毕业设计（论文）-水箱下壳体压铸模具设计

IABSTRACTDie-castingalloyisanimportantmaterialforthehighefficiencyandmassproductionofcomplexnon-ferrousalloyparts.Bookdesignisacomprehensiveanalysisofthepumpimpellercastingcastingprocessanddiedesignpresentsituationandfuturedevelopmentoftechnology,detailedinageneralpumpimpellerpumpisdiscussed,andthediecastingmouldprocessandtheintegraldesignofthepumpimpellermouldoperationprocess,thetypeofpumpwheelcastingprocessmaterialschoice,thechoiceofdie-castingmachine,thedeterminationofparting,etc,aswellasthepumpwheelcasting,thelayoutdesignofthecontrolsystemofoverflowandexhaust,untilthepumpwheelmoldingmolddesign.Themainresearchcontentsinclude:thebasicanalysisoftheoverallgeometricstructurecharacteristicsoftheauxiliarydie-castingdiepartsandtheprocesspropertyoftheauxiliarycastingdie;Assisttodeterminetheoverallprofileofdiecastingmold;Assisttocalculatethepressureofinjectionchamber;Auxiliaryselectionofsuitabledie-castingmachine;Toassistindesigningtheoveralllayoutdesignschemeofthediecastingdiecavity;Assisttodesignmoldpouringcontrolsystem,overflowrectifiertankandcontrolexhaustchannel.Theprocessdesignprocessofdiecastingcavitymoldmainlyincludesselectingthemainmaterialsuitablefordiecastingparts.Processinganddesigningmouldcoreejectordrivingmechanismanditsdrivingparts;Processingdesigncorepullingoutmechanism;Moldpressureswitchisusedtocoordinatewiththepressureguidecontroldeviceanditsdrivingelementsintheprocessdesign.Todesigntheprocessingdesignoftheinternalpartsofdiecastingcavitymoldbodyforming,andtheprocessingdesignofthepartsofdiebodyforming(suchastheautomaticpositioningofthemoldsleeveplate,backingplate,etc.).Inaddition,thekeytechnicalproblemsindiecastingprocessanddiedesignarediscussed,themaindifficultiesintheimplementationofdiecastingtechnologyareanalyzed,andthebetterdiecastingprocessschemeisfinallydetermined.Theassemblydrawingofdiecastingdiewascompletedandtheimportantpartsofdiecastingdieweredrawn.Keywords:Diecastingdie,gatingsystem,diecastingprocess,diecastingmachine,aluminumalloy

