铝合金摩托车手柄压铸模设计

紫琅职业技术学院毕业设计题 目：铝合金摩托车手柄压铸模设计副 标 题：学 生 姓 名：王静所在系、专业：机电工程系模具设计与制造班 级：模具3081指 导 教 师：钱军日 期：2011年5月I摘 要摘 要本文介绍了现代模具制造技术的现状及其发展方向，重点说明了铝合金摩托车手柄零件压铸模具的设计过程。它主要从产品摩托车手柄的工艺分析（主要包括脱模斜度、壁厚、孔、尺寸精度和表面粗糙度、收缩率等），成型方案的确定，压铸机的选用与确定，有色金属压铸模具的几大系统（浇注系统、成型零部件、冷却系统、排气系统、导向系统等）的分析与设计，各种技术数据的校核等方面出发，详细的介绍了压铸模具设计过程中的若干问题，并简要的介绍了摩托车手柄压铸模具零件加工过程中的相关问题。关键词：摩托车手柄 压铸工艺分析 压铸成型设备 模具结构 加工I前言金属压铸成型技术是目前成型有色金属结构件的重要成型工艺方法，金属压铸模是压铸成型的重要工艺装备。由于金属压铸成型具有高效率、高精度、低消耗以及少、无机械加工等突出的特点，在振兴制造业的年代得到了空前的发展。由于金属压铸成型有不可比拟的突出优点，在工业技术快速发展的年代，必将得到越来越广泛的应用。特别是在大批量的生产中，虽然模具成本高一些，但总的说来，其生产的综合成本则得到大幅度的降低。在这个讲究微利的竞争时代，采用金属压铸成型技术，更有其积极和明显的经济价值。近年来，汽车工业的飞速发展给压铸成型的生产带来了机遇。处于可持续发展和环境保护的需要，汽车轻量化是实现环保、节能、节材、高速的最佳途径。因此，用压铸铝合金件代替传统的钢铁件，可使汽车质量减轻30%以上。同时，压铸铝合金件还有一个显著的特点是热传导性能良好，热量散失的快，提高了汽车的行车安全性。因此，金属压铸行业正面临着发展的机遇，其应用前景十分广阔。中国的压铸业经历了50多年的锤炼，已成长为具有相当规模的产业，并保持每年8%-12%的增长速度。但是由于企业综合素质还有待提高，技术开发滞后于生产规模的扩大，经营方式滞后于市场竞争的需要。从总体看，我国是压铸大国之一，但不能是强国，压铸业的水平还比较落后。如果把中、日、德、美四国按综合系数相比，以中国为1，则日本为1.75，美国则为2.4。可以看出，我国的压铸工业与国际上先进国家相比还有差距。而这些差距正为我国压铸业发展提供了广阔的空间。本次毕业设计课题为摩托车手柄压铸模设计。该课题设计来学校课题，通过此次设计，让我了解了摩托车手柄压铸模具设计的重点以及注意事项，掌握了压铸模具设计的方法和技巧。目 录目 录摘 要I前言II目 录I1、摩托车手柄的技术要求和工艺分析11.1摩托车手柄的技术要求11.2摩托车手柄的工艺分析11.2.1摩托车手柄的脱模斜度21.2.2摩托车手柄的壁厚21.2.3摩托车手柄的圆角31.2.4摩托车手柄的孔和槽31.2.5摩托车手柄尺寸精度和表面粗糙31.2.6摩托车手柄的收缩率32、压铸机设备的选择和校对42.1压铸机的选择42.2校核42.3定型53、摩托车手柄压铸模具结构设计53.1摩托车手柄压铸模具浇注系统的设计53.1.1概述53.1.2摩托车手柄压铸模具主流道设计53.1.3内浇道系统设计63.1.4浇口的设计73.1.5溢流槽的设计83.1.6排气道的设计93.2摩托车手柄压铸模具成型零部件的设计103.2.1概述103.2.2型腔分型面位置和形状的设计103.2.3成型零件的结构设计113.2.4压铸模具结构零件的设计和模架的设计123.3摩托车手柄压铸模具温度调节系统203.3.1概述203.3.2冷却效果对生产效率的影响及其提高办法203.3.3冷却系统设计原则213.4摩托车手柄压铸模具脱模机构的设计213.4.1概述213.4.2简单脱模机构233.4.3导柱、导套的设计253.5摩托车手柄压铸模具紧固零部件的设计254、摩托车手柄压铸模具零件的机加工工艺设计254.1型芯.型腔机加工工艺分析254.2动模板、定模板机加工工艺设计264.3动模座板，定模座板机加工工艺设计264.4推板、推杆固定板机加工工艺设计264.5支承板机加工工艺设计26设计小结28致 谢29参考文献30I铝合金摩托车手柄压铸模设计1、摩托车手柄的技术要求和工艺分析1.1摩托车手柄的技术要求摩托车手柄，材料为压铸铝合金，合金代号为YL108，合金牌号为YZALSi12Cu2,Si11%,Cu2%,抗拉强度240MPa,伸长率1%，布氏硬度90HBS。YL108有较好的压铸性能，较好的表面粗糙度以及较小的热裂性，在高温和常温下都具有良好的力学性能，尤其是冲击韧度也很好。YL108的成型特点是：粘度低，故成型压力较高，铸件上的脱模斜度小；YL108有较好的流动性，便于充填复杂型腔，能获得表面质量良好的铸件，收缩率小，在常温下强度高，与金属型腔相互之间物理化学作用的倾向小，所以粘模和相互合金化低。要求铸件精度高时，模具温度可控制在5060。摩托车手柄技术要求为：组织致密，表面光滑无熔接痕、无飞边，表面质量好。