铝壳体压铸模具设计

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008目录1 前言11.1 课题内容11.2 课题背景11.3 课题的来源及要求21.4 模具国内外发展概况32 总体方案设计32.1 铸件的测绘32.2 铸件的造型52.3 铸件的材料选择与分析62.4 铸件尺寸精度62.5 模具材料的选择62.6 脱模斜度62.7 型腔数目的确定72.8 压铸机的选择73 具体设计说明83.1 分型面的确定83.2 浇注系统的设计93.3 直浇道的设计93.4 横浇道的设计93.5 内浇口的设计103.6 冷却系统设计113.7推出机构设计123.8 推杆133.9 复位杆133.10 导向装置133.11侧抽芯的设计133.12确定各模板尺寸143.13成形零件尺寸计算153.14 压铸机技术参数的校核154 型腔工艺分析及加工仿真175结论23参 考 文 献24致 谢25附 录261 前言1.1 课题内容设计一套能够高效率的生产高质量铝壳体的压铸模具。1.2 课题背景压铸是将熔融状态或半熔融状态合金浇入压铸机的压室，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凝固而成形的高效益、高效率的精密铸造方法。高压力和高速度是压铸时熔融合金充填成形过程的两大特点，也是压铸与其其他铸造方法最根本的区别所在。作为压铸成型加工的主要工具之一的压铸模具，在质量、精度、制造周期以及压铸成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。随着合金新品种的不断出现以及合金制品在结构、外观上要求的日益提高，使产品的设计和模具设计过程变得越来越复杂。而传统的模具设计是在二维环境下采用手工绘图的方式进行的，已经很难满足这种发展变化的需要。过去模具设计工作主要依靠设计人员的经验，模具的加工制造又在很大程度上依赖于生产者的操作技能，因此存在模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短等缺陷。压铸模具CADCAM技术的应用，从根本上改变了传统的产品开发和模具加工方式，大大地提高了产品的质量、缩短了开发周期、降低了生产成本、强有力地推动了模具工业的发展。一些大型的商品化CADCAM 软件，如ProEngineer、Cimatron、Flow-3D等，都已开发出专门用于压铸模具设计的功能模块，为模具设计提供了十分方便的工具。有资料统计表明，采用CAD技术可以使模具设计时间缩短50。在欧美一些工业发达的国家，CADCAM已经成为模具行业一种普遍应用的技术。在CAD应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段。在模具设计中采用三维CAD软件的企业已经接近90。目前，国内也有不少企业开始应用CAD软件进行模具设计。ProE、Flow-3D等软件在压铸模具设计中的应用，成功地弥补了传统设计方法的不足，制品几何造型、分型面的创建、模具的结构设计，都是基于同一数据库进行的，既方便，又易保证制品的精度。1.3 课题的来源及要求本课题来源于盐城市江动集团。A模具应能满足加工要求，保证制件精度；B模具应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； C模具尽量用通用件以便降低制造成本；1.4模具国内外发展概况模具,是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，6080的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。压铸是一种精密的铸造方法，经由压铸而铸成的压铸件之尺寸公差甚小,表面精度甚高，在大多数的情况下，压铸件不需再车削加工即可装配应用，而且表面处理有多种方法可供选择例如电着、电镀喷沙等，螺纹的零件亦可直接铸出。