北方工业大学压铸课程设计说明书#严选优质

1、 目录1 设计前准备工作11.1 零件分析11.2 初步确定设计方案22 压铸件工艺分析22.1 压铸合金工艺分析22.2 压铸件工艺分析32.3 分型面的选择43 浇注系统和排溢系统的设计53.1 浇注系统的设计53.1.1内浇口的设计53.1.2直浇道设计83.1.3横浇道设计103.2 排溢系统的设计113.2.1溢流槽的设计114 压铸模结构设计124.1 压铸机的选择124.2 型腔和型芯的结构设计134.2.1 型腔结构设计134.2.2 型芯结构设计134.3推出机构、复位机构的设计144.4 压铸模的技术要求155 参考文献18知识运用#1 设计前准备工作1.1 零件分析压力铸

2、造是将液态或半液态的金属，在高压作用下，以高的速度填充压铸模的型腔，并在压力作用下快速凝固而获得铸件的一种方法。高压力和高速度是压铸时熔融合金充填成型过程的两大特点，也是压铸与其它铸造方法最根本的区别所在。压铸件尺寸精度和表面粗糙度较好，铸件轮廓清晰，有致密的表层，比内层有更好的机械性能，内部存在气孔和缩孔缺陷。此铸件为中心对称件，抽芯方便使用压力铸造的方法比较适宜，但应避免上述的缺陷。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。 金属液是在压力下填充型腔的，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为15100MPa。 金属液以高速充填型腔，通常在1050米/秒，有的还可超过80米/秒，（通过内

3、浇口导入型腔的线速度内浇口速度），因此金属液的充型时间极短，约0.010.2秒（须视铸件的大小而不同）内即可填满型腔。 压铸是一种精密的铸造方法，经由压铸而铸成的压铸件之尺寸公差甚小，表面精度甚高，在大多数的情况下，压铸件不需再车削加工即可装配应用，有螺纹的零件亦可直接铸出。从一般的照相机件、打字机件、电子计算器件及装饰品等小零件，以及汽车、机车、飞机等交通工具的复杂零件大多是利用压铸法制造的。本次设计的零件为圆锥链接件，如下图1-1所示：图1-1 圆锥链接件产品原始信息 产品大小 ： 180*88.5 单位：MM 材质 ：YL102铝合金 缩水率： 1.005其物理和力学性能为：密度2.71

4、g/ cm,固相线与液相线温度分别为538 C和593C，抗拉强度320 MPa,屈服强度160 MPa，硬度80HB，剪切强度190 MPa，疲劳强度140 MPa。1.2 初步确定设计方案1、此铸件的材料为YL102，应在适当的温度下流动性较好是浇注，使能充满型腔。2、铸件的精度为6级，采用压力铸造的方法能达到此精度。3、确定压铸工艺及模具制造能力。4、确定压铸模结构（包括型腔数目，模板的尺寸设计，导柱、导套尽量使用国标能缩短制造周期，以及采用型芯、型腔镶块节约贵重金属）。5、模具设计是要留收缩率尺寸。2 压铸件工艺分析2.1 压铸合金工艺分析压铸铝合金的使用性能和工艺性能都优于其他压铸合

5、金，而且来源丰富，所以在各国的压铸生产中都占据极重要的地位，其用量远远超过其他压铸合金。铝合金的特点是：比重小、强度高；铸造性能和切削性能好；耐蚀性、耐磨性、导热性和导电性好。铝和氧的亲和力很强，表面生成一层与铝结合得很牢固的氧化膜，致密而坚固，保护下面的铝不被继续氧化。铝硅系合金在杂质铁含量较低的情况下，粘模倾向严重。铝合金体收缩值大，易在最后凝固处形成大的集中缩孔。用于压铸生产的铝合金主要是铝硅合金、铝镁合金和铝锌合金三种。纯铝铸造性能差，压铸过程易粘模，但因它的导电性好，所以在生产电动机的转子时使用。 铝合金中主要合金元素及杂质对其性能影响如下： 硅。硅是大多数铝合金的主要元素。它能改善

