電機殼體壓鑄模具設計[三維UG]【18張圖紙】

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DAM1113G型臥式壓鑄機；為了便于破損零部件 的更換，采用鑲拼式結構，對成型零部件進行了詳細的設計計算；模具采 用導柱、導套實現(xiàn)導向，采用推桿推出制件。最后，對壓鑄機及模具的強 度進行了校核，且借助 AutoCAD和 UG、PRO/E 三維設計軟件繪制了模具的 裝配圖和實體圖。 關鍵詞：壓鑄；模具；UG：鋁合金 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 2 Abstract Die casting is a near-shape processBecause of its characteristics of high efficiency and dimensional precision，it is used widely and developed rapidly in manufacturing， especially in mass-produced industriesDie castings，especially magnesium alloy, aluminum alloy, zinc alloy die castings，are used in various fields ，such as automobile and communication In the paper, a die casting die of Bracket is mainly designedFirstly，its processing properties are analyzedSide gate runner is used according the characteristics of the analysis of the length and of the width of the BracketSecondly ，die casting machine that the type is DAM1113G is selectedIn design， insert construction is used in order to replace spoiled partsThe design and calculation of molding parts are made in detailThe mold is guided by guide pillars and sleevesThe ejector pin is used to demoldThe side-core is drawn by inclined guide pillarFinally，die casting machine and mold strength are checkedThe assemble and physical drawings are finished by UG、PRO/E which is a kind of physical design software Keywords: die-casting; Mould; UG ;Aluminium alloy; 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 3 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 XXX XXXXXX 1 引言 在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認識。 模具工業(yè)作為進入富裕社會的原動力之一，正推動著整個工業(yè)技術向前邁 進！模具就是“高效益”，模具就是“現(xiàn)代化”之深刻含意，也正在為人 們所理解和掌握。金屬壓鑄成型所用的模具稱為壓鑄模，是用于成型金屬 壓鑄件的模具，它是型腔模中的一種類型。隨著機械工業(yè)，尤其是汽車、 摩托車工業(yè)、航空工業(yè)和儀器儀表工業(yè)的發(fā)展，金屬壓鑄件的需求量越來 越大，精度等質量要求也愈來愈高，這就要求壓鑄模具的開發(fā)、設計與制 造的水平也必須越來越高。 