉掣一般设定在开模时动定模之间的距离可以顺利取出产品，且方便喷涂脱模剂的位置上，视模腔的深度来定。（2） 开模快转慢吉掣一般设定在距终止吉掣60mm左右，保证开模经过快转慢至终点时没有冲击，震动即可。（3） 锁模低压吉掣的调整，一般低压吉掣设定在锁模高压吉掣前40mm左右，即模具的动定模面接触到之前的40mm处，保证动定模接触时无冲击即可。（4） 锁模高压吉掣的设定，高压吉掣的位置应设定在动定模刚刚接触到的位置。（5） 锁模终止吉掣及终止确认吉掣的调整，此两吉掣配合使用，起到安全联锁作用，一般锁模终止吉掣位置设定在机铰可以完全伸直的位置即可，锁模终止确定吉掣调整在锁模终止时刚好能被吉掣杆压住。20. 顶针限位吉掣的调整：顶回限应在顶针回到位，但顶针活塞不撞击油缸底部的位置，顶前限视不同的产品决定，顶前位置能顺利取出产品即可。合模部分的调整与紧固防松由于压铸机运行速度快,锁模力大,工作频繁,所以压铸机柱架部分的相关部件可能出现松动,装配精度逐渐发生变化,达不到压铸机的工作要求,每隔半年需对柱架部分的相关零部件进行调整和紧固防松。1调整动定型座板工作面的平行度动定型座板工作面的平行度,是衡量压铸机工作性能的一项重要技术指针,如果平行度误差超差太大,将严重影响压铸机的正常工作和产品质量,可能出现飞料,产品飞边大,甚至可能出现由于哥林柱受力不均,造成哥林柱拉断。2调整中板滑脚设计中板滑脚,是为了使中板的部分重量支承在钢带上,减小哥林柱承受的中板重力,从而降低中板铜司和哥林柱的磨损,延长其使用寿命。中板滑脚的调整松紧要适当,调得太松时,滑脚失去了应有的作用.调得太紧时,摩擦阻力将显著增大,严重影响开锁模运动。（见图2-22）。3定期紧固顶针油缸联接螺丝顶针油缸工作次数多,尤其是油缸的工作压力设定过高时,安装螺丝可能出现松动现象,需定期检查,松动时及时紧固。结 论本课题结合目前国冷室压铸机合模装置设计的研究现状和发展方向，具体阐述了一种冷室压铸机合模装置设计开发过程。本文主要完成的工作如下：1、冷室压铸机合模装置设计结构方案的确定。分析了冷室压铸机合模装置设计的特点，确定了冷室压铸机合模装置设计基本结构，并确定其基本尺寸。2、确定了冷室压铸机合模装置设计技术指标及参数。对该冷室压铸机合模装置设计进行了计算。3、零件的刚度和寿命计算与校核。对各个已设计零件进行刚度和寿命计算，确保满足使用要求，使该冷室压铸机合模装置设计有足够的可靠性。通过本次毕业设计，不仅把大学所学到的理论知识很好的运用到毕业设计中，而且培养了自己认真思考的能力，在处理问题时有了新的认识和方法，并加强了和同学之间进行探讨和解决问题的能力。通过对专业知识的接触和深入学习，以及对相关信息的获取，我深切地认识到，就目前的发展而言，我国的工业还比较落后，与发达国家相比还存在很大的差距。尽管我们不断地在努力，但想在很短的时间内改变这种现状是很难的，尤其是对于我们这样一个国情的大国。所以，我们应该拥有的是一种民族意识，不断的追求创新。 本次毕业设计中，我做的是整体设计部分，通过本次毕业设计，不仅锻炼了自己查阅资料的能力，而且能够熟练运用国家标准、机械类手册和图册等工具进行设计计算分析。这次毕业设计还让我体会到团体的力量，提高自己的团队意识，遇到问题时和小组成员进行讨论和分析或是请教老师，直到得到满意的结果。展望:希望能将这套设计应用到具体实践当中,通过实践来验证理论的正确性。通过理论知识与具体实践结合起来，才能真正把一门知识应用起来。参考文献1 张建民.机电一体化系统设计M.高等教育出版社，2001（2）：4549.2 冯开平，左宗义.画法几何与机械制图M.华南理工大学出版社，2005（3）：5160.3 顾崇衔.机械