1.2摩托车手柄的工艺分析摩托车手柄结构的合理性、工艺性直接关系到其成型模具结构、类型、生产周期与成本。只有符合压铸工艺要求的有色金属制品的设计，才能顺利的成型，确保内在与外观的质量要求，达到高效率生产和低成本目的，在设计时应充分考虑这些因素。分析摩托车手柄的结构特点可知，零件性能要求高，组织均匀，不允许有夹杂、裂纹、气孔、缩孔等缺陷，零件外形较小，净重80g，外形光滑圆润，各处壁厚比较均匀，固定端有两个侧向孔，需要抽芯成型，零件生产批量大，较适合压铸工艺生产，铸件如图1-1所示： 图1-1 零件图1.2.1摩托车手柄的脱模斜度由于铸件摩托车手柄在冷却后产生收缩，会紧紧包住型芯或型腔突出的部分，为了使轴座能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对摩托车手柄的设计提出脱模斜度的要求，要求在设计铸件时或在设计模具时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。经查表分析，该铸件的脱模斜度取1度，侧型芯部分的脱模斜度取也取为1度。1.2.2摩托车手柄的壁厚 压铸件应该有一定的厚度，这不仅是为了压铸件本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了铝合金在成型时有良好的流动状态。摩托车手柄壁厚受使用要求、铝合金材料YL108的性能、其几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使铸件各部分壁厚均匀，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或者冷隔等缺陷。压铸件壁厚的选择如下表1-2表所示：表12 推荐压铸件表面积相应的最小壁厚（单位：mm）压铸件表面积/mm2 合金种类铅锡合金锌合金铝合金镁合金铜合金250.5-0.90.6-1.00.7-1.00.8-1.21.0-1.525-1000.8-1.51.0-1.51.0-1.51.2-1.81.5-2.0100-2500.8-1.51.0-1.51.5-2.01.8-2.32.0-2.5250-4001.5-2.01.5-2.02.0-2.52.3-2.32.5-3.5400-6002.0-2.52.0-2.52.0-3.02.8-3.53.5-4.5600-900-2.5-3.03.0-3.53.5-4.04.0-5.0900-1200-3.0-4.03.5-4.04.0-5.0-1200-4.04.0-摩托车手柄产品图反映出，其最大壁厚为18mm，最小壁厚为9mm，壁厚均匀。1.2.3摩托车手柄的圆角压铸件的边缘和边角都需带有圆角，可以增强压铸件某部位或者整个压铸件的机械强度从而改善成型时铝合金在模腔内流动条件，也有利于压铸件的顶出和脱模；还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使用时可能产生的应力集中问题。因此压铸除了使用上的要求采用尖角或者不能出现圆角外，应该尽量采用圆角特征。由摩托车手柄的产品图可知：轴座所有边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=10mm，最小圆角特征r=2mm。1.2.4摩托车手柄的孔和槽压铸件上孔的形状不是很多。压铸件只有表面孔和两个侧向孔，根据查表和经验所知，这些孔可以经过铸造得到。侧孔符合铸孔直径与最大深度和斜度的关系，所以直接用型芯来成型。槽也符合表的要求，可以用型芯直接来成型。1.2.5摩托车手柄尺寸精度和表面粗糙压铸件的尺寸精度是指成型后所获得的压铸件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。一般而言，压铸件的尺寸精度是取决于成型材料和工艺条件引起的铝合金收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响压铸件的尺寸精度。本产品表面质量和尺寸精度都要求比较高，图纸未注明尺寸精度，我们取IT4级精度。1.2.6摩托车手柄的收缩率铝合金经过成型后所获得的制品从热模具中拿出来后，因为冷却及其它原因而引起尺寸减少或者体积收缩的性质即铝合金的收缩性。收缩性是每一种有色金属的固有特性之一，它因合金种类以及模具条件的不同而不同。为使压铸件产品符合图纸要求，在设计模具时，对于收缩性总是可以补偿的。但现在的资料还不足以使设计者准确精确的估计塑料各个部位的收缩程度。对于收缩率本身的复杂程度及造成收缩的诸多原因间的相互关系，还需进行研究。但从前人总结的经验可知，影响收缩率的因素大致可分为铝合金的性质、压铸件结构、模具结构、成型工艺条件等几方面。对于摩托车手柄产品，图纸要求为YL108材料，理论收缩率为38/1000，而实际与理论是有区别的。按照要求我们取6/1000。2、压铸机设备的选择和校对2.1压铸机的选择1.