眾所周知，材料被分為金屬與非金屬兩大類。采用材料液態(tài)成形技術 成型機器的零部件或各類產品，而且被廣為應用在非金屬中的，數(shù)塑料的 注射成型和擠出成型為多；而在金屬材料中，數(shù)壓鑄為最。 1壓鑄成型和鑄造成型通常稱之為型腔成型法 壓鑄的過程是將金屬熔煉成具有一定的流動性的液態(tài)合金，然后澆入 具有一定幾何形狀和尺寸大小的型腔中，在重力場或外力場的作用下，液 態(tài)合金充滿型腔，待凝固冷卻后就成為所需要的機器零件或毛坯。 壓鑄是一門科學技術，也是歷史上最悠久的一種金屬成形工藝，它促 進了社會生產力的發(fā)展。 (1) 壓鑄的種類： 壓鑄的方法可分為：砂型鑄造和特種壓鑄兩大類。 (2) 壓鑄合金 鑄造合金有：鋁合金、鎂合金、銅合金、鋅合金、鉛、錫、鑄鐵、鑄 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 4 鋼等的鑄造。 2 金屬壓鑄成型在工業(yè)生產中的重要地位 如前所述，模具是工業(yè)生產中的重要工藝裝備，是國民經濟各部門發(fā) 展的重要基礎之一。金屬壓鑄成型所用的模具稱為壓鑄模，是用于成型金 屬壓鑄件的模具，它是型腔模中的一種類型。隨著機械工業(yè)，尤其是汽車、 摩托車工業(yè)、航空工業(yè)和儀器儀表工業(yè)的發(fā)展，金屬壓鑄件的需求量越來 越大，精度等質量要求也愈來愈高，這就要求壓鑄模具的開發(fā)、設計與制 造的水平也必須越來越高。 壓鑄件的質量與壓鑄模、壓鑄設備和壓鑄工藝這三項因素密切相關。 壓鑄模質量最為關鍵，它的功能是雙重的，賦予熔化后的金屬液以期 望的形狀、性能、質量；冷卻并推出壓鑄成形的制件。 模具是決定最終產品性能、規(guī)格、形狀及尺寸精度的載體，壓鑄模是 使壓鑄生產過程順利進行，保證壓鑄件質量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn) 壓鑄設備高效率、高性能和合理先進壓鑄工藝的具體實施者，也是新產品 開發(fā)的決定性環(huán)節(jié)。由此可見，為了周而復始地獲得符合技術經濟要求及 質量穩(wěn)定的壓鑄件，壓鑄模的優(yōu)劣成敗是關鍵，它最能反映出整個壓鑄生 產過程的技術含量及經濟效果。 據(jù)資料表明，各類模具占模具總量的比例大致如下： 沖壓模、塑料模約各占 35%40%； 壓鑄模約占 10%15%； 粉末冶金模、陶瓷模、玻璃模等其他模具約占 10%左右， 壓鑄模在各類模具的應用中占有“老三”的位置。 隨著我國經濟與國際的接軌，汽車工業(yè)、摩托車工業(yè)和航空工業(yè)的飛 速發(fā)展，壓鑄件的應用大有快速上升的趨勢。壓鑄的應用在世界范圍內的 情況是：汽車部件約占 70%；摩托車部件約占 10%；農業(yè)機械約占 8%；電 訊電器約占 7%；其他約占 5%。以上實際統(tǒng)計的數(shù)字表明，壓鑄成型工業(yè) 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 5 在基礎工業(yè)中的地位和對國民經濟的影響顯得日益重要。 對于一個模具專業(yè)的畢業(yè)生來說，對壓鑄模的設計已經有了一個大概 的了解。此次畢業(yè)設計，培養(yǎng)了我綜合運用多學科理論、知識和技能，以 解決較復雜的工程實際問題的能力，主要包括設計、實驗研究方案的分析 論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹立 正確的設計思想，勇于實踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設計 方法，適應社會對人才培養(yǎng)的需要。 畢業(yè)設計這一教學環(huán)節(jié)使我獨立承擔實際任務的全面訓練，通過獨立 完成畢業(yè)設計任務的全過程，培養(yǎng)了我的實踐工作能力。另外，本次畢業(yè) 設計還必須具備一定的計算機應用的能力，在畢業(yè)設計過程中都應結合畢 業(yè)設計課題利用計算機編制相應的工程計算、分析和優(yōu)化的程序，同時還 具備必要的計算機繪圖能力，如利用 AutoCAD2004 軟件進行二維圖的繪 制。 