液力偶和器壳体模具设计[压铸模具]-[机械毕业设计论文A3066]
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力偶
以及
壳体
模具设计
压铸
模具
机械
毕业设计
论文
a3066
- 资源描述：
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文档包括:
说明书一份,41页,15500字左右.
任务书一份.
翻译一份.
图纸共6张:
A0-模具装配图.dwg
A0-液力偶和器壳体.dwg
A1-凹模.dwg
A1-凸模.dwg
A1-凸模组件.dwg
A1-型芯组件.dwg
- 内容简介：
-
I 摘要 本文主要介绍了液力偶合器外壳体的压铸模具设计，与原来的设计方法不同的是本文首次采用了软件和计算结合的方法，利用现在模具行业通用的软件 中的标准模架库 准模架的调用以及模具零件的材料选择。模具设计的软件化其优点很多：首先， 它 能够节省大量的材料；再者，它能够缩短一个模具的开发周期，最重要的是它可以模拟开模并进行应力应变分析，大大降低了工人和设计人员的劳动强度，最终可以大大提高企业的生产效率。 关键字 压铸 压铸机 to to is of of in E of MX to in of of it a of it a of it is to on s it of 录 摘要 I 1 章 绪论 1 铸模具的概述 1 体方案确定 1 第 2 章 模具的结构 3 具的组成 及作用 3 第 3 章 压铸模具设计 4 品零件分析 4 3 1 1 压铸件材料分析 4 3 1 2 压铸件结构分析 4 3 1 3 压 铸件的尺寸精度分析 5 3 2 了解模具制造及设备情况 5 3 2 1 设备能力 5 3 2 2 设备情况 5 3 3 确定模具基本结构方案 7 3 3 1 确定模型型腔数 7 3. 3 2 选用通用模架和通用模座 8 3. 3 3 确定分型面、浇铸系统和排溢系统 8 3. 3 4 成型零件的设计 15 3. 3 5 定模套板的设计 17 3. 3 6 支撑板的设计计算 18 3. 3 7 推杆固定板与推板的设计 19 3. 3 8 导向零件的设计 19 3. 3 9 顶杆的设计计算 22 3. 3 10 水线的设计 23 3. 3 11 最终的装配图 24 第 4 章 模具材料及热处理 25 5 章 压铸件缺陷的分析 26 第 6 章 经济性分析 28 结 论 29 致 谢 30 参考文献 31 专 题 32 附 录 1 （中文） 42 附 录 2 （英文） 47 1 附录 1 模具快速制造技术的发展方向 摘 要 :分析了快速原型制造技术 (和高速切削加工技术 (在模具制造中的应用 ,预测性地指出未来快速制模技术的发展方向。 关键词 : 快速制模技术； 俗话说 :“没有规矩不成方圆” ,这“规矩”在塑料加工中就是模具。在现代工业生产中 ,60 % 90 %的工业产品需要使用模具加工 ,模具工业已经成为制造业中的一项基础产业 ,是技术成果转化的基础 ,同时又是高新技术产业的重要的领域 ,在欧美等工业发达国家被成为“点铁成金”的“磁力工业”。随着市场全球 化以及竞争的不断加剧 ,产品更新换代的速度不断加快 ,多品种小批量将成为制造业的重要生产方式 ,在这种情况下 ,制造业对产品原型的快速制造和模具的快速制造术提出了强烈要求。因此 ,快速制模技术呈现生机勃勃的发展趋势。作为快速制模技术的两大代表 :基于快速原型技术的制模方法 (、采用高速切削加工模具 (必然会在未来很长一段时间内得到更快的发展。 1 模具快速原型制造技术 1. 1 快速原型制造技术思想的提出 快速原型制造技术 (在 20 世纪80 年代后期源于美国 ,是近 20 年来世界制造技术领域的一项重大突破 ,它是伴随着计算机技术、激光技术和新材料技术的发展而产生的 ,是一种全新的制造技术 ,它能将已具数学几何模型的设计迅速、自动地物化为具有一定结构和功能的原型或零件。 而是在计算机控制下基于离散 / 堆积原理 ,根据零件 型采用不同方法堆积材料最 终完成零件的成形与制造技术 ,它具有高度柔性、技术的高度集成、设计制造一体化、快速性、自由形状制造、材料的广泛性的特点 ,被公认为是继 术之后的一次技术革命。 1. 2 2 由于 提高产品开发的成功率 ,降低开发成本和投资风险 ,因此在产品开发的过程中得到了迅速的推广应用 ,术得到了进一步的发展。自美国 3速成形机以来 ,已有十几种不同的快速成形系统。其中比较成熟的有体印刷 ) 、 板光敏树脂固化 ) 、 层制造 ) 、 光选区烧结 ) 、 3维印刷 ) 、 积成形 ) 以及 墨印刷 ) 等方法 ,一些专家认为喷墨技术是未来发展的趋势。虽然存在着各种各样的快速原型技术 ,但其基本思想都是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层 ,然后由点 / 线构成面 (层 ) ,逐层成形得到最终的三维零件模型。