铝合金托盘压铸模具设计-CAD图纸说明书论文毕业
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摘要压铸是将熔融合金在高压、高速条件下充型，并在高压下冷却凝固成形的精密铸造方法。与其它传统方法相比,它具有尺寸精度高,强度高,表面粗糙度小，生产率高的优点。由于压铸可以生产复杂的零件，并且可以达到很高的精度，压铸将会得到更广泛的应用。铝合金属于压铸合金之一，具有铸造性能好，铸件表面光滑。可进行是表面处理,熔点低,常温机械性能和耐磨性。本毕业设计是托盘压铸模设计，根据实际的生产需要，先对托盘外形进行观察和研究，然后分析压铸件的工艺来设计模具，包括压铸机的选择，浇注系统和溢流排气系统的设计，分型面的设计，抽芯机构与推出机构的设计。本设计采用3D绘制三维立体图和CAD制图。 关键词：压铸 AbstractDie-casting is a method of forming the precision casting that filling in the high-pressure and high-speed conditions, cooling and solidifying under high pressure. Compared with other traditional methods, it has the advantages of high dimensional accuracy, high strength, high productivity and surface ro3Dhness is small,. As the die-casting can produce complex parts, and can achieve very high precision, die-casting will be more widely used. Zinc alloy is one of die-casting alloys.It has a cast of good performance and smooth casting surface. Moreover Surface treatment can be used ,it has a low melting point mechanical properties and wear resistance are good at room temperature. The graduation project is a cup lamp of die-casting mold with zinc alloy.According to the actual production needs, firstly I observed and studied the appearance of the lamp cup,then analysed the die casting process to design the mold, including the choice of die-casting machine, design of feed system and overflow flow exhaust system, sub-surface design, core-pulling mechanism and introduction of mechanism design. This design used Unigraphics NX to draw three-dimensional map, and used Autocad to draw the picture. KEY WORDS： die-casting. 目录第一章 绪论51.1压铸技术的现状及展望51.1.1 开发新的压铸设备及其控制系统5第二章 托盘压铸件的结构工艺性分析72.1压铸合金72.1.1 压铸合金的基本要求72.1.2 铝合金介绍72.2压铸件的尺寸精度72.3压铸件的结构要素82.2.1 壁厚82.2.2 铸孔82.2.3 脱模斜度92.4压铸件的分析9第三章 铸件基本参数的计算与压铸机的选用103.1 压铸机的种类和特点103.1.1.热室压铸机103.1.2.卧式冷压室压铸机103.1.3.立式冷压室压铸机113.1.4.全立式冷压室压铸机113.1.5.