此次畢業(yè)設計除了對知識和能力培養(yǎng)的收獲感受外，還得到思想道德 方面的鍛煉。通過這次畢業(yè)設計，讓我感受到了作為一名高級工程技術人 員應該具備的基本精神，需要強化的工程實踐意識，以及對設計工作的質 量要負責，具有高度的責任感，樹立實事求是的科學作風，并嚴格遵守規(guī) 章制度。 1 2 壓鑄件結構及工藝分析 2.1任務介紹 主要內容及基本要求： 1.完成電機殼體的模具設計 2.在 UG或其他三維軟件平臺上完成模具零件的三維建模 3.完成模具的裝配 4.設計說明書一份，字數(shù)不少于 15000字。 2.2壓鑄零件的分析 本次設計的零件為電機殼體的模具設計，如下圖 2-1所示： 圖 2-1 電機殼體外部 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 2 圖 2-2 電機殼體產品圖 電機殼體是某種型號泵上的零件，生產批量 100，000 件，鑄件要求 無欠鑄、氣孔、疏松、裂紋等缺陷。 產品原始信息 產品大小 ： 96*96*39.5 產品平均壁厚：4M 材質 ： 鋁合金（YL108） 重量 ： 157.53g 縮水率： 1.005 YL108就是壓鑄鋁合金，其牌號是：YZAlSi12Cu2。標準：GB/T 15115-1994。特性及適用范圍：可熱處理強化，具有較高的室溫和高溫力 學性能。該合金密度下，熱脹系數(shù)低 ，耐熱性好。其鑄造工藝性能優(yōu)良， 無熱裂傾向，氣密性高，線收縮小，但有較大的吸氣傾向，切削加工性較 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 3 差。且需要變質處理。 其物理和力學性能為：密度 2.7m,固相線與液相線溫度分別為 538 C和 593C，抗拉強度 320 MPa,屈服強度 160 MPa，硬度 80HB，剪切強度 190 MPa，疲勞強度 140 MPa。壓鑄鋅合金的主要特點： 1. 密度較小，比強度高。 2. 在高溫和常溫下都具有良好的力學性能，尤其是沖擊韌性尤其好。 3. 有較好的導電性和導熱性。機械切削性能也很好。 4. 表面有一層化學穩(wěn)定、組織致密的氧化鋅膜，故大部分鋁合金在 淡水，海水，硝酸鹽以及各種有機物中均有良好的耐腐蝕性。但這層氧化 鋅膜能被氯離子及堿離子所破壞。 5. 具有良好的壓鑄性能，較好的表面粗糙度以及較小的熱烈性。 綜上所述，該產品能用壓鑄成型完成。 壓鑄鋁合金的使用性能和工藝性能都優(yōu)于其他壓鑄合金，而且來源 豐富，所以在各國的壓鑄生產中都占據(jù)極重要的地位，其用量遠遠超過其 他壓鑄合金。鋁合金的特點是：比重小、強度高；鑄造性能和切削性能好； 耐蝕性、耐磨性、導熱性和導電性好。鋁和氧的親和力很強，表面生成一 層與鋁結合得很牢固的氧化膜，致密而堅固，保護下面的鋁不被繼續(xù)氧化。 鋁硅系合金在雜質鐵含量較低的情況下，粘模傾向嚴重。鋁合金體收縮值 大，易在最后凝固處形成大的集中縮孔。 用于壓鑄生產的鋅合金主要是鋁硅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金三種。 純鋁鑄造性能差，壓鑄過程易粘模，但因它的導電性好，所以在生產電機 殼體時使用。 鋁合金中主要合金元素及雜質對其性能影響如下： 硅：硅是大多數(shù)鋁合金的主要元素。它能改善合金在高溫時的流動性， 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 4 提高合金抗拉強度，但使塑性下降。硅與鋁能生成固熔體，它在鋁中 的溶解度隨溫度升高而增加，溫度 577時溶解度為 1.65%，而室溫時僅 為 0.2%。在硅含量增加到 11.6%時，硅與其在鋁中的固溶體形成共晶體， 提高了合金高溫流動性，收縮率減小，無熱裂傾向。二元系鋁硅合金耐蝕 性高、導電性和導熱性良好、比重和膨脹系數(shù)小。硅能提高鋁鋅系合金的 抗蝕性能。當合金中硅含量超過共晶成分，而銅、鐵等雜質又較多時，就 會產生游離硅，硅含量越高，產生的游離硅就越多。游離硅的硬度很高， 由它們所組成的質點的硬度也很高，加工時刀具磨損厲害，給切削加工帶 來很大的困難。