压铸件的尺寸为176.3648.68mm，铸件质量为80g。压铸件的生产属大批量生产。压射比压P=80MPa。 2.初选注射机根据压铸机选项用的基本原则，初选压铸机为卧式冷压室压铸机型号为J1116其工艺参数如下：锁模力：1600kN压射力： 80200kN压室直径：40，50，60mm压射位置：0，-70，-140mm最大浇注量：1.8kg 一次空循环时间：7s 压室定位直径：110mm压室定位高度：10mm 动座板行程：350mm压铸模厚度：200550mm 拉杆内空间水平垂直：440440mm2.2校核1）锁模力的校对：一般情况下锁模力可按下式计算F锁kp(A件+A浇)/10 (21)式中F锁-压铸机的锁模力，kN;k-安全系数，一般取k=1.25;p-压射比压，MPa;A件-压铸件在主分型面上的正投影面积，多型腔模则为各型腔下投影面积之和，cm2A浇-浇注与溢流，排气系统的正投影面积之和，一般也可能取A浇=0.3 A件, cm2在式（21）中p(A件+A浇)为主胀型力，本压铸模设有侧抽芯机构，在主分型面上会产生一个分胀型力Fz，这时锁模力为F锁kp(A件+A浇+A芯tan)/10 (2-2)式中 A芯-侧抽芯成型端面投影面积，cm2-侧抽芯楔紧块的楔紧角，将数据代入(2-2) F锁1.2550(25+250.3+112.3tan15)/10=391.19kNF锁=1600391.19kN，所以锁模力符合要求。2）注射量校核 以质量表示，最大压铸质量为G室=1.8kg，要满足G室 G浇设每次浇注所需要的压铸合金的质量为G浇，那么：G浇= G浇 G件 G浇，符合要求。3）开模行程校核压铸机的开模行程是有限制的，压铸件从模具中取出时所需的开模距必须小于压铸机的最大开模距离，否则压铸件无法从模具中取出。经测得压铸件从模具中取出时最大开模距为80mm左右，压铸机的开模行程为350mm，符合要求。2.3定型预选J1116的压铸机经各项校核都符合要求，所以选择此种压铸机即卧式冷压室压铸机型号为J1116。3、摩托车手柄压铸模具结构设计3.1摩托车手柄压铸模具浇注系统的设计3.1.1概述浇注系统控制着压铸件在压铸成型过程中充模和补料两个重要阶段，对压铸件关系极大。多型腔模具的浇注系统由主流道、冷料井、分流道、浇口几部分组成。对于单型腔模具有时可省去分流道和冷料井，简单的只有一个圆锥主流道直接和压铸个相连，这段流道又叫主流道浇口。摩托车手柄压铸模具浇注系统设计的内容包括：根据摩托车手柄大小和形状进行流道布置、决定流道断面尺寸、浇口的位置选择、浇口形式和浇口截面尺寸以及溢流排气系统的确定等。1）直浇道 指紧接压铸机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融合金进入模具时首先经过它。它与压铸机喷嘴在同一轴心线上，金属液在主流道中不改变流动方向，主流道形状一般为圆锥形或圆柱形。2）内浇道 将从直浇道来的铝合金沿分型面引入各个型腔的那一段流道，因此它开设在分型面上。内浇道的断面有圆形、半圆形、正六边形、梯形、矩形、U字型等。其中圆形、正六边形，需在动模和定模两边同时开槽组合而成；其余断面可只开在定模一边和动模一边。3）浇口 是指紧接流道末端将金属液引入型腔的狭窄部分，主流道型浇口以外的各种浇口，其断面尺寸都比分流道的断面尺寸小得多，长度也很短，起着调节金属液流速度、控制补给时间等作用。其断面形状常见的有圆形、矩形等。3.1.2摩托车手柄压铸模具主流道设计1）主流道 为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的铝合金熔体应该最后固化。在卧式或立式压铸机用模具中，主流道垂直分型面，而角式压铸机用模具的主流道则开设在分型面上。前者为了便于流道凝料的拨出，设计成具有锥角的圆锥形，内壁有以下的粗糙度，在内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不形成垂直于脱模方向的划痕，否则会发生脱出困难而造成成型中断。主流道与喷嘴接触处多作成半球开的凹坑，二者应严密的结合，避免高压铝合金熔体溢出，凹坑球半径SR应比喷嘴球头半径Sr大，即SR=Sr+（0.41）mm，如若相反则主流道凝料无法脱出;如大得太多则密封作用不好。主流道小端直径应比压铸机喷嘴孔直径约大0.41mm，常取，视制品大小及补料要求决定。大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜太大，一般取。由于主流道与压铸机的高温喷嘴反复接触和碰撞，选用优质钢材制作并经热处理提高硬度。如下图3-1所示：图3-1 喷嘴与主流道衬套接触面的尺寸关系SR= Sr+0.41（mm） D=d+0.51（mm）h有的设计将主流道衬套的大圆盘设计成模具定位环，用来安装模具时作定位作用，并高出定模面510mm。3.1.3内浇道系统设计1）摩托车手柄压铸模具采用是的一模两腔，内浇道的设计应尽量保证各铸型均匀地顺序地充满，并均衡地补料，尽量缩短流道长度、降低浇注系统凝料重量。浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心，一般在模板的中心上。只有满足以上几点要求，适用于生产高精度的制品。2）横浇道形状的设计 横浇道常见断面形状有圆形、正六边形、梯形、U形、半圆形、矩形等数种，希望选取易于加工，且在流道长度和流道体积相同的情况下流动阻力和热量损失都最小的断面形状。从减少热损失的角度出发其比表面积（即单位体积所具有的表面积，约等于断面周长与断面面积之比）应越小越好，从减少流动阻力的角度也有类似的结论。各种断面形状如图3-2所示：图3-2 流道断面形状圆形截面是横浇道比较理想的形状，但其加工的工艺性不佳，生产实际中不常用。相对而言，梯形截面易加工，故在摩托车手柄压铸模具中横浇道截面形状设计成半梯形（w=25mm和20mm,h=6mm）。如下图3-3所示： 图3-3 横浇道3.1.4浇口的设计浇口直接与压铸件相连，把铝合金熔体引入型腔。常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口共11种。浇口是浇注系统的关键部位，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分，对充模流动起控制性作用，成型后制品与浇注系统从浇口处分离，因此其尺寸又影响着后加工工作量的大小和铸件外观。摩托车手柄零件的模具就采用侧浇口，因为此种浇口加工容易，修整方便，并可根据压铸件形状特征灵活地选择进料位置，它普遍使用于中小型压铸件模具，且对各种铝合金的成型适应性均较强。其最大特点是可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。浇口封闭时间即补料时间,主要由浇口的厚度决定。当厚度决定后,根据金属液的流动性能选择适当的剪切速率和流动速度,再依据摩托车手柄的重量确定浇口宽度，为了浇口方便制造，浇口宽度和横浇道宽度相等，只在厚度上作计算。1、内浇口截面积的确定和厚度的确定流量计算法 计算公式如下：An=G/t （3-1）式中 An内浇口截面积，mm;G通过内浇口的金属液总质量，g;液体金属的密度，g/cm,(查表);Vn充填速度，m/s;t型腔的充填时间，s。通过内浇口的金属液总质量取制品的质量160g;液体密度查表得2.4g/cm;填充速度为15m/s;型腔充填时间0.06s;所以内浇口的截面积An=74 mm。本设计需要四个内浇口，上述内浇口宽度和横浇道一样，所以内浇口的厚度计算公式如下：h=An/4w （3-2）w横浇口的宽度;h内浇口的厚度;h=0.74mm为了制造方便，在允许范围里取h=1mm。内浇口长度查表可取3mm，倒角R0.2R0.3mm。3.1.5溢流槽的设计 溢流槽要便于从压铸件上去除，在去除后尽量不损坏铸件的外观，溢流口的厚度应小于内浇口的厚度，从而保证溢流口的金属液比内浇口的金属早凝固，使型腔内正在凝固的金属液形成一个与外界密封的空间，充分接受最终压力的压实作用。溢流口与压铸件的连接处设置（0.31）45的过渡倒角，使之足够坚实，即能易于拌断，又不能在随同压铸件脱模时断开，而断开溢流包可能留在模具溢流槽上，也可能掉落在模具的空当处，给模具的清理带来困难。为便了脱模，溢流口两侧应有3050的脱模斜度，溢流口与压铸件的连接处应设置过渡倒角，以便于清除溢流包时不会损伤压铸件的基体。但不宜采用圆弧过渡角，否则也不易清除。溢流槽的布置应有利于排除型腔中的气体，有利于排除混有气体、氧化物分型剂残渣的金属液，有利于改善模具的热平衡状态。如图3-4所示： 图3-4 溢流槽查表可知H=5mm,h=0.7mm,R=6mm,a=4.5mm,c=0.6mm,b=8mm,A=12mm,B=24mm.3.1.6排气道的设计当金属液注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、灰雾、银丝、表面轮廓不清、接缝、型腔不能安全充满等弊病；同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤铸件，而产生焦痕。而且型腔内气体压缩产生的反压力会降低充模速度，影响压铸周期和产品质量。因此设计型腔时必须充分地考虑排气问题。模具成型时的排气方法通常有以下几种：1）利用分型面或配合间隙排气 对于一般的小型塑件，当不采用特殊的高速注射时，可利用分型面排气或利用推杆与孔、推管与孔、脱模板与型芯、活动型芯与孔的配合间隙排气。其间隙为0.030.05mm。为了增加分型面的排气效果，可增加分型面的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕顺着排气方向。为了增加推杆的排气效果，可将推杆后方距型腔5mm以外处的配合间隙加大，或将推杆的配合圆柱面磨出一小平面。