本次设计压铸机种类选用123.2 确定型腔数目及布置形式123.3 确定压实压力123.4 压铸机锁模力的确定133.5 计算胀型力143.6 核定投影面积143.7 初步选定压铸机15第四章 压铸模分型面的设计17第五章 浇注系统和溢流、排气系统的设计185.1 浇注系统的分类185.2 内浇口的设计205.3 直浇道的设计215.4 横浇道的设计235.5 溢流槽的设计255.3 排气槽的设计275.4 预测可能出现的压铸缺陷及处理方法27第六章 模架与成形零件的设计296.1 模架的设计296.2 成形零件的结构设计296.3 加热与冷却系统的设计326.4 推出机构的设计356.5 复位机构的设计35第七章 模具的总体结构设计367.1 压铸模的技术要求367.2 压铸模外形和安装部位的技术要求36第八章 校核模具与压铸机的相关尺寸388.1 锁模力的校核388.2 铸件最大投影面积校核388.3 压室容量校核398.4 模具尺寸的校核398.5 压实压力的校核398.6 开模行程的校核39结论40参考文献41致谢4241第一章 绪论1.1压铸技术的现状及展望 压力铸造自本世纪40 年代问世以来，作为一种金属零件接近最后形状尺寸的精密加工工艺，其发展方兴未艾。在压铸设备及其控制、压铸工艺及压铸合金等方面不断取得新的进展。同时市场需要大量生产复杂薄壁和美观的金属零件，满足当今汽车工业、电子通讯和家用电器、玩具等产业对压铸件越来越高的要求。但由于压铸件一些固有的问题未得到彻底解决，合金的潜能未得到充分发挥。压铸业还面临进一步提高技术和管理水平以保证铸件的高质量和低成本的任务。 当前的市场是动态的市场，要在竞争中立于不败之地，企业必须能够及时调整自己的经营策略，这要建立在先进的技术和管理的基础之上。技术创新将要成为21 世纪企业竞争的焦点。只有将关键的技术掌握在自己手里和采用先进的管理体制，才能提高对动态多变市场的响应速度，提高企业的竞争能力。 当前广东省乃至全国的压铸业，离国际先进水平尚有很大差距。自改革开放以来，从香港迁入广东的与压铸有关的企业有几百家。所以，近十多年来，广东压铸业得到飞速的发展 。据不完全统计，全省有一定规模的压铸厂家超过600 家，年产压铸件3 0005 000 t 的厂家有8 家以上，1 0003 000 t 的厂家有10 多家，5001 000 t 的有几十家。年产铝合金压铸件接近10 万t ，铝合金压铸件约4 万t 。全省拥有压铸机约2 000 多台，最大的是21 000 kN 合模力的意大利压铸机。全省有压铸机制造厂7 家，压铸周边设备生产厂有10 多家。年产压铸机约600 台，绝大部分为热室机。主要存在下述几个问题:压铸设备以小型为主，控制系统都比较落后；压铸件以铝合金为主，多为家电、玩具等非受力零件，汽车、摩托车等零件比重还比较少；模具制造是个薄弱环节，模具厂家不少，但多是小规模的，设备比较落后，生产周期长，只有个别模具厂开始实施CAD/ CAM 技术。要使我国的压铸行业达到世界先进水平，还有一段相当长的路要走。必须推行压铸技术创新工程；开发新的压射系统和控制系统；提高压铸件的内在质量；发展新的压铸技术；研究新的压铸合金材料；实行现代化管理。1.1.1 开发新的压铸设备及其控制系统 压力铸造是使金属液在高压条件下以极高速度充填型腔的过程，是一个复杂的动态热力学过程。一方面，压铸可以生产出复杂薄壁、表面美观和高精度的金属铸件。而另一方面，一般压铸过程难于达到层流充填状态而卷入气体和夹杂物，得不到致密、可热处理的工件，影响了它的力学性能。如果用降低充填速度这种手段来改善金属液的充填状态，又势必牺牲上述压铸生产所带来的优势，且对复杂薄壁零件不一定有效。而生产高质量、无气孔的薄壁压铸件却又是我们追求的目标，这是压铸工艺其他工艺竞争时赖以取胜的筹码之一。 为了提高竞争力，薄壁这个指标也在不断推高，它是一个非常柔性的指标。如50 年代汽车工业的薄壁车身是2 mm ，现在已是0. 7 mm ，到2000 年将是0. 5 mm。锌压铸件所指薄壁，60 年代为2 mm ，70 年代为1 mm ，80 年代为0. 7 mm ，90 年代为0. 30. 5 mm。铝压铸件有类似的发展，90 年代为0. 51 mm。 致密薄壁铸件是以足够的金属压力和短的充填时间为条件的，也就是在一个极短的时间内以高的内浇口流速和足够的金属压力进行充填。这就要求压铸机在既能产生高的压射速度的同时又能产生高的金属压力。即根据铸件工艺要求，压铸机要能提供一定的压射能量，以便能够实现高能充型。要得到0. 75 mm 以下壁厚的致密铸件，就需要压射能量在550 kWh 以上的压铸机。