从一般的照相机件、打字机件、电子计算机件、卫星零件及装饰品等小零件，以及汽车、机车、等交通工具的复杂零件大多是利用压铸法制造的。 压铸法有上述的优点，但亦有下列缺点： (1)压铸合金受限制目前的压铸合金只有锌、锡、铅、铜、镁、铝等六种，其中以铜合金的熔点最高。最近亦有铸铁压铸的报告，但为了经济上的因素，仍须研究有关之材质，模具材料及作业方法等。 (2)设备费用昂贵压铸生产所需之设备诸如压铸机、熔化炉、保温炉及压铸模等费用都相当的昂贵。 (3)铸件之气密性差由于熔液经高速充填至压铸模内时，会产生乱流之现象，局部形成气孔或收缩孔，影响铸件之耐气密性。根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。2 总体方案设计 首先是对铸件进行测绘。测绘好后用ProE软件进行三维造型。主要采用拉伸、旋转、扫描、混合及薄壁等步骤造型。造型结束后进行模具设计。考虑到生产批量和经济效益，还有铸件的精度等级本模具采用一模一腔。下面选择压铸机，主要从压室容量、锁模力等方面进行考虑。要确保铸件及浇注系统所需的压铸量不超过压铸机最大容量的80。接着对各个系统进行设计，首先是浇注系统。浇注系统分为直浇道、横流道、内浇口、余料等。直浇道的中心线与压铸机压室的中心线应在同一条直线上。另外由于直浇道与高温高压的熔融铝合金接触所以外面要加个浇口套。浇口套要进行淬火处理，这样可以延长模具的使用寿命。横浇道的截面积采用扁梯形。直浇道与横浇道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。横浇道表面不必很光，可以使金属液的冷却皮层固定，有利于保温。横浇道与内浇口采用圆弧过渡，有利于金属液的流动及填充。内浇口主要有两个作用，一是起控制作用，二是压力撤销后封锁型腔，不产生倒流。余料主要是避免冷料进入型腔影响铸件的质量和堵塞浇口。本模具排气系统采用间隙排气。利用分型面的配合间隙自然排气。下面是推出机构的设计。推动的动力来源有手动推出、机动推出和液压推出机构。本模具设计采用压铸机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现铸件的自动脱模。接着是推出机构的设计。本模具设计采用铸件留在动模，要保证铸件不应推出变形或损坏，还要保证铸件的良好外观和结构可靠。2.1 铸件的测绘铸件为铝壳体，材料为ZL102，用游标卡尺对零件进行测绘。我们最终所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我们所取的铸件是模具生产出来的千千万万个铸件中的一个，由于制造的原因铸件在出模后不可避免的会产生一定的变形，因此对该零件的测量数值需要进行分析处理。如对铸件较大尺寸误差的进行修正，对相同形状处所测不同尺寸的取均值进行圆整，然后绘出零件的草图。由于条件限制所以采用多次取断面进行测量的办法。量具：游标卡尺（0300、0.02），曲线测量仪等。注意做到以下几点：a测绘过程中必须把被测物体放在工作平面上；b采用多次测量求平均值；c正确地读取数据。测量的主要尺寸如下图：（a）主视图（b）俯视图（c）B-B剖视图图2-1 铸件的测绘2.2 铸件的造型零件测绘草图出来以后，应该根据零件的测绘图，对零件的进行三维造型。三维造型可以选用ProE软件，三维造型的所有参数与测绘的数据一致。首先打开三维软件ProE，进入零件设计界面，点击拉伸命令，向两边进行拉伸，接着用旋转，扫描，混合，造型等命令绘制三维图形，由于铸件是铝壳体所以还要进行薄壁处理。要正确的绘制出该塑件的造型图必须熟练掌握ProE的绘图命令。