教学材料《铝合金》-第五章

5.1压铸模具设计实例一、任务描述产品：压轮（二维图见图5-1、三维图见图5-2）。其材料为YZALSi9Cu4，合金代号YLmm2。压铸件外形尺寸为φ109mm×39.3mm，壁厚3~6mm。压铸件尺寸精度等级GB/T6414-19995级，质量为0.25kg。下一页返回5.1压铸模具设计实例二、任务分析下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例三、知识准备压铸模是进行压俦生产的主要工艺装备，生产过程能否顺利进行，铸件质量有无保证，在很大程度上取决于模具结构的合理性和技术上的先进性。在压铸生产时，压铸工艺参数的正确采用，是获得优质铸件的决定因素，而压铸模则是正确地选择和调整有关工艺参数的基础。压铸模与压铸工艺、生产操作存在着互相制约、互相影响的特殊关系。其中，压铸模的设计，实质上是对生产过程中可能出现的各种因素的综合反映。所以，在设计压铸模时，必须全面分析铸件结构，熟悉压铸机操作过程特性及工艺参数可调节的范围，掌握在不同压铸条件下金属液的充填特性和流动行为，并考虑到加工便利性和经济性等因素。只有这样，才能设计出符合实际，满足生产要求的压铸模。下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例1.压铸模具设计基本原则设计压铸模具的基本原则如下。①模具设计时应结合实际，了解现场实际的加工能力，如现有的设备和可协作单位的装备情况，以及操作人员的技术水平，设计出符合现场实际的模具结构形式。充分掌握现场压铸机的技术特性，最大限度发挥压铸机的技术功能和生产能力。②模具应适应压铸生产的各项工艺要求，选择符合压铸工艺要求的浇注系统，特别是内浇口位置和导向，应使金属液流动平稳、顺畅，并有序地排出型腔内的气体，以达到良好的填充效果和避免压铸缺陷的产生。下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例③根据压铸件的结构特点、使用性能及模具加工的工艺性，合理选择模具的分型面、型腔数量、布局形式、压铸件的推出形式和侧向脱模形式；设置必要的模温调节装置，达到压铸生产的模具热平衡，以提高压铸生产的效率。④充分体现压铸成型的优越性能，尽量压铸成型出符合压铸工艺的结构，如孔、槽、侧凹、侧凸等部位，避免不必要的后加工。⑤压铸模的设计和制造应符合压铸件所规定的形状和尺寸的各项技术要求，特别是保证高精度、高质量部位的技术要求。在保证压铸件质量稳定的前提下，压铸模应结构先进、合理，运行准确可靠，操作方便，安全快捷。⑥设计的压铸模应在保证安全生产的前提下，有较高的压铸效率，具有充模快、开模快、脱模机构灵活可靠以及自动化程度高等特点。在可行性的基础上，对经济性进行综合考虑，并设法提高模具的使用寿命。下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例⑦模具结构件应满足机械加工工艺和热处理工艺的要求。选材适当，尤其是各成型零件和其他与金属液直接接触的零件，应选用优质耐热钢，并进行淬硬处理，使其具有足够、抵抗热变形的能力、疲劳强度和硬度等综合力学性能以及耐蚀性能。对于较复杂的成型零件，应重点考虑符合实际的加工方法，是采用普通的加工方法，还是采用特殊的加工方法。当因加工设备所限，必须采用传统的加工方法时，应考虑怎样分拆、镶拼才更易于加工、抛光，更能避免热处理的变形，以保证组装的尺寸精度。压铸模材料的选择与热处理，及压铸模的技术要求可查阅参考文献[2]P163~P167。⑧模具设计应尽量采用标准化通用件，以缩短模具的制造周期。⑨设计时应留有充分的修模余地。广泛听取各方面的意见，与模具制造和压俦生产的工艺人员商讨，吸取有益的建议，不断对模具结构加以充实和完善。下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例2.压铸模具设计步骤与内容压铸模具设计大致可分为以下几个步骤。①压铸件工艺性分析。在设计之前，首先应对压铸件进行工艺性分析，包含压铸合金工艺性分析、压铸件结构工艺'性分析、压铸件技术条件分析，确定压铸件是否符合压铸工艺以及是否存在工艺难点。②压铸方案设计。压铸方案设计是压铸模具设计的规划性工作，主要设计分型方案、型腔布置、浇注系统位置与形式、压铸机类型及吨位选择等。③浇注及排溢系统设计。浇注及排溢系统的形状及尺寸的确定。下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例④压铸模具结构及机构设计。压铸模具结构设计主要涉及压铸模具动、定模尺寸，模框结构，镶块构造，定位导向装置，安装固定方式，冷却管道布置等；压铸模具机构设计包括推出及抽芯机构设计等。