此外，高硅鋁合金對鑄鐵坩鍋熔蝕嚴重。硅在鋁合金中通 常以粗針狀組織存在，降低合金的力學性能，為此需要進行變質處理。 銅：銅和鋁組成固溶體，當溫度為 548時，銅在鋁中的溶解度為 5.65%，室溫時降至 0.1%左右。銅含量的增加可提高合金的流動性、 抗拉強度和硬度，但降低了耐蝕性和塑性，熱裂傾向增大。壓鑄通常不用 鋁銅合金，而用鋁硅銅合金。 該產品的成型材料是鋁合金，該材料密度小,熔點為 560660 度,強 度較高,耐磨性能較好,導熱、導電性能好，機械切削性能良好，但由于鋁 與鐵有很強的親和力，容易粘模，加入 Mg以后可得到改善。鋁壓鑄，其 鋁很容易就粘在模具表面上，造成鉚接柱拉傷、拉斷，澆注口堵塞現(xiàn)象. 2.3擬定模具結構形式 1） 該壓鑄件尺寸為一般精度等級，為降低設計難度和設計周期， 應采一模一腔，且需要對壓鑄件去除澆口廢料。 2） 根據(jù)產品的特征與提高成型效率采用側澆口。 3） 為了節(jié)約成本和方便加工與熱處理，型腔型芯均采用鑲件式結構。 2.4壓鑄工藝分析及計算 根據(jù)壓鑄件的產品信息，產品生產所需的數(shù)量，產品的強度和精度有 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 5 較高要求，綜合實際考慮，該產品采用一模一穴的成型方法。 （1）鎖模力計算 根據(jù)壓鑄產品選擇壓鑄機，鎖模力通常的計算方式為用模具分型面上 承受金屬壓力的投影面積乘以鑄造比壓乘以安全系數(shù)。 鎖模力的計算如下： T=KAP (1-1) 其中： T 為鎖模力，單位為 N; K 為安全系數(shù)，冷室壓鑄機一般取 1.2 A 為鑄造投影面積，單位 mm （包括鑄件、料、頭、流道、 溢流井等， 約相當于鑄件的 1.8倍） P 為壓射比壓，單位 Mpa。 單位換算 1T=10KN= 100000N 該產品的鑄件投影面積為 68101.8=12258 mm 由于該產品為壓鑄件，壓射比壓取值為 60Mpa 。 故該產品的鎖模力為： T=KAP=1.31225860/10100=956.124KN (1-2) 2.5壓鑄機的選用 根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇鎖模力大于 956.124KN的機臺即可，結合鋁合金機 臺設備考慮，本次模具設計采用的是冷壓室壓鑄機，其型號與主要技術規(guī) 格如下： 壓鑄機型號：DAM1113G 鎖模力/KN：1000 壓射力/KN：150200 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 6 3 壓鑄模結構設計 3.1模具的結構介紹 模具的結構包括動模結構、定模結構、動模型芯、動模型芯固定板、 定模型芯、定模型芯固定板等。首先根據(jù)電機殼體的產品要求確定模具的 分型面，接著設計澆注系統(tǒng)，排氣道，模具溫度及冷卻系統(tǒng)的設計，最后 是成型零件和推出機構的設計。 3.2確定模具分型面 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，這些可以分離部 分的接觸表面分開時能夠取出制件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸 封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。 如何選擇分型面，需要考慮的因素比較復雜。比如說要考慮制件在模 具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、制件的結構工藝性及精度、嵌件的位 置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣等。因此，在選擇分型面時一 般應遵循以下幾項基本原則： .分型面應力求簡單易加工 .有利于簡化模具結構 .應容易保證壓鑄件的精度要求 .分型面應用利于填充成型 .開模時應盡量使壓鑄件留在動模一側 .應考慮壓鑄成型的協(xié)調 .嵌件和活動型芯應便于安裝 以上闡明的是選擇分型面時的一般原則，在實際設計中，不可能全部 滿足上面所述的原則。