由ProE软件的计算功能得铸件尺寸为：该铸件外形尺寸为160mm100mm50mm，制品投影面积约为160mm2,体积约为9.526104mm3 根据上述的方法绘制的制品的零件图如下：铸件的三维造型如图2-2所示：（a）（b）图2-2 铸件的三维造型2.3 铸件的材料选择与分析铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在1025。有时添加0.20.6镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。因此，该铸件件选择ZL102材料。2.4 铸件尺寸精度铸件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，但还必须充分考虑铝合金的性能及成型工艺的特点。由于该铸件要求其外表面光滑，既不会在使用过程中对人造成伤害，还要必须考虑其外形的美观。因此该铸件取精度等级为3级。2.5 模具材料的选择压铸模具结构比较复杂，组成一套模具的零件数目较多，而且由于各零件在工作中所处的地位、作用不同，对材料的性能要求也不同。总的说来，用于制作压铸模具的材料，在质量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性，其次是有一定的强度和韧性，再次是易于加工。因此，应根据模具的结构、性能要求和使用条件、模具的制造方法，合理地选用模具材料。模具中各个零件的材料选择如下：a导向零件的材料选择 包括导套和导柱，由于在开、合模时有相对运动，成型过程中要承受一定的压力，或偏载负荷，因此要求表面耐磨性好，心部具有一定的韧性，本设计中的导向零件选用T8A，经过渗碳淬火后表面硬度应达到50-55HRC；b浇注系统零件的材料选择 包括浇口套等，要求具有良好的耐磨表面、耐蚀性和热硬性，本设计中的浇注系统零件选用T8A，经过渗碳淬火后表面硬度应达到50-55HRC；c顶出机构零件的材料选择 包括推杆和复位杆，要求表面耐磨性好，并具有足够的机械强度，本设计中推杆选用45钢,淬火处理后表面硬度达到40-45HRC；复位杆选用T8A，淬火处理后表面硬度达到50-55HRC；d模体零件的材料选择 包括各种模板、推板、固定板、垫块等，这些零件要求具有足够的机械强度，在本设计中选用45钢，经淬火处理后表面硬度达到40-45HRC，可满足上述要求；e定位零件的材料选择 包括定位圈和螺钉，要求其具有足够的机械强度，耐磨性好，考虑上述要求，定位圈选用T8A，并表面淬火使硬度达到50-55HRC；螺钉选用45钢。2.6 脱模斜度脱模斜度主要是为了便于脱模。脱模斜度的大小与铸件的形状，脱模方向的长度，铸件表面质量有密切关系。一般规律为：a铸件的壁厚大时，成形收缩大，脱模斜度要大；c形状复杂的部分要比形状简单的部分有较大的脱模斜度；d型腔的深沟槽部分如加强筋、突脐，需要较大脱模斜度。一般选取35。为了使铸件易于从模具内脱出，在设计时必须保证铸件的内外壁具有足够的脱模斜度。由于目前还没有比较精确的脱模斜度计算公式，在选择脱模斜度时，主要还是参照经验数据，根据ZL102的性质在设计中选用3的拔模斜度。2.7 型腔数目的确定型腔数越多时，精度也相对地降低。这不仅由于型腔加工精度的参差，也由于金属液在模具内的流动不匀所致。所以精密铸件尽量不用多腔模形式。按照SJ/T 1062895标准中规定，铝壳体铸件采用一模一腔。2.8压铸机的选择采用J116压铸机，参数如下：锁模力 630kN 开模力 70kN压射力 60kN压室直径 45m压射比压 40MP压室内最大合金容量 铝合金 0.45kg 铸件最大投影面积 750压射冲头回程力 30kN压射冲头最大行程 260mm压射冲头伸出定模距离 60mm模具最大尺寸 360x450mm模板最大间距 570mm模板最小间距 250mm合模行程 320mm压室偏心距离 60mm3 具体设计说明3.1 分型面的确定A分型面的确定要遵守以下原则：a分型面铸件应尽可能留在动模或下模，以便从动模或下模顶出，简化模具结构。