⑤总装图绘制。按照各个零件的位置及尺寸以一定比例绘制压铸模具总装。⑥压铸模具零件设计。压铸模具零件设计是压铸模具设计的最后阶段，即详细设计阶段。在这一阶段，要将所有压铸模具具体化，包括形状、尺寸及公差、材料及技术要求等。应该注意，实际设计过程并非精确按照上述步骤进行，在设计过程中经常会有交叉及反复现象。因此，在模具企业中，有必要将并行工程的理念灌输到每个员工的头脑中并在实践中切实加以贯彻。下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例四、任务实施压轮压铸模具的设计过程如下。（1）铸件的结构工艺性分析压轮材料为压铸铝合金，平均壁厚3~6mm，壁厚较均匀，符合压铸件的壁厚工艺要求；尺寸精度为GB/T6414—19995级，在压铸件的工艺能力范围内；表面粗糙度Ra3.2μm，零件上有φ9mm的主控均在压铸工艺能力的范围内，因此压轮符合压铸件的工艺要求。（2）分型面的选择根据压轮的零件结构，综合考虑抽芯及浇注系统的设定，分型面选择如图5-3所示的I-I面上。下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例（3）浇注系统的确定由于压轮在φ109mm及φ101mm圆柱侧面上，φ101mm圆柱侧面凹下，因此必须设计滑块预先抽开，零件才能顶出，所以零件圆周侧面不能设计浇注系统。为使合金的流程较短，流向顺畅，便于排气，因此采用中心浇口，如图5-3所示，直浇道选用φ50H9饶口套，内饶口尺寸为外圆φ16mm内圆φ9mm的环形，面积约为140mm2。（4）压铸机的选用压轮压铸件的材料为铝合金，选用常用的卧式冷室压铸机。根据压铸件分型面的投影面积计算和生产实际情况，选用J1125D型压铸机生产。下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例（5）压铸模具的总装图设计由于压轮在圆柱侧面上有φ101mm圆柱侧面凹下，因此必须设计滑块预先抽开，零件才能顶出。因此，本模具设计时通过综合考虑，采用中心浇口，一模只能排列一件，本模具在动模上设左、右两个滑块形成零件外形，零件的内腔由动模型芯件19和件20形成。在定模上虽然只形成零件的一个φ109mm的圆面，但定模的结构是设计中心浇口模具的关键，本模具定模的设计增加一个辅助分型面，定模座板与压铸机的定模相连固定不动，而定模相连固定不动，而定模套板与定模座板由导柱和导套定位，并由导柱端部的螺母限制起滑动的距离。在顶杆设计方面，该零件外形平整，但零件边缘处由于有滑块干涉不便于设计顶杆，所以只在零件的φ95mm的圆环面上设计4根φ10mm的圆形顶杆，增大顶出面积，以保证铸件及浇口顺利推出。在动定模上设计了吊环螺钉孔，以便于模具装卸。模具总装图如图5-3所示，其明细表如表5-1所示。下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例（6）压铸模具零件图浇口套的设计如图5-4所示。浇口套材料为3Cr2W8V，淬火后硬度为44~48HRC。图5-5为定模座板，为节省模具型腔材料，降低模具制造费用，定模设计了定模套板与定模镶块的组合形式，定模镶块和定模套板的连接靠凸台定位，螺钉固定；定模镶块如图5-6所示，材料为3Cr2W8V，淬火后硬度为44~48HRC。定模套板如图5-7所示，除设有中间空腔和螺钉孔与定模镶块连接外，还设有与定模座板对应的4个导套孔，及与动模套板对应的4个导套孔，还有滑块锁紧块安装孔，斜销安装孔，斜销压块的安装孔与压块固定螺纹孔。在动模的型腔设计上，采用动模镶块（如图5-8所示）与动模型芯1（如图5-9所示）、动模型芯2（如图5-10所示）镶配组合的方法。下一页返回上一页5.1压铸模具设计实例抽芯部分滑块的设计，考虑到滑块的强度，采用了整体结构。斜销如图5-11所示，材料为T10A，淬火后硬度为50~55HRC。斜销与定模套板的固定用压板(如图5-12所示）压紧螺钉与定模固定。定模座板与定模部分定位靠装载定模座板上的4个导柱（如图5-13所示）和装在定模套板上的4个导套（如图5-14所示）来实现。定模套板、定模座板、动模套板、动模座板、顶杆固定板、推板6个零件的设计均采用45钢并进行调制处理，硬度要求在28~32HRC。五、归纳总結①了解压铸模具的设计原则。②熟悉压铸模的设计步骤及内容。返回上一页5.2学习小结压铸模具设计大致上，首先是分析压铸件的工艺性;其次确定压铸方案，设计浇注及排溢系统，设计压铸模具结构及机构，绘制总装图，设计压铸模具零件，绘制零件图。返回图5-1压轮铸件二维图返回图5-2压轮三维图返回图5-3压轮压铸模具总装图返回图5-4浇口套零件图返回图5-5定模座