綜合考慮各方面的因素，因此，分型面設置如圖 3- 3。 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 7 圖 3-3分型面方案 零件的大部分處于動模內，對零件的的同軸度精度有很好的保證，而 且有利于填充成型和金屬液的流動，起模也比較容易，所以本次設計就選 擇上圖的分型面 3.3澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)對熔融金屬流動方向、壓力傳遞、模具溫度分布、充填時 間長短起到重要的調節(jié)和控制作用，澆注系統(tǒng)設計直接影響鑄件的機械性 能和模具壽命。 澆注系統(tǒng)設計一般步驟： 內澆口設計澆道設計過水設計渣包設計 內澆口寬度的選取及內澆口設計的原則： 1. 金屬液從鑄件壁厚處向壁薄處填充 2. 金屬液進入型腔后不宜立即封閉分型面，溢流面和排氣槽 3. 內澆口的位置要使進入型腔的金屬液先流向遠離澆口的部位 4. 從內澆口進入的金屬液，不宜正面沖擊型芯 5. 澆口的位置應便于切除 6. 避免在澆口部位產生熱節(jié) 7. 金屬液進入型腔后的流向要沿著鑄件上的肋和散熱片 8. 選擇內澆口位置時，應使金屬液流程盡可能短 3.3.1內澆口的設計 內澆口的類型 根據(jù)零件的外形和結構特點，將內澆口開在通孔上，在成型孔的型芯 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 8 上設置分流錐，金屬液從型腔中心部位導入。 它的特點如下： a 、金屬液流流程短，而各部的流動距離也比較為接近，可縮金屬液 的填充時間和凝固時間。 b 、減少模具分型面上的投影面積，并改善壓鑄機的受力狀況。 c 、模具結構緊湊。 d 、周邊的溢流槽可聚集不良冷污的金屬液，并有利于排氣，提高填 充效果。 內澆口面積的計算 鑄件設計完成后，測量澆鑄體積（產品+溢料）的體積，在壓鑄件的 填充時間及填充數(shù)度選定后，內澆口面積可采用下式計算： Ag=V/Vg*t (3-1) 其中： Ag 內澆口截面積（mm） V 鑄件的體積 （mm）（包括渣包和產品） Vg充填速度 （m/s） t 充填時間（s） 對應參數(shù)的計算： 充填時間的計算 充填時間是指熔融金屬自到達澆口(gate)起算，至模穴(cavity)及溢 流井完全充填完畢為止，所經過的時間。理論上，充填時間是越短越好； 但實際上，充填時間受以下限制： (a) 逃氣 (b) 模具沖蝕 (c) 機器性能 以下列公式(NADCA)計算出填充時間： 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 9 tk(TiTfSZ)/(TfTd)T (3-2) 其中 k0.0346 秒/mm Ti熔湯進入模具溫度，取 650C Tf合金最低流動溫度，取 595C S容許凝固百分率，取 0% Z轉換系數(shù) 2.5C/% Td模具溫度，取 240C T鑄件厚度，取 5.0mm t0.0346 (6505950.02.5)/(595240) 3 (3-3) 0.033(秒) 鑄件體積的計算 V= 69147*1.8=124465.54 mm （包括渣包和產品） (3-4) 內澆口充填速度的計算 對于不同壁厚的鎂、鋁、鋅壓鑄合金的充填速度不同： 本產品平均壁厚為 4, 材質為鋁合金，內澆口填充速度為 45m/s 本產品的內澆口面積為： Ag=V/Vg*t=143031/45000*0.03395 mm (3-5) 考慮到產品的結構問題，內澆口寬度 L取值為 63mm,所以內澆口厚度 H= Ag/L=95/631.5mm (3-6) 實際上，由于客觀的影響因素較多，確定最合理的內澆口截面積是很 困難的。因此，應留有適當?shù)男拚嗔?，即內澆口的初始尺寸選取較小值， 為以后試模后進行修正和調整留有余地。 3.3.2直澆道設計 直澆道是金屬液從壓室進入型腔前首先經過的通道。臥室冷壓室壓鑄 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 10 模直澆道的由灌嘴、澆道鑲塊和澆道推桿組成。灌嘴與壓鑄機的壓室端面 密封對接。灌嘴在壓鑄模的澆注系統(tǒng)中起著承前啟后的作用，直澆道就是 在灌嘴中形成的。 