电源盒压铸模具设计【三维UG】【含CAD图纸】
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- 内容简介：
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XXXXX学院毕 业 设 计（论 文）题目（电源盒压铸模设计）系别： XXXX学院专业名称：XXXX学生姓名：学号： XXXX指导教师姓名、职称：完成日期 年 月 日I摘 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硬度较高，形状较为复杂且铸件壁较厚，而且生产率极高。压铸模具是压力铸造生产的关键，压铸模具的质量决定着压铸件的质量和精度，而模具设计直接影响着压铸模具的质量和寿命。因此，模具设计是模具技术进步的关键，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、推出机构设计以及模体结构设计。根据铸件的形状特点、零件尺寸及精度，选定了合适的压铸机，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的尺寸及精度，在材料的选取及热处理要求上也作出了详细说明，并在结合理论知识的基础上，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。根据有关资料，采用扁平侧面浇注系统，降低了浇注时金属液对型芯的冲击，确定了铸造工艺参数：铸件加工余量取0.10.75mm，收缩率为0.40.7，脱模斜度为2545。模具整体尺寸为CI-4060-A150-B110-C120 mm，符合所选压铸机安装空间。抽芯采用滑块机构，拼合形式为两瓣式。推出机构采用6根端面直径12mm的圆截面推杆，推杆兼复位杆作用。经计算，推杆受力符合要求。通过电脑模拟显示，模具能够正常工作，开启灵活。关键词：压力铸造；压铸模具；铝合金铸件；电源盒Abstract Die-casting molding technology is playing a key role in non-ferrous metal structure forming processes. Die-casting processs features are the strength and hardness of die casting on high, thin-walled castings with complex shape can be cast, and the production is efficient. The die-casting die is the key for the process of die casting, its quality decides the quality and accuracy of castings, and the design of the die-casting die affects its quality and operating life directly. Therefore, designing the die-casting die is the key to technological progress; it is also an important factor in the development of mold.Based mainly on parts of the design integrity of the structure and size, it scheme out the required spare parts. Design elements include: design of gating system, forming part design, core-pulling mechanism design, the ejector design and the mold body structure design. According to the shape of features , parts size and accuracy, the author selected the appropriate die casting machine, through the exactly calculate and consult design handbooks, confirm the size and accuracy of the forming part and mold body structure, it also makes particular instruction on the material selection and the requirements of the heat treatment, with theoretical basis, plotting out pictorial drawing and casting drawing of the parts by using computer software to ensure the manufacture of die-casting die.Based on the datum, use flat side gating system which can reduce pouring molten metal on the impact of cores, it ensure the technological parameter of the mold: the allowance of the casting was 0.10.75mm, shrinkage rate was 0.40.7, draft angle was 2545. The size of the die-casting mold was 450x550X450H mm, which satisfy the space of the die casting machine which is chosen. The