6、合金在高温时的流动性，提高合金抗拉强度，但使塑性下降。硅与铝能生成固熔体，它在铝中的溶解度随温度升高而增加，温度577时溶解度为1.65%，而室温时仅为0.2%。在硅含量增加到11.6%时，硅与其在铝中的固溶体形成共晶体，提高了合金高温流动性，收缩率减小，无热裂倾向。二元系铝硅合金耐蚀性高、导电性和导热性良好、比重和膨胀系数小。硅能提高铝锌系合金的抗蚀性能。当合金中硅含量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又较多时，就会产生游离硅，硅含量越高，产生的游离硅就越多。游离硅的硬度很高，由它们所组成的质点的硬度也很高，加工时刀具磨损厉害，给切削加工带来很大的困难。此外，高硅铝合金对铸铁坩锅熔蚀严重。硅在铝合

7、金中通常以粗针状组织存在，降低合金的力学性能，为此需要进行变质处理。铝合金具有良好的压铸性能，导电性和导热性都很好。铝合金的密度小比强度和比刚度高是其突出的优点。铝合金的高温力学性能也很好，在低温下工作是同样保持良好的力学性能，且铝合金熔铸工艺简单，成形和切削加工性能良好，有较高的力学性能和耐蚀性，但在熔炼的时，铝液要在溶剂保护下进行熔炼和保温，以防合金液吸气和产生氧化夹杂物。2.2 压铸件工艺分析为了从根本上防止压铸件产生缺陷，比以低成本，连续不断地生产高质量的压铸件，必须使压铸件的结构适合于压铸。主要对铸件的壁厚、圆角、筋、出型斜度，孔，螺纹、加工余量、文字、标志、图案等进行分析。对次铸件

8、壁厚均匀适合压铸。铸件本身有斜度且能减少出型时与型壁的摩擦。铸件边缘有孔且与型芯方向一致，所以在铸造时铸出。铸件上有螺纹与型芯方向垂直，不宜在铸造时铸出，且螺纹的铸造模具加工时相当的困难，所以螺纹在铸件铸出后进行加工。2.3 分型面的选择 分型面的定义：压铸模的定模与动模接合表面通常称为分型面，分型面是由压铸件的分型线所决定的，而模具上垂直于锁模力方向的接合面，即为基本分型面。分开模具取出压铸制品的界面称为分型面，也可称为合模面。分型面的类型选择是否恰当，设计是 否合理，在模具设计中非常重要。它不仅直接关系到模具结构的复杂程度，而且对制品的成型质量和生 产操作等都有影响。选择分型面即是决定型腔

9、空间在模内应占有的位置。选择分型面时应遵循以下原则： (1)符合压铸件脱模：为使压铸件能从模具内取出，分型面的位置应设在压铸件断面尺寸最大的部位。 (2)分型面的数目及形状：通常只采用一个与压铸机开模运动方向相垂直的分型面，特殊情况下才采用一个以上的分型面或其他形状的分型面。(3)型腔方位的确定：在决定型腔在模具内的方位时，分型面的选择应尽量防止形成侧孔或侧凹， 以避免采用较复杂的模具结构。(4)确保压铸件质量：分型面不要选择在压铸件光滑的外表面，避免影响外观质量；将压铸件要求同轴度的部分全部放在分型面的同一侧，以确保压铸件的同轴度；要考虑减小脱模斜度造成压铸件大，小端的尺寸 差异要求等。(5

10、)有利于压铸件的脱模：由于模具脱模机构通常设在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模后 压铸件留在动模一侧。(6)有利于排气：当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设计在压铸熔体的流动末端，以利于 排气。(7)模具零件易于加工：选择分型面时，应使模具分割成易于加工的零件，以减小机械加工的困难。依据以上压铸对本铸件分型面的选择如下图2-1所示图2-1 分型面方案3 浇注系统和排溢系统的设计3.1 浇注系统的设计浇注系统对熔融金属流动方向、压力传递、模具温度分布、充填时间长短起到重要的调节和控制作用，浇注系统设计直接影响铸件的机械性能和模具寿命。 浇注系统设计一般步骤：内浇口设计浇道设计过水设计渣

11、包设计内浇口宽度的选取及内浇口设计的原则： 1. 金属液从铸件壁厚处向壁薄处填充 2. 金属液进入型腔后不宜立即封闭分型面，溢流面和排气槽 3. 内浇口的位置要使进入型腔的金属液先流向远离浇口的部位 4. 从内浇口进入的金属液，不宜正面冲击型芯 5. 浇口的位置应便于切除 6. 避免在浇口部位产生热节 7. 金属液进入型腔后的流向要沿着铸件上的肋和散热片 8. 选择内浇口位置时，应使金属液流程尽可能短 3.1.1内浇口的设计根据其各自应用范围和特点，针对本次设计零件的形状，选择端面侧浇口，使金属液首先填充可能存留气体的型腔底侧，将底部的气体排出后，再逐步充满型腔，避免压铸件中气孔缺陷的产生。内

