支座压铸模具设计

紫琅职业技术学院紫琅职业技术学院 毕业设计 论文 题题 目 目 支座压铸模具设计支座压铸模具设计 副副 标标 题 题 学学 生生 姓姓 名 名 吴骏吴骏 所在系 专业 所在系 专业 机电系机电系 模具设计与制造模具设计与制造 班班 级 级 模具模具 30913091 指指 导导 教教 师 师 程洋程洋 日日 期 期 2012 5 282012 5 28 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 II 前前 言言 国内外模具发展现状 现代模具工业有 不衰亡工业 之称 世界模具市场总体上供不应求 市场需求 量维持在 600 亿至 650 亿美元 同时 我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇 近几年 我国模具产业总产值保持 13 的年增长率 中国模具行业发展现状 目前 中国 17000 多个模具生产厂点 从业人数约 50 多 万 1999 年中国模具工业总产值已达 245 亿元人民币 工业总产值中企业自产自用的 约占三分之二 作为商品销售的约占三分之一 在模具工业的总产值中 冲压模具约 占 50 塑料模具约占 33 压铸模具约占 6 其它各类模具约占 11 在中国 人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位 认识到模具技术 水平的高低 已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志 并在很大程度上决定 着产品质量 效益和新产品的开发能力 许多模具企业十分重视技术发展 加大了用 于技术进步的投资力度 将技术进步视为企业发展的重要动力 此外 许多研究机构 和大专院校开展模具技术的研究和开发 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令 人瞩目的发展 但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距 例如 精密加工设 备在模具加工设备中的比重还比较低 CAD CAE CAM 技术的普及率不高 许多先进的模 具技术应用还不够广泛等等 特别在大型 精密 复杂和长寿命模具技术上存在明显 差距 这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求 因而需要大量从国外进口 模具工艺发展过程及发展方向 我国模具标准化工作起步较晚 模具标准生产 销售 推广和应用工作也比较落 后 因此 模具标准件品种规格少 供应不及时 配件性等问题长期存在 从模具标 准件使用覆盖率一直较低 近年来虽然由于外资企业的介入 比例已有较大提高 但 总的来说还很低 据初步估计 目前这一比例大致为 40 产各种工业产品和民用产品 的重要工艺装备 模具已发展成为一门产业 20 世纪 80 年代以来 中国模具工业的发 展十分迅速 近 20 年来 产值以每年 15 左右的迅速增长 2000 年我国模具工业总产 值已达 280 亿元人民币 在冷冲模具方面 代表当代模具技术水平的汽车覆盖件模具 我国东风汽车公司模 具厂 第一汽车厂模具中心等都能制造 他们在CAD CAM CAE 冲压件质量及模具 性能方面 均以达到或接近国际先进水平 多工位连续模和多功能模具是我 国重点发展的精密 高校模具品种 目前 国内以可制造具有自动冲切 叠压 计数 分组 转子铁心扭斜和安全保等功能的铁心精密自动叠压多功能模具 生产电动机定 转子双回转叠片的硬质合金连续模的步距精度可的 2 微米 寿命达到 1 亿次以上 用 于生产集成电路引线匡架 20 30 工位生产电子枪零件的硬质合金连续模和生产空调器 散热片的连续模也已经达到较高水平 