高能充型还能调节各种工艺参数，得到高质量的压铸件。高能充型是压铸机压射系统的发展方向。一台压铸机要达到高的充型能量，就要尽量减少各种摩擦阻力和局部阻力以及惯性力所造成的能量损失压力降。 另外，压铸机的先进性主要体现在生产过程中的稳定性和可再现性，即每次压射尽可能接近预先设定的理想的压射曲线。但在压铸过程中存在很多变量影响压铸过程的稳定性。压铸机和模具的工作状态、储能器压力等静态因素在工艺设备选定之后是不可改变的。 而一些动态因素和人为因素所引起的变量(如每次压射的金属量及其温度、模具温度、液压油粘度、涂料的喷涂质量、人为设定的参数等等) 必须通过压射控制系统进行修正。一次压射时间平均需2080 ms ，薄壁铝合金或镁合金件要求的充填时间更短，为512 ms ，压射控制系统必须能够以只相当于一次压射所用时间的10 %左右，即28 ms 的响应时间来控制压射曲线。这对电子线路系统就提出了严峻的要求，即电子线路控制系统必须在几微秒内作出反应。可再现性要求高，就要安装金属前沿传感器 。在金属液封住传感器时，金属液的前沿被精确地辨认出，信息反馈到电子控制设备，电子仪器重新计算，可以得到稳定的最佳压射曲线。先进的传感器的发展推动着压铸机及压铸工艺的发展。压铸件的组织和性能取决于压铸型腔内及其邻近区域的热物理条件，所以发展靠近型腔的热探测器和传感器有重要意义。第二章 托盘压铸件的结构工艺性分析2.1压铸合金2.1.1 压铸合金的基本要求压铸合金应具备如下基本要求：1、过热温度不高时具有较好的流动性，便于充填复杂型腔，以获得表面质量良好的铸件。2、线收缩率和裂纹倾向性小，以免铸件产生裂纹，并可提高铸件尺寸精度。3、结晶温度范围小，防止产生缩孔和缩松，提高铸件质量。4、具有一定的高温强度，以防止推出铸件时产生变形或碎裂。5、在常温下有较高的强度，以适应大型薄壁发杂铸件生产的需要。6、与金图型腔相互之间物理化学作用的倾向性小，以减少粘模和相互合金化7、有良好的加工性能和一定的抗腐蚀性。2.1.2 铝合金介绍铝合金是以锌为基加入其他元素组成的合金。常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等。铝合金熔点低，流动性好，易熔焊，钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔；但蠕变强度低，易发生自然时效引起尺寸变化。熔融法制备，压铸或压力加工成材。按制造工艺可分为铸造铝合金和变形铝合金。 铝合金的主要添加元素有铝,铜和镁等.铝合金按加工工艺可分为形变与铸造铝合金两类.铸造铝合金流动性和耐腐蚀性较好,适用于压铸仪表,汽车零件外壳等。2.2压铸件的尺寸精度影响铸件精度有如下因素1,2：1、铸件结构。2、压铸合金计算收缩率与实际收缩宰的偏差。3、铸件在模具中所处的位置不同而引起的误差。4、压铸模结构及制造精度引起的误差。5、型腔制造精度及其使用过程中的磨损量引起的误差。6、压铸工艺参数为合金温度、模具温度、出模温度、在模具中停留时间(即开合时间)、压射比压等引起的误差。7、压铸机的精度、刚度引起的误差。对于成批和大量生产压铸件，在正常情况下所能达到的公差等级：对轻金属合金为CT5-CT7；对铝合金为CT4-CT6；对铜合金为CT6-CT8。因此我选择CT5等级。我设计的铝合金灯杯材料为铝合金，代号为ZznA14Y，铸件尺寸公差为CT5。2.3压铸件的结构要素2.2.1 壁厚压铸件的合理壁厚取决于铸件的具体结构、合金性能和压铸工艺等许多因素，为了满足各方面的要求，以正常、均匀壁厚为佳。大面积的薄壁成形比较困难；壁厚过大或严重不均匀则易产生缩陷及裂纹。图2.1 压铸件壁厚对抗拉强度的影响此处根据压铸件的正常壁厚，本设计的材料是铝合金，选取壁厚为2mm。2.2.2 铸孔压铸工艺的特点之一，是能直接铸出比较小的小孔。本设计总共铸了1个孔，孔为6，孔径和深度无论从经济的合理性和技术的可能性上面都是符合要求的。2.2.3 脱模斜度脱模斜度大小与铸件几何形状如高度或深度、壁厚及型腔或型芯表面状态如粗糙度、加工纹路等方向有关。在允许范围内，宜采用较大的拔模斜度，以减少所需要的推出力或抽芯力。 本设计由于整体都是圆弧面，脱模比较容易，但在螺孔部位仍需要一定的脱模斜度，如图2.2所示。图2.2 脱模斜度示意图2.4压铸件的分析壁厚基本均匀为2mm，内表面较简单，有一定的斜度，拔模容易，侧面有2个圆孔，需要采用侧抽芯装置。其结构如图2.3所示。由于采用的材料为铝合金，流动性能好，压铸件的表面质量高。