12、浇口面积的计算铸件设计完成后，测量浇铸体积（产品+溢料）的体积，在压铸件的填充时间及填充数度选定后，内浇口面积可采用下式计算： Ag=V/Vg*t其中： Ag 内浇口截面积（mm） V 铸件的体积 （mm）（包括渣包和产品） Vg充填速度 （m/s） t 充填时间（s）图3-1 内浇口示意图对应参数的计算：充填时间的计算充填时间是指熔融金属自到达浇口(gate)起算，至模穴(cavity)及溢流井完全充填完毕为止，所经过的时间。理论上，充填时间是越短越好；但实际上，充填时间受以下限制： (a)逃气 (b)模具冲蚀 (c)机器性能 以下列公式(NADCA)计算出填充时间：tk(TiTfSZ)/(

13、TfTd)T 其中k0.0346 秒/mmTi熔汤进入模具温度，取650CTf合金最低流动温度，取595CS容许凝固百分率，取0%Z转换系数 2.5C/% Td模具温度，取240CT铸件厚度，取6mm t0.0346 (6505950.02.5)/(595240)6.0 0.032(秒)经验公式：充填时间t=0.01*T2 （T为平均壁厚） t=0.01*62 =0.36S 铸件体积的计算 V= 628381*2=1256762 mm （包括渣包和产品）内浇口充填速度的计算对于不同壁厚的镁、铝、锌压铸合金的充填速度不同：本产品平均壁厚为6MM， 材质为铝合金，内浇口填充速度为40m/s 本产品

14、的内浇口面积为：Ag=V/Vg*t=1256762/40000*0.36=87 mm考虑到产品的结构问题，内浇口宽度L取值为40mm,所以内浇口厚度H= Ag/L=87/40=2mm 根据金属流动连续性原理：冲头面积 X 冲头速度 = 内浇口面积 X 充型速度。1.充型速度：40 m/s2.冲头面积： x 602 / 4 = 2826 mm2 (冲头直径60)冲头速度：117 mm2 x 40000mm/s 2826 mm2 = 1656mm/s 16 m/s3.模温240当金属液浇入压室后，压室充填以低速0.6 m/s进行，当压室100%充满时，开始高速压射，用0.01s加速到16m/s，即

15、横浇道100%充满时，冲头速度达到16m/s，金属液以40 m/s内浇口速度填充型腔，当金属液填充型腔完毕后，进行强制减速，在0.01s内，冲头速度从16 m/s减速到1.5 1.0 m/s，可防止飞边产生，从而获得理想压铸件。 3.1.2直浇道设计直浇道是金属液从压室进入型腔前首先经过的通道。卧室热压室压铸模直浇道的由浇口套、浇道镶块和浇道推杆组成。浇口套与压铸机的压室端面密封对接。浇口套在压铸模的浇注系统中起着承前启后的作用，直浇道就是在浇口套中形成的。1.浇口套与压室的连接方式浇口套与压室的连接方式，根据浇口套结构形式的不同，可分为连接式和整体式。本次设计采用整体式结构即将压室与浇口套制

16、成整体，这样易于内孔的精度容易保证。2.浇口套参数的确定直浇道由压铸模上浇口套构成，能保证压射冲头动作顺畅，有利于压力传递。直径D：根据压铸件重量、所需比压、在压室的充满度(一般占2/3)来选择冲头直径，也就是直浇道的直径D。厚度H：称为余料，取直径的1/21/3，为了易脱模，设1302斜度。3.浇口套的配合精度浇口套的配合精度有：浇口套与模板孔的配合精度、浇口套内孔与压射冲头的配合精度和定位孔与压铸机压室法兰的配合精度。(1)浇口套与模板孔的配合精度为（H7/h6）(2)浇口套内孔与压射冲头的配合精度：由压铸模具设计手册2表5-6 查得浇口套内孔与压射冲头的配合精度如下表3-1所示：表3-1