core-pulling mechanism of the mold was optional side slider core-pulling mechanism, Introduced organizations selected two push plate. The diameter of the ejector pin with a cylindrical head was 26mm, and was also used as return pin. The stress of the ejector pin was conformance to the requirement by calculate. The simulation by computer shows that the mold works function normally, and it can dexterous and quickly to open.Keywords: die casting; die-casting mold; zinc alloy castings; Tower pulley III 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1课题意义11.1.1 压力铸造的特点11.1.2压铸模具设计的意义21.2压铸发展历史、现状及趋势21.2.1压铸的发展历史21.2.2我国压铸产业的发展31.2.3压铸产业的发展趋势41.3毕业设计内容5第2章 压铸模具的整体设计72.1 铸件工艺性分析72.1.1 铸件立体图及工程图72.1.2 铸件分型面确定82.1.3 浇注位置的确定92.2 压铸成型过程及压铸机选用92.2.1 卧式冷室压铸机结构92.2.2 压铸成型过程102.2.3压铸机型号的选用及其主要参数112.3 浇注系统设计112.3.1 带浇注系统铸件立体图112.3.2 内浇口设计122.3.3 横浇道设计132.3.4 直浇道设计142.3.5 排溢系统设计142.4 压铸模具的总体结构设计15第3章 成型零件及斜滑块结构设计183.1 成型零件设计概述183.2浇注系统成型零件设计183.3 铸件成型零件设计203.3.1 成型收缩率203.3.2 脱模斜度213.3.3 压铸件的加工余量213.3.4铸件成型尺寸的计算213.4 成型零件装配图24第4章 推出机构和模体设计264.1 推出机构设计264.1.1排气结构设计264.1.2 脱模机构的设计264.13 脱模机构的选用原则264.1.4 脱模机构类型的选择264.1.5 推杆机构具体设计264.2 注射模温度调节系统274.2.1 温度调节对铸件质量的影响2743 模架及标准件的选用28431 模架的选用2844侧向抽芯机构类型选择3045斜导柱侧向抽芯机构设计计算3046 成型零件材料选用3547 注射模用钢种35第5章 结论36参考文献37致 谢39 VXXXX学院本科毕业设计第1章 绪论1.1课题意义1.1.1 压力铸造的特点高压力和高速度是压铸中熔融合金充填成型过程的两大特点。压铸中常用的压射比压在几兆帕至几十兆帕范围内，有时甚至高达500MPa。其充填速度一般在0.5120m/s范围内，它的充填时间很短，一般为0.010.2s，最短的仅为千分之几秒。因此，利用这种方法生产的产品有着其独特的优点。可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件。其压铸出的最小壁厚：铝合金为0.3mm；铝合金为0.5mm。铸出孔最小直径为0.7mm。铸出螺纹最小螺距0.75mm。对于形状复杂，难以或不能用切削加工制造的零件，即使产量小，通常也采用压铸生产，尤其当采用其他铸造方法或其他金属成型工艺难以制造时，采用压铸生产最为适宜。铸件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。铸件的尺寸精度为IT12IT11面粗糙度一般为3.20.8m，最低可达0.4m。因此，个别压铸件可以不经过机械加工或仅是个别部位加工即可使用1。压铸的主要优点是：(1)铸件的强度和表面硬度较高。由于压铸模的激冷作用，又在压力下结晶，因此，压铸件表面层晶粒极细，组织致密，所以表面层的硬度和强度都比较高。压铸件的抗拉强度一般比砂型铸件高25%30%，但收缩率较低。(2)生产率较高。压力铸造的生产周期短,一次操作的循环时间约5 s3 min ,这种方法适于大批量生产。虽然压铸生产的优势十分突出，但是，它也有一些明显的缺点：(1)压铸件表层常存在气孔。这是由于液态合金的充型速度极快，型腔中的气体很难完全排除，常以气孔形式存留在铸件中。因此，一般压铸件不能进行热处理，也不宜在高温条件下工作。这是由于加热温度高时，气孔内的气体膨胀，导致压铸件表面鼓包，影响质量与外观。同样，也不希望进行机械加工，以免铸件表面显露气孔。(2)压铸的合金类别和牌号有所限制。目前只适用于锌、铝、镁、铜等合金的压铸。而对于钢铁材料，由于其熔点高，压铸模具使用寿命短，故钢铁材料的压铸很难适用于实际生产。至于某一种合金类别，由于压铸时的激冷产生剧烈收缩，因此也仅限于几种牌号的压铸。(3)压铸的生产准备费用较高。由于压铸机成本高，压铸模加工周期长、成本高，因此压铸工艺只适用于大批量生产2。1.1.2压铸模具设计的意义模具是压铸件生产的主要工具，因此在设计模具时应尽量注意使模具总体结构及模具零件结构合理，安全可靠，便于制造生产，压铸模浇排系统需合理设计。模具的加工、装配要到位，配合需适当，压铸模具的优化也是一个重要方面。压铸模具的优良程度很大程度上取决浇注系统以及排溢系统的设计。压铸生产中，因为模具浇道形状、浇口与排溢口位置及压铸力等控制参数选择不合理导致压铸件缩孔、冷隔或者气孔等缺陷的情况常有出现。而对浇道和排溢口的形状、大小、位置以及压铸机压射工艺参数经过优化后可以大大减少这些缺陷3。综上所述，压铸模具的合理设计对于生产出高质量的铸件具有重要意义。1.2压铸发展历史、现状及趋势1.2.1压铸的发展历史压铸始于19世纪，其最初被用于压铸铅字。