图2.3 工件图 第三章 铸件基本参数的计算与压铸机的选用压铸机是压铸生产最基本的要素之一，金属压铸模是通过压铸机的运行而实现压铸成型的。压铸机与压铸模的良好匹配时成功进行压铸生产，获得优质铸件的保证。3.1 压铸机的种类和特点压铸机的种类和型号很多。一般说来，根据压铸机压室的工况条件，可分为热（压）室压铸机和冷压室压铸机。冷（压）室压铸机两大类。又根据其压室结构形式和布置方式分为立式压铸机，全立式压铸机和卧式压铸机。3.1.1.热室压铸机热压室压铸机的特征是压室处于坩埚底部且与坩埚连为一体，并始终浸入在液态压铸合金中，压射机构则安装在坩埚上面。热压室压铸机的特点 工序简单，操作方便，生产效率高，易于自动化； 合金温度波动小，气体和夹杂物较少，工艺稳定性好； 浇注系统消耗的合金材料较少，成本节约，经济性好； 通常用于压铸铅、锡、锌等低熔点合金铸件； 压室和压射冲头长期浸入在合金液中，易受侵蚀，影响使用寿命。同时易引起合金液含铁量增加。3.1.2.卧式冷压室压铸机卧式冷压室压铸机的特征是压室与压射机构为水平布置，而压铸模具垂直安装。卧式冷压室压铸机的特点：压室与压射冲头均为水平放置，金属液注入型腔时，浇道转折少，其压力损失小，有利于发挥增压机构的作用；模具安装方便，卧式压铸机一般设有中心和偏心多个浇注位置，或在偏心和中心间设置可任意调节位置的扁孔；便于操作，便于调整，压铸效率较高，是目前广泛应用的压铸设备。压室内表面容易氧化；金属液在压室内暴露在大气的表面积较大，压射时容易将空气、氧化物质及其它杂质带入型腔，引起压铸缺陷。3.1.3.立式冷压室压铸机立式冷压室压铸机的特征是压室与压射机构为垂直布置，且压住模具也垂直安装，压室中心线与模具分型面平行。立式冷压室压铸机的特点：适宜于压射可设置或必须设置中心浇口的压铸件；金属液注入直立的压室中，操作比较方便，占地面积少；在操作时，只有在浇注余量切断后，方可开模，生产效率较低；金属液进入型腔时，经过90角的转折，压力损失较大；由于增加了反料机构，因而结构相对复杂，维修和操作相对麻烦，生产效率也较低。3.1.4.全立式冷压室压铸机全立式冷压室压铸机的特征是压室与压射机构为垂直布置，而压铸模具水平安装，压室中心线与模具分型面垂直。全立式冷压室压铸机的特点：压射冲头与直浇道方向相同，金属液进入型腔的流程短，压力损失和热量损失较小；压射冲头垂直方向运行，运动平稳；模具水平放置，活动型芯和嵌件安放方便、稳定、可靠；占地面积少；压铸件推出后需用手工取出，生产效率较低，不容易实现自动化操作。3.1.5.本次设计压铸机种类选用托盘压铸件的生产要求很高的生产效率且自动化程度要求高，综合考虑，选用卧式冷压室压铸机。3.2 确定型腔数目及布置形式根据铸件图样及产量等要求，确定该模具的型腔数为一模两腔。采用一模两腔，铸件在同一水平线上成型利于金属液充填型腔。3.3 确定压实压力压实压力是确保铸件质量的重要参数之一，根据合金种类并按铸件特征及要求选择。压实压力推荐值见表4-1，本次设计取为35MPa。表4- 1压实压力推荐值 (单位：MPa)合金种类铝合金一般件3050承载件50803.4 压铸机锁模力的确定锁模力是选用压铸机时首先确定的参数。锁模力的作用主要是为了克服压射时的反压力，即胀型力。以锁紧模具的分型面，防止因模具松动，引起金属液飞溅；伤人和影响压铸件的尺寸精度的现象发生。因此，锁模力必须大于金属液在压射时产生冲击顶开模具的胀型力。所以，由于托盘成型时需要侧抽芯，压铸机锁模力可按式4-1计算： (4-1)式中压铸机的锁模力，kN；主胀形力，kN；分胀形力，kN；主胀形力的计算式为：= （4-2）锲紧块的锲紧角；安全系数，一般取k=1.25；压射比压，KPa；压铸件在主分型面上的正投影面积，多型腔模则为各型腔正投影面积之和（一般增加30%作为浇注系统与溢流排气系统的面积），m2；分胀型力的计算式为：= （4-3）所有各个型芯所产生的分胀型力，kN；侧向活动型芯在成型端面上的投影面积之和，m2；锲紧块的锲紧角，本次设计取为；即有 mm21183015.625 (N)1183.015 (kN)3.5 计算胀型力由于托盘压铸件成型时不需要侧抽芯，只有分胀型力。所以，胀型力计算如下： (4-4)式中 主胀型力(kN)；铸件在分型面上的投影面积，多腔模为各腔投影面积之和，一般另加30%作为浇注系统与溢流排气系统的面积(cm2)；压实压力(kN)。则94.641 (kN)3.6 核定投影面积在选择压铸机时，必须使实际浇注的投影面积小于压铸机标定的成型面积，才能获得较好的浇注效果。