目录TOC\o"1-3"\u摘要 II1绪论 11.1研究背景 11.2文献分析与综述 11.2.1压铸件和压铸生产的特点： 11.3设计内容 22压铸模具的整体设计 32.1压铸件的工艺性分析 42.1压铸件的工艺性分析 42.1.1铸件结构分析及二、三维图形 错误！未定义书签。2.1.2压铸件分型面的确定 62.1.3工艺参数的选择 62.2压铸机设备及选用 92.2.1初选压铸机 92.2.2压铸机参数校核 102.3浇注系统设计 112.3.1内浇口设计 122.3.2横浇道设计 132.3.3直浇道设计 132.3.4排溢系统的设计 133.成型零部件设计 153.3.1支承板的厚度计算 183.3.2标准件的选用 184推出机构和冷却装置 194.1推出机构设计 194.2复位机构的设计 214.3冷却系统的设计 225．绘制装配图 22结论 23致谢 24参考文献 241绪论1.1研究背景本项目课题零件为水箱下壳体(铝镀锌合金,大批量生产),要求在仔细检索相关文献后,根据压铸零件整体几何结构尺寸等制造技术基本特征自行设计一副大型压铸零件模具,并同时完成零件相关制造工艺的数据综合分析设计以及计算。通过参加设计铸造工作,了解设计铸造压锻合金的基本性能,熟悉铸造压铸合金工艺和铸造模具整体结构设计,培养具备文献资料分析以及检索整理能力,初步培养具备独立研究设计铸造压铸合金工艺及铸造模具的技术能力。本次大学设计绘图利用了UG等等绘图工具来设计完成,通过设计绘图工作的顺利开展此外,项目资料源自相关企业,与生产实践活动紧密结合,将为今后的推动相关企业技术研发工作开展奠定坚实基础。图1-1所示为软件设计开发工作的一个总体管理流程。1.2文献分析与综述压铸工艺作为一种精密、高效的一体铸造工艺方法,是将处于熔融凝固状态的液体合金液通过电动压铸机在低温高压下高速流动充填压铸模具的成型腔,并在液体挤压力矩的作用下快速压铸凝固,获得一种铸件一体产品。通常所需要采用的最高压射比的气压(主要作用在各种金属上)为数十兆帕,最高速度达500mpa,充填时的整体初始充填速度(内部和浇口充填速度)为15~70ms1或甚至更高,充填后的过程在0.01~0.2s(与金属铸件整体大小速度有关)的较短时间内充填即可顺利完成[1]。压铸件通常具有较高的材料尺寸控制精度和很低的材料表面处理粗糙度等数值。合金材料、压铸机和专用压铸机的模具设备是构成压铸铸造工艺的三个关键基本要素。压铸产品生产工艺的三大特点主要是:压铸产品质量好,材料综合利用率高,以及批量生产工作效率高。作为一种少(有或无)屑的切屑切削方法,压铸切屑技术广泛地可以应用于电力汽车和电动摩托车机械制造业。1.2.1压铸件和压铸生产的特点：1.铸件壁薄,形状复杂,轮廓清晰。一般壁厚1~6mm,复杂特殊强力零件铸造挤压法的复杂零件,即便强力铸造零件成品少且铸造产量小,也非常的合适,故宜于通过特殊复杂强力零件压铸法或强力铸造法的零件挤压工艺直接挤压进行复杂零件铸造生产。2.大型流体压铸件因其整体结构尺寸较大而且精度高。尺寸小的大小组合比较稳定,加工余量少,表面花纹处理平滑光洁度高。只须少量材料无需使用机械加工,就可功能简单即可直接加工装配使用投入工业应用,或无须使用电动机进行加工直接装配投入使用,装配互换性好。3.新型流体压铸件的机械结构整体组织致密,具有比较高的劳动强度和高的机械运动硬度。由于这种黑色金属在正常高温和低压力下不易发生凝固,晶粒不易发生细化,强度相对较高,而这种金属表面氧化层(通常为0.3~0.8毫米)急冷最易氧化加剧,坚实耐磨。4.螺纹浇铸充填件的浇铸整个过程在各种低温下和高压下连续工作进行,可以通过高温压制螺纹浇铸呈现出清晰的大型圆形直角螺纹,线条,图案,文字以及图形符号等。5.压铸件表面可以进行电镀,喷漆等涂覆处理。6.压轧冷铸大型铸件冷轧生产线的工作效率很高,每一次进行压铸铸件操作后在整个循环过程中的连续用时大约为5秒~3分钟左右一次不等(与一个大型铸件的整体外形及其大小以及硬度不同有关)一般多的到10秒~1分钟。适合广泛的应用于各种食品类的大批量生产。综上所述压铸工业生产技术具有较高的社会经济性与技术性,应用范围也在一直扩大,发展的很快,由于压铸存在一些经济技术上的局限,故其实际生产力和应用也会受到一定不同程度的环境限制[2]。1.2.2压铸技术的发展趋势1.由于大型压铸机的模具的材料本体是密封不透的,所以,压铸件的三级排气操控问题尤为突出在制造工艺设计层次意义上,设计三级排气槽即使能高质量的控制排气,但它依然被压铸件的整体结构严重限制,近年来,改善和研发了新型压铸机三级压射控制系统的三级或四级动力压射,高效的做到抑制大量金属液在冲压室内和压铸浇道内快速浇动时顺便卷入大量高温气体。另外,研发了充气真空伸缩压铸、充气环氧伸缩压铸、通气塞等新型工艺技术,让我们解决汽车气孔压缩问题更加方便快捷。2.提升提高压铸机在模具的正常工作应用及其工作寿命由于提升压铸模在工作温度低于高温和不受电磁干扰高压混合工作时的状态下正常运行工作,所以由于提升压铸模的正常工作应用对其工作寿命也可能会直接收到一定的温度电磁干扰。升高压铸式锻铁模具铸模的实际经济应用铸模生产率和寿命,第一从不断优化提升民用压铸铸铁模具和设备原材料的热处理综合利用技术性能和提高模具整体热处理设备工艺技术应用水平要求开始,升高民用压铸铸铁模具的耐热、耐冲击、耐磨、耐疲劳等等综合性能。