中国模具行业发展前景 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 III 1999 年中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为 330 亿元 今后几年仍将以 每年 10 以上的速度增长 对于大型 精密 复杂 长寿命模具需求的增长将远超高速 增长 特别是汽车覆盖件模具 塑料模具和压铸模具的发展 家用电器 如彩电 冰 箱 洗衣机 空调等 在国内的市场很大 目前 我国的彩电的年产量已超过 3200 万 台 电冰箱 洗衣机和空调的年产量均超过了 1000 万台 家用电过每年 10 的增幅 汽车 摩托车行业的发展将器行业的发展对模具的需求量也将会很大 其他发展较快 的行业 如电子 通讯和建筑材料等行业对模具的需求 都将对中国模具工业和技术 的发展产生巨大的推动作用 近年来 中国模具市场对精密 大型 复杂型 长寿命 模具的需求量有所增长 预计到 2010 年 国内模具市场需求量将在 1 200 亿元人民 币左右 综合媒体 2008 年 6 月 4 日报道 中国模具协会企业年报显示 近年来 中国 模具市场对精密 大型 复杂型 长寿命模具的需求量有所增长 预计到 2010 年 国 内模具市场需求量将在 1 200 亿元人民币左右 现在国内相当多的模具企业普及了计 算机绘图 应用各种 CAD 软件进行模具设计 而从事模具技术研究的机构和院校已达 30 余家 在模具 CAD CAE CAM 技术 冷冲模和精冲模 CAD 软件 模具的电加工和数控 加工技术 快速成型技形 RP 和快速制模技术 新型模具材料等方面都取得了长足 的进步和显著的成果 摘 要 I 摘摘 要要 压力铸造是目前成型有色金属铸件的重要成型工艺方法 压铸的工艺特点是铸件 的强度和精度较高 形状较为复杂且铸件壁较薄 而且生产力极高 压铸模具是压力 铸造的生产关键 压铸模具的质量决定着压铸件的质量和精度 而且模具设计直接影 响着模具的质量和寿命 因此 模具设计是模具技术进步关键 也是模具发展的重要 因素 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 选定了合适是我压铸机 通过准确的计算并查阅设计手册 确定了 成型零件以及模体是我尺寸及精度 在材料的选取及热处理要求上也做了详细说明 并在结合理论的基础上 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 压力铸造 压铸模具 模具设计关键词 压力铸造 压铸模具 模具设计 目 录 I 目目 录录 前前 言言 II 摘摘 要要 I 目目 录录 I 1 1 压铸件的工艺分析 压铸件的工艺分析 1 1 1 对压铸件的结构分析 1 1 2 压铸件材料的分析 1 2 2 设备型号及其相关参数 设备型号及其相关参数 1 3 3 分析模具结构 分析模具结构 2 3 1 浇注系统的设计 2 3 2 溢流槽和排气槽的设计 2 3 3 分型面的设计 2 3 4 型腔和型芯尺寸的确定 2 3 5 导柱与导套 3 3 6 推杆的结构设计 3 3 7 模具的冷却 3 4 4 压铸工艺参数的选择 压铸工艺参数的选择 3 4 1 压射比压 3 4 2 压铸温度 3 4 3 压铸模温度 3 4 4 保压时间 4 4 5 留模时间 4 4 6 压射速度 4 5 5 涂料的种类 涂料的种类 5 5 1 压铸涂料 5 6 6 型芯与型腔的选材 型芯与型腔的选材 5 7 7 校核 校核 5 8 零件图和装配图 零件图和装配图 6 致致 谢谢 10 参考文献参考文献 11 结结 论论 12 支座压铸模具设计 1 1 1 压铸件的工艺分析 压铸件的工艺分析 1 11 1 对压铸件的结构分析对压铸件的结构分析 a 壁厚均为 