17、 浇口套内孔与压射冲头的配合精度 压室基 本尺寸尺寸偏差浇口套D（F8)压室Do(H7)压射冲头d(e8) 3050+0.064+0.025+0.0250-0.050-0.089(3)定模座板或浇口套的定位孔与压铸机压室法兰的配合精度为（E8）图3-2 浇口套图片(4 ). 分流系统的设计 汤料经过浇口套进入型腔前，需由分流锥的引流，分流锥与浇口套配合使用，组成铸件的浇注系统，精度与浇口套相当图3-3 分流锥图片3.1.3横浇道设计图3-4 扁梯形横浇道的尺寸参数如下：D=（58）T=（34） W=D+/D其中-横浇道截面积mm2-脱模斜度 =D-横浇道深度(mm）T-内浇口厚度W-横浇道宽度

18、（mm）取D=5T=12.5mm =3=328=84 mm2W=D+/D=12.5+84/5=18mm至此，整个浇注系统设计完毕，各部位参数均已选定，进而绘制出模具浇注系统结构图如下图3-5所示：图3-5 浇注系统3.2 排溢系统的设计3.2.1溢流槽的设计设置溢流槽可作为接纳型腔中的气体、气体夹杂物及冷污金属，还可以作调节型腔局部温度、改善充填条件以及必要时作为工艺搭子顶出铸件之用。渣包的作用：1. 排除型腔中的气体、涂料、残渣等冷污金属液，与排气槽配合，迅速将型腔内的气体引出；2. 控制金属液充填的流动状态，防止局部产生涡流；3. 转移缩孔、酥松、气孔和冷隔的部位；4. 调节模具各部位的温

19、度，改善模具热平衡状态，减少铸件表面流痕、冷隔和浇不足的现象；5. 帮助铸件脱模顶出，防止铸件变形或在铸件表面有顶针痕迹；6. 溢流槽的总体积占合金量的10%30%，根据型腔体积，铸件壁厚来考虑，溢口面积为水口面积的60%75%；溢口厚度：0.20.5mm，溢口厚度不应大于内浇口厚度以保证增压效果。溢流槽与排气槽连接，减小型腔内压力，排出气体。数量根据需要位置的多少来决定。过水设计原则：1. 改善汤流阻力2. 增加产品强度便于后3. 加工不影响产品外观溢流槽设计及参数的确定在分型面上设置溢流槽是一种简单适用的常用方式。为了后序工艺的需要，而保持溢流包与压铸件的整体连接，将溢流槽开设在动模一侧。

20、溢流槽的截面形状一般有三种，椭圆形、方形和梯形，本次设计采用椭圆形溢流槽，如下图3-6所示：图3-6溢流槽根据压铸模具设计手册确定溢流槽的相关尺寸:溢流口厚度h=0.30.8mm,取0.4mm; 溢流口长度l=23mm,取2mm; 溢流口宽度S=812mm,取8mm; 溢流槽半径r=510mm,取5.5mm; 溢流槽长度中心距b(1.52)S,取b1.5S=12mm。为了便于脱模，溢口脱模斜度做成，溢口与铸件连接处应有(0.31)mm的倒角,以便清除。4 压铸模结构设计4.1 压铸机的选择根据以上数据选择锁模力大于3241（KN）的机台(如图)即可，结合铝合金机台设备考虑，本次模具设计采用的是

21、卧式冷室压铸机，其型号与主要技术规格如下：压铸机型号：DCC400锁模力/KN：4000 压射力/KN：85-1504.2 型腔和型芯的结构设计4.2.1 型腔结构设计型腔是装在定模板里的镶件，用以成型塑件的外表面。型腔有整体式和组合式两种。组合式型腔的刚性不及整体式，且易在塑料塑件表面留下痕迹，影响外观，模具的结构也比较复杂。考虑到本塑件结构较简单，外观质量要求不高，故采用整体嵌入式型腔设计。型腔的形状为矩形，采用6颗M1070L内六角螺钉紧固在定模板上，而型腔镶件利用挂台固定于型腔上，其中结构如图4-1所示。图4-1型腔4.2.2 型芯结构设计型芯是装在动模板里的镶件，型芯镶件用以成型塑件