1.3设计内容1)根据零件特性开展压铸工艺分析,拟定工艺方案;2)选择确定压铸设备;3)工艺参数的分析计算;4)负责绘制具体模具装配图和主要应用零部件;参考所示的进给水箱下壳体立体结构图(如图1-1所示),首先需要设计该水箱下壳体压铸件的结构。为了满足大规模批量自动化压铸件生产的实际需要,为充分利用该型水箱下壳体压铸件设计了压铸模具。基本知识课程内容:确定压铸件的加工设计、确定各种压铸件件的收缩率和厚度确定压铸分型件的横和纵截面、浇道系统的加工设计、冷却系统、抽芯发动机构件的设计、模具设备主体和内部结构件的加工设计、零部件材料加工制造工艺的设计制订、注射模具设备的材料选择、绘制模具设计方案图纸。图1-1：水箱下壳体立体图1．5水箱下壳体模具的设计流程1.软件进行立体铸件设计工程线框图建模设计,利用软件ug中进行对每个铸件的立体标注建模,再在软件集成的建模软件ug/autocad中进行设计出并完成对每个铸件的整体尺寸及厚度公差等级和相关铸件技术性能要求的立体标注,并设计绘制铸件输出后的铸件设计工程线框图。2.压铸设备的选择,确定压铸件的型腔数,并通过计算铸件的直径和投影面积,通过计算压铸量的校核、压射力的校核、锁模力的尺寸校核、安装部分的尺寸校核、开模尺寸和行程的校核、顶出装置的尺寸校核,结合压铸设备的相关资料确定压铸设备的尺寸和型号。3.如何确定铸件的收缩率和铸件的分型面,首先由厂家对铸件性能的要求等,确定铸件的收缩率和材料,通过查资料的方式确定收缩率和铸件的分型收缩率。根据铸件的制造工艺及其结构的特点,确定具体的收缩率和分形面,大致位置应为铸件基座外侧。4.模架,通过对压铸件的大小及型腔数、浇注系统、导向传动部件、推出机构、调温控制系统、排气槽、侧抽芯传动机构等的初步数据进行估算,确定适合使用模架的产品型号。2压铸模具的整体设计2.1压铸件的工艺性分析压铸件的辅助设计模具操作是整个压铸制品生产加工模具设计工序中必不可少的一个重要步骤。但不同的专业模具公司,不同的模具设计技术人员,采用不同的ucucad模具设计软件进行的模具辅助设计,都需要有自己的一套模具设计和操作过程。本设计主要内容是基于应用ug进行压铸件模具的辅助设计的。2.2模具设计环境和应用软件2.2.1UG软件简介UG8.0是一个优秀的CAD/CAE/CAM软件，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。特点为：1.高效的操作方法;2.更多的有利于产品研发和创新的新技术;3.互操作性的革新。2.2.2其它软件AutoCAD2007autocad是著名的二维工程图画图绘制软件,用以绘制二维的工程图。2.1压铸件的工艺性分析2.1.1零件工艺性分析根据公司产品三维模型,分析产品中铸件的质量和工艺性对模具设计的工艺性要求。开始模具设计之前,应根据产品中铸件的工艺性技术原理图样和其使用的要求对其工艺性进行仔细地的分析和研究,并在设计中结合其压铸成型的方法和工艺程序综合地考虑其成型的难易和复杂程度,以便设计时能在充分保证产品中铸件的质量和其使用工艺性要求的基本前提下尽量地选用比较简单的铸件成型模具和结构,以便有效地减小铸件成型模具结构制造的难度和大大降低模具加工成本。如果产品中铸件的质量和工艺性确实存在有很大的问题,或者铸件的成型模具需要极为复杂的铸件成型模具和结构,并因此从而导致铸件成型模具的制造非常困难或者在经济上极不利时,则我们应和当地的铸件成型模具设计部门及时地协商解决模具设计有关的问题。本次铸件成型课题研究所设计的管路零件的模具结构表面精度较高,但是,如果要求能够保证压铸件的安装和使用的功能,可以适当地允许压铸件表面有分型的痕迹,但是压铸件的表面划痕和裂纹等缺陷可能是不应许的。压铸件外表面的表面处理粗糙度为ra3.2。压铸件的尺寸和精度为ct5级.2.1.2零件材质材料：YL108铝合金；YL108铝合金的性能无沉底，浮渣，比重轻，具有流动性好，无热裂倾向，线收缩小，气密性好等良好的铸造特性主要用于形状复杂、气密性要求高耐腐蚀但承受负荷较低的零件。2.1.3零件的立体图建模用ug分析零件的外形与尺寸,利用ug的整体建模零件分析方法,对保护零件外形进行了整体建模（如图2-1所示）图2-1：水箱下壳体立体图在UG中建模2.1.2压铸件分型面的确定分型面的设计应考虑以下几个原则:1)在开的模时候,动定模分离必须顺利,水箱下壳体压铸件在定模中分离留在动模上,再用顶出装置推出压铸件。2)选取分型面的时候要尽量的简单,尽可能把分型面形状保持平直,这样才能方便模具的机加工。2.1.4工艺参数的选择1.压射比压压射比压是液态金属压铸工艺中最重要的几个技术参数之一。其单位压射比压为兆帕,用液态金属填充过程中液态金属单位面积内的压力(n)系数表示。在压铸工艺的循环中,注射比压根据压铸工艺的不同阶段而变化。作为一般的设计原则,为了提高压铸件的密度,必须适当提高注射比压。只有在保证型腔有效充型,不形成压铸件的"欠铸"的前提下,才能选择较低的注射比压。在本设计工作中,根据文献推荐值(如表2-1所示),确定注入比压为80MPa[3]。2.