b分型面铸件留于动模时，应考虑最简顶出形式，简化模具结构。c铸件有侧抽芯时，应尽可能放在动模或下模部分，避免定模或下模侧抽芯。d铸件有多组抽芯时，应尽量避免长端侧抽芯。e头部有圆弧的铸件，采用圆弧部分分型会损伤铸件外观。一般应选择在头部下端分型。f一般铸件分型面的选择，应考虑到铸件的外观，尽量避免铸件表面留有分型痕迹。g有同心度要求的铸件，应尽可能将型腔设在同一分型面上。本模具设计分型面选择铸件的最大端面，如下图所示图3-1 分型面位置B初步确定了分型面后，用ProE软件建立分型面。主要有以下几个步骤：a首先打开ProE，调入模具参考模型，在菜单栏中选取【新建】【制造】【模具型腔】【装配】，装配已画的零件图。b设计毛坯工件，在菜单管理器中选取【模具模型】【创建】【工件】【手动】单击确定。选择【创建特征】，在菜单管理器中选取【实体】【加材料】【拉伸】【实体】【完成】进入草绘部分进行绘制。d设计分型面，利用菜单管理器中【分型面】的子选项进行分型面的创建和修 改。3.2浇注系统的设计将金属液引入到型腔的通道称为浇注系统。它是从压室开始到内浇口为止的进料通道的总称，一般由直浇道、横浇道、内浇口、余料组成。在设计浇注系统时应考虑以下设计原则：a浇口要设在不影响铸件外观质量的地方及部位；b浇注系统应适应成型特性，以保证成型周期及铸件质量；c浇注系统根据型腔数的多少和布局确定；d浇注系统根据成型铸件的形状及尺寸确定；e浇注系统尽量采用短流程，以减少热量和压力的损耗及节约原材料；f浇注系统应有利于良好的排气，并防止型芯的变形及嵌件的位移；3.3 直浇道的设计直浇道是传递金属液压力的首要浇道，其尺寸大小可以影响金属液的流动速度，充型时间，气体的储存空间和压力损失的大小，起着能否使金属液平稳引入横浇道和控制金属液充型条件的作用。本模具设计采用卧式冷式压铸机，它由压铸机上的压室和压铸模上的浇口套组成，其设计要点如下：a.根据所需压射比压和压室充满度选定压室和浇口套的的内径Db.浇口套的的长度一般应小于压铸机的压射冲头的跟踪距离，便于余料从压室中脱出。c.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。d.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Ra0.2um。本模具设计采用的压铸机是J116，取压室直径为40mm，浇口套半径为25mm。，为使浇口套中的金属液容易脱离直浇道，应设有脱模斜度，这个斜度一般最小不小于1，最大不超过4。直浇道的脱模斜度不能过大，否则在压铸时会产生涡流和流速过慢等现象。主流道应保持光滑的表面，避免留有影响金属液流动和脱模的尖角毛刺等。3.4 横浇道的设计横浇道是指直浇道到内浇口的一段浇道，它的作用是将金属液引入内浇口，并可以借助横浇道中的大体积金属液来预热模具，当铸件冷却收缩时用来补缩和传递静压力。横浇道的设计要点如下：a.横浇道的截面积应从直浇道到内浇口应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.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和，容纳冷污金属液，涂料残渣和气体。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，则冷却速度缓慢，影响生产率，增大金属消耗。保持一定长度的目的，主要是对金属液起到稳流和导向的作用。e.横浇道的截面积在任何情况下都不应小于内浇口的截面积。多腔压铸模主横浇道截面积应大于各分支横浇道截面积之和。f.对于卧式冷式压铸机，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，多型腔模也应如此，以保证金属液在压射前不过早流入横浇道。g.模具上的横浇道部分，应顺着金属液的流动方向研磨，其表面粗糙度不大于Ra0.2um。