即应满足下列要求： (4-6)式中 实际浇注的正投影面积(cm2)；压铸机标定的最大投影面积(cm2)。则3.7 初步选定压铸机初步选定J140C型卧式冷室压铸机。J140C型卧式冷室压铸机主要技术参数见下图：第四章 压铸模分型面的设计为了加工和组装成型零件，以及安放嵌件和其它活动型芯，为了将成型的压铸件从模体中取出，必须将模具分割成可以分离的两部分或几部分。在合模时，这些分离的部分将成型零件封闭为成型空腔。压铸成型后，使它们分离，取出压铸件和浇注余料以及清除杂物。这些可以分离部分的相互接触的表面称为分型面。压铸模的分型面是模具设计和制造的基准面。它直接影响着模具加工的工艺及压铸成型的效果和效率。分型面选择的基本原则：(1)尽可能的使压铸件在开模后留在动模部分；(2)有利于浇注系统、溢流排气系统的布置；(3)保证压铸件的尺寸精度和表面质量；(4)简化模具结构，便于模具加工；(5)避免压铸机承受临界载荷；(6)考虑压铸合金的性能。分型面第五章 浇注系统和溢流、排气系统的设计金属液在压力作用下充填型腔的通道称为浇注系统。浇注系统对金属液流动的方向、溢流排气条件、压力的传递、充填速度、模具的温度分布、充填时间的长短等各个方面都起着重要的控制与调节作用。浇注系统不仅决定了金属液流动的状态，而且影响压铸件质量的重要因数。5.1 浇注系统的分类浇注系统按金属液进入型腔的部位和内浇口形状，大体可分为下列几种类型：侧浇口、中心浇口、顶浇口、环形浇口、缝隙浇口和点浇口等。1.侧浇口的特点：(1) 适应性强，可按铸件的结构特点，布置在外侧面；(2) 为了改善充填条件，可设置辅助性的外侧分支浇口；(3) 铸件内孔有足够位置时，可布置在内侧面，使模具结构紧凑，又可保持良好的热平衡条件，如环形、框形等铸件；(4) 适用于多腔模，提高生产效率；(5) 去除浇口方便。2中心浇口的特点：(1) 金属液从型腔中心部位导入引向分型面，有利于排气；(2) 金属液流程短，分配均匀；(3) 模具结构紧凑；(4) 浇注系统金属消耗量较少；(5) 改善压铸机的受力状况，提高压铸模中有效棉结的利用率；(6) 一般常用于单型腔的模具；(7) 浇口需要切除。3点浇口的特点：(1) 金属液由铸件的顶部充填型腔，流程短且均匀；(2) 改善压铸机的受力状况，提高压铸模有效面积的利用率；(3) 金属液导入型腔处，直接受到冲击，容易产生飞溅和粘膜现象，影响压铸件的质量；(4) 模具结构复杂；(5) 常用于外形对称的薄壁铸件。4.环形浇口的特点(1) 金属液充满环形浇口后，再沿环形型腔壁充满型腔，可避免正面冲击型芯；(2) 排气条件良好，压铸件的内部质量及表面质量都较高；(3) 可在环形浇口和环形溢流槽处设置推杆，使压铸件上不留推杆的痕迹；(4) 浇注系统金属液消耗量较大，浇口需要切除；(5) 适用于圆筒类或中间带孔的压铸件。5.缝隙浇口的特点(1) 适用于型腔较深的模具，为了便于加工，常常在型腔部分垂直分型；(2) 内浇口设置在型腔深处；(3) 金属液显长条缝隙状顺序填充型腔，排气条件良好。根据本次设计的工件托盘的结构，生产时采用一模两腔的形式，采用的具体样式如图5-1所示：图5-1 金属液从一端浇口注入，顺着型芯方向充填，在另一端设置溢流槽。充填排气条件良好，有利于提高压铸件质量。5.2 内浇口的设计内浇口的设计主要是确定内浇口的位置、形状和尺寸。1内浇口设计的原则：1) 金属液从铸件壁厚处向壁薄处填充；2) 内浇口的设置要使进入型腔的金属液先流向远离浇口的部位；3) 金属液进入型腔后不宜立即封闭分型面、溢流槽和排气槽；4) 从内浇口进入型腔的金属液，不宜正面冲击型芯和型腔；5) 浇口的设置应便于切除；6) 金属液进入型腔后的流向要沿着铸件的肋和散热片；7) 避免在浇口部位产生热节；8) 选择内浇口位置时，应使金属液流程尽可能短。对于形状复杂的大型铸件最好设置中心浇口；9) 采用多股内浇道时要注意防止金属液进入型腔后从几路汇合，相互冲击，产生涡流、裹气和氧化夹渣等缺陷；10) 薄壁压铸件内浇口的厚度要小一些，以保持必要的充填速度；11) 根据铸件的技术要求，凡精度、表面粗糙度要求较高且不再加工的部位，不宜设置内浇口；12) 管形铸件最好围绕型芯设置环形浇口。2内浇道截面积计算确定合理的内浇口的截面积，涉及到多方面的因素，目前在生产实践中，主要结合具体条件，按经验选用。1) 浇口厚度的经验数据见表5-1表5- 1内浇口厚度的经验数据铸件壁厚1.5336合金种类复杂件简单件复杂件简单件内浇口厚度/mm铝0.81.51.01.81.52.51.53.0根据铸件结构，内浇口的厚度取为1mm。