其工艺步骤为 : (1) 切片 把三维 型转化为快速原形系统能够接受的数据格式 ,如件 ,运用切片软件将模型切成一系列指定厚度的薄片。 (2) 扫描 通过数控装置控制激光或其他作业装置 ,在当前工作层上扫描出切片的截面形状 ,进行成形工作。在成形过程中 ,最基本的操作是扫描固化零件的截面 ,分层得到的截面信 息是轮廓数据 ,要进行内部充填 ,必须由轮廓数据生成填充路径。 (3) 进给 移动放着半成品的工作台沿着 Z 轴方向下降一定距离 ,重复上一步骤和本步骤 ,直到零件完全成形。 (4) 后处理 根据不同应用场合的需要 ,分别对零件进行后固化、上漆、烧结、渗铜等处理。 1. 3 还不能替代最终的真实产品。为获得真实材料制作的产品 ,且快速形成一定批量的生产能力 ,便产生了基于 T(技术。 用 术直接或间接制作模具 ,使模具的制造时间和成本大大缩短。 (1) 用快速成型机直接制作模具 由于一些快速成形机制作的工件有较好的机械强度和稳定性 ,因此可直接用作某些模具。目前 ,能够直接制造金属模具的快速原型工艺包括 3 3D 典型的工艺方法是美国 T 专利技术生产注塑模。 (2) 用快速成型机间接制作模具 由于快速原型直接制造模具在模具精度和性能控制方面比较困难 ,特殊的后处理设备与工艺使成本提高较大 ,模具尺寸也受到较大限制。相比之下 ,间接快速 模具制造通过快速原型技术与传统的模具翻制技术相结合制造模具无论在模具精度、表面质量、机械性能与3 使用寿命 ,还是在经济方面都能得到很好的控制。因此 ,目前基于 速制模多为间接制模法。 (3) 用快速成型件制作母模 ,复制软模具 用快速成型件作母模 ,可浇注蜡、硅橡胶、环氧树脂等软材料构成软模具或先浇注硅橡胶、环氧树脂模 ,再浇注蜡模。其中蜡模用于熔模铸造。硅橡胶模可作试制用注塑模或低熔点合金铸造模。 (4) 用快速成型件作母模 ,复制硬模具 用快速成型件作母模或据其复制的软模具 ,可浇注陶瓷、金属基合成材料、金属 ,构 成硬模具 ,从而批量生成塑料件或金属件。这种模具具有良好的机械加工性能 ,可进行局部的切削加工 ,以便获得更高的精度 ,或加入嵌块、冷却系统、浇注系统等。 2 模具高速切削技术 2. 1 高速切削概念的提出 高速切削理论是 1931 年 4 月德国物理学家 J . 出的。他指出 ,在常规切削速度范围内 ,切削温度随着切削速度的提高而升高 ,但当切削速度提高到一定值后 ,切削温度不但不升高反而会降低 ,且该切削速度值与工件材料的种类有关 ,对每一种工件材料都存在一个速度范围 ,在该速度范围内由于切削 温度过高 ,刀具材料无法承受 ,即切削加工不可能进行 ,称该区为“死谷”。这一思想给后人一个非常重要的启示 ,即如能越过这一“死谷” ,在高速区工作 ,有可能用现在刀具材料进行高速切削 ,切削温度与常规切削基本相同 ,从而可大幅度提高生产效率。高速切削是一个相对概念 ,到目前为止世界各国对高速切削的速度范围尚未作出明确的定义 ,通常把切削速度比常规速度高 5 10 倍以上的切削称为高速切削。自从 出高速切削概念并于同年申请专利以来 ,高速切削技术的发展经历了高速切削理论的探索、应用探索、初步应用和较成熟应用等四个阶 段 ,现已在生产中得到了一定的推广应用。 2. 2 高速切削的关键技术 高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能 制系统、高性能刀具系统、高性能刀具材料及设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等相关的硬件与软件技术的基础上综合而成的。因此 ,高速切削加工是一个复4 杂的系统工程。 (1) 高速切削机床 实现高速切削的最关键技术是研究开发性能优良的高速切削机床。自 20 世纪 80年代中期以来 ,开发高速切削机床便成为国际机床工业技术发展的 主流。国外近年来发展的高速铣加工 ,主轴转速可达 4000100000r/ 快速进给可达 50 120m/ 加速度可达 1 米 / 秒 2 ,换刀时间提高到 1s 2s ,普遍采用油 / 气冷却装置。 (2) 高速切削刀具技术 由于高速切削采用非常高的切削速度 ,所以对刀具材料提出了更高的要求。现在已发展的刀具材料主要有聚晶金刚石 (、立方氮化硼 (、陶瓷 (涂层刀具和金属陶瓷 (含氮 硬质合金 ) 刀具等。今后 ,刀具材料的发展方向应该是朝具有高温力学性能、高化学稳 定性和热稳定性及高抗热振性的刀具材料方向发展。为了克服传统加工中心使用的 7 24 实心锥柄刀杆在高转速时的刚性不足的致命弱点 ,开发了“双定位刀杆”这种新结构刀柄的定位方式 ,这种定位方式是靠 1 10 的锥部与主轴内锥面定心 ,同时刀柄凸缘端面与 主轴前端面紧贴 ,从而获得高转速下的联接刚性。 (3) 高速切削的实现不仅要求有好的机床和刀具等硬件技术 ,还必须有优秀的 前 , (4) 高速切削机 理 高速切削时 ,存在着连续切削和断续切削两种类型 :高速切削高导热性低硬度合金或合金 (如低碳钢、铝合金等 ) 时易于形成连续切屑。目前 ,关于铝合金的高速切削机理研究已取得了比较成熟的成果 ,并已应用于铝合金高速切削的生产实践。其它材料 ,如铸铁、普通钢材、模具钢、钛合金和高温合金等材料的高速切削机理还有待于进一步的研究。 2. 3 高速切削技术在模具制造中的应用 高速切削技术是一种不同于传统加工的加工方式 ,相比而言 ,高速切削主轴转速高 ,切削进给速度高 ,切削量小 ,但单位时间内材料切除量却增加了3 6倍 ,因此大大 提高了生产效率。也正由于它的快效性 ,在当今世界市场经济竞争激烈这一背景下 ,此项技术在很多领域得到发展 ,模具制造业便是高速加工应用的重要领域。模具凹模加工过去一直为电加工所垄断 ,但其加工效率低 ,而高速加工切削力小 ,可铣淬 60模具钢 ,加工表面精度可达 10 m 甚至更高 ,表面粗糙度 1 m ,浅腔大曲率半径的模具完全可以用高5 速铣削代替电加工 ,有效地减少了电加工和抛 光工作量 ;对深腔小曲率的可用高速铣削加工作为粗加工和半精加工 ,电加工只作为精加工。总之 ,高速切削技术在模具制造中的应用大大缩短了模具的制造周期 ,为模具工业开辟了崭新的天地。 3 结语 由于市场全球化以及竞争的加剧 ,模具市场对每一种模具技术最重要的、带有先决性的要求是其快速性 ,即从设计到进入市场的时间尽可能的短 ,这是 于离散 / 堆积成型原理的 术与基于净去除材料成型的高速切削技术两者是相辅相成的 ,都得到了术的支持。 术可以说是真正意义的数字化制造 ,因为 而且可以直接涉及到材料本身 ,因而可以完成更复杂形状加工 ,也可以制造具有功能梯度、材料梯度 的模具 ,但也正是其成型原理 ,限制了它当前精度和表面粗糙度。相比而言 ,虽然高速数控切削技术只是数字化模拟加工 ,只能是对同种材料的切削加工 ,但在精度与表面粗糙度控制方面有着 术无法比拟的优势 ,许多模具公司利用各自优势 ,同时采用两种技术。可以预见 ,未来的模具制造体系必然综合材料增长制造和去除加工两种原理 ,实现模具的快速制造。 参考文献 : 1 李发致 . 模具先进制造技术 M . 北京 :机械工业出版社 ,2002. 2 王运赣 . 快速成形技术 M . 武汉 :华中理工大学出版社 ,1999. 3 张永强 . 高速切削及其关键技术的发展现状 J . 航空精密制造技术 ,2001. 4 杨洪旗 ,等 . 汽车模具高速加工技术 J . 模具工程 ,2004 (3) :2528. 6 附录 2 It of ,of he no to is in In 0% 0% to to a is of is of at of of is in of to of of of in of to of of to of to to to of to to in of of 1 of . 1 to of he to 0s 0 0 a of of in it is to of is a of of is of in to or of PM of to to do or in to up to up to AD to it of of is C of a 1. 2 PM of so in of PM of LA 3 is a he of of of to D D to to D (1) D as a (2) to to to to or at up a to to on In is to to of is to on to be is by to (3) to is up (4) to of to on 1. 3 PM is in of he of PM of of t In to of of to PM T RP is or of (1) to of of to of so to of to D is TM to to of T (2) of in to is to to to to in in to P (3) to a to to to to as i to or to i , 0 to s i to to or to on a (4) to to to to to or to it to to or of to on of s to in to or to 2 to . 1 to to he to is 931 J . He of to to of go to to to go up on of a of a to a of in s of to to t to to to a to as 1 at to to on s to to to to It is an to so to to tan to to to be to to s to at to to to of to in 2. 