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（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年代用于铝合金压铸零件生产。压铸广泛应用于工业生产还只是上世纪初，用于现金出纳机、留声机和自行车的产品生产。1904年英国的法兰克林（H. H. Franklin）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（H. H. Doehler）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。这种压铸机是利用压缩空气推送铝合金经过一个鹅颈式通道压入模具内，但由于密封、鹅颈通道的粘咬等问题, 这种机器没有得到推广应用。但这种设计是生产铝合金铸件的第一次尝试。20世纪20年代美国的Kipp公司制造出机械化的热室压铸机，但铝合金液有浸蚀压铸机上钢铁零部件的倾向，铝合金在热室压铸机上生产受到限制。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迈出重要一步3。20世纪50年代大型压铸机诞生，为压铸业开拓了许多新的领域。随着压铸机、压铸工艺、压铸型及润滑剂的发展，压铸合金也从铅合金发展到锌、铝、镁和铜合金，最后发展到铁合金，随着压铸合金熔点的不断增高而使压铸件应用范围也不断扩大。1.2.2我国压铸产业的发展我国压铸工业在近半个世纪的发展中有了长足的进步。作为一个新兴产业，其每年都以8%12%的良好势头快速发展。目前，我国拥有压铸厂点及相关企业2600余家，压铸机近万台，年产压铸件50余万吨。其中铝压铸件占67.0%、锌压铸件31.2%、铜压铸件1.0%、镁压铸件0.8%。我国的压铸厂点及相关企业中，压铸厂点2000余家，占企业总数的80%以上，压铸机及辅助设备企业、模具企业、原辅材料企业近398家，占13.7%，科研、大专院校、学会等其他单位合计112个，占总数的3.8%5。压铸机生产方面，我国约有压铸机生产企业20多个，年生产能力超过1000台，压铸机的供应能力很强。其中的中小型压铸机的质量较好，大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口，2000吨以上的压铸机正在研制中5。种种情况表明，中国的压铸产业已经相当庞大。但是，与压铸强国相比，中国的压铸业还有着较大的差距。中国压铸企业的规模较小，企业素质不高，技术水平落后，生产效率较低。虽然与美国、日本等压铸先进国家相比，我国压铸件的生产占有一定的数量优势，但我国压铸企业以小型工厂为主，因此在管理水平和工作效率上，较之有很大的差距。另外，虽然我国生产的中小型压铸机质量较好，但大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口，每年进口压铸机100台以上6。由此可见，我国不能算作压铸强国，只能是压铸大国。近年来，由于中国工业的迅速发展，压铸产业已经逐渐向很多市场迈进。以中国的轿车工业压铸市场为支柱，中国的压铸业已经向摩托车行业、农用车行业、基础设施建设市场、玩具市场、家电产业等多个方向快速拓展，其势头方兴未艾7。1.2.3压铸产业的发展趋势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，开始对压铸设备提出新的更高的要求，传统压铸机已经不能满足这些要求，因此，新型压铸机以及新工艺、新技术应运而生。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8。以下介绍的便是压铸行业中出现的新工艺技术。(1)真空压铸真空压铸是利用辅助设备将压铸型腔内的空气抽除且形成真空状态，并在真空状态下将金属液压铸成形的方法。其真空度通常在380600毫米汞柱的范围内，可以通过机械泵获得。而对于薄壁与复杂的铸件，真空度应该更高。由于型腔抽气技术的圆满解决，真空压铸在20世纪50年代曾盛行一时，但后来应用不多。目前，真空压铸只用于生产要求耐压、机械强度高或要求热处理的高质量零件，其今后的发展趋向是解决厚壁铸件和消除热节部位的缩孔，从而更有效地应用于可热处理和可焊接的零件。真空压铸的特点是：显著减少了铸件中的气孔，增大了铸件的致密度，提高了铸件的力学性能，并使其可以进行热处理。消除了气孔造成的表面缺陷，改善了铸件的表面质量。可减小浇注系统和排气系统尺寸。由于现代压铸机可以在几分之一秒内抽成需要的真空度，并且随着铸型中反压力的减小，增大了铸件的结晶速度，缩短了铸件在铸型中的停留时间。因此，采用真空压铸法可提高生产率10%20%.采用真空压铸时，镁合金减少了形成裂纹的可能性（裂纹时镁合金压铸时很难克服的缺陷之一，经常发生在型腔通气困难的部位），提高了它的力学性能，特别是可塑性。（2）充氧压铸国外在分析铝合金压铸件的气泡时发现，其中气体体积分数的90%为氮气，而空气中的氮气体积分数应为80%，氧气的体积分数为20%。这说明气泡中部分氧气与铝液发生了氧化反应。因此出现了充氧压铸的新工艺9。充氧压铸是消除铝合金压铸件气孔，提高铸件质量的一个有效途径。所谓充氧压铸是在铝液充填型腔，用氧气充填压室和型腔，以置换其中的空气和其他气体，当铝金属液充填时，一方面通过排气槽排出氧气，另一方面喷散的铝液与没有排除的氧气发生化学反应而产生三氧化二铝质点，分散在压铸件内部，从而消除不加氧时铸件内部形成的气孔。这种三氧化二铝质点颗粒细小，约在1m以下，其重量占铸件总重量的0.1%0.2%,不影响力学性能，并可使铸件进行热处理10。（3）精速密压铸精速密压铸是一种精确地、快速的和密实的压铸方法，又称套筒双冲头压铸法。国外在20世纪60年代中期开始在压铸生产中应用这一方法。精密速压铸法在很大程度上消除了气孔和缩松这两种压铸件的基本缺陷，从而提高了压铸件的使用性能，扩大了压铸件的应用范围。（4）半固态压铸半固态压铸是当金属液在凝固时，进行强烈的搅拌，并在一定的冷却速率下获得50%左右甚至更高的固体组分浆料，并将这种浆料进行压铸的方法。半固态压铸的出现，为解决钢铁材料压铸模寿命低的问题提供了一个方法，而且对提高铸件质量、改善压铸机鸭舌系统的工作条件，都有一定的作用，所以是用途的一种新工艺11。