本设计中，横浇道截面积采用扁梯形，金属液热量损失小，加工方便。扁梯形横浇道尺寸如下：图3-4 横浇道尺寸图h=1.52H=34mm （3-1）b=3A/h=36/3=6mm （3-2）=15r=23mm式中，b 横浇道长边尺寸，mm; A 内浇口截面积，mm; H 铸件平均厚度，mm; 出模斜度;R 圆角半径。横浇道的长度L一般取30-40mm，L过大消耗压力，降低金属液温度，影响铸件成行并容易产生缩松。L过小则金属液流动不畅，在转折处容易产生飞溅，导致铸件内部形成硬质点。本设计取用40mm。3.5 内浇口的设计内浇口是指横浇道到型腔的一段浇道，其作用是使横浇道输送出来的低速金属液加速并形成理想的流态而顺序地充填型腔，它直接影响金属液的充填形式和铸件质量，因此是一个主要浇道。在选择浇口位置时应遵循如下原则：a从内浇口进入型腔的金属液，应首先充填深腔处难以排气的部位，然后充填其他部位，并注意不要过早的封闭分型面，排气槽，以便型腔中气体能够顺利排除。b金属液进入型腔后，不正面冲击型壁和型芯，力求减少功能损耗，避免因冲击而受侵蚀发生粘膜现象，致使该处过早损坏。c应尽可能采用单个内浇口而少用分支浇口，以避免多路金属液汇流互相撞击，形成涡流，产生裹气和氧化物夹杂等缺陷。对有加强肋的铸件，应使内浇口导入金属液的流向与加强肋方向一致。d形状复杂的薄壁铸件，应采用较薄的内浇口，以保证有足够的充填速度。对一般结构形状的铸件，为保证最终静压力的传递作用，应采用较薄的内浇口，并设在铸件的厚处。e内浇口设置位置应使金属液充填压铸模型腔各部分时，流程最短，流向改变少，以减少充填过程中能量的损耗和温度的降低。3.6 冷却装置设计压铸生产时压铸模的温度由冷却系统来控制和调节，其作用主要有: 使压铸模达到较好的热平衡和改善顺序凝固条件，使铸件凝固速度均匀并有利于压力的传递，提高铸件的内部质量；保持压铸合金充填时的流动性，具有良好的成形性和提高铸件的表面质量；稳定铸件尺寸精度，提高生产率；降低压铸模热交应变力，提高压铸模使用寿命。冷却系统的设计原则：a. 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；b. 冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；c.尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.53.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.81.5B。最小不要小于10。d.浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；e.应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5f.冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。g.合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。冷却计算：单位时间内进入模具应除去的总热量Q，可以用下式计算： Q=W1 a （3-3） 式中 W1单位时间内进入模具的合金重量g a克合金的热容量(J/g) 一般取130J/g 经计算：Q=6.691.11.6130597.91J则带走上述热量，所需的冷却水量按下式计算： （3-4） 式中 W通过模具冷却水的重量(g/h) T3出水温度 查表得 ZL102模具温度4060 T4入水温度 取常温24 K热传导系数；凹模板或凸模板钻孔的冷却水道K=0.64 经计算： W35.797 g/h 由下式可以计算出冷却水道的直径： （3-5） 式中 p 冷却液容重g/cm3 ; L 冷却水道长度cm ; d冷却水道直径cm。 