2 he to to in to NC to to to to to to to of of of up it is a to to (1) to to to is a of to to 0s 0 to to of 2 in to 000r/ to to 0to , to s 2 s, (2) to to to to to so to to to to to e( to to to of of be to to 4 s of at of of a of of is 10 of to of at to (3) AM to to to to AM to it , in to to 13 (4) to to to to to to to to of or of as of to be to to to to in to to as of as i to be in 2. 3 to in of he to is a of to to of to to to in to to incre黑龙江科技学院 毕业设计（论文）任务书 姓名： 刘成柱 任务下达日期： 2006 年 3 月 13 日 设计（论文）开始日期： 2006 年 3 月 13 日 设计（论文）完成日期： 2006 年 6 月 20 日 一、设计（论文）题目： 液力偶和器壳体模具设计 二、 专题题目 ： 基于 e 平台上的 双圆弧齿轮的参数化设计 三、设计的目的和意义： 模具设计可以使产品 不用进行切削加工或少切削加工而成形的加工方法； 利用三维软件e 进行模具设计不仅可以降低设计人员的劳动强度还能大大减少模具产品的开发周期 。 四、设计（论文）主要内容 ： 本文 介绍了基于 细的介绍了在模具设计中，导向、成型以及其它零件的计算选用方法，还对模具浇铸时零件产生的缺陷进行了分析 。 五、设计目标： 加工成形件的形状复杂、尺寸 精度高、产品性能好，还能够节省材料，降低成本，提高生产率 节省设备的投资 。 六 、进度计划： 2006 年 3 月 13 日至 3 月 31 日进行为期 3周的生产实习； 4 月 1 日至 4 月 10 日完成对设计题目的资料收集与查询； 4 月 11 日至 5 月 11 日完成 了为期一个月的专题设计 ； 5 月 12 日至 5 月 22 日完成 毕业设计的说明书草稿的编写 ； 5 月 22 日至 5 月 27 日进行 模具的三维设计 ； 5月 28 日至 6 月 20 日进行毕业设计说明书的编写 和图纸的绘制 ； 6 月 21 日至 6 月 25 日最后的审稿及说明书和图纸的打印。 七、参考文献资料： 林龙震主编 具设计M. 北 京 ： 电 子 工 业 出 版 社 林 清 安 编著 具设计 M. 北京：电子工业出版社 许发樾主编 M. 北京：机械工业出版社 潘宝权主编 . 北京：机械工业出版社 何满才编著 实例详解 M人民邮电出版社 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年 月 日 1 第 1 章 绪论 铸模具的概述 模具 为一门多学科综合性应用型新技术，是改造传统模具生产的关键技术，是一项高科技高效益的系统工程，现在已经成为模具现代技术的核心和重要发展方向。 目前，模具 件有许多种，例如，美国 司的 以及其外挂软件 中科技大学和 合开发的 等。论文应用的是 以及其外挂软件 行模具设计，其优点是 含括了国际上许多知名的模具厂商的标准模架数据库，如香港的龙记 (日本的等，种类众多直观 性强，可直接调用，还可以进行开模模拟以及模具检测，是一个综合性很强的 件。 近年来，我国模具技术有了很大发展，模具设计与制造水平有了很大的提高，大型、复杂、高效和长寿命模具的需求量大幅度增加。模具质量明显提高；模具交货期缩短；模具 当广泛地得到应用。机械零部件中 60%的粗加工， 80%的精加工要由模具来完成。可以说，模具是工业之母。 模具的分类种类很多，按模具的安装方式分类有移动式、固定式、半固定式；按成型方法分有压缩模、压铸模、注射模等等；按加料室的形式分类有敞开式、半封闭式和封闭式；按 模具分型面的特征分类有垂直分型面和水平分型面；按凹模数目分类有单凹模和多凹模等等。 模具在现代化生产中的作用主要表现在以下 3 个方面： （ 1） 在塑料、陶瓷、粉末冶金、锻造和压铸等行业应用的非常广泛； （ 2） 模具采用压力加工产品，因此广泛应用于要求无切削的领域； （ 3） 模具制造业同时也反映了一个国家的制造水平。 在模具行业中塑料模具和压铸模具占据了重要地位，而压铸模具中主要是以铝合金、锌合金、铜合金、锡合金为主要原料进行压铸。 体方案确定 压铸模具的作用是尽量一次成型零件，减少加工或完全去掉加工工艺而采用的一种成型设备，一个完 善的压铸模应具备如下特点： (1)有自动化的浇铸系统和分模系统。 (2)能够承受相应压铸合金零件的应力。 2 (3)能承受较高的热应力，即红硬性要高。 (4)载荷均匀分布，机械效率高。 (5)结构简单，工作可靠，拆装维修方便。 液力偶合器 的工作场所是矿山井下传递扭矩的一种安全装置，其内部除了传动部分外还有一种液体 乳化液，这样液力偶合器的壳体要求就需要密封性良好，壳体的其它地方由于外观需要光滑即可。根据液力偶合器的型号可知其最大直径是 575高为 165对应的模具应属于大型压铸模，根据相 关模具手册查询压铸模的基本结构如下图 1 所示，接下来的任务就是计算确定模具各成形零件以及导向零件、支撑零件等的结构尺寸。 图 1 模具基本结构 3 第 2 章 模具的结构 具的组成及作用 压铸模具的结构如图 1 所示，主要由以下几种零件组成： 1）成型零件 2）导向零件 3）定位零件 4）支撑零件 5）其它零件 1） 成型零件：主要指的是凸模和凹模，根据它在模具中所处的位置可以确定它的作用是浇铸合金液进入腔内凝固成所要求的形状； 2） 导向零件：主要指的是导柱和导套，是 起到导向的作用的零件； 3） 定位零件：主要指的是销钉、螺栓等等，主要作用是锁紧并固定零件间的位置关系，使其在模具中有固定不变的位置； 4） 支撑零件：在模具中指的是支撑板和垫块，除了起支撑作用外，支撑板还起到了增强凸模强度的作用；而垫块在模具分模时的作用很大； 其它零件：只要指在模具中起到辅助作用的零部件。 4 第 3 章 压铸模具设计 品零件分析 压铸件材料分析 根据已知条件可得知压铸件的牌号是 ,其综合性能及其他参数如下表 1 所 示： 表 1： 综合性能及铸造方法 铸造方法 合金状态 b s B、 F 143 4 0 F 153 2 50 B、 133 4 50 143 3 50 ：表 中： S 砂型铸造； J 金属型铸造； R 熔模铸造； B 变质处理； F 铸态； 退火 铝合金 主要性能：铸造性能好，密度小，耐蚀性能好，可承受大气、海水、二氧化碳、氯、硫、过氧化氢的腐蚀作用，随壁厚的增加强度降低程度低，不可热处理强化，焊接性能好，切削性能好，加工性能、耐热性能差成品应在变质处理下使用。应用范围：适于铸造形状复杂，低载荷的薄壁零件及耐腐蚀和气密性高，工作温度低于 200C 的零件，如船舶零件、仪表壳体、机器盖等。其工艺性能见下 表 2（选 91 表 2： 铝合金 工艺性能（节选） 合金材料 适于铸造方法 融化温度范围（ C ） 收缩率 % 抗热裂性 气密性 流动性 凝固疏松倾向 切削性能 抛光性 线 性 体 积 527 600 3 良 优 优 较差 差 3 1 2 压铸件结构分析 根据铸件的零件图可以看出，零件是一型号为 的液力偶合器壳5 体，壳体外表面上除了有 16 个 13螺纹孔外还有 6 根加强筋等等，内孔处镶嵌了一块铸铁（ 其作用是安装轴承。 3 1 3 压铸件的尺寸精度分析 根据零件图的部分尺寸精度，形状和位置精度分析，将分型面确定在 I I 处比较合理图 2： 图 2 零件分型面选择 这样分型的优点是凸模和凹模的加工方便，查 10到凸模和凹模的表面粗糙度 .4 m 。 3 2 了解模具制造及设备情况 3 2 1 设备 能力 尽量采用标准件以提高模具的制造效率和更换性。 3 2 2 设备情况 压铸设备采用 的 列模具，压铸机的选用原则： 1压铸模与压铸机的对应关系： 1）压铸机应具有保证铸件成型和达到致密性要求的压射比压； 2）压铸机应具有确保正常生产所需的锁模力、开模力和推出力的能力； 3）压铸模的大小、厚度、开模距离等应与压铸机相适应，以确保模具的安装和开模后取出制品零件； 4）压铸模的定位孔、浇道直径、推出孔位置等均应与压铸机模板安装孔相适应； 5）冷室压铸机压室应能容纳每次压铸所需的金属容液； 6 根据 铝合金的综合性能可确定应采用卧室冷室压铸机；模具在压铸生产前应进行充分的预热，并在压铸过程中保持一定的温度范围，压铸生产中模具的温度由加热与冷却系统进行控制和调节，其作用如下： 1）使模具达到较好的热平衡和改善铸件顺序凝固条件，使铸件凝固速度均匀并有利于压力传递，提高铸件内部质量； 2）保证压铸合金填充时的流动性，具有良好的成型性和提高表面质量； 3）稳定铸件尺寸精度，改善力学性能； 4）提高压铸生产率； 5）降低模具热交变应力，提高模具使用寿命 2锁模力的确定 锁模力的作用是为了克服压铸过程中 的反压力，以锁紧模具的分型面，防止合金液体飞溅，保证铸件尺寸精度。 