1.灌嘴與壓鑄沖頭的連接方式 灌嘴與沖頭的連接方式，根據(jù)灌嘴結構形式的不同，可分為連接式和 整體式。本次設計采用整體式結構即將壓室與灌嘴制成整體，這樣易于內 孔的精度容易保證。 2.灌嘴參數(shù)的確定 直澆道由壓鑄模上灌嘴構成，能保證壓射沖頭動作順暢，有利于壓力 傳遞。 直徑 D：根據(jù)壓鑄件重量、所需比壓、在壓室的充滿度(一般占 2/3) 來選擇沖頭直徑，也就是直澆道的直徑 D。 厚度 H：稱為余料，取直徑的 1/21/3，為了易脫模，設 5斜度。 3.灌嘴的配合精度 灌嘴的配合精度有：灌嘴與模板孔的配合精度、灌嘴內孔與壓射沖頭 的配合精度和定位孔與壓鑄機壓室法蘭的配合精度。 (1)灌嘴與模板孔的配合精度為 （H7/h6）1D (2)灌嘴內孔與壓射沖頭的配合精度： 由模具設計手冊2表 1-14查得 DAM1113G壓鑄機壓室直徑為 50mm， 由模具設計手冊表 2-1 查得灌嘴內孔與壓射沖頭的配合精度如下表 3-2所 示： 表 3-2 灌嘴內孔與壓射沖頭的配合精度 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 11 尺寸偏差 壓室基 本尺寸 灌嘴 D（F8) 壓室 Do(H7) 壓射沖頭 d(e8) 3050 +0.064 +0.025 +0.025 0 -0.050 -0.089 (3)定模座板或灌嘴的定位孔與壓鑄機壓室法蘭的配合精度為 （E8）2D 3.3.3橫澆道設計 圖 3-4 扁梯形 橫澆道的尺寸參數(shù)如下： D=（58）T (3- 8) =（34） (3-rAn 9) W=D + /D (3-10) tar 其中 -橫澆道截面積 mm2rA -脫模斜度 =0()015 D-橫澆道深度(mm） T-內澆口厚度 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 12 W-橫澆道寬度（mm） 取 D=5T=7.5mm =3 =320.3=60.9 mm2 rAn (3-11) W=D + /D=5 +60.9/5=13.06mm (3-tar0tan1 12) 至此，整個澆注系統(tǒng)設計完畢，各部位參數(shù)均已選定，進而繪制出模 具澆注系統(tǒng)結構圖如下圖 3-5所示： 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 13 圖 3-5澆注系統(tǒng) 3.4排溢系統(tǒng)的設計 3.4.1溢流槽的設計 設置溢流槽可作為接納型腔中的氣體、氣體夾雜物及冷污金屬，還可 以作調節(jié)型腔局部溫度、改善充填條件以及必要時作為工藝搭子頂出鑄件 之用。 渣包的作用： 1. 排除型腔中的氣體、涂料、殘渣等冷污金屬液，與排氣槽配合， 迅速將型腔內的氣體引出； 2. 控制金屬液充填的流動狀態(tài)，防止局部產生渦流； 3. 轉移縮孔、酥松、氣孔和冷隔的部位； 4. 調節(jié)模具各部位的溫度，改善模具熱平衡狀態(tài)，減少鑄件表面流 痕、冷隔和澆不足的現(xiàn)象； 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 14 5. 幫助鑄件脫模頂出，防止鑄件變形或在鑄件表面有頂針痕跡； 6. 溢流槽的總體積占合金量的 10%30%，根據(jù)型腔體積，鑄件壁厚來 考慮，溢口面積為水口面積的 60%75%；溢口厚度：0.20.5mm，溢口厚度 不應大于內澆口厚度以保證增壓效果。溢流槽與排氣槽連接，減小型腔內 壓力，排出氣體。數(shù)量根據(jù)需要位置的多少來決定。 過水設計原則： 1. 改善湯流阻力 2. 增加產品強度便于后 3. 加工不影響產品外觀 溢流槽設計及參數(shù)的確定 在分型面上設置溢流槽是一種簡單適用的常用方式。為了后序工藝的 需要，而保持溢流包與壓鑄件的整體連接，將溢流槽開設在動模一側。