3.内浇口长度h为了减少压力损失，内浇口长度取为23mm,本次设计取h=3mm。5.3 直浇道的设计卧式冷室压铸机直浇道一般由压铸机上的压室和压铸模上的浇口套组成，在直浇道上压射结束后留下的一段金属称为余料。压室和浇口套可以制成一体，也可以分开制造，目前后者使用较多。1直浇道的设计要点：1) 直浇道直径D根据压铸件所需的压射比压和压室充满度确定。D=40mm；2) 直浇道厚度H一般取直径D的。H=20mm；3) 为保证压射冲头动作顺畅，有利于压力的传递和金属液充填平稳压室内径与浇口套内径应保持同轴度；4) 压室和浇口套宜制成一体，如分开制造时应选择合理的配合精度和配合间隙；5) 为了使直浇道从浇口套中顺利脱出，可在靠近分型面一端长度为1525mm范围的内径孔处，设有12的出模斜度；6) 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Ra0.2m；7) 与直浇道相连结的横浇道一般设置在浇口套的上方，防止金属液在压射前流入型腔。2.直浇道部分浇口套的结构形式如图5-2,图5-3所示图5-2 浇口套三维结构图5-3 浇口套三维结构3.浇口套、压室和压射冲头的配合尺寸见表6-2：表6-2 浇口套、压室和压射冲头的配合尺寸 (单位：mm)压室基本尺寸D0尺寸偏差压室D0(H7)压射冲头d(e8)85+0.060-0.14-0.165.4 横浇道的设计横浇道是指从直浇道末端到内浇口之间的通道，有时横浇道可划分为主横浇道和过渡横浇道。1横浇道的设计要点：1) 横浇道的截面积应从直浇道起到内浇口止，逐渐缩小，防止金属液流经截面积扩大的地方出现负压，由此必然会吸收分型面上的空气，增加金属液流动过程中的涡流；2) 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；3) 横浇道截面积在任何情况下都不应小于内浇口截面积。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；4) 模具上横浇道部分，应顺着金属液的流动方向研磨，其表面粗糙度不大于Ra0.4m；5) 对于卧式冷室压铸机，在一般情况下，横浇道入口处应位于直浇道(余料)的上方，防止压室中的金属液过早流入横浇道。2.横浇道的截面形状主横浇道采用扁梯形，此结构金属液热量损失小，加工方便，应用广泛。3.横浇道的设计横浇道的深度、宽度和长度可分别采用式6-1，6-2，6-3计算：h(1.52)H (6-1)式中h横浇道深度(mm)；H压铸件平均壁厚(mm)；b= (6-2)式中 b横浇道宽度(mm)；A内浇道截面积(mm2)；（1520） (6-3)L横浇道长度(mm)；D直浇道道入口处厚度(mm)。所以可以得到：主横浇道深度h=10mm；横浇道宽度b=12mm。根据公式可得到D=1mm；L=48mm；5.5 溢流槽的设计为了提高压铸件的质量，在金属液充填型腔的过程中应尽量排除型腔中的气体，排除混有气体和被涂料残余物污染的前流冷污金属液，这就需要设有溢流、排气系统，它包括溢流槽和排气槽。溢流、排气系统还可以弥补由于浇注系统设计的不合理而带来的一些铸造缺陷。1溢流槽的作用：1) 排除型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的冷污金属液，与排气槽配合，迅速引出型腔内的气体，增强排气效果；2) 控制金属液充填流态，防止局部产生涡流；3) 转移缩孔、缩松、涡流裹气和产生冷隔的部位；4) 调节模具各部位的温度，改善模具热平衡状态，减少铸件流痕、冷隔和浇不足的现象；5) 作为铸件脱模时推杆推出的位置，防止铸件变形或在铸件表面留有推杆痕；6)采用大容量的溢流槽，置换先期进入型腔的冷污金属液，以提高铸件的内部质量。2溢流槽的结构形式溢流槽布置在分型面上，结构简单，截面形状采用半圆形，设置在定模板上。3.溢流槽的布置形式溢流槽布置在金属液最先冲击的部位和内浇口两侧。可以排除金属液流前头的气体、冷污金属液，稳定流态，减少涡流，并将折回浇口两侧的气体、夹渣排除。4溢流槽的设计要求：(1)金属液在横浇道内或进入型腔后最先冲击部位；(2)金属液冲击的型芯背面；(3)两股后多股金属液相汇处，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)需要改善金属液形态，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)型芯温度较低的部位；(10)铸件壁厚过薄难以充填的部位；(11)铸件壁厚过厚容易产生缩孔、疏松的部位；(12)其他排气不良的部位。