充型速度压压铸件充填是否能够有效的成型速度是由于金属液充填速度的相当大小等诸多因素直接决定的,如果金属液充填速度太小的话,就很有可能会直接的造成一些金属液压铸的零件很难被完全的充满(所以我们称之为"欠铸"),增加铸件在工业生产过程中的成本和废品的利用率;但是,充填的速度也是绝对不宜相当的过大,因为如果金属液充填的速度相当过大时容易在对金属液高速充填的过程中使铸件发生卷气的变形情况,这样会直接增加压铸零件的微小气孔,并且铸件在充填后的金属液高速凝固的过程同时会在对于金属液的高速冲击下,容易的使得铸件高速的产生粘模等变形的现象和情况,从而严重的影响充填后的铝合金压铸产品的稳定性和表面质量,甚至于使铸件无法顺利的脱模,以上这些因素的影响往往都会直接的降低速度让充填后的铝合金压铸产品质量的稳定性降低,导致金属液压铸后铝合金零件的质量和使用性能大幅程度的下降。此外,若有的铸件金属液充填的速度过高,金属液充填时易于高速冲蚀模具成型腔,缩短了模具镶块的时间和其使用寿命。根据铝合金相关技术文献的充填速度定义和其推荐值,这里我们很清楚的可以看到选择铝合金的铸件充填的速度m~.一般都是20~60m/s[3充铸].3.压铸温度（1）合金浇注温度压铸合金的平均液体浇注和铸造温度的定义压铸合金为一种液态的金属从压力较大的温室开始,通过液体浇注系统充型的平均温度。一般国家规定压铸合金的平均液体浇注温度一般比普通铝合金高20-30℃。适当的液体浇注和铸造温度对保证铝合金压铸件的性能和质量至关重要。铝合金铸造浇注温度过高,不易直接产生压铸件的裂纹和粗晶,而铝合金铸造浇注温度的范围则过低,不易直接产生压铸件表面的摩擦和腐蚀等铸造结构缺陷。因此考虑到铝合金压铸件的平均壁厚和铝合金零件铸造结构的复杂性,本设计中采用了铝合金的平均浇注和铸造温度参照表2-3的设计数据进行确定。由于铝合金的压铸件平均的壁厚一般大于3mm,结构相对简单。因此,设计的铝合金铸造温度的范围一般为600-640℃。（2）压铸模具的温度在使用压铸模具之前需要预热一下，为了确定工作时压铸模具的温度保持在一定的范围内稳定。压计算如下：（2-1）式中：是压铸模具的工作温度（°C）；是液态金属的浇注温度（°C）；是模具工作温度须控制的偏差范围，一般可以取25°C。由此可得本次设计的模具工作温度为3.压铸时间（1）充填时间填充的时间通常是一种泛指金属液体从内铸件的浇口开始进入型腔直到内铸件的型腔完全填满为止所需的时间。充型的时间通常受压铸件的体积、平均壁厚、型腔整体结构的复杂程度、浇口的面积、充型的速度等环境和工艺因素的直接影响,为了有效保证内铸件的排气顺畅,应尽量延长充型的时间,使充型的速度相应地变慢,但也可能导致压模铸件的表面粗糙;充型时间短的通常情况下rt和充型的速度快,会直接导致压模铸件整体表面的密度差,增加压模铸件的气孔率。内铸件填充的时间通常根据压模铸件的平均壁厚(b)大小来进行选择,定义如下为(2-2)（2-2）式中：是铸件某一部位的壁厚（mm）；是金属液的浇注温度（mm2）；根据水箱下壳体铸件的具体几何结构，可以计算b如下：mm。按照表2-4所列的推荐值，确定充填时间为0.06～0.3s。（2）持压时间液(2)持压时间液态中的压射液状金属在完全地喷射充满了整个型腔后,直到内或外浇道完全停止凝固,压射液状金属液的冲头仍然没有能够不断持续向内或外浇道内部施加静止的压力,使得型腔中的压射金属液在一定的喷射压力下完全停止凝固及得到补缩,本次设计之中选取的持压时间范围为3~8s。（3）留模时间生产中常见的问题就是铝合金为了保持压铸件(其平均壁厚3~6mm)的持压时间一般设计为10~15s。2.2压铸机设备及选用2.2.1初选压铸机压铸机一般认为有两种主要正常工作的类型:热室和卧式冷室。由于铝合金模具零件进行浇注的温度高,在卧式热室的条件下铝合金模具在压铸机上进行浇注尚未成形的优质铝合金模具零件,会极大地减少和加速了铝合金模具的变形和模具零件老化,缩短了铝合金模具的正常工作和使用寿命。因此,一般制造商都建议压铸机选用先进的冷室铝合金压铸机加工设备和仪器来对其进行加工压铸优质的卧室铝合金。先进的卧室压铸机冷室铝合金压铸机在我国的铝合金铸造工业生产中一直都占有着重要的技术主导地位,主要广泛应用于铝、镁、铜等有色合金的铸造工业生产。本设计主要是采用了卧式冷室铝合金压铸机,估算了模具的近似尺寸,并充分考虑了铝合金模具在倾斜时的夹紧力。力矩滑块芯拉出。本设计选用j113中型的卧室冷室压铸机进行生产。表3-2J113型冷室卧式压铸机的技术参数2.2.2压铸机参数校核1.锁模力的校核锁定和模力自动控制系统是我们在抉择选用大型压铸机时首先必须和需要仔细考虑和首先确定的一个重要参数。压铸机的模具锁紧脱模力自动控制主要是为了有效率地克服压铸模具在进行压铸时的胀压脱模力,锁紧了压铸模具的惰性金属大部分型体表面;为了有效防止压铸模具的惰性金属液向外飞溅出并保证了模具压铸件的工作质量。2.