2）开设专用排气槽 对大型铸件或高速压铸模，应开专用的排气槽，最常见的是在型腔周边的分型面上开排气槽，槽深在0.010.03mm之间变化，宽约510mm，随合金种类而定。3）利用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔深处镶排气塞。4）强制性排气 在气体滞留区设置排气杆或利用真空泵抽气，这种作法很有效，但是会在铸件上留有杆件等痕迹，因此排气杆应设置在铸件内侧。零件摩托车手柄是小型铸件，我在设计时并没有专门的开设排气槽，而是利用分型面或配合间隙排气的。排气道是型腔和浇注系统内的气体及分型剂挥发的气体得以逸出的通道。型腔内的气体是影响金属液有序流动和产生七孔、气泡和缩孔等压铸缺陷的主要原因。因此有序而充分地排出这些气体，可以减少型腔内的气体及压力，避免涡流产生的紊流，有利于型腔的顺利填充。如下表3-1所示：表3-1 不同金属排气槽深度选择合金种类排气槽深度/mm排气槽宽度/mm说明铝合金锌合金镁合金铜合金铅合金黑色金属0.100.150.050.120.100.150.150.200.050.100.200.308251、排气槽在离开型腔2030mm后可将其深度增大至0.30.4，以提高排气效果。2、为了便于溢流的余料脱模，扁平槽的周边应有3050的斜角或过渡圆角，并应有较好的表面光洁度。3在需要增加排气槽面积时以增大排气槽的宽度和数量为宜，不宜过分增加其深度，以防金属液溅出。根据上表格所示，模具排气槽深度取0.10mm，排气槽宽度取12mm。3.2摩托车手柄压铸模具成型零部件的设计3.2.1概述当金属液注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、灰雾、银丝、表面轮廓不清、接缝、型腔不能安全充满等弊病；同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤铸件，而产生焦痕。而且型腔内气体压缩产生的反压力会降低充模速度，影响压铸周期和产品质量。因此设计型腔时必须充分地考虑排气问题。模具成型时的排气方法通常有以下几种：1）根据摩托车手柄形状、摩托车手柄使用要求、材料YL108的成型性能等确定型腔的总体结构，其内容包括：分型面位置、进浇位置、脱模方式等。2）根据摩托车手柄尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上对应的成型尺寸。3）根据成型时的铝合金熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核。3.2.2型腔分型面位置和形状的设计分开模具取出铸件的面，通称为分型面。压铸模有一个分型面和多个分型面的模具。分型面设计得是否得当，对制件质量、操作难易、模具机构复杂性有很大影响，主要应考虑以下几点。1）摩托车手柄在型腔中放置位置的确定 铸件从模具内取出时，一般只采用一个与压铸机开模运动方向垂直的分型面，特殊情况下才采用多个分型面。应设法避免与开模运动垂直或倾斜的侧向分型和侧向抽芯，因为这会增加模具结构的复杂程度。为此，在安排摩托车手柄在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直或倾斜的方向有侧凹或侧孔。2）分型面形状的决定 摩托车手柄模具分型面是与压铸机开模方向相垂直的平面。但也有将分型面作成倾斜的平面，这样的分型面虽然型腔制造和制品脱模比较容易，但加工较为困难。3）分型面位置的选择 因为分型面处不可避免地会在铸件上留下溢料痕迹，或拼合不准确的痕迹，故分型面最好不要选在制品光亮的外表面或带圆弧的转角处。除了必须开设在摩托车手柄断面轮廓最大的地方，还应考虑以下几种因素。（1）从摩托车手柄的推出装置方便考虑，分型时要尽可能地使轴座留在动模边。摩托车手柄上型芯形状简单、长度适中，摩托车手柄对型芯的包紧力不是特别大，这种型芯可以设在定模边，而将凹模放在动模边。这样开模后，铸件留在动模上，型芯已抽出，动模对铸件的包紧力很小，铸件容易脱模，故采用推杆推出铸件，这样不仅制造简单还节省了材料。（2）从保证铸件摩托车手柄的尺寸精度，表面粗糙度出发，样品排放要对称，取分型面时最好把铸件分放在模具分型面的一侧一个。（3）从排气效果考虑，摩托车手柄模具分型面应尽量与型腔充填时金属液的料流末端所在的型腔内壁表面重合。3.2.3成型零件的结构设计构成模具型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凸模、凹模、型芯、镶块、各种成型环、各种成型杆。由于型腔直接与高温高压的金属液相接触，它的质量直接影响制件壳的质量，因此要求型腔有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，以承受金属液的挤压力和流动力、摩擦力，有足够的精度和适当的表面粗糙度，以保证铝合金质表面的光亮美观、容易脱模。一般来说，成型零件都应进行热处理，或预硬化处理，使其具有一定的硬度。