1.3毕业设计内容本课题设计内容是铝合金电源盒铸件压铸模具设计，主要包括浇注系统和排溢系统，成形零件，抽芯机构，推出机构以及模体结构等，其设计步骤如下：（1）设计压铸模具总体结构；（2）设计浇注系统；（3）设计成型零件系统；（4）设计抽芯系统机构；（5）设计模体、顶出及复位机构。主要设计方法为：运用UG绘制整个模具的装配图、立体图和具体的零件图、立体图。然后对整个模具的工作过程进行模拟以保证其动作过程灵活。第2章 压铸模具的整体设计2.1 铸件工艺性分析2.1.1 铸件立体图及工程图所用零件为铝合金电源盒，材料ADC12，铸造精度CT5，最大尺寸123.00X262.00X74铸件中心是一个较深的型腔，侧壁有凸台，凸台上有直径为14mm的通孔。壳体的底端有6个直径为10mm的小孔，铸件平均壁厚5.5mm，其立体图如图2-1，工程图如图2-2。图2-1 铸件立体图图2-2 铸件工程图2.1.2 铸件分型面确定压铸模的定模与动模表面通常称为分型面，分型面是由压铸件的分型线决定的。而模具上垂直于锁模力方向上的接合面，即为基本分型面。此壳体铸件的分型面选择现有三种方案如图2-3所示。选择面，使铸件整体放在定模中，保证了铸件的同轴度，有利于气体的排出，同时I-I面也是铸件的最大投影面。选择面，铸件的同轴度不易保证。选择面，由于合模不严会使分型面处产生飞边，不易清除痕迹，也不利于浇注系统的放置。综上分析决定选取I-I面为该铸件的分型面。图2-3 铸件分型面选择2.1.3 浇注位置的确定铸件中心有型芯，所以不宜采用中心浇注，因此采用底端浇注，浇注位置选在平台的端面。2.2 压铸成型过程及压铸机选用2.2.1 卧式冷室压铸机结构卧式冷室压铸机基本组成如图2-4所示。图2-4 卧式冷室压铸机1增压器；2蓄能器；3压射缸；4压射冲头；5压室；6定座板；7拉杆；8动座板；9顶出缸；10曲肘机构；11支承座板；12模具高度；13合模缸；14机体；15控制柜；16电机及泵此类压铸机的基本结构分为5部分：(1)压射机构 主要作用是在高压力下将熔融的金属液压入型腔的压射机构。压射压力、压射速度等主要工艺参数都是通过它来控制的，其中包括压室、压射冲头、压射缸、增压器和蓄能器。(2)合模机构 其作用是实现压铸模的开启和闭合动作，并在压射成型过程中具有足够而可靠的锁模力，以防止在高压压射时，模具被推开或发生偏移。(3)顶出机构 在压铸件冷却固化成型并开启模具后，顶出缸驱动压铸模的推出机构，将成型压铸件及浇注余料从模具中顶出，并脱出模体，其中包括顶出缸和顶杆。(4)传动系统 通过液压传动或机械传动完成压铸过程中所需要的各种动作。包括电机、各种液压泵及机械传动装置。(5)控制系统 控制系统控制柜指令液压系统和机械系统的传动元件，按压铸机压射过程预定的工艺路线和运行程序动作，将液压动作和机械动作有机的结合起来，完成准确可靠、协调安全的运行规则12。2.2.2 压铸成型过程卧式冷室压铸机的压住成型过程主要分为4个步骤，如图2-4所示。 (a)合模过程 (b)压射过程 (c)开模过程 (d)铸件推出过程图2-5 压铸成型过程(a)合模过程 压铸模闭合后，压射冲头1复位至压室2的端口处，将足量的液态金属3注入压室2内。(b)压射过程 压射冲头1在压射缸中压射活塞高压作用下，推动液态金属3通过压铸模4的横浇道6、内浇口5进入压铸模的型腔。金属液充满型腔后，压射冲头1仍然作用在浇注系统，使液态金属在高压状态下冷却、结晶、固化成型。(c)开模过程 压铸成型后，开启模具，使压铸件脱离型腔，同时压射冲头1将浇注余料顶出压室。(d)推出铸件过程 在压铸机顶出机构作用下，将压铸件及其浇注余料顶出，并脱离模体，压射冲头同时复位13。2.2.3压铸机型号的选用及其主要参数本课题设计的压铸件在分型面的投影面积为854cm2,压铸件的重量为0.722.5kg,铝合金一般件的推荐压射比压为1320MPa，动模板最小行程为108mm,采用常用的卧式冷室压铸机，其型号为J1163E。压铸机主要参数如下：压射力为368600kN；压室直径为70100mm；最大浇注量（铝）为9kg；浇注投影面积为4031649；动模板行程为600mm；拉缸内空间水平垂直为750mm750mm。2.3 浇注系统设计压铸模浇注系统是将压铸机压室内熔融的金属液在高温高压高速状态下填充入压铸模型腔的通道。它包括直浇道、横浇道、内浇口、以及溢流排气系统等。它能调节充填速度、充填时间、型腔温度，因此它决定着压铸件表面质量以及内部显微组织状态，同时也影响压铸生产的效率和模具的寿命14。2.3.1 带浇注系统铸件立体图铸件立体图如图2-6所示，溢流槽设于分型面四个对角处，用于有序的排除型腔中的气体和排除并容纳冷污的金属液以及其他氧化物。图2-6 带浇注系统铸件2.3.2 内浇口设计 （1）内浇口速度 由参考文献15查得，铝合金铸件内浇口充填速度Vn的推荐值为3050m/s，选取为40m/s。 （2）充填时间 经计算，压铸件的平均壁厚约为5mm，利用参考文献16中的经验公式。t=35(b-1) （2-1）式中t-充填时间，ms；b-压铸件平均壁厚，mm可求出t=35(3.8-1)=98ms0.1s。（3）内浇口截面积的确定内浇口截面积的确定可由公式（2-2）得出：Ag=Ggt=vvnt (2-2)式中：Ag内浇口横截面积，；通过内浇口金属液的总质量，；液态金属的密度，； g内浇口流速，； t型腔的填充时间，；V通过内浇口金属液的体积，cm3；Vn型腔的充填速度，。计算得出数值如下：Ag=1014.740000.12.5cm2(4)内浇口厚度、长度、宽度的确定由内浇口厚度、宽度和长度的经验数值表，适当选取此铝合金铸件内浇口厚度为10mm，长度为22.5mm，宽度为100mm。2.3.3 横浇道设计（1）横浇道的形式及尺寸根据铸件及内浇口特点，选用T形浇道，截面为矩形，浇道形状及尺寸如图2-7。（2）横浇道与内浇口的连接方式为了防止金属液对型芯的正面冲击，横浇道与内浇口采用了端面联接的方式，见图2-8。图2-8 端面联接方式图2-8中具体尺寸为：h1=2.5mm；r2=3.5mm；h2=7mm；=45。2.3.4 直浇道设计直浇道尺寸由浇口套尺寸决定。浇口套内径与压室内径相同，由于压铸机选择型号为J1163E，其压室直径为70，80，100。