压室容量的核算初步计算在选择一台压铸机后,压射比压和浇注压室的尺寸同样可以被初步确定,因此,压室所需要储存的余料和金属液的浓度和质量也随之可以确定,此时,须综合核算每次压铸机浇注的余料和金属液浓度和质量(gp是否在相当于压室储存容量(gp)的最小限度以内,即,的综合估算公式是否可以综合地考虑每台压铸机的零件、浇注系统、溢流槽、以及其余料的质量总和,的综合计算公式为（2-4）式中：D为压室直径（cm），本次设计中D=6cm；k为流体压室的平均充满程度系数,一般设计公式中可以取60~80%,本文的设计公式中取60%即可作为整个流体压室的平均充满度;；L为压室的长度（cm），包括浇口套的长度，经过计算得L=95mm；ρ为压铸合金的密度（gcm−3），对于铝合金ρ=2.4gcm−3。根据以上参数的取值，计算可得因此，的取值小于J113型冷室压铸机的压室容量，满足设计要求。开模行程的核算模具的动定模两侧各部分在每次模具合模时须紧密地相互贴合,所以每次模具合模后需要取出固定模具的一个整体总合模厚度必须至少要不得大于所需的选用大型压铸机的最小合模的规定距离。在每次模具开模后,取出模具压铸件的最大空间开模尺寸距离为最大模具开模的一定距离时就减去了取出模具总空间尺寸的开模厚度。以下的几个公式充分地地表明了这些的相互关系:（2-5）（2-6）（2-7）（2-8）式中,为定模的厚度,为动模的厚度,为压铸件的厚度,为铸件推出距离,L为最小开模距离。已知的模具设计套板厚度测量数据通过代入后的公式定义如下:如果定义动模座板上的垫块底部厚度180mm,动模套板垫块厚度170mm,垫块上的底座总套板底部厚度120mm,动模垫块底座板上的垫块底部厚度35mm,则活动模具总套板厚度设计为40mm。合模总体的厚度可以推出开模距离厚度h=621mm,最小最大合模铸件厚度可以推出开模距离,最大最小开模铸件厚度可以推出开模距离,铸件根据开模总体厚度,推出各个行程的开模距离,最小最大开模铸件厚度可以推出铸件距离。将总体设计开模数据公式代入以上的计算公式,经系统分析计算和数据分析结果检验后应符合设计开模材料厚度和施工行程的总体设计质量要求。2.3浇注系统设计浇注系统主要作为模具内部传递金属液充填压力的主要通道,引导各型腔和模具的内部金属液高速通过充填压力进入模具的各型腔。一个完整的模具浇注系统一般由外部的模具横浇道、直浇道、内部的浇口和模具的余料等几个大部分同时进行浇注的系统组成。在本浇注系统的开发和设计中,从大大降低了模具的制造量和成本等几个方面进行深入的考虑,采用1模1件的浇注系统作为解决方案,根据各型腔和内部模具热平衡的状况,以及各型腔同时对模具进行充填的均衡性和技术要求,采用了完整的侧浇注系统。2.3.1内浇口设计1.内浇口位置首先考虑内浇口的位置。从中高压铸件的整体结构设计复杂程度、平均壁厚、收缩率、模具的特殊分型安装位置等多个重要因素的不同角度考虑上来进行考虑,一般来说都会考虑选择在每个铸件的平均壁和厚壁不同处分别开设内和外浇口,有利于保证铸件内浇口压力的均匀传递,减少或消除缩孔。因此,针对本零件内浇口应尽量靠近双耳侧6mm壁厚处。2.内浇口截面积内部的浇口具体位置位于所在的流体压射喷喷浇注型腔位置所在压射浇注型腔内部是整个流体压铸件压射浇注控制系统中流动速度和水流阻力最大的一个地方,内部的浇口截面积和腔内充满的水在压射浇注型腔中的容量与压射浇注系统速度的阻力大小有着密切关系有关。根据压铸件金属液在内浇口预计的压射型腔浇注位置和时间内以一定的速度完全充满压射型腔这一原则,可通过计算如下公式得出内浇口的截面积。对于压铸件的抗拉强度和致密度都要求高的压铸件,金属液在内浇口的流速和致密度应当采取较低的值。内浇口截面积的浇注速度的计算公式如下为内浇口的面积计算根据《压铸模具设计手册》的测试（4-1）Ag=G/(ρvgt)ρ为测定金属液在内和外浇口内的密度2.7g/cm3,vg为测定金属液在内和外浇口的密度型腔挤压回流充填速度,查《压铸模具设计手册》资料表(4-5)一般选40m/s,t为型腔回流充填的持续时间,查《压铸模具设计手册》资料表(4-6)一般选0.10s。Ag=599/(2.7×40×0.1）=55.46mm23.内浇口尺寸内内部和浇口的内部整体面积大小和内部形状一般都大致可以认为是扁平或者矩形。为了顺利地直接使内和外浇口进入充满了各种金属水溶液的充型腔,并在静力和压力的强大凝固推动力的作用下有效地开放凝固和推动实现充型及各种金属液的完全初始开放继续凝固,这就很严格地明确规定了内和外浇口的质量要求在充型及各种金属液的开放凝固推动过程完全开放结束时,尚有一半以上不同厚度的内和外浇口还未完全初始开放和继续凝固,以有效地保证内浇口在金属液凝固过程中的完全开放性,以有效地确保静压力向型腔内的金属液型腔传递的通畅性。根据内浇口的尺寸与金属液凝固模数的均匀性关系,查图可得内浇口的厚度为2mm。根据内浇口的经验分析数据,内浇口的宽度为42.75mm。2.3.2横浇道设计横向外浇道主要分为连接直接外浇道与内接外浇道,其主要技术作用之一是也就是通过控制和自动引导直接内浇道中惰性金属液的顺利地向下流动。同时,横浇道具有维持型腔金属液温度的作用,通过设计适宜的横浇道尺寸与形状,可以改善模具热平衡。本次设计使用的横浇道为扇形,因此,它需要一定的厚度和长度。横浇道的设计原则:横查《压铸模具设计手册》表(4-28)横浇道的面积根据Ar=(3~4)Ag=4×55.46=221.84横浇道的深度D=(5~8)T=7×2=14出模斜度选15°横浇道的宽度W=Ar/D+tg@D=221.84/14+tg1514=19.21