经计算：d1.068 cm 取8mm。3.7推出机构设计推出机构的作用是铸件成型后，顺利地把铸件及浇道凝料推出模外。推出机构一般由推杆、推管、推板、推杆固定板等零件组成。在设置推出机构时，首先需要确定当模具开启后，推出机构必须是建立在制品所滞留的模具部分中。通常，由于压铸机的推出机构设置在动模板一侧，因此大多数模具的推出机构是安装在动模中的。A推出机构的设计原则：a. 模具的推出机构必须有足够的强度及刚度，使铸件出模后不致于变形；b. 推力要均匀。推力面尽可能要大，其推力应设计在铸件承受力较大的地方如筋部、凸缘及壳体壁部等部位；c. 推件不应设计在零件外表面，以免影响铸件外观质量；d. 推出系统要动作灵敏可靠、动作平稳并便于更换与维修。B推出机构的类型：a. 推杆推出机构的结构特点：铸件成型后，能一次被推出。设计要点：推杆的直径不要过细，应有足够的强度承受推力；推杆的端面应距离型腔或镶件的平面0.08-0.1mm；推杆应作淬硬处理。b. 推管推出机构 适用于环形、桶形铸件或铸件上中心带孔部分的顶出，过薄的铸件尽量不要用这种机构，因为过薄的推管加工困难，且易损坏。c. 推板推出机构 其主要特点是在制件表面不留下顶出痕迹，同时铸件受力均匀，顶出平稳，适用于各种容器、桶形制品及中心带孔铸件。d. 气压推出机构 它是推出薄壁深腔壳型铸件最简单有效的方法，特别是成型车间设有压缩空气管路，采用此法更加经济合理。根据以上原则及推出机构的类型，以及制品的结构特征，选用推杆推出机构。3.8 推杆推杆多为圆形结构，细长杆可将后部加粗成台阶形，配合间隙要求小的推杆，其推杆端部应设计成锥形。推杆应尽量短，推出时，一般将铸件推到高于型腔（或型芯）10mm左右即可。推杆的端面应高出所在型腔的底面或型芯顶面0.05-0.1mm。推杆与其配合孔采用H6/f6配合，保持一定同轴度。推杆数量在保证推出前提下，越少越好。在推杆推出机构中一定要设计复位机构。推杆需要进行淬火处理，使其具有足够的强度和耐磨性。本设计采用5mm的圆形推杆。3.9 复位杆顶杆在将制品顶出后，其顶端位置会高于型芯（型腔）表面很多，在下一次合模（模具合紧之前）时，必须使其退回到顶出前的初始位置，以免碰坏型腔（或型芯），因此在顶出机构中必须设有复位杆帮助顶杆回位。3.10 导向装置导向装置的作用是：当动模与定模合模时，导向装置先进行导向，型腔与型芯再合模，这样可避免型芯与型腔发生碰撞而损坏。同时，保证了型芯及型腔的相对位置，兼起定位作用及承受一定的侧压力作用。导向装置包括两个部件，即导柱和导套，导柱一般安装在动模上，导套安装在定模上。有时，也可将导柱安装定模上，导套安装在动模上，或在动模上设计导套孔，用导柱直接导向。在本设计中，导套安装在定模上，导柱安装在动模上，在合模时进行导向定位。3.11侧抽芯机构的设计铸件上具有与开模方向不同的内侧凹或侧孔等阻碍压铸件直接脱模时，必须将成形侧孔或侧凹的零件做成活动型芯。开模时，先使模具在侧面分型，将活动型芯抽出，然后再从模具中取出铸件。合模时，又必须使推出机构及抽芯机构回复到原来位置，以便进行下一次压铸过程。侧向分型与抽芯方式一般分为：手动、机动、液压或气动分型抽芯。本模具设计中选用机械侧向分型抽芯机构中的斜销分型抽芯机构，借据机床的开模力，通过斜导柱和划块机构与斜销和滑座来改变运动的方向完成侧向分型抽芯动作，合模时利用合模力使其复位。为顺利地脱出铸件、斜销式侧型芯从成型位置外移到不妨碍制件平行推出的位置，此移动距离称为抽拔距。在设计模具时还应加上25mm的安全距离作为实际抽拔距。该模具实际抽芯距S=S+5=5+5=10mm。