选取100为浇口套内径，其他尺寸根据情况自行设计，具体尺寸见附录。2.3.5 排溢系统设计排溢系统由排气道、溢流槽、溢流口组成。如图2-9所示，选用半圆形结构的排溢系统。图2-9 排溢系统结构（1)溢流槽尺寸设计溢流槽尺寸选取：溢流口厚度h=0.5mm；溢流口长度l=4mm；溢流口宽度s=72mm；溢流槽半径r=15mm。（2）排气道设计排气道相关尺寸选取为：排气槽深度为0.12mm；宽度为15mm。2.4 压铸模具的总体结构设计压铸模由定模和动模两个主要部分组成。定模固定在压铸机压室一方的定模座板上，是金属液开始进入压铸模型腔的部分，也是压铸模型腔的所在部分之一。定模上有直浇道直接与压铸机的喷嘴或压室连接。动模固定在压铸机的动模座板上，随动模座板向左、向右移动与定模分开和合拢，一般抽芯和铸件顶出机构设于其内。压铸模具的基本结构及零件明细表如图2-10所示，它通常包括以下六个部分。（1）成型零件部分。在合模后，由动模镶块和型腔镶块形成一个构成压铸件形状的空腔，通常称为成型镶块。构成成型部分的零件即为成型零件。成型零件包括固定的和活动的镶块与型芯，如图中的镶块、主型芯、小型芯以及侧型芯等。有时成型零件还构成浇注系统的一部分，如内浇口、横浇道、溢流口和排气道等。（2）浇注系统。浇注系统是熔融金属由压铸机压室进入压铸模成型空腔的通道，如图中浇口套、浇道镶块以及横浇道、内浇口、排溢系统等。由于成型零件和浇注系统的零件均与高温的金属液直接接触，所以它们应选用经过热处理的耐热钢制造。（3）模体结构。各种模板、座架等构架零件按一定程序和位置加以组合和固定，将模具的各个结构件组成一个模具整体，并能够安装到压铸机上，如图中的垫块、支撑板、动模压板、定模套板、定模座板和动模座板等。导柱和导套是导向零件，又被称为导准零件。它们的作用是引导动模板与定模板在开模和合模时能沿导滑方向移动，并准确定位。（4）顶出和复位机构。将压铸件或浇注余料从模具上脱出的机构，包括推出零件和复位零件，如图中的推杆、推杆固定板和推板。同时，为使顶出机构在移动时平稳可靠，往往还设置自身的导向零件推板导柱和推板导套。为便于清理杂物或防止杂物影响推板的正确复位，还在推板底部设置限位钉。（5）侧抽芯机构。当压铸件侧面有侧凹或侧凸结构时，则需要设置侧抽芯机构，如图中斜滑块、侧型芯、斜滑块限位钉、弹顶销、弹簧等。（6）其它。除以上各结构单元外，模具内还有其它用于固定各相关零件的内六角螺栓以及销钉等17。图2-10 模具总装图第3章 成型零件及斜滑块结构设计3.1 成型零件设计概述成型零件是与高温金属液接触的零件，用于形成浇注系统和铸件。成型零件由浇注系统成型零件和铸件成型零件两部分组成。（1）浇注系统成型零件：浇道镶块、浇口套，用于形成浇注系统。（2）铸件成型零件：型芯、镶块、斜滑块块，用于形成铸件。成型零件的结构形式主要可以分为整体式和组合式两类。1）整体式结构 型腔和型芯都由整块材料加工而成，即型腔或型芯直接在模板上加工成型。2）整体组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，装入模板的模套内，再用台肩或螺栓固定。3）局部组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，局部镶有成型镶块的组合形式。4）完全组合式结构 由多个镶拼件组合而成的成型空腔。成型零件直接接触高温、高压、高速的液态金属，受机械冲击、磨损、热疲劳和化学侵蚀的反复作用，热应力和热疲劳导致的热裂纹则是破坏失效的主要原因，所以对成形零件的尺寸精度的要求尺寸精度高3-4级，对粗糙度的要求比铸件粗糙度高2级。由于本文中采用斜滑块抽芯系统，其也与液态金属直接接触，故放入本章介绍18。3.2浇注系统成型零件设计（1）浇口套的结构在浇口套中形成直浇道，常用浇口套的结构形式如图3-1所示。图（a）由于制造和装卸比较方便，在中小型模具中应用比较广泛。图（b）是利用台肩将浇口套固定在两模板之间，装配牢固，但拆装均不方便。图（c）是将压铸模的安装定位孔直接设置在浇口套上。图（d）、（e）型式用于中心进料图 （f）是导入式直浇道的结构型式。本课题选用图（a）的形式。图3-1 浇口套结构形式（2）浇口套与压室的连接方式连接方式如图3-2所示。图3-2（a）为平面对接：为了保证同轴度应提高加工精度和装配精度。图3-2（b）保证了它们的同轴度要求。图3-2 浇口套与压室连方式接本课题采用（a）类连接，即平面对接的方式，此类连接便于装卸。（3）浇口套的尺寸与配合精度浇口套尺寸根据具体情况设计，具体尺寸参见附录。配合精度：取、取、取 、取、取。（4）浇注系统成型零件的材料和硬度的要求压铸模具的浇注系统成型零件直接与高温、高压、高速填充的液态金属液接触，在短时间内温度变化很大，压铸模的工作环境十分恶劣，因此对浇注系统成型零件材料的选择应慎重。底座铸件模具设计按国家标准选取的材料为4Cr5MoSiV1,热处理要求为4448HRC。3.3 铸件成型零件设计3.3.1 成型收缩率成型收缩率是指铸件收缩量与成型状态铸件尺寸之比，收缩分三种情况（见图3-3）：（1）自由收缩 在型腔内的压铸件没有成型零件的阻碍作用，图中。（2）阻碍收缩 如图中，有固定型芯的阻碍作用。（3）混合收缩 如图中，这种情况较多。图3-3 压铸件收缩率的分类由参考文献16中查得铝合金的自由收缩率为0.6%0.8%，阻碍收缩率为0.3%0.4%，混合收缩率为0.4%0.6%。取YX041铝合金的自由收缩=0.7%，阻碍收缩为，混合收缩为3=0.5%。3.3.2 脱模斜度（1）脱模斜度的选取标准1）不留加工余量的压铸件。为了保证铸件组装时不受阻碍，型腔尺寸以大端为基准，另一端按脱模斜度相应减少；型芯尺寸以小端为基准，另一端按脱模斜度相应增大。 2）两面均留有加工余量的铸件。为保证有足够的加工余量，型腔尺寸以小端为基准，加上加工余量，另一端按脱模斜度相应增大；型芯尺寸以大端 为基准，减去加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。3）单面留有加工余量的铸件。型腔尺寸以非加工面的大端为基准，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。