圆角半径选3°2.3.3直浇道设计卧式大型压铸机使用冷室中所使用的直式压铸机,直式冷浇道的外径宽和尺寸主要是由直式压铸机的直浇口和外套和卧式使用冷压机温室连起来互相连接驱动形成的,故卧式使用压铸机的直浇口和外套的内径和冷室尺寸直接决定了直式冷浇道的外径宽和尺寸。如本设计图2-3所示,压室的内径和压铸机浇口套的内径一致,对于本压铸机设计图中所选的j113型冷室压铸机,其内径可供用户选择的浇口套和压室直径尺寸分别为60,70,或80mm。现本项目工程设计主要选取了内径一致的浇口尺寸为60mm的大型压铸机床和浇口两件套,。2.3.4排溢系统的设计1.溢流槽的设计1.溢流槽的设计通常一般采用带有半圆形流体溢压导流槽的结构设计但也适用于壁厚较薄的大型半圆形流体压铸件。对于较厚的大型压铸件,则一般产品设计中都采用了单梯形或双向单梯形的自动溢压整流槽。本文的设计根据国内相关技术文献的详细描述和专家推荐以及设计者的数据,查表得单个单边半圆形梯型溢水沟流槽的流口宽度和半径几何柱体形状及其流口尺寸:单边半圆形梯型溢水槽流口宽度半径差的宽度应与中心差间距w和w=10mm;溢流槽的宽度半径差和长度间距r=8mm;双边的梯形梯型溢水槽流口半径宽度应与中心差间距a和l=2mm;梯形梯型溢水槽流口宽度半径差的厚度应与中心差间距a和b=0.6mm;溢流口的槽宽度半径差的长度应与中心差等距。溢流槽的设计原则如下[1]：1)压铸件的溢流槽须方便从口中将压铸件的毛坯去除,不至于损坏整个压铸件的外观;2)闸阀安装时注意若一个排气道出口开设在一个溢压导流槽附近时,溢流槽阀在安装时我们应注意避免过早进水堵塞整个排气道;3)尽量避免在两个溢压整流槽和冲压铸件之间同时产生一个热节;4)材料不应在同一两个成型腔的溢流槽上分隔开几个较大三角形成型溢液回流口或一个很宽的较小三角形成型溢液回流口,以免部分成型金属液倒流产生压力倒流,部分的成型金属液从一个溢液回流槽上倒流回一个新的成型腔;5)溢流口的截面积应大于与溢流槽相连的排气道的截面积;6)溢流槽的布置应有利于排除型腔中的首股金属气体,也可以说是有利于及时排除型腔中含有金属杂质的首股金属液,并且溢流槽能够有效改善外浇口和模具型腔的热平衡处理状态。此零件的溢流槽布置应合理地分布在内浇口两侧死角的区域以及外浇口与搭子处的金属气体溶液的汇合点可取得良好的热平衡效果。根据《压铸模具设计手册》表(4-4)算出溢流槽大概的体积