2mm 材料是 YZAlSi12 制品无异形孔 零件不太复杂 所以此制品壁 厚为安全壁厚 b 零件外侧有个 5mm 的不通圆孔 深度为 12 5mm 经查表 铸孔最小孔径和孔径 与深度的关系 可知此孔深度和孔径是合理的 c 模斜度 因此制品为铝合金可知 配合面的最小出模斜度外表面为 10 内表面 为 15 非配合面的最小出模斜度外表面 15 内表面 45 1 21 2 压铸件材料的分析压铸件材料的分析 此材料为 YZAlSi12 合金代号是 YL102 化学成份 硅 Si 10 0 13 0 铜 Cu 0 6 镁 Mg 0 05 锌 Zn 0 3 锰 Mn 0 6 铁 Fe 0 000 1 200 铝 Al 余量 力学性能 抗拉强度 b MPa 220 伸长率 5 2 硬度 60 5 250 30 HB 特性及适用范围 不可热处理强化 该合金的铸造性能优良 无热裂及疏松倾向 气密 性较高 其密度小 耐蚀性好 可在受大气海水腐蚀的环境中使用 可承受工业气氛 的环境中浓硝酸过氧化氢等的腐蚀作用 焊接性能也好 但该合金的力学性能低 耐 热性和切削加工性差 2 2 设备型号及其相关参数 设备型号及其相关参数 F主 1 3A1p 21 1 104N F分 A芯ptan 148N F 锁 K F主 F分 27 6 104N 铸件的最大投影面积 S 125 26 25 36 32 23cm2 铸件的体积 V 16 68cm3 铸件质量 m 45g 纵上所述可选 卧室冷压压铸机 J116 相关参数 锁模力 104N 63 开模力 104N 7 压射力 104N 5 9 压室直径 mm 30 压射比压 105 Pa 705 1270 压室内最大合金容量 Kg 0 25 铸件最大投影面积 cm2 42 压射冲头回程力 104N 2 5 压射冲头最大行程 mm 260 压射冲头伸出定模距离 mm 60 模具最大尺寸 长 宽 mm mm 360 450 模板最大间距 mm 570 模板最小间距 mm 250 合模行程 mm 320 压室偏心距 mm 60 管路工作压力 105 Pa 100 工作循环次数 次 h 150 180 支座压铸模具设计 2 3 3 分析模具结构 分析模具结构 3 13 1 浇注系统的设计浇注系统的设计 A 直浇道的设计 直浇道的设计 a 根据铸件质量为 45g 选择喷嘴导入口直径为 8m b 处于浇口套部分直浇道的直径 应比喷嘴部分的直浇道的直径每边大 1mm c 直浇道与横浇道连接处要圆弧过渡 其半径取 R10 以使金属液流动顺畅 B 横浇道的设计 横浇道的设计 a 横浇道的截面积应从直浇道到内浇口保持均匀或逐渐缩小 不允许有突然的 扩大或缩小现象 以免产生涡流 b 横浇道应平直 不能设计成曲面 以免产生包气或流态不稳 c 横浇道应具有一定的厚度和长度 若横浇道过薄 则热量损失大 若过厚 则 冷却速度慢 影响生产率 增大金属消耗 保持一定长度是为了对金属液起到稳流和 导的作用向 d 横浇道的截面积不能小于内浇口的截面积 3 23 2溢流槽和排气槽的设计溢流槽和排气槽的设计 a 溢流槽 因此压铸件简似一方盖是从上顶面进料 为排除金属液流前头的气体 冷污 金属液所以溢流槽设计在内浇口两侧和压铸件两侧 金属液最先冲击的部分 尺寸 溢流口的宽度为 10mm 溢流口半径为 8mm 溢流口长度为 3mm 溢流 口厚度为 0 7mm b 排气槽 在分型面上布置排气槽 利用型芯和推杆间隙布置排气槽 尺寸 排气槽深度 0 1mm 在离开型腔 20 30mm 后 可将深度增大为 0 3mm 以提高排气效果 3 33 3分型面的设计分型面的设计 此模具的分型面设计在压铸件的下底面 这样便于开模后留在动模 能确保制 品的外观质量 使加工 修配 更换都很方便 降低模具制造的难度 从而降低模具 的制造成本 3 43 