22、的内表面，也有整体式和组合式两种。考虑到本塑件结构较简单，外观质量要求高，故采用组合嵌入式型芯设计。型芯的形状为矩形，采用6颗M1060L内六角螺钉紧固在定模板上，而型芯镶件利用挂台固定于型腔上，其中结构如图4-2所示。图4-2型芯4.3 推出机构、复位机构的设计1.复位杆的设计复位杆是控制推出机构在合模状态时，回复到原来位置的主要零件之一,其结构如图4-3所示：模具采用四根复位杆将模具复位图4-3复位杆 2.导柱和导套的设计动、定模的导柱和导套，主要是保证在安装和合模时的正确位置，在合模过程中保持导柱、导套首先一起定向作用，防止型腔、型芯错位，其结构如图4-4，4-5所示：图4-4导柱图4-

23、5导套4.4 压铸模的技术要求1.压铸模结构零件的配合公差金属压铸模在高温状态下工作，因此，各结构构件在组装配合时，不仅要求在室温下达到一定的配合精度，而且要求在高温工作条件下，仍能保证个部分结构尺寸稳定、动作可靠。(1)结构零件的径向配合精度端盖属于固定零件,故由压铸模具设计手册2表9-4查得固定零件的径向配合精度如下表2-1所示：表2-1 固定零件的径向配合精度工作条件配合精度典型配合零件举例受热较小的零件导柱、斜销、定位销等的固定部位(2)结构零件的轴向配合精度结构零件的轴向配合应保证在结构件组装后,不应有超出允许范围的轴向窜动。在组装时，成型镶块的分型面应允许高出套板分型面0.050.

24、10mm。2.压铸模结构零件的形位公差和表面粗糙度(1) 压铸模结构零件的形位公差形位公差是零件表面形状和位置的偏差, 由压铸模具设计手册2表9-6可确定压铸模结构零件的形位公差精度等级,如表2-2所示：表2-2 压铸模结构零件的形位公差精度等级有关要素的形位要求选用高度套板两平面的平行度5级镶块上型芯固定孔的轴心线对其分型面的垂直度78级镶块分型面对其侧面的垂直度67级导柱固定部位的轴线与导滑部分轴线的同轴度56级导套内径与外径轴线的同轴度67级镶块的分型面、滑块的密封面、组合拼块组合面的表面粗糙度0.05(2) 压铸模结构零件的表面粗糙度压铸模结构零件的表面粗糙度直接影响到压铸模的正常运作

25、和使用寿命。成型零件应有较高的表面质量，并沿着压铸件脱模的方向研磨，不允许有划伤等表面缺陷。压铸模各工作部位结构零件的表面粗糙度，由压铸模具设计手册2表9-7可确定，如下表2-3所示：表2-3 压铸模各工作部位结构零件的表面粗糙度结构零件表面粗糙度成型零件表面和浇注通道的所有表面0.10.2成型零件和浇注系统各零件的配合表面0.4导向零件、推杆、斜销等零件的配合表面0.8模具分型面、各模板间的结合面0.8结构零件的支撑面和台肩表面1.6非工作的非配合表面6.33.压铸模模具结构材料的选择除成型零件外，模具结构的常用材料应能保证模具结构的强度、刚度要求和在压铸过程中不产生不允许的变形。模具结构的

26、常用材料及热处理要求，由压铸模具设计手册2表9-8可确定，如下表2-4所示：表2-4 模具结构的常用材料及热处理要求 模具结构零件模具结构材料热处理要求导柱、导套、斜销等SUJ2、T8A、T10A5862HRC 推杆SKD61,3Cr2W85862HRCT8A、T10A5862HRC 复位杆SUJ2、T8A、T10A5862HRC 动、定模套板45钢调质220250HB模座、定模座板、推板等3045钢、Q235回火4.压铸模总装的技术要求压铸模总体装配的技术要求如下：(1) 模具分型面对定、动模座板安装平面的平行度模具分型面对定、动模座板安装平面的平行度可查压铸模具设计手册确定，如下表2-5所示：表2-5 模具分型面对座板安装平面的平行度规定被测面最大直线长度160mm公差值0.06(2)在分型面上，定模镶块和动模镶块应分别与定模套板和动模套板齐平或允许略高，但高出量在0.050.10mm范围内。(3)模具安装在压铸机上合模后，成型镶块上的分型面应保持良好的闭合状态，允许有不大于0.05mm的局部间隙。(4)导住、