5溢流槽的尺寸：浇注系统及溢流槽的三维结构图如图5-4所示。图5-4 浇注系统及溢流槽三维结构5.3 排气槽的设计排气槽用于从型腔内排出空气及分型剂挥发产生的气体，其设置的位置与内浇口的位置及金属液的流态有关。排气槽布置在溢流槽后端以加强溢流和排气的效果。5.4 预测可能出现的压铸缺陷及处理方法在高速高压高温的压铸过程中，在错综复杂的工艺条件随时发生变化的情况下，达到理想的压铸效果是很不容易的，在压铸生产过程中，总会产生各种形式的压铸缺陷。多路管接头压铸件的材料为压铸铝合金。由于压铸铝合金的体积收缩率较大，在压铸件冷却凝固时易在最后凝固处形成较大的集中缩孔。同时铝合金对模具具有较强的黏附性，在脱出压铸件时，会产生黏附现象。预测压铸过程中可能出现的压铸缺陷有：1缩孔在压铸填充的增压、保压时，由于金属液的补缩不足，而形成的表面粗糙、形状不规则的暗色孔洞，这种缺陷成为缩孔。解决的方法如下： 控制金属液的过热温度在50以下； 增加内浇口厚度，加大增压压力核延长保压时间； 增加金属的浇注量； 改善压铸件结构，消除或缓解热节部位，使壁厚尽量趋于均匀。2冷隔在金属液相互对接或搭接处，因未完全熔合而在压铸件表面形成明显的穿透或不穿透的线性纹路，有时则会出现轻微的缝隙，这种缺陷称为冷隔。解决的方法如下： 适当提高浇注温度； 提高压射比压，缩短填充时间； 改善模具温度调节的功能，在远离内浇口的填充前端，应降低冷却作用或设置局部加热装置，提高局部的模温； 调整内浇口的位置和形式。将溢流槽开设在金属液流的汇集处，并加大其容量。3粘模金属液在冷凝时，黏附在成型零件表面上，压铸件在脱模时，顺着脱模方向的表面被拉坏，产生粗糙的表面或局部掉肉的现象。解决的方法如下： 降低金属液的浇注温度和模具温度； 修改内浇口的位置，避免金属液正面冲击成型零件； 增大成型零件的脱模斜度，按脱模方向研磨，提高光洁程度； 调整合金中铁的含量。4飞边压铸件在分型面边缘上出现金属薄边。解决的方法如下： 检验锁模力和增压情况，调整压铸工艺参数； 修整成型零件的分型面； 清理分型面上的杂物或突出部位。第六章 模架与成形零件的设计6.1 模架的设计模架是固定和设置成形镶块、浇道镶块、浇口套以及抽芯机构、导向零件等的基体。主要构件有动、定模座板，动、定模套板，支承板，卸料板以及定位销、紧固零件等。6.2 成形零件的结构设计压铸模的成型部分采用镶拼式结构。型芯和型腔均采用镶块装入套板内加以固定。1成型零件的尺寸计算型腔、型芯均采用镶拼式结构。(1) 型腔尺寸的计算由铸件成型尺寸公式计算可得：1)2)3)4)155)28 6)64(2) 由铸件型芯尺寸公式计算可得：1) 5.21H11() 2) 11H11()3) 404) 1605) 1202.型腔三维结构分别如下图所示：图6- 1 型腔型芯的三维结构分别如下图所示图6- 2 型芯6.3 加热与冷却系统的设计1加热与冷却系统的作用：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在一定温度范围内。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，提高铸件的内部质量；2) 保持压铸合金填充时的流动性，具有良好的成形性和提高铸件表面质量；3) 稳定铸件尺寸精度，改善铸件力学性能；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加热系统的设计模具的加热：1) 加热孔的分布 一般布置在动、定模套板(也可以通过镶块)、支承板和座板上。按实际需要在动、定模部分可以分别布置48个电热元件安装孔；2) 加热孔的方向 当采用低电压大电流加热元件时，加热孔应设置在模具工作位置的垂直方向上，以免由于高温时电阻丝软化变形后与孔壁接触形成短路；3) 测温孔的位置 在动、定模套板上可布置供安装热电偶的测温孔，以便控制模温，其配合部位尺寸包括螺纹、孔径和温度应按选用的热电偶规格尺寸而定。加热系统主要用于预热模具，加热方法采用电热棒加热。 (6-1)模具预热所需的功率可通过式6-1进行计算： 式中 预热所需的功率(kW)；所预热的模具(整套压铸模或定模、动模)的质量(kg)；c比热容kJ/(kg)钢的比热容取c=0.460 kJ/(kg)；预热温度()，模具初温(室温)()；系数，补偿模具在预热过程中因传热散失的热量，一般取1.21.5，模具尺寸大时取较大的值；预热时间（h）。