4型腔和型芯尺寸的确定型腔和型芯尺寸的确定 型腔尺寸计算公式 D D 0 6 D 0 7 5 精度为 CT5 H H 0 6 H 0 7 5 135 0 62 D1 135 135 0 6 0 7 0 62 0 62 5 135 38 0 12 16 0 38 D2 16 16 0 6 0 7 0 38 0 38 5 15 83 0 08 0 08 15 0 38 D3 15 15 0 6 0 7 0 38 0 38 5 14 82 0 08 16 0 38 H1 16 16 0 6 0 7 0 38 0 38 5 15 83 0 08 31 0 38 H2 31 31 0 6 0 7 0 46 0 46 5 30 86 0 09 型芯尺寸计算公式 d d 0 6 d 0 7 精度为 CT5 h h 0 6 h 0 7 131 0 62 d1 131 131 0 6 0 7 0 62 0 62 5 132 22 0 12 支座压铸模具设计 3 12 0 38 d2 12 12 0 6 0 7 0 38 0 38 5 12 34 0 08 11 0 38 d3 11 11 0 6 0 7 0 38 0 38 5 11 33 0 08 5 0 32 d4 5 5 0 6 0 7 0 32 0 38 5 5 30 0 08 14 0 38 h1 14 14 0 6 0 7 0 38 0 38 5 14 35 0 08 29 0 46 h2 29 29 0 6 0 7 0 46 0 46 5 29 50 0 09 中心距尺寸计算公式 L L 0 6 L 5 55 0 25 L 55 0 6 55 0 5 5 55 33 0 1 3 53 5导柱与导套导柱与导套 导柱与导套是标准件 其一导柱固定部分的直径与导套外径相同 配合 H7 k6 其二四 个导柱导套中必须有一个错开 2mm 其目的在于保证模具安装 合模的安全 防止因 一时疏忽 将动 定模的方向装反 造成损坏模具的事故 其三 导柱的有效导向长 度为型芯超过分型面的高度还要高出导柱直径的 1 5 倍 以便于在合模时顺利复位避免 脱落 歪斜等事故的发生 3 63 6推杆的结构设计推杆的结构设计 推杆与推杆导滑孔的配合要求 一是推杆型芯的配合长度 为推杆直径的 1 5 2 倍 其余部分必须让空单边留 0 6mm 二是与孔的配合为间隙配合 其间隙值应小于 或等于制品塑料的溢边值 三是推杆小端端面与型芯端面应齐平 允许高出 0 05 0 1 mm 而绝不允许凹入 四是配合表面粗糙度为 Ra3 2um 3 73 7模具的冷却模具的冷却 此模具采用水冷的特点 在模具内设有冷却水道 使循环水通过型芯内 从而使 模具得到冷却 此方式生产效率高 控制比较方便 但结构比风冷模具要复杂些 4 4 压铸工艺参数的选择 压铸工艺参数的选择 4 14 1压射比压压射比压 压射比压是液态金属在填充过程中各个阶段实际所得到的作用力大小的表示方法 它反映了液态金属在填充时的各个阶段以及金属液流经各个不同截面时的力的概念 4 24 2压铸温度压铸温度 浇注温度使之从压室进入型腔时金属液的平均温度 浇注温度过高收缩大 铸件 容易产生裂纹 晶粒粗大 还会造成粘模 浇注温度低 易产生冷隔 表面花纹和浇 注不足等缺陷 4 34 3压铸模温度压铸模温度 a 避免金属液激冷急剧 而很快失去流动性 使铸件不能成型 或即使成型也有缺 陷 b 避免铸件因激热而膨胀 延长压铸模的工作寿命 c 降低型腔中的气体密度 有利于型腔中的气体排除 从而获得表面光洁 轮廓清 晰及组织致密的铸件 查表 1 得铝合金的预热温度为 120 150 连续工作保持温度 150 180 模具预热 支座压铸模具设计 4 表 1 压铸模温度 铸件壁厚 3mm 壁厚 3mm 结构简 单 结构复 杂 结构简 单 结构复 杂 预热温150 180200 230120 150150 