型芯尺寸以非加工面的小端为基准，减去斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应放大。（2）脱模斜度的尺寸配合面外表面最小脱模斜度取，内表面最小脱模斜度取。非配合面外表面最小脱模斜度取， 内表面最小脱模斜度取1。由于底座内腔深度50mm，则脱模斜度可取小。3.3.3 压铸件的加工余量由于铸件具有较为精确的尺寸和良好的铸造表面，所以一般情况下，可以不进行机械加工。同时，由于压铸件内部可能有气孔，所以应尽量避免再进行机械加工。但是，某些部位还是应该进机械加工。如装配表面、装配孔、成型困难没有铸出的一些形状，去除内浇口、溢流口后的多余部分等。底座铸件的加工余量选取根据参考文献15中推荐的加工余量选择，平面按最大边长确定，孔按直径确定。3.3.4铸件成型尺寸的计算成型零件表面受高温、高压、高速金属液的摩擦和腐蚀而产生损耗，因修型引起尺寸变化。把尺寸变大的尺寸称为趋于增大尺寸，变小的尺寸称为趋于变小尺寸。在确定成型零件尺寸时，趋于增大的尺寸应向偏小的方向取值；趋于变小的尺寸应向偏大的方向取值；稳定尺寸取平均值。根据参考文献16，成型零件尺寸的计算公式如下： 式中：成型件尺寸；成型零件制造偏差；压铸件尺寸（含脱模斜度、加工余量）；收缩率；n补偿系数；压铸件尺寸偏差。n为损耗补偿系数，由两部分构成，其一是压铸件尺寸偏差的，其二是磨损值，一般为压铸件尺寸偏差的，因此。成型零件尺寸制造偏差=。已知铸件尺寸公差等级为CT5，根据参考文献查表可得铸件基本尺寸的相应尺寸公差。由铸件图可知型腔尺寸有：100，h270，4R25，190，h224，h6。型芯尺寸有：182.5，80，430.2，h210,4R50，h2。中心尺寸有：L121，L220。3.4 成型零件装配图定模与动模合拢后形成的空腔通常称为型腔，而构成型腔的零件即为成型零件。成型零件包括固定和活动的镶块与型芯。模具成型零件立体图如图3-4所示，装配图如图3-5所示。图3-4 铸件成型零件立体图图3-5 铸件成型零件装配图1浇口套；2定模镶块；3动模斜滑块：4镶块：5弹簧顶销6小型芯；7主型芯54 注射模成型零部件的设计7模具闭合时用来填充铝合金成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括凹模、凸模、型环和镶块等。成型零部件直接与铝合金接触，成型铸件的某些部分，承受着铝合金熔体压力，决定着铸件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及铝合金熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。541 成型零部件结构设计成型零部件结构设计主要应在保证铸件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。1）、凹模的设计 凹模也称为型腔，是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用镶嵌式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，并缩小整个模具的外形结构尺寸。不过模具加工起来比较困难，要用到数控加工或电火花加工。型腔3D图2）、凸模的设计本设计中零件结构较为简单，深度不大，但经过对铸件实体的仔细观察研究发现，铸件采用的是整体式型芯。这样的型芯加工方便，便于模具的维护，型芯与动模板的配合可采用。型芯3D图542 成型零部件工作尺寸的计算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定铸件形状的有关尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据铸件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响铸件尺寸精度的主要因素有铸件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑铝合金的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。铸件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种铝合金都具有的固有特性之一，选定ABS材料的平均收缩率为0.5%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为： 式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 铸件在常温下实际尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取铸件公差的1/31/4，或取IT78级作为模具制造公差。在此取IT8级，型芯工作尺寸公差取IT7级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。第4章 推出机构和模体设计4.1 推出机构设计4.1.1排气结构设计排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止铸件熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热使铸件烧焦，在充模速度大、温度高、物料黏度低、注射压力大和铸件过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入铸件制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。特别是快速注射成型工艺的发展，对注射模的排气系统要求就更为严格。在铸件熔体充模过程中，模腔内除了原有的空气外，还有铸件含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气、铸件局部过热分解产生的低分子挥发性气体，铸件中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。