1）凹模的结构设计 凹模的结构有整体式凹模和组合式凹模。组合式凹模按组合形式的不同可分为整体嵌入式凹模、局部镶嵌式的凹模、四壁拼合的组合式凹模、底部大面积镶嵌组合式凹模等。（1）整体式凹模 整体式凹模是一整块金属切削加工而成，特点是牢固、不易变形，刚度、强度可得到保证，但更换成型部分不方便。因此整体式凹模常用在形状简单的中、小型模具上或大型注射力要求高的模具上。（2）整体嵌入式凹模 为了便于加工，保证型腔沿主分型面分开的两半合模时的对中性，常将小型型腔对应的两半做成整体嵌入式，两嵌块的外廓断面尺寸相同，分别嵌入相互对中的动定模模板的通孔内。为保证两通孔的对中性良好，可将动定模配合后一道加工，当机床精度要求高时也可分别加工。（3）局部镶嵌式的凹模 为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏，需经常更换者应采取局部镶嵌的办法。（4）四壁拼合的组合式凹模 对于大型和形状复杂的凹模，当凹模的侧壁上有较复杂的花纹或型状时，可以把它的四壁和底面分别加工研磨后压入模套中。（5）底部大面积镶嵌组合式凹模 为了机械加工、研磨、抛光、热处理的方便而采取大面积组合的办法，最常见的是把凹模做成空通的再把镶块镶入型腔底部。铸件摩托车手柄的模具的凹模采用整体式凹模，又牢固，不易变形，刚度，强度高等优点，制造也简单。2）型芯的结构设计 型芯也有整体式和组合式之分，形状简单的主型芯和模板可以作成整体式。形状比较复杂多采用组合式型芯。固定板和型芯可分别采用不同的材料制造和热处理，然后在连成一体，最常用的连接形式即用轴肩和底版连接。3.2.4压铸模具结构零件的设计和模架的设计1）抽芯力和抽芯距离（1）抽芯力的计算压铸时，金属液充填型腔，冷凝收缩后，对被金属包围的型芯产生包紧力，抽芯机构运动有各种阻力即抽芯阻力，两者的和即为抽芯开始瞬时所需的抽芯力。抽芯力公式： (3-3) =26.5515.8412（0.25cos14-sin14）+24.7812.3912（0.25cos0-sin0）=924.36N式中 F抽芯力，N；抽芯阻力，N；铸件冷凝收缩后对型芯产生的包紧力，N；A被铸件包紧的型芯成型部分断面周长，cm；l被铸件包紧的型芯成型部分长度，cm；p挤压应力（单位面积的包紧力），对锌合金一般取68MPa；对铝合金一般取1012MPa；对铜合金一般取1216MPa；K压铸合金对型芯的摩擦系数（一般取0.20.25）；型芯成型部分的出模斜度，（）。（2）抽芯距离的确定侧型芯从成型位置侧抽芯至压铸件的投影区域以外，即侧侧型芯不妨碍压铸件推出的位置时，侧型芯所移动的行程为抽芯距离。抽芯距公式：S=h+K=15.84+5=20.84mm (3-4)式中 S抽芯距离，mm； h侧孔深度，mm； K安全值，一般取35。2）斜销抽芯机构（1）斜销抽芯机构的组成及工作原理斜销抽芯机构是侧抽芯中应用最广泛的抽芯机构，其结构如下图所示。斜销抽芯结构主要由斜销、滑块、活动型芯、锁紧块及限位装置等组成。其工作原理如下：活动型芯3通过销钉1固定在斜滑块9上；开模时，开模力通过斜销10使斜滑块9沿动模套板2的导滑槽向上移动；当斜销10全部脱离斜滑块9的斜孔后，活动型芯3就完全从铸件中脱出；然后，铸件由推出机构推出。而限位块5压缩弹簧6和螺栓4使滑块保持抽芯后的最终位置，保证合模时斜销准确地进入斜滑块的斜孔中，使斜滑块和活动型芯复位。契紧块11是防止斜滑块受到型腔压力作用而产生位移。如下图3-5所示：图3-5 斜销抽芯机构销钉动模套板活动型芯螺栓限位块弹簧垫片螺母斜滑块斜销契紧块定模套板3.斜销抽芯机构零部件的设计1） 斜销的设计（1）斜销的形式。斜销的常用形式如图。为斜销的倾斜角。长度L1为固定于定模套板内的部分，与定模套板内安装孔的配合取H7/m6过渡配合。L2段为完成抽芯所需的工作段尺寸，在工作中主要是驱动斜滑块作往复运动。滑块移动的平稳性由导滑槽与滑块间的配合精度保证。合模时，滑块的最终准确位置由契紧块决定。为了使运动灵活，滑块与斜销的配合应取较大的间隙配合H11/h11或留有0.51mm的间隙。斜销头部的L3段为斜销插入滑块斜孔时的引导部分，其锥形斜角应大于斜销的倾斜角，以免在斜销的有效长度离开滑块后其头部仍继续驱动滑块。为了减少斜销工作时的摩擦阻力，将斜销工作段的两侧削成为B的两个平面，一般取B等于0.8d。如下图3-6所示：图3-6 斜销柱的基本图形（2）斜销固定端的形式如图3-7所示。图a上的配合直径大于工作段直径，用于延时抽芯。图b的配合段直径等于工作段直径，滑块与模套板的斜孔一次加工完成。图c是固定段采用120圆锥形的斜销固定端形式，适用于1025的斜销。图d是固定端台阶采用弹簧圈的形式，用于抽芯力较小的场合。摩托车手柄压铸是一次性成型，我们选第二种。图3-7斜销的形式（3）斜销倾斜度的确定。抽芯力方向与分型面平行时，倾斜角的选择与轴芯力的大小、抽芯行程长短、斜销承受弯曲应力以及开模阻力有关。一般情况下，值采用10、15、20、25等；最大不大于25。