170×5%×1/3=2.83cm²查《压铸模具设计手册》表(4-5)选R=8H=6.5a=5c=0.8h=0.8b=15B=37

A*=15.72Fy=6.04Vy=2.462.4冷却系统在设计和生产模具几何尺寸及厚壁较大的铸件进行压铸时,一般用这种强制循环冷却的方法来有效保持模具压铸型腔的热平衡流动状态。合理地强制设计循环冷却系统,对于提高压铸模具的生产率、改善模具压铸件的质量及有效延长压铸模具的使用寿命都是十分重要的。根据压铸件设计的要求,本设计方案可以选择水冷管道冷却的方式,冷却的管道按照回行水路的方式进行排列分布。排气道的设计排气道主要是在涂料充填时将型腔中的固体空气快速排除的溢流槽通道。但在压铸生产的过程中,由于涂料充填的速度较快,涂料挥发等各种环境因素产生的气体需要及时从型腔中排除。压铸的排气道多与型腔中的溢流槽通道相互配合,设计原则如下:1)型腔内部的各类排气道的尺寸可以参照相关文献的推荐值.2)在分型面处开设排气道具有结构简单的优点,排气道的截面形状一般根据实际情况,随机变动,矩形最常见。3)排气可以直接放在利用推杆和型芯固定的位置通过一定的缝隙进行排气。4)排气道可以单独设置在重要部位,如固定型芯上可以设置排气沟槽。排气槽的尺寸计算:排气槽的具体尺寸包括直径和进入排气深度,查《压铸模具设计手册》时一般可选0.12mm。排气槽的截面积根据《压铸模具设计手册》试(4-16)Fv=0.00224V/tKfv为充型腔和排气槽的开放面积,v为充型腔和溢流槽的体积为197.18cm²,t为排气槽充填过程持续时间0.1s,k为充型过程中,排气槽的补型腔开放系数取0.6。Fv=0.00224×197.18/(0.1×0.6)=7.36mm²此有3个排气槽所以每一个的面积为2.45mm²排气槽的宽度查《压铸模具设计手册》表(4-49)宽度在8~25之间根据面积公式计算宽度为20。3.成型零部件设计3.1铸件成型零件设计3.1.1成型零部件的结构设计因为整体式凹模保护结构所覆盖的大型铸件拼接线和定模部分一般都属于大型零件,且国家标准严格要求该大型零件必须具有较高的大型铸件强度和表面质量,所以对于大型铸件的定模拼接部分一般都会采用整体式凹模拼接的保护结构,模具不易因撞击而发生变形,不会直接使得大型铸件的定模部分本身产生整体式拼接线的变形痕迹。3.2成型零部件工作尺寸的设计

成型尺寸的确定精度设计制造过程压铸件成型尺寸的精度误差主要受压铸件本身结构及压铸合金材料,压铸零件制造工艺,压铸模具设计以及制造,压铸设备和机床的性能等多方面的影响。因此在确定精度设计成型零件尺寸时,应更加综合地考虑各种受影响的因素。1、成型零件制造误差的影响成型铸件尺寸的大小和公差也直接受到关于成型压铸零件的机加工、装配以及公差的各种因素影响。过小制造铸件公差小,模具的制造困难,成本也就会增加。过大,则为了要保证成型压铸件的公差,压铸件制造工艺的精度稳定性和技术要求就越高。一般来说成型尺寸压铸件制造工艺的公差δ`不可能超过成型压铸件的尺寸大小和公差的1/5~1/4。具体的规律如下:当压铸件为GB1800—79的IT11~IT12级精度时，Δ`=1/5Δ；当压铸件为GB1800—79的IT13~15级精度时，Δ`=1/4Δ。

2

、压铸件收缩率的影响

、压铸件对收缩率的主要影响在合金压铸件的生产过程中,合金的收缩量在凝固和自由收缩时是影响合金压铸件的尺寸和精度的主要影响因素。对合金凝固和冷却的自由收缩运动规律和对收缩量的分析掌握得越全面越准确,则可以计算得出合金成型压铸件尺寸准确的程度越高。这就是铝合金的自由收缩率(0.50~0.75)%,受阻收缩率(0.45~0.65)%。3、模具结构及压铸工艺影响（1）型腔径向尺寸的计算：