常用的排气方式有利用配合间隙排气，在分型面上开设排气槽排气，利用推杆运动间隙排气等。由于本次设计中模具尺寸不大，本设计中采用间隙排气的方式，而不另设排气槽，利用间隙排气，以不产生溢料为宜，其值与铸件熔体的粘度有关。4.1.2 脱模机构的设计铸件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使铸件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。4.13 脱模机构的选用原则（1） 使铸件脱模时不发生变形（略有弹性变形在一般情况下是允许的，但不能形成永久变形）；（2） 推力分布依脱模阻力的的大小要合理安排；（3） 推杆的受力不可太大，以免造成铸件的被推局部产生隙裂；（4） 推杆的强度及刚性应足够，在推出动作时不产生弹性变形；（5） 推杆位置痕迹须不影响铸件外观；4.1.4 脱模机构类型的选择推出机构按其推出动作的动力来源分为手动推出机构，机动推出机构，液压和气动推出机构。根据推出零件的类别还可分为推杆推出机构、套管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、利用成型零部件推出和多元件综合推出机构等。本设计中采用推板加推杆推出机构使铸件制件顺利脱模。4.1.5 推杆机构具体设计（1）、推杆布置该铸件采用了6根12mm的直推杆，其分布情况如图（10）所示，这些推杆均匀的分布在产品边缘处，使制品所受的推出力均衡。 图（10）推杆布置（2）、推杆的设计7 本设计中采用台肩形式的圆形截面推杆，设计时推杆的直径根据不同的设置部位选用不同的直径，。见图（0）。推杆端平面不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为，其配合间隙不大于所用溢料间隙，以免产生飞边，PP铸件的溢料间隙为。 4.2 注射模温度调节系统在注射模中，模具的温度直接影响到铸件的质量和生产效率。由于各种铸件的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的铸件粉体的温度为左右，熔体固化成为铸件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的铸件，如本设计中的聚丙烯PP，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。4.2.1 温度调节对铸件质量的影响注射模的温度对于铸件熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个铸件制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使铸件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低铸件的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。模具冷却水路图422 冷却系统之设计规则设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸，以方便加工与组装。设计冷却系统时，模具设计者必须根据铸件的壁厚与体积决定下列设计参数： 冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。(1) 冷却管路的位置与尺寸铸件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在凸模块与凹模块内，设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。通常，钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的12倍，冷却孔道之间的间距应维持35倍直径。冷却孔道直径通常为612 mm（7/169/16英吋），在此取8mm。 43 模架及标准件的选用431 模架的选用1、确定模具的基本类型注射模具的分类方式很多，此处是介绍的按注射模具的整体结构分类所分的典型结构如下： 单分型面注射模、双分型面注射模、带有活动成型零件的模、侧向分型抽芯注射模、定模带有推出机构的注射模、自动卸螺纹的注射模、热流道注射模。2、 模架的选择根据对铸件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990铸件注射模中小型模架可选择CI型的模架，其基本结构如下：CI型模具定模采用两块模板，动模采用一块模板，又叫两板模，大水口模架，适合侧浇口，采用斜导柱侧抽芯的注射成形模具。由分型面分型面的选择而选择模具的导柱导套的安装方式，经过考虑分析，导柱导套选择选正装。根据所选择的模架的基本型可以选出对应的模板的厚度以及模具的外轮廓尺寸，经过计算可以知道该模具是一模二腔的模具，而型腔之间的距离在30-50mm之间把型腔排列成一模二腔可侧得长为440mm，宽为200mm，模架的长L=440+复位杆的直径+螺钉的直径+型腔壁厚600mm模架的宽W=200+复位杆的直径+型腔壁厚400mm根据内模仁的尺寸，在计算完模架的长宽以后，还需要考虑其他螺丝导柱等零件对模架尺寸的影响，在设计中避免干涉。在此设计中，由于有斜导柱侧抽芯机构，还需要考虑侧抽芯对模具设计中模架外形尺寸的影响。所以就取BL=400X600的模架，铸件的厚度为61mm，铸件的全部胶位都留在定模部分，该模具型腔结构简单，型芯、型腔的固定是固定总高度的加30-50mm，B板的厚度取110mm，满足强度要求，A板为150mm，C板为120mm（C的选择应考虑推出机构的推出距离是否满足推出的高度）在本设计中，因为采用A2DCI4055标准模架，其标准模脚的高度为100mm，因为不满足顶出要求。所以模脚加高至120mm综上所述所选择的模架的型号为：A2 CI-4060-A150-B110-C120 mm44侧向抽芯机构类型选择一般指的模具的行位机构，即凡是能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位动作来拖出产品倒扣，低陷等位置的机构。