摩托车手柄的压铸件比较小，为了使模具合适大小，我们取为15。（4）斜销直径估算。斜销所受的力主要取决于抽芯时作用于斜销的弯曲力。如下图3-8所示。所以，斜销的直径d可按公式估算： 或 =2.66cm26mm (3-5) 式中 斜销承受的最大弯曲力（N）； h滑块端面至力点的垂直距离（cm）； F抽芯力（N）。 图3-8 斜销受力图斜销倾斜角 s抽抽芯距离 H斜销受力距离 h斜销受力点垂直距离 F抽抽芯力 F弯斜销抽芯大弯曲力 F阻开模阻力（5）斜销长度的确定。斜销长度的计算是根据抽芯距离、所采用斜角的大小、斜销直径d、固定端模套板厚度H确定的，如图3-9所示。斜销总长度L的计算式如下： (3-6) = =155.23mm 式中 斜销固定端尺寸（mm）； 斜销工作段尺寸（mm）； 斜销工作引导端的尺寸（mm）； 抽芯距离（mm）； H斜销固定端套板的厚度（mm）； 斜销斜角（） d斜销工作段直径（mm）； D斜销固定端台阶直径（mm）。图3-9 斜销长度的计算（6）斜销在模套板内的安装要求。注意斜销在模套板内的要求，即当斜销端部从滑块斜孔脱开、抽芯结束时应有滑块的限位装置，以保证滑块尽可能不受弯曲应力。斜销抽芯机构抽出较长的型芯时，应对压铸机的有效开模距离进行校核，保证模具的最小开模距离小于压铸机的有效开模距离。活动型芯下面一般不宜设推出机构，以防发生机构干涉现象。2）滑块及锁紧装置的设计 （1）滑块的形式及主要尺寸。常用滑块的基本形式如图所示。其中，图中形式是靠底部的倒T形部分导滑滑块的。其中心于T形导滑面较近，抽芯时滑块稳定性较好，可用于较薄的滑块型芯。在图中的形式中，T形导滑面设在滑块中间，使型芯中心尽可能靠近T形导滑面，提高了滑块在抽芯时的稳定性，适合于滑块较厚时的情况。滑块的主要尺寸如图所示。尺寸C、B是按活动型芯外径最大尺寸或抽芯动作元件的相关尺寸（如斜销直径）以及斜销受力情况等确定；尺寸B1是活动型芯中心到滑块底面的距离。单个型芯抽芯时，应使型芯中心在沿滑块尺寸C、B中心。多型芯时，活动中心应是各型芯抽芯力的中心。此中心应在滑块尺寸C、B的中心。导滑部分厚度B2一般取1525mm，但要考虑套板有足够的强度。导滑部分宽度B3主要承受抽芯中的开模阻力，应有一定的强度，常取B3为610mm。滑块长度L与滑块高度有关。为使滑块工作时运动平稳，一般取滑块长度L0.8C，同时LB。如下图3-10所示： 图3-10 滑块的结构形式和滑块的主要尺寸（2）滑块导滑部分的要求和结构设计。滑块在导滑槽中的运动要平稳可靠，不得有上下窜动和卡紧现象。因此，一般将滑块导滑部分做成如图所示的导滑槽形式。如下图3-11所示。图a为整体式，强度高，稳定性好，但导滑部分磨损后修正困难，用于较小的滑块。图b、c是滑块与导滑件组合形式。其导滑部分磨损后可修正，方便加工，用于中型滑块。图d、e、f则是滑槽组合镶拼式。其滑块的导滑部分采用单独的导滑板或槽板，可通过热处理提高耐磨性，加工方便，便于更换。根据加工的容易所以魔门选最后一种。图3-11 滑块的导滑槽形式滑块在导滑槽内运动时不能产生偏斜，因此，其滑动部分必须有足够的长度。其导滑长度应不小于滑块的1.5倍。为了使滑块开始复位时不产生偏斜而损坏模具，所以，在完成抽芯后，滑块留在导滑槽内的长度应不小于滑块长度的2/3。为了减小滑块与导滑槽间的磨损，滑块和导滑槽都必须有足够的硬度。一般要求滑块硬度为5358HRC，导滑槽硬度为5560HRC。（3）滑块的定位装置。开模后，滑块必须停留在刚脱离斜销的位置，不可任意移动。否则，合模时斜销将不能准确进入斜滑块上的斜孔中，从而使模具损坏。因此，必须设计滑块定位装置，来保证滑块离开斜销后停留在正确的位置，保证模具的安全。常用的滑块定位装置如下图3-12所示。图a是最常用的结构，适合于抽芯距离较短的场合，特别是滑块向上抽芯的情况。当滑块向上抽出后，依靠弹簧的弹力使滑块紧贴于限位块下方。弹簧的弹力须超过滑块的重力。限位距离应比抽芯距离多出1.01.5mm的安全距离。图b所示的形式适用于滑块向下运动的情况。抽芯后滑块靠自重下落到限位块上，省去了螺钉、弹簧等装置，结构较简单。在图c所示的结构中，弹簧处于滑块内侧，滑块向上抽出后在弹簧作用下对限位块进行限位。图d、e、f所示的三种形式均为弹簧销或钢珠限位，结构简单，适合于水平方向抽芯的场合。其中，图e的形式适合于模套板特薄的场合。为了方便，滑块定位装置，选取最普遍的形式图a。图3-12 滑块定位装置（4）锁紧装置。在压铸过程中，型腔内的金属熔体以很高的压力作用在侧型芯上，而推动滑块将力传到斜销上。这样，很可能导致斜销产生弯曲变形，引起滑块产生位移，从而，影响压铸件的精度。此外，斜销与滑块的配合间隙也较大。所以，必须设置锁紧装置用以保证滑块处于正确的位置。压铸模常用的锁紧装置如下图3-13所示。图a适用于反压力较小的情况。设计时，应使紧固螺钉尽可能靠近受力点，并用销钉定位。这种结构制造简单，便于调整锁紧力，但锁紧刚性差，螺钉易松动。