查 10如下关系式： K （ 式中： 压铸机有效的锁模力（ K 安全系数，一般 K 取 主胀型力，作用在分型面上的投影面积，包括浇铸系统、溢流排气系统的面积的力（ 式 10； 分胀型力，作用在滑块斜楔上的法向分力所引起的胀型力之和（ 按式 10算； 3确定比压 根据 10择，液力偶合器壳体根据工作需要应当属于耐气密性件，故应选则 p=80 120 4计算胀型力 10式中： 同上； A 铸件在分型面上的投影面积，多腔则为各投影面积之和，一般7 另加 30%作为浇铸系统与溢流排气系统的面积（ 2 P 比压（ ,取 p=100则 010042 D =分 =10 =0 A=42D =5752 =根据 A = A =压射比压 p=100 8图 4，取横坐标 上引垂线交纵坐标 100水平线于一点，该点位置介于 种型号的压铸机之间，压室直径可取 )1125(60 J 和)1140(65 J 按公式计算锁型力 K=1 及法向反压力 时 100 压铸机锁型力为 2500小于 舍去；查 压铸机锁型力为 4000于 3 压铸机的模具最大尺寸：长 宽 =760660零件的尺寸是 575压铸机根本无法满足零件的要求需要重选之。根据 15中查到外国的 标准模架库中有长 宽 =10001000，能满足零件的需求，用之。所对应的压铸机型号为： 200型。 3 3 确定模具基本结构方案 8 定模型凹模数 根据压铸件的产量大小 以及轮廓尺寸形状及投影面积，压铸机的压室容量，浇铸系统设置和模具综合成本等方面，可确定应为一模一腔。 用通用模架和通用模座 壳体的厚度为 165据 3得初步确定应用 I 型标准模架，其标准结构见图 3。 图 3 标准模架（ 10001000 定分型面、浇铸系统和排溢系统 1 确定分型面 凸凹模接触的面就是分型面， 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇铸系 统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： 1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处； 9 2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边； 3) 保证塑件的精度要求； 4) 满足塑件的外观质量要求； 5) 便于模具加工制造； 6) 对成型面积的影响； 7) 对排气效果的影响； 8) 对侧向抽芯的影响。 其中最重要的是第 5）和第 2）、第 8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工 的分型面。如图 2 所示，采用 I I 这样一个平直的分型面，凹模做成平的就行了，胶位全部做在凸模，大大简化了模具的加工 ,见图 2。查 3的众多分型面的种类中选择“平直分型”。 2 确定浇铸系统 在压铸过程中，熔融合金在压铸机压力作用下充填模具凹模的通道称为浇铸系统。浇铸系统设置在定模一侧，是由直浇道、横浇道和内浇口三个部分组成，有如下几点作用： 1）浇铸系统主要是引导熔融合金以一定的方式充填满模具型腔，并对熔融合金的流态，流向，排气条件，模具热分布，压力传递，填充时间与熔融合金通过内浇口的速度起着主要 的控制作用； 2）浇铸系统是影响模具型腔填充状态和铸件内部及表面质量的主要因素； 3）浇铸系统的合理与否，直接影响模具的寿命及生产效率。 浇铸系统的设计要点如下： 1）设计前首先要掌握熔融合金的流态规律，了解熔融合金充填特性； 2）合理地选择浇道结构尺寸和形状，必要时对内浇口及横浇道其尺寸要留有设计余地，待试模时修整定型； 3）浇口的进口处不应使金属有正面冲击和发生逆流现象； 4）浇口应使金属均匀地流入型腔，内外浇口连接处截面变化应均匀过渡； 5）外浇口截面积应大于或等于内浇口截面积； 6）对于薄壁及形状复 杂的零件，应使内浇口厚度及宽度先选最小值，厚度宽度越小，射入速度越大，效果越好。但对于厚壁零件可使浇口厚度及宽度放大，但应留余量，待试模修整后定，根据上述设计要求及零件的形状10 查 8定选择中心浇口。 （ 1）直浇道的设计： 直浇道的设计要点： 1）直浇道直径即浇口套直径根据铸件所需比压来确定； 2）直浇道厚度及余料厚度一般取直径的3121； 3）压室与浇口套宜制成一体，如分开制造时，应选择合理的配合精度和配合 间隙，同时压室内径与浇口套内径应有一定同轴度要求； 4）为了便于直浇道余料的脱模，可在浇口套靠近分型面的一端内孔处15 25围内做出 1 30 2的出模斜度； 5）与直浇道相接的横浇道一般设置在浇口套上方，防止金属液在压射前留进型腔； 6）压室和浇口套内孔表面粗糙度 m； 7）浇口套结构形式查 8图 5。 直 流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗 称浇口套，或称唧咀），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有 15， 20 等几种。由于注射机的喷嘴半径为 15，所以唧咀的为 图 5 浇口套 结构形式 11 主流道衬套的固定：因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上，采用止转螺钉定位。 （ 2）横浇道和内浇口的设计： 1）横浇道是金属液从直浇道留入内浇口的通道，其作用是是从直浇道流来的金属液能以一定的温度 t、压力 p、速度 v 平 稳地过渡到内浇口，使金属液成理想流向充填凹模。横浇道的截面形状和铸件的结构特点有关，一般以扁梯形为主。横浇道的设计原则如下： 横浇道截面积应相等，不宜突然收缩和扩张，以减少金属流动阻力，达到均衡流速； 应选择梯形截面，尽量不选用圆形截面，以改善填充及排气条件； 横浇道应保持一定的长度，并且要有一定的厚度，不要过薄及过厚； 卧室冷压室压铸机用模具其横浇道必须设计在直浇道上方，以防止压射前金属液自动留入型腔； 横浇道顺着熔融合金流动方向研磨， m； 查 3定横浇道的尺寸参数。 2）内浇口是指金属液进入型腔前横浇道后端至铸件之间的通道入口，他的作用是调整横浇道输送的合金液的流速，使之成为理想的流态而充满型腔。内浇口的位置设计在压铸模设计中占有非常重要的地位。其设计原则： 熔融合金流入型腔后，不宜立即封闭分型面，以防止排气不良而使铸件未能填满而产生气孔； 从内浇口导入的合金，应先填充型腔远端难以排气的部位，再流向分型面以利于排气； 内浇口的位置应选择在充满型腔各部位都具有最短流程的位置处，避免直接冲击凸模； 铸件精度及表面质量 要求较高的部位，不宜设置内浇口，铸件的螺纹位置也不宜设置外浇口； 薄壁复杂件易采用较薄的内浇口。 根据以上要求和零件的复杂程度，选择 3第一种。再查 8表 5内浇口壁厚经验数值，如下图 6 所示。 12 图 6 内浇口及横浇道连接图 （ 3）溢流槽的设计： 溢流槽的作用： 1）存储带有杂质和冷污的金属，也起过渡排气的作用； 2）可容纳充填中形成的涡流和冷隔的金属液体； 3）布置在模型温度低的部位时可起到调节模型凹模温度场分布的作用； 4）对于真空压铸和定向抽气压铸时 ，溢流槽处常作为引出气体的起始点； 5）作为铸件存放，运输及加工时的支承、吊挂、装卡或定位的附加部分。 溢流槽的设计要点主要表现在以下几方面： 1）金属液在横浇道内或进入凹模后最先冲击部位； 2）受金属液冲击的凸模背面； 3）两股或多股金属液相汇合，容易产生涡流裹气或氧化夹杂的区域； 4）由于型腔形状所形成的涡流部位； 5）金属液最后填充的部位； 6）需要改善金属液流态抑制涡流、紊流的部位； 7）内浇口两侧或其他金属液不能直接充填的死角区域； 8）大平面上容易产生缺陷集中的部位； 9）型腔温度较低的部位； 10）铸件壁厚过薄难以充填的部位； 11）铸件壁厚过厚易产生缩孔、疏松的部位； 13 12）其他排气条件不良的部位。 溢流槽的尺寸：溢流槽的容积和单个溢流槽的尺寸参见书 3图 7。 图 7 铝合金所用溢流槽尺寸 （ 4）排气槽的设计： 在压铸过程中，为了使空气便于排除，确保铸件成型，必须设计排气槽。排气槽的位置选择原则上与溢流槽相同，在分型面上设置的排气槽的形状和尺寸参考书 12行设计，查得铝合金的排气槽的参数如下表 3所示。 表 3 排 气槽的尺寸（节选） 合金种类 排气槽深度（ 排气槽宽度（ 说明 铝合金（ 25 排气槽在离开凹模 20 30，可将其深度增加至 提高排气效果 当排气槽离开型腔 20 30距离后，宽度和深度可适当增加。另外，推杆和复位杆与凸模之间的间隙也可作为排气系统。 3 抽心机构的确定 由于零件外表面不存在侧凸、侧凹或侧孔等特征，故不需要抽心机构。 4 模架与成型零件的分析 14 模架设计的要点： 1）磨架应有足够的刚性，在承受压铸机锁模力 的情况下不发生变形； 2）模架不宜过于笨重，以便装卸、修理和搬运，并减轻压铸机负荷； 3）凹模的反压力中心应尽可能接近压铸机合模力的中心，以防压铸机受力不均造成锁模不严； 4）模架在压铸机上的安装位置应与压铸机规格或通用模座规格一致； 5）为了便于模架的调运和安装，在动定模上应有吊环螺钉； 6）镶块到模架边缘的模面上需留有足够的部位，以便设置导柱、导套、销钉、紧固螺钉的位置； 7）连接模板的紧固螺钉和定位销钉的直径和数量，应根据受力大小取，位置分布均匀； 8）模具的总厚度必须大于所选用压铸机的最小合模间距； 9）根据前面的设计和计算，已经确定应用 的 准模架，其结构见图 3。 （ 1）加热与冷却系统的设计： 1）加热系统的设计： 加热模具的热源有煤气、电热、感应及红外线等。用煤气加热的结构简单。查 10以确定铝合金模具的预热温度为 180 C 300C 。 2）冷却系统的设计： 模具的冷却：要想提高压铸模生产效率以及压铸件的质量和致密性，在很大程度上取决于模温的调节。对于大中型或厚壁铸件和大批量 生产中，在连续操作时，为了保证铸件优质高产，可在模具内设置水冷却装置，使热量随着冷却水循环流动而迅速排出。 模具的冷却方法有风冷和水冷两种，其特点如下： （ 1）风冷的特点： 风冷法的风力来自鼓风机和压缩空气； 模具内部不需设置冷却装置； 能将模具余料吹匀，并加速驱散涂料所挥发的气体，减少铸件气孔； 冷却速度慢，生产效率低，用于要求散热量较小的模具。 （ 2）水冷的特点： 在模具内增设冷却水道，使循环水通入成型镶块或凸模内。因此，增加了模具结构的复杂程度； 冷却速度比风冷要快，生产效率高，控制比较方 便； 15 要求控制冷却水的温度和防止在水道内沉淀物的沉积； 用于要求散热量大的模具。 由于液力偶合器的壳体模具是属于大型模具，所以冷却方法应采用水冷比较合理，由于水冷使模具结构变得复杂，现将水冷的设计方法简述如下： 冷却水道要求布置在型腔内温度最高、热量比较集中的区域，流路要畅通，无堵塞现象； 模具镶拼结构上有冷却水通过时，要求采取密封措施，防止泄露。对于组合式薄片镶块的冷却通道，可采用铜管或钢管，装配在镶块中，钢管可兼作镶块的定位销，水管内径一般取 10 18； 冷却水道直径，推荐为 8 16，其孔壁距离浇口或凹模的壁面一般取 10 15 水管接头尽可能设置在模具下面或操作者的对面一侧，其外径尺寸应统一，以便接装水路胶管。 冷却水道的布置形式有以下几种： 成排凸模冷却通道的布置形式参 21个凸模的冷却通道的进出口采用多通道结构，以缩短水道的连接距离，便于控制每个凸 模的温度； 单个凸模冷却通道的布置形式见 21 分流器冷却通道的布置形式见 21b； 浇口套螺旋式冷却通道的布置形式见 21 组合薄片镶块冷却通道的布置形式见 21 内浇口下部的冷却通道的布置形式见 21b、 c； 此外，冷却水道不应布置在正对内浇口的下方，否则加速内浇口处的金属液的凝固参见 21位置应加以修整参见 21 型零件的设计 压铸模的成型零件主要是指凸模和凹模。成型零件的形式分为整体式和镶拼式。当零件的尺寸较小时一般用整体式，而大中型零件大都采用镶拼式结构。镶拼式结构的优点是互换性好。镶拼结构的设计要点如下： 1） 便于机械加工，以达到成型部位的尺寸精度和组合部位的配合精度； 2） 保证镶块及凸模强度和提高相对位置的稳定性； 3） 不应产生锐边和薄壁； 4） 镶拼间隙方向与出模方向应该一致； 16 5） 有利于热处理； 6） 便于维修和调换； 7） 不妨碍铸件外观，有利于飞边去除； 根据以上原则参考零件的结构形式最终采用图 8 所示的形式： 1 2 凹模嵌件； 3 定模板； 4 定模套板 图 8 凹模与定模套板的固定形式 如上图所示的定位形式，现在计算凹模嵌件的凹模尺寸，查 10块尺寸推荐值表中查零件的 =575 500 600 之间，零件的高度 H=165 3到凸模与凹模尺寸计算式： 0 ( 0 . 7 0 . 8 ) L L L K 0 ( 0 . 7 0 . 8 ) H H K H 式中 K 合金收缩率，查 3表 4铝合金的收缩率为 （ %，一般取 K= L、 H 凹模 宽度及深度尺寸（ L 、 H 制品宽度及高度尺寸（ 制品标注公差（ 凹模标注公差（ 17 上式中的 的确定查 10知，模具的制造公差是成形铸件公差值的1154，即 =（ 1154）； 经过计算得出 L=， H=，而凹模嵌件的 的壁厚根据经验数据应为 45 3，零件外出模斜度 40 ，内出模斜度 1 。 模套板的设计 定模套板的作用是固定凹模的模板，查 3下列设计公式： 1 )套板高度 H=h 铸件的高度（ c 系数，一般取 =75 )内框尺寸1 2式中1l 铸件外轮廓尺寸； e 常数，一般取 20 50 5 7 5 2 4 5 6 6 5l )套板外形尺寸： t 按下式计算： 222 1 184 L 式中 t 套板模框厚度（ H 套板高度（ 材料的许用强度（ 410； 1P 套板侧面受到的总压力（ N），1P=1 P 压射比压（ 410； 18 1L 铸件在 L 面的投影长度（ h 铸件高度（ 2P 套板 B 侧面承受的总压力（ N）； 222 1 184 L = 2 2 461 0 0 1 6 5 ( 1 0 0 1 6 5 ) 8 1 0 0 1 6 5 1 6 5 1 0 1 04 2 4 5 2 7 5 1 0 = t=100侧加 100 定模套板的总宽度为575+200=775 动模套板的设计方法同上，查 21定之。 撑板的设计计算 支撑板是动模套板下面的板料，其作用是固定和加强，选择支撑板厚度的原则是： 1） 铸件分型面投影面积大，支撑板厚度取较大，反之取小； 2） 在投影面相同的情况下，压射比压大，支撑板厚度较大，反之取小； 3） 当座板上的垫块设置在支撑板长边两端时，则支撑板厚度取大值，反之取小； 4） 当采 用不通套板时，套板底部厚度应为支撑板的 。 支撑板的加强形式，当垫块间距大或支撑板厚度小时，可借助推板导柱或采用支柱，以增强对支撑板的支撑作用。支撑板的厚度按下式计算：2式中 t 支撑板厚度（ S 垫块距离（ L 支撑板长度（ P 压射比压（ 19 A 铸件及溢流 槽的分型面上的投影（ ； 材料许用弯曲强度（ 一般取 16
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