180铝合金 工作温 度 180 240250 280150 180180 200 4 44 4保压时间保压时间 其作用是使压射冲头有足够的时间将压力传递给未凝固的金属 保证铸件在压力下结 晶 加强补缩 以获得致密的组织查表得铝合金铸件 平均壁厚在 2 5 6mm 的铸件持 压时间在 3 8S 4 54 5留模时间留模时间 持压后应开模取出铸件 从压射终了到压铸模打开的时间称为留模时间 足够的留模 时间可使逐渐在模具内便有一定的强度 开模核定出时不至于产生变形和拉裂 若留 模时间短 则在铸件强度还较低时就脱模 铸件易变形 对强度低的合金还可能因为 内部气孔的膨胀而产生表面起泡 但留模时间太长 则铸件温度过低 收缩大 对抽 芯和顶出铸件的阻力加大 对热脆性大的合金还会引起铸件开裂 同时也会降低压铸 的生产率 见表 2 表 2 留模时间表 压铸合金 铸件平均壁 厚 3mm 铸件平均壁 厚 3 6mm 铸件平均壁 厚 6mm 锌合金5 107 1220 25 铝合金7 1210 1525 30 镁合金7 1210 1525 30 铜合金8 1515 2020 30 4 64 6压射速度压射速度 压射速度是压室内的压射冲头推动金属液的移动速度 压射过程中压射速度是变 化的 它可分为低速和高速两个阶段 通过压铸机的速度调节阀可以进行无级调速 压射第一 第二阶段是低速压射 可防止金属液从加料口溅出 同时使压室内空气有 较充分的时间逸出 并使金属液堆积在内浇口前沿 低速压射的速度根据流到压室内 金属液的多少而定 可根据表 选择 压射第三阶段是高速压射 以便使金属液通过 内浇口后迅速充满型腔 并出现裂缝 将压铸件压实 消除或减少缩孔 缩松 计算 高速压射速度时 先由表 确定充填时间 然后按下式计算 Uyh 4V 1 n 1 0 1 pd2t Uyh 高速压射速度 m s V 型腔容积 m3 n 型腔数 d 压射冲头直径 m 支座压铸模具设计 5 t 充填速度 s 5 5 涂料的种类 涂料的种类 5 15 1 压铸涂料压铸涂料 压铸过程中 为了避免铸件与压铸模焊合减少铸件顶出的摩檫阻力和避免压铸模 过分受热而采用涂料 其作用 1 避免金属液直接冲刷型腔和型芯表面 改善压铸模工作表面 2 减少压铸模的热导率 保持金属液的流动性 以改善金属的成型性 3 高温时保持良好的润滑性能 减小铸件与压铸模成型部分 尤其是型芯 之间的摩 檫 从而减轻 6 6 型芯与型腔的选材 型芯与型腔的选材 选用 4Cr5MoSiV1 的材料要进行三次回火 7 7 校核 校核 此模具的厚度为 350mm 压铸机允许的最小高度为 250mm 最大高度为 570mm 即此模具在允许厚度之间范围 此模具的轮廓尺寸为 350mm 350mm 压铸机允许的模具最大尺寸为 360 mm 450 mm 即此模具在允许范围之内 此压铸机的最大容量为 250g 因此制品只有 45g 所以在允许范围之内 综上所述 此压铸机适合于此模具 8 零件图和装配图 小型芯 小型芯 支座压铸模具设计 6 定模镶块 定模镶块 支座压铸模具设计 7 型芯 型芯 支座压铸模具设计 8 总图 总图 致 谢 9 致致 谢谢 三年的大学生活就快走入尾声 我的校园生活即将就要划上句号 心中是无尽的 难舍与眷恋 从这里走出 对我的人生来说 将是踏上一个新的征程 要把所学的知 识应用到实际工作中去 回首三年 取得了很多成绩 生活中有快乐也有艰辛 感谢老师们三年来对我孜 孜不倦的教诲和无微不至关怀 使我在关心和爱护下度过难忘的三年大学生活 此次通过对支座压铸模具的设计 对常用压铸模具压铸过程中对模具的工艺要求 有了更深一层的理解 掌握了压铸模具的结构特点及设计计算方法 对独立设计模具 有了一次新的锻炼 在设计过程中不仅充分利用了各种在校期间学到的理论知识 同时也在反复思 考中不断深化对各种知识的理解 在设计后