下图列出模具的常用行位结构。1.从作用位置分为下模行位、上模行位、斜行位（斜顶） 2.从动力来分，为机动侧向行位机构和液压（气压）侧向行位机构斜导柱侧向抽芯机构设计计算 是利用成型的开模动作用，使斜撑梢与滑块产生相对运动趋势，使滑块沿开模方向及水平方向的两种运动形式，使之脱离倒勾。如图所示： 1、侧向分型与抽芯机构的类型（1）手动抽芯（2）液压或气动抽芯（3）机动抽芯2、抽心距：S=H+(3-5)其中,S为抽芯机构需要行走的总距离，H为通过测量出来的产品抽芯距离（可以通过3D或2D进行实际测量）3-5MM为产品抽芯后的安全距离本设计中，抽芯距离较大，需抽芯1015mm。3、抽芯力：将铸件制品从包紧的侧型芯上脱出时所需克服的阻力称为抽芯力。抽芯力F=PA(f *cos+sin)p-铸件制品收缩对型芯单位面积的正压力，通常取812Mpa;A-铸件制品包紧型芯的侧面积，f-磨擦系数，取0.10.2 -脱模斜度，一般就是几度而已。F-单位为N斜导柱抽芯机构（1）斜导柱抽芯机构的结构及其设计1）斜导柱的设计 斜导柱的结构设计A、斜导柱的形状，在此套模具中，我们采用标准的斜导柱形式，含有胚头示。可以直接购买标准件。B、斜导柱的材料：45钢、T8、T10或者20钢经渗碳处理，淬火硬度在55HRC以上，表面粗糙度为Ra0.8mRa1.6m。C、斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6。D、 斜导柱倾斜角的确定：通常取1520，一般不大于25E、斜导柱的长度计算：F、 斜导柱直径的计算：查表（2）滑块的设计滑块设计的要点在于滑块与侧向型芯连接以及注射成型时制品尺寸的准确性和移动的可靠性，滑块分为整体式和组合式两种。滑块材料常用45钢或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。（3）导滑槽设计1）导滑槽与滑块导滑部分采用间隙配合，一般采用H8/f8。2）滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的长度不应小于导滑配合长度的2/3，3）导滑槽材料通常用45钢制造，调质至HRC 28HRC32，（4）滑块定位装置设计，由于我们采用的是后模行位的形式，根据生产的实际情况，采用行位压板的方式，主要作用为固定与导向作用。（5）楔紧块设计楔紧角应比斜导柱的倾斜角大23。（2）斜导柱抽芯机构的结构形式斜导柱和滑块在模具上因安装位置不同，组成了抽芯机构的不同结构形式。1）斜导柱在定模上、滑块在动模上的结构A、设计时必须注意，滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧向型芯与推杆相碰撞，造成活动侧向型芯或推杆损坏。B、如果发生干涉，常用的先复位附加装置有弹簧先复位、楔形滑块先复位、摆杆先复位等多种形式。2）斜导柱在动模上、滑块在定模上的结构3）斜导柱和滑块同在定模上4）斜导柱和滑块同在动模上斜滑块抽芯机构斜滑块侧向抽芯的特点是利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。一般分为外侧抽芯和内侧抽芯两种。1、斜滑块抽芯机构适用于制品具有侧孔或较浅侧凹，成型面积较大的场合。2、特点：在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。3、斜滑块的导滑形式4、倾斜角通常不超过30。5、进行斜滑块抽芯机构设计时，若定模一侧有成型型芯，则需设置销钉锁紧或压紧的止动装置，保证制品与定模型芯分离而留在动模一侧。图中： = +2 3 ( 防止合模产生干涉以及开模减少磨擦 ) 30 ( 为斜撑销倾斜角度，本设计中采用20)L=1.5D (L 为配合长度 ) S=T+5 10mm(S 为滑块需要水平运动距离； T 为成品倒勾 ) =10+4=14MM产品的底部跟随后模一起运动，所以不计算在倒扣距离之内S=(L1xsina- )/cos ( 为斜撑梢与滑块间的间隙, 一般为 0.5MM ； L1 为斜撑梢在滑块内的垂直距离 )第6章 模具材料的选用正确选用模具各部分零件的材料，是注射模具设计过程中的一项重要工作，它直接影响模具的使用寿命，加工成本以及制品的成型质量。选择模具材料时，需要根据模具工作条件，从使用性能和加工性能两方面对材料提高要求。61 成型零件材料选用成型零件材料选用的要求如下：（1）、机械加工性能良好（2）、抛光性能良好 注射成型零件工作表面，多需抛光达到镜面，要求钢材硬度3540HRC为宜，过硬表面会使抛光困难。（3）、耐磨性和抗疲劳性能好（4）、具有耐腐蚀性能62 注射模用钢种热塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供应，本设计中，采用DH31-S的预硬模具钢，这个不做钢材的分析与选择，只对DH31-S钢材进行分析。型芯和型腔由于采用了该预硬型铸件模具钢，且空调涡轮为廉价大量产品，表面有一定光洁度要求，所以模仁料无需淬火,需要长寿命，选择DH31-S，预硬型抛光铸件模具钢，预硬硬度达到48-52HRC第5章 结论通过对铸件的工艺性分析，将分型面设置在了铸件底面及型腔内部，金属液从铸件侧面进入。为了防止金属液对型芯的冲击，内浇口与铸件采用端面搭接的连接方式，横浇道采用T形形式，溢流槽设置在电源盒底面四角处，呈对称形式设置。本文在工艺性分析中还确定了铸件的加工余量为0.10.75mm，收缩率为0.40.7，脱模斜度为2545。根据铸件的结构特点，本文采用了斜滑块抽芯机构，其采用两瓣式的拼合方式，导滑机构采用T形槽形式，抽芯距离为29mm，导向角15，为避免斜滑块在开模时产生径向移动，采用弹簧限位销以确保开模后斜滑块稳定地留在动模套板内。由于成型零件受高速金属液的冲刷和高温高压作用，因此制造材料选用4Cr5MoSiV1。压铸模具在使用中，成型零件的尺寸可能增大、减小，也可
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