3.12确定各模板尺寸模板各部分结构尺寸如表3-4所示：表3-4 模板各部分主要结构尺寸1定模座板 长 宽厚 450mm 315mm 32mm2定模套板 长 宽厚 450mm 315mm 92mm3动模套板 长 宽厚 450mm 295mm 50mm4动模支承板 长 宽厚 450mm 295mm 50mm5垫块 长 宽厚 450mm 40mm 80mm6推杆固定板 长 宽厚 450mm 205mm 16mm7推板 长 宽厚 450mm 205mm 26mm8动模座板 长 宽厚 450mm 315mm 32mm根据上述的设计，最后设计出的模具的总装图如下： （a） 主视图 （b） 左视图图3-12模具总装图3.13成形零件尺寸计算3.13.1 型芯、镶块结构形式对于极为简单的形状可以采用整体式的型芯或镶块外，往往采用镶拼方法组合成型芯或镶块。本模具采用镶拼式。3.13.2 型腔和型芯工作尺寸计算在一般情况下，影响压铸件尺寸精度的因素以铸件构造、压铸模结构和压铸模制造、压铸件收缩率、压铸工艺参数和生产操作、压铸机性能。因此，在计算尺寸之前，首先要确定使用制品的压铸收缩率。由于本次使用的材料为ZL102，自由收缩率为0.7%。a型腔尺寸 镶块为成形铸件外观或外轮廓、凸出部分的。从所成形的铸件上看，这一类尺寸的公差一般为下偏差，镶块在使用时有磨损，磨损后尺寸增大。型腔尺寸的计算公式为： 型腔尺寸 D=（D+D-0.7） （3-6）深度 H=（H+H-0.7） （3-7）b型芯尺寸 型芯为成形铸件的内轮廓、孔、沟槽的。从所形成的铸件上看，这一类尺寸的公差一般为上偏差。型芯在使用时有磨损，磨损后尺寸减小。型芯尺寸的计算公式为：径向尺寸 d=（d+d+0.7） （3-8）深度 h=（h+h+0.7） （3-9）c中心距尺寸 这一类尺寸为不受磨损影响的尺寸，它仅与加工精度和收缩率有关。中心距尺寸的计算公式为： 中心距 L=（L+L） （3-10）通过Excel软件计算得到了型腔，型芯的具体尺寸，打开ProE进行三维造型的尺寸修改，完成开模的模拟。3.14 压铸机技术参数的校核由于每副模具都只有安装在与其相适应的压铸机上进行生产，因此模具设计与所用的压铸机关系十分密切。压铸机的基本技术参数校核如下：A 计算锁模力 F=10PA （3-11） 式中 F压铸时胀模力，KN; P 压射比压，Mpa； A 压铸件以及浇注系统，排溢系统在分型面上的垂直投影面积，m 由于压铸件机构比较复杂，选用压射比压为40MPa，经PRO/E设计软件自动计算，A为160mm2 F=40x160mm2x1000KN=640KNB 压室容量的校核 G （3-12）式中 G压缩机给定的压室容量，G=0.45（Kg）； 压铸件的体积（）； 浇注系统的总体积（）；余料体积（cm3 )；合金比重（g/cm3 )，铝合金2.6。 =0.3627 Kg C开模距离的校核 =320mm +10=25+35+80+10=150mm （3-13）+10D推出装置校核模具设计时需根据注射机顶出装置的形式、顶杆的直径、配制和顶出距离、校核模具的推出脱模机构是否与之相适应。E模具外形尺寸校核a模具安装尺寸必须与压铸机动、定模固定板上的螺孔的直径和位置相适应；b模具的长度与宽度应使模具可以穿过拉杆空间在压铸机动模固定板和定模固定板上安装。4 型腔工艺分析及加工仿真A. 定模的工艺性审查a.定模型腔的结构特点定模型腔（零件图见附图），该零件是压铸模的型腔部分，以矩形配合面与定模固定板配合，凹进部分与动模型芯形成闭合空间，注入金属液ZL102经冷却后形成所需的铝壳体。零件的主要工作平面有矩形配合面、分模面、不规则平面型腔等。由于型腔在压铸时需要承受一定的压力和温度，故该零件需要有足够的强度、刚度、耐磨性和韧性。b.主要技术要求零件图上的主要技术要求有：热处理：50-55HRC；锐角去毛刺倒钝。 加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度Ra=0.8m，侧面的表面粗糙度Ra=3.2m, 内轮廓表面的粗糙度为Ra=0.4m。c.零件材料零件的材料为45钢，可以通过热处理来获得所需的机械性能和力学性能。B毛坯选择a.考虑到零件所需的性能，选用锻件作毛坯；b.