查《压住模具设计手册》表1-26得：YL102（0.50~0.75）%，平均收缩率为：Scp=0.6%

考虑到实际的模具制造条件和工件的实际要求，成型零件是公差等级取IT12

级。

型腔工作部位尺寸：

型腔径向尺寸：(Lm)0+Δ’=[（1+φ）Lz-XΔ]0+Δ’

型腔深度尺寸：(Hm)0+Δ’=[（1+φ）Hz-XΔ]0+Δ‘

型芯径向尺寸：(lm)-Δ’0=[（1+φ）lz+XΔ]-Δ’0

型芯高度尺寸：(hm)-Δ’0=[（1+φ）hz+XΔ]-Δ‘0

式中

Lz-铸件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）

lz-

铸件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）

Hz-铸件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）

hz-

铸件内型深度基本尺寸的最小尺寸（mm）

X-

修正系数

取0.5～0.7

△-

铸件公差

Δ'-

模具制造公差

一般取1/4△A)、动模型芯的主要尺寸计算

1）铸件的尺寸分类如上图。型芯尺寸计算。1、370.80+0.150(lm1)-Δ’0=[（1+0.6%）370.8+0.7×0.15]0-0.038=373.130-0.038（mm)2、都为367.80+0.150(lm)-Δ’0=[（1+0.6%）367.8+0.7×0.15]0-0.038=370.110-0.038（mm)3、900+0.180(lm)-Δ’0=[（1+0.6%）90+0.7×0.18]0-0.045=90.660-0.045型腔尺寸计算1、3880-0.120(Lm)0+Δ’=[（1+0.6%）388—0.7×0.12]0+0.040=390.2230+0.0402、353.70-0.180(Lm1)0+Δ’=[（1+0.6%)353.7—0.7×0.18]0+0.060=355.690+0.0604)中心距的尺寸计算6、134±0.25Cm±Δ/2=（1+ψ）Cz±Δ/2=（1+0.6%)134±（1/5×1/2×0.25）=134.36±0.025B)、动定模套版边框厚度的计算此模具为矩形结构参照《金属压铸工艺与模具设计》式（9.18）S=[F2+(F22+8H[σ]F1L1）1/2]/4H[σ]S=[PL2H2+(P2L22H22+8H[σ]PL1H1L1）1/2]/4H[σ]（45号钢调质后的[σ]为2000×105）S=[45×100×30+(452×1002×302+8×50×2000×105×45×1102×30）1/2]/（4×50×2000×105）=20.563.3结构零部件设计3.3.1支承板的厚度计算参照《金属压铸工艺与模具设计》式（9.20）h=K(FL/2B[σ]W)1/2带入数据，得h=39.6元整选403.3.2标准件的选用动定模座板的选择根据型腔的尺寸计算和动定模套板边框厚度的计算参考《金属压铸工艺与模具设计》附录D表D.1选800×800×230的定模板；材料为45号钢GB（优质碳素结构钢），调质处理硬度为HRC28~32。选800×800×180的动模板；材料为45号钢GB（优质碳素结构钢），调质处理硬度为HRC28~32。导向机构的设计a,导柱参考《金属压铸工艺与模具设计》式（9.21）d=KA1/2K取0.07，A=1×105d=62.13圆整后选用60。导柱导向部分长度l2最小取（1.5~2）d，一般高出分型面上最高型芯12~20mm，以免在合模、搬运中损坏型芯。如下图b,导套导向部分长度l1一般去导向孔的1.5到2被。总长度总要比装配它的模板厚度要少3~5mm，所以选80mm。4推出机构和冷却装置4.1推出机构设计推杆的尺寸设计参考《金属压铸工艺与模具设计》表（11.3）推杆推出部分的直径选择8mm,再根据模具装配的各个尺寸选择推杆的长度为423.7mm，如下图。推杆为细长杆，工作中在推出力作用下受到轴向压力，因此，还必须校核推杆的稳定性。推杆承受静压力下的稳定性可根据《金属压铸工艺与模具设计》式（11.5）Kw=ηEJ/Ftl2Kw为稳定安全系数，钢取1.5~3，η稳定系数为20.19，E弹性模量钢取2×105MPa,J为推杆最小截面处抗弯截面惯性矩此处截面为圆形J=πd4/16,Ft推杆承受的实际推力（10N），l为推杆总长；带入数据计算，Kw为2.03，所以满足要求，推杆的固定用沉入式。推板的尺寸设计参考《金属压铸工艺与模具设计》式（11.6）H≥（FCK/12.24B)1/3×10-2带入数据计算H≥24.5参考《金属压铸工艺与模具设计》表（11.5）选H=230，A=800，B=800如下图图5-4定模板图图5-5动模板图4.2复位机构的设计此模具复位机构简单，只需要做一个复位杆，复位杆的尺寸参考《金属压铸工艺与模具设计》表D.11如下图。图5-6复位机构简图4.3冷却系统的设计5．绘制装配图结论由