模具毕业设计论文电钻头壳压铸模具设计

1、毕业设计（论文）题目：电钻头壳压铸模具设计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薄，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。本文介绍了现代模具制造技术的现状及其发展方向，重点说明了铝合金电钻头壳零件压铸模具的设计过程。它主要从产品机壳的工艺分析（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

2、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。关键词：压铸工艺分析压铸成型设备模具结构AbstractDie-casting molding technology is playing a key role in non-ferrous metal structure forming processes. Die-casting process s features are the strength and hardness of die casting on high, thin-walled cast

3、ings 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 th

4、e die-casting die is the key to technological progress; it is also an important factor in the development of mold.This paper has introduced the current situation of the modern mould manufacturingtechnology and developing direction, have proved especially that the aluminumalloy electric drill shell d

5、ie casting design process of the mould . It mainly since products craft of chassis analysis (mainly including drawing of patterns slope, wall thick, hole, size precision and surface roughness , shrinking rate ,etc.), sureness of the shaping scheme, exertion and fixing of the injecting machine, Non-f

6、errous metal casting molds of several big analysis and design of system (pour system , shaping spare part , cooling system , exhaust system , guidance system ,etc.) of mould, the respects , such as check of different technical data ,etc. set out, the detailed introduction injects several questions i

7、n the design process of the mould.key words :Craft analysisApparatus of shapingMould structure目录摘要.IIAbstract.III第 1 章 绪论 .11.1课题意义 .11.2压铸发展现状及趋势 .11.2.1我国压铸产业的发展现状 .21.2.2压铸产业的发展趋势 .31.3毕业设计内容 .4第 2 章 压铸模具的总体方案设计 .42.1铸件工艺性分析 .52.1.1铸件立体图 .52.1.2铸件型腔数及分型面确定 .52.1.3浇注位置的确定 .62.2压铸机设备的选择和校对 .62.2.1压

8、铸机的选择 .62.2.2校核 .62.2.3定型 .82.3浇注系统设计 .82.3.1内浇口设计 .82.3.2横浇道设计 .92.3.3直浇道设计 .102.3.4排溢系统设计 .102.4压铸模具的总体结构设计 .11第 3 章 成型零件及侧抽芯结构设计 .123.1成型零件设计概述 .123.2浇注系统成型零件设计 .123.3铸件成型零件设计 .143.3.1成型收缩率 .143.3.2脱模斜度 .153.3.3压铸件的加工余量 .153.3.4铸件成型尺寸的计算 .163.4侧抽芯机构设计 .173.4.1侧抽芯系统概述 .173.4.2斜销机构基本结构 .173.4.3斜销倾斜

9、角的选择 .183.4.4抽芯力的确定 .183.4.5斜销直径的计算 .193.4.6抽芯距及斜销长度的确定 .193.4.7抽芯机构表面粗糙度和材料选择 .错误！未定义书签。3.5模具温度调节系统 .173.5.1冷却系统设计 .错误！未定义书签。第 4 章 推出机构和模体设计 .224.1推出机构设计 .224.1.1推出机构概述 .224.1.2推杆设计 .224.1.3推板限位装置设计 .234.1.4复位机构设计 .244.1.5推出、复位零件的表面粗糙度、材料及热处理后的硬度.254.2模体设计 .264.2.1模体设计概述 .264.2.2模体尺寸 .274.2.3模体构件的表

10、面粗糙度和材料选择 .274.3模具总装图 .274.3.1模具总装图 .27第 5 章 结论 .29参考文献 .30致 谢 .31第1章绪论1.1 课题意义本课题是研究对象是电钻头壳铸件，电钻是电动工具中的常规产品，也是需求量最大的电动工具类产品，每年的产销数量占中国电动工具的35%。由于市场需求大所以必须大批量生产，而对作为电钻重要配件的电钻头壳的研究与设计就相当的必要，故立题研究。所谓压铸，就是压力铸造的简称，其实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模型腔，并在压力下成形和凝固而获得铸件的方法 1 。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。铸件的尺寸精度

11、和表面粗糙度要求很高。铸件的尺寸精度为IT12 IT11 面粗糙度一般为3.2 0.8 m，最低可达 0.4 m。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 。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

12、、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 压铸发展现状及趋势1.2.1 我国压铸产业的发展现状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%、铝压铸件 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3

13、98 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。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

14、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 。1.2.2 压铸产业的发展趋势压铸成形技术今后的发展方向： （1）向大型化发展随着市场经济的繁荣，新产品开发的势头迅猛。为了满足大型结构件的需要，无论是压铸机还是压铸模，向大型化方向发展势在必行

15、。 （ 2）提高压铸生产的自动化水平（3）逐步改进和提高压铸工艺水平（ 4）提高模具的使用寿命。提高模具成形零件的制造精度和表面粗糙度，对延长模具寿命也有积极的意义 6 。1.3 毕业设计内容本课题设计内容是铝合金铸件压铸模具设计，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、立体图然后导出dwg文件并完善。第 2 章 压铸模具的总体方案设计2.1 铸件工艺性分析2.1.1铸件立体

16、图该零件结构较简单，形状对称，尺寸不大，材料为铝合金，铸件精度CT5，铸件中心是一个较深的型腔，壳体的底端有4 个直径为 6mm的小孔，铸件平均壁厚 2.1mm，其立体图如图2-1 。图 2-1 铸件立体图2.1.2铸件型腔数及分型面确定本模具考虑到大批量生产，工厂设备及压铸件精度要求，综合各方面因素，选择一模腔式结构。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。此壳体铸件的分型面选择现有三种方案如图2-2 所示。选择面，不便于完成侧抽芯。选择面，不便于完成侧抽芯，不便于定模的加工，且影响铸件的外观。选择面，便于完成侧抽芯分型面是最大投影面。图 2-2 铸件分型面