确定毛坯的形状、尺寸：选用45钢锻件45530095（mm）。C. 基准选择加工中的一次装夹希望能够进行在该基准下的全部加工，这样可以降低由于基准不重合而导致的基准不重合度误差。根据对工件的加工的初步分析，在毛坯的初次装夹后可以完成加工，故选用毛坯的初始轮廓面为装夹基准。D.机床的选择根据本设计的生产纲领，本模具的加工机床选择通用机床。本模具中加工平面选用通用铣床，加工孔时选用通用钻床。由于定模具型腔比较复杂，用普通机床难以加工，所以本设计中还选用数控铣床。E刀具的选择本设计中，加工平面时选用端铣刀和砂轮；加工直孔时选用麻花钻，扩孔刀和铰刀；加工与斜导柱配合的斜孔时，因此孔中有沉孔，为了保证其同轴度，所以选用组合刀具（钻刀与锪刀的组合）；加工分流倒槽时，由于其截面为半圆状，所以选用球形铣刀；加工型腔时选用立式铣刀。F夹具的选择考虑其经济性，本设计中除加工型腔抽芯处的矩形槽时选用专用夹具外，其他的都选通用夹具。G切削用量的选择本设计中的所有切削用量都参考文献15。H型腔数控仿真加工设计步骤：a) 将三维凹模面另存为09.igs 并打开mastercam9.0；b) 进入界面，选择cplane-side 视角RotateAllEntitiesDoneOrigin生成Rotate对话框Ok旋转视图成功保存09.MC9c) 回主菜单，createcurveall edges选择上平面donedo itd）回主菜单，createlineendpointssketchendpoints画线段 e）回主菜单，xformtranslateallentitiesdonebetween ptsmidpointorigin出现translate对话框ok f) 回主菜单，deleteonlyline选择对角线刷新屏幕g）回主菜单，cplane-toptoolpathssurfaceroughpocketallsurfacesdoneh) 设定粗加工刀具参数如下图所示图4-1粗挖槽加工参数对话框图4-2 定义粗加工刀具参数图4-3粗挖槽加工参数设置i) 毛坯设置图4-4 毛坯设置j）精加工刀具设定（步骤如粗加工），选择平行曲面加工。图4-5 定义刀具参数图4-6 精加工参数设置图4-7 精加工参数设置k）成果显示图4-8 操作控制器 图4-9仿真加工效果图5结论通过做本次毕业设计，使我懂得了一点模具方面的知识，尤其是压铸模。压铸模是安装在压铸机上的，能够将液态金属在高压下注入型腔，并保压至金属凝固、成形的模具。它主要用于铝、锌、铜件，也可用于钢件。压铸模的结构与塑料注射模类似，它由动模与定模构成型腔，用型芯做铸件的孔腔。金属在型腔内冷却、凝固后抽出型芯，分开模具。压铸件一般壁薄中空，有众多台、筋，形状结构复杂，尺寸要求较精确，表面较光洁。由于金属在熔融的高温下成形，因此压铸模需要采用耐高温的材料制造。本设计是为铝壳体压铸成型而专门设计的。为了能达到质量好、效率高，本设计采用侧浇口及推板推杆一次脱模的方式进行设计。并且大多数零件都采用通用零件。本次设计的铝壳体压铸模，在设计时充分利用CAD、Pro/e、天河、Mastercam 、EMX组件等二维，三维绘图仿真软件，缩短了设计生产周期，大大提高了生产效率，降低了劳动强度，保证了质量，从而降低了模具的生产成本。本次设计的模具尚存在设计上的不足，还有待加以完善和修改，且对工人生产操作水平有严格的要求。参 考 文 献1 冯炳尧等.模具设计与制造简明手册M. 北京：上海科学技术出版社，1981.2 伍建国等.压铸模设计M.北京：机械工业出版社，1995.3 潘宪曾等.压铸模设计手册M. 北京：机械工业出版社，1999.4 李瑞昌.压铸模设计M.武汉：华中理工大学出版社，1993.5 压铸模设计手册编写组.压铸模设计手册M.北京：机械工业出版社，1981.6 李德群.中国模具设计大典：第2卷 轻工模具设计M.江西:科学技术出版社，2003.