选用SRM3-220/2.2型管状加热元件，配合间隙不应大于0.8mm，L=500mm，数量是4根。3冷却系统的设计合理的设计冷却系统，对提高压铸生产率、改善铸件质量及延长模具使用寿命是十分重要的。模具的冷却方法采用水冷。水冷的效率高、易控制，是最常用的压铸模冷却方法。(1) 装置的设计要点：1) 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，流路要通畅，无堵塞现象；2) 模具镶拼结构上有冷却水通过时，要求采用密封措施，防止泄露；3) 冷却水道的直径，推荐为816，其孔壁距离浇口或型腔的壁面一般取1015mm；4) 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，以便接装输水胶管；(2) 冷却水道的计算：(6-2)模具水道直径可通过式6-2进行计算：式中 Q金属液流入模具的热流量(kW)；q压铸合金从压铸温度到铸件顶出温度散发的热(KJ/Kg)，q=888 KJ/Kg；n每小时压铸的次数，n=70次。 选用8型冷却水嘴，冷却水道总长度L=2000mm。6.4 推出机构的设计由于铸件为异形零件，且推出力较大，铸件的表面质量要求高，所以采用推件杆推件。推杆布置在脱模力较大的部位，使推出有力、均匀，压铸件不易变形，也没有明显的推出痕迹。推杆的结构形式见下图所示：图6-5推杆16.5 复位机构的设计本模具采用复位杆进行复位。复位杆的二维和三维结构分别如下图所示：图6-6 复位杆第七章 模具的总体结构设计压铸模由定模和动模两大部分组成。定模固定在压铸机的定模安装板上，随动模固定板移动而与定模合模、开模。合模时，动模与定模闭合形成型腔，金属液通过浇注系统在高压作用下高速充填型腔；开模时，动模与定模分开，推出机构将压铸件从型腔中推出。7.1 压铸模的技术要求1模具的最大外形尺寸(长宽高)。为了复核模具在工作时，其滑动构件与压铸机构件是否有干涉，液压抽芯缸的尺寸、位置、行程及相关零件的安装关系、滑块抽芯机构的尺寸、位置及滑块到终点的位置均应画示意图；2所选压铸机的型号；3压铸件选用的材料；4选用压室的内径、比压或喷嘴直径；5最小开模行程(如开模最大行程有限制时，也应注明)；6推出行程；7标明冷却系统。液压系统进出口；8浇注系统及主要尺寸；9特殊运动机构的运动过程示意图。7.2 压铸模外形和安装部位的技术要求1各模板的边缘均应倒角245，安装面应光滑平整，不应有突出的螺钉头、销钉、毛刺和击伤等痕迹；2在模具非工作面上的醒目的地方打上明显的标记，包括以下内容：产品代号、模具编号、制造日期及模具制造厂家名称或代号；3在动、定模上分别设有装用吊环，并确定起吊时模具平衡；质量较大的零件也应设起吊螺钉以便装拆；4模具安装部位的有关尺寸应符合选用的压铸机对应的尺寸，且装拆方便，压室安装孔径和深度须严格检查；5分型面上除导套孔、斜销孔外，所用模具制造过程中的工艺孔，螺钉孔都应堵塞，并且与分型面平齐。托盘压铸模具工程图及模具三维图分别如图下图所示:图7- 1 托盘压铸模具第八章 校核模具与压铸机的相关尺寸8.1 锁模力的校核压铸机应有的锁模力式中安全系数(一般=1.25)它与铸件的复杂程度、压铸工艺等因素有关，对于薄壁复杂铸件，由于采用较高的压射速度、压射比压和压铸温度，使模具分型面受到较大的冲击，因此应取较大K值；反之，取较小K值。主胀型力，=是由法向分力引起的主胀型力，为各个型芯所产生的法向分力之和(KN);是侧向活动型芯成型端面的投影面积(cm)P是压射比压(MPa);是锲紧块的锲紧角()；=1183.015 (kN)J140C型卧式冷室压铸机的合模力为4000kN，符合设计要求。8.2 铸件最大投影面积校核铸件最大投影面积：A189.28cm2，压铸机允许的铸件最大投影面积为1143cm2。符合设计要求。8.3 压室容量校核型腔和浇注系统、溢流槽的总体积 V94.928cm3。则压室容量为：。压铸机的一次金属注入量为2.3kg。符合设计要求。8.4 模具尺寸的校核模具的尺寸为(400400290)。由图4.1得J140G型卧式冷室压铸机的最大模具尺寸为620620mm，符合设计要求。8.5 压实压力的校核托盘压铸件，压实
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