17、选择综上分析决定选取 -面为该铸件的分型面。2.1.3浇注位置的确定铸件结构对称，采用侧面浇注，浇注位置选在侧面的分型面处。2.2 压铸机设备的选择和校对2.2.1压铸机的选择1. 本课题设计的压铸件在分型面的投影面积为 37.96cm2,考虑到浇注系统与溢流排气系统的存在，增加 30%，总投影面积为 49.34 cm2，压铸件的重量为170g,压射比压 P=60MPa。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J1113G。其工艺参数如下：锁模力：1250kN压射力：85 170kN压室直径：40,50,60mm压射位置：0，60，120mm最大浇注量：2

18、kg一次空循环时间： 7s动座板行程： 340mm压铸模厚度： 200550mm 拉杆内空间水平* 垂直： 420 mm× 420mm2.2.2校核1. 由参考 3, 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-A件-压射比压， MPa;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，2cmA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 , cm 2在式（ 21）中 p(A 件+A 浇 ) 为主胀型力，本压铸模设有侧抽芯机

19、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，2cm-侧抽芯楔紧快的楔紧角，将数据代入 (2-2) F锁 1.25 ×60(49.34+58.22×tan15)/10=49.3kNF锁 =1250 kN >49.3kN ，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 =2kg，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=V浇 +G件（2-3 ）式中G浇-每次浇注时所需的压铸合金质量，g;G件-压铸件的质量（

20、g）;V浇-浇注（含溢流槽）系统的体积和(cm3 ); - 压铸合金液的密度（ g/cm3） , 铝合金 2.4; V 浇 = 30(cm 3)G件 =170(g)G浇 = V 浇 +G件 =30×2.4g+170g=242g,G 室>G浇 ，符合要求。5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所需的开模距为120mm左右，压铸机的开模行程为 340mm，符合要求。2.2.3定型预选 J1113G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

21、号为J1113G。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3 。2.3.1内浇口设计（1）内浇口速度由参考文献 3 查得，铝合金铸件内浇口充填速度 的推荐值为 20 60m/s，选取为 60m/s。（2）充填时间经计算，压铸件的平均壁厚约为 2.1mm，利用参考文献中的充填时间 t 推荐值为 0.020.06/s,取 0.05s。（3）内浇口截面积的确定内浇口

22、截面积的确定可根据以下公式式中： 内浇口横截面积，cm2 ； G 通过内浇口金属液的总质量， g ；液态金属的密度， g / cm3 ；内浇口流速， m/s； 型腔的填充时间，；s 。计算得出数值如下：2=221/2.4x60x0.05=30mm(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 1.5mm，宽度为 20mm，长度为 L1=23mm,取 2 mm。2.3.2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，选用平直式浇道，截面为梯形。图 2-3由图 2-3 算出各值， D=5mm,W=30由公式D 直浇道导入口处直径，

23、 mm图 2-4计算横浇道的长度L=55mm（2）横浇道与内浇口的连接方式由于内浇口和压铸件在一侧，横浇道在另一侧，故采用下图的联接的方式，见图 2-5。图 2-5 联接方式2.3.3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 J1113G，其压室直径为 40,50,60 。选取 40 为浇口套内径，其他尺寸根据情况自行设计。2.3.4排溢系统设计排溢系统由排气道、溢流槽、溢流口组成。选用矩形形结构的排溢系统。（1）溢流槽排气道尺寸设计溢流槽尺寸选取：A=16 mm,a=6 mm,H=7 mm,h=0.8 mm,b=10 mm,B=16 mm（2）排气

24、道设计根据参考文献 4, 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。根据制件特点，排气道尺寸确定如下：深度 0.2 mm，宽度 8 mm，长度 15 mm，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

25、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，根据参考文献4 ，它通常包括以下六个部分。（1）成型零件部分。（2）浇注系统。（3）模体结构。（4）顶出和复位机构。（5）侧抽芯机构。（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 3 。第 3 章 成型零件及侧抽芯结构设计3.1 成型零件设计概述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

26、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。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。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

27、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（ c）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。配合精度： D1 取 H 7 h6 、 D 2 取 e8、 D 取 F 8 、 D 0 取 H 7 、 d 取 e8。（4）浇

28、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 44 48HRC。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L1 。（2）阻碍收缩如图中 L2 ，有固定型芯的阻碍作用。（3）混合收缩如图中 L3 ，这种情况较多。图 3-3 压铸件收缩率的

29、由参考文献 7 中查0.6% 0.8%，阻碍收缩分类得铝合金的自由收缩率为率为 0.3%0.4%，混合收缩率为 0.4%0.6%。取铝合金的自由收缩 1 =0.7%，阻碍收缩为 2 0.4% ，混合收缩为 =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

30、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 0 15 ，内表面最小脱模斜度 取 0 30 。非配合面外表面最小脱模斜度取 0 30 ， 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 8 。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

31、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。铸件的加工余量选取根据参考文献 3 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 1 ，成型零件尺寸的计算公式如下：A（AAn）式中： A' 成型件尺寸；成型零件制造偏差；A 压铸

32、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1 2 ，其二是磨损值，一般为压铸件尺寸偏差的1 4 ，因此 n0.7。成型零件尺寸制造偏差 =（151 4）。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： 42， h40，81.8， 72.4，64，。型芯尺寸有： 32，80，46，h22,h40,h2,。中心尺寸有： L54.8，L59.9。成型零件尺寸计算见表型腔和型芯工作尺寸计算类模具制件尺别零寸件/mm计算公式型腔或型芯的工作尺寸名/mm称型42腔40的77.4计型腔算72.464型32芯80的型芯6计22算40241.910 0.10039.890 0.10077.490 0.11272.440 0.11263.990 0.