图b的结构将契紧块端部延长，在动模套板外侧镶接辅助契紧块，增加了原有锁紧块的刚性。图c、图d所示的形式中，锁紧块固定于模套板内，使锁紧块强度和刚性得到了提高，可用于反压力较大的场合。图e为整体式锁紧，滑块受到强大的锁紧力不易移动，但难于调整锁紧力，且契紧块表面热处理困难，表面硬度低，使用寿命短，材料消耗多。图f是图e的改进型结构，契紧块可进行热处理，耐磨性好，便于调整锁紧力，维修方便。为了加工方便，选取配合式的图d。 图3-13 压铸模常用锁紧结构还应注意的是，锁紧块的斜角应比斜销斜角大35度。（如图所示）。这样：在开模时，锁紧块迅速离开滑块的压紧面，可避免锁紧块与滑块间产生摩擦；当合模时，在接近合模终点时，锁紧块才接触滑块，并最后锁紧滑块，使斜销与滑孔壁脱离接触，以免在压铸时斜销受力。如下图3-14所示： 图3-14 锁紧块的斜角与斜销的斜角（5）滑块与型芯的连接。型芯与滑块的连接方法如图所示。当型芯尺寸较大时，可将型芯尾端加工成台阶，用定位销与滑块连接，型芯与滑块孔采用滑动配合。如下图3-15所示。图a。图b所示的形式可用于小型芯的连接。薄片型芯的连接如图c所示。图d所示采用了燕尾槽与滑块连接，用于小型芯镶入大型芯内固定的场合。若型芯较多时，可采用图e所示的连接方式或将型芯插入固定板。图f所示为固定板用骑缝销与滑块连接的方法。由于侧抽芯的直径太小，只能用固定板固定，所以我们选取图f。 图3-15 型芯与滑块的连接3.3摩托车手柄压铸模具温度调节系统3.3.1概述压铸模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水道，通过模温调节机调节冷却介质的温度。以冷却水为介质的模温调节机，其温度可调节到90以内，以油作冷却介质的模温调节机，其温度可调节到100以上；也可以在模具上插上加热棒或用加热套来获得100以上的模温，通常推荐压铸模具的工作温度为：铝合金200300，镁合金220-320，锌合金150-200，铜合金300-380。在实际生产中影响模型温度的因素很多，很难精确计算其吸热与散热情况。一般先粗略计算，然后通过调整冷却系统，冷却介质的流量和流速，使模型保持热平衡。当计算的模型散热与吸热基本平衡时可不善压铸件的顺序凝固条件，使压铸件凝固速度均匀并有利于压力传递，提高压铸件的内部质量和表面质量，稳定压铸件的尺寸精度，提高压铸件生产效率，降低模具热交变应力，提高模具的使用寿命。3.3.2冷却效果对生产效率的影响及其提高办法一般来说在整个成型周期中模内冷却时间约占75。因此提高冷却效率、缩短冷却时间是提高生产效率的关键。在压铸成型过程中高温合金熔体转变成压铸件制品要放出潜热和显热，其中约5以对流和辐射的方式散发到大气中，5左右通过模板传走，其余90由冷却介质（水或油）带走，要提高冷却效率可以从以下几方面着手。1）提高模板对冷却介质的传热系数 提高传热系数关键一点是提高冷却介质在模具冷却通道内的流速，或采取其他方式增加扰动使流体从层流状态转变成为湍流状态。据分析研究湍流时管壁和芯部的流体发生无规则的快速对流，所以湍流下的传热系数比层流高1020倍，使传热效果明显加强，可以用表示流动状态的雷诺准数Re来校验冷却介质在流动通道中的流动状态。 （3-7）式中 d圆形流道直径或非圆形流道的当量直径(m) 流速(m/s) 水的运动粘度()当雷诺准数Re达到4000以上时一般可视为湍流，但有时在管壁处仍有一层滞流层，为了使冷却介质处于稳定的湍流状态，希望雷诺准数Re达到600010000以上。2）降低冷却介质温度增加传热推动力 对于有色金属，在合金熔体能顺利充满型腔的前提下，可适当降低冷却介质的温度，以缩短降低冷却介质的温度，以缩短冷却时间，对于尺寸和性能要求不高的有色金属压铸制品都可采用较低的模温，而不必考虑后结晶等问题。一般压铸模所用冷却介质是常温水，若改用低温水便可提高压铸成型冷却效率，但如前所述温度不宜低到使型腔表面发生凝结水。3）增大冷却传热面积 模具型腔一边的传热面积是不可更改的，仅可增加冷却水道一边的传热面积。在模具上开设尺寸尽可能大和数量尽可能多的冷却水道，但由于模具上众多的推杆和型芯布置以及型腔型芯的组合拼接，使水道开设位置受到限制。因此在考虑模具总体结构时应率先考虑冷却水道布置方案，而不能等到设计的最后才来考虑水道开设的问题。3.3.3冷却系统设计原则为了提高冷却效率，获得质量优良的摩托车手柄铸件，模具的冷却系统可按下述原则进行设计。1）冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 冷却水孔间距越小，直径越大，则对铸件冷却越均匀。2）水道孔与相邻型腔表面距离应尽量相等 摩托车手柄壁厚不均匀，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm,常用1215mm。3）浇口处加强冷却 熔体充模时浇口附近温度最高，流动末端温度较低，因此在浇口部位应加强冷却，并将冷却回路的入口设在浇口附近，出口设在流动