溢 流槽的截面形狀一般有三種，橢圓形、方形和梯形，本次設計采用方形形 溢流槽，如下圖 3-6所示： 圖 3-6溢流槽 根據(jù)模具設計手冊資料確定溢流槽的相關尺寸: 根據(jù)相關資料確定溢流槽的相關尺寸: 溢流口厚度 h=0.10.8mm,取 0.4mm; 溢流口長度 l=615mm,取 12mm; 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 15 溢流口寬度 S=615mm,取 8mm; 溢流槽圓角 r=0.53mm,取 2mm; 溢流槽長度中心距 b(1.52)S,取 b1.5S=12mm。 為了便于脫模，溢口脫模斜度做成 ，溢口與鑄件連接處應有0345 (0.31)mm 的倒角,以便清除。045 3.4.2排氣道的設計 排氣道是在填充過程中讓型腔和澆注系統(tǒng)內的氣體得以逸出的通道。 為使型腔內的氣體盡可能地被金屬液有序有效地排出，應將排氣道設置在 金屬液最后填充的部位。 結合實際情況，選用在分型面上開設排氣道，這種布局易于加工和修 正而且排氣效果也很理想。 本次設計在分型面上開設的排氣道的截面形狀是扁平狀的，由模具設 計手冊2 表 5-8 可查得推薦的尺寸如下： 排氣槽深度：0.100.5mm 排氣槽寬度：825mm 為了便于溢流和余料的脫模，扁平槽的周邊也應有 的斜角或0345 過渡圓角。 3.5 抽芯結構設計 3.5.1行位的設計 側向分型與抽芯機構簡稱行位，用來成型具有外側凸起、凹槽和孔的 塑件；成型殼體制品的局部凸起、凹槽和肓孔。因為側抽機構的注射模， 其可動零件多，動作復雜。因此，側抽機構的設計應盡量可靠、靈活和高 效。本產品圖需要抽芯位置如圖所示紅色面所示： 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 16 圖 3-7 A. 行位及其組件的性能要求 行位有相對于其他零件的運動而且行位還是產品成型結構部分，因此 行位及與其想配合的零件不僅滿足一定的耐磨性要求還必須具有一定成型 零件的性能。 行位及其組件的性能必須滿足如下幾點： （1）高耐磨性：滑塊表面硬度必須大于 HRC50，以保證其耐磨性能。 （2）硬度差：行位與其配合的零件如下模鑲件、行位驅動塊、行位 壓緊塊、耐磨片之間必須有 HRC510 的差值，因此不可以用同種材料以 防止粘著磨損。此次設計滑塊鑲件采用預硬模具鋼 8407，其他與行位有接 觸的零件均采用 TOOLOX44 耐磨鋼。他們通過不同的熱處理方式可以達 到此項要求。 （3）加工性：除行位以外的零件都是單一簡單結構零件，熱處理變 形小，可加工性優(yōu)異。而行位的成型部分可以通過電火花加工，其余結構 對于傳統(tǒng)加工也容易保證其加工精度。 （4）配合要求：行位與壓板有相對運動，其配合采用 H7/f7 的間隙配 合。與下模鑲件的的配合以保證不溢料盡量保證動作穩(wěn)定靈活。詳細見模 具總裝的配合要求。 B.本設計采用斜導柱側向分型機構 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 17 結構示意圖如圖所示。其一般由以下五個部分組成： 1、動力零件:采用斜導柱； 2、鎖緊零件:楔緊塊； 3、定位零件:擋塊+ 彈簧； 4、導滑零件：滑塊導向塊； 5、成型零件: 側抽芯、滑塊等。 圖 3-8 C. 斜導柱側向分型機構主要設計技術參數(shù) 1、斜導柱傾角 a ：15a25；滑塊斜面傾角 b= a+23； 2、抽芯距 S S=鑄件側向凹凸深度 +1.55鑄件需要抽芯距離為 4.1，加上 安全距離則設計需要抽芯距離為 10； 3、斜導柱的長度 L 方法一：通過公式計算 L=S/sina+H/cosa 方法二：采用圖解法確定 1）計算斜導柱傾斜角 斜導柱傾斜角是決定斜導柱抽芯機構工作效果的重要參數(shù)， 大小對 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 18 斜導柱的有效工作長度、抽芯距、受力狀況等有直接影響。最常用的是 1225。本模具采用 =15，則楔緊塊的楔緊角 ， =17。 2) 計算斜導柱直徑 由于計算比較復雜，為了方便，用查表的方法來確定斜導柱的直徑。 先按已經求得的抽撥力 和選定的斜導柱傾斜角 在模具設計手冊查表最CF 大的彎曲力 ，然后根據(jù) 和 以及斜導柱傾斜角 在模具設計手冊查WWH 表中查出斜導柱直徑 D=16。 3) 計算斜導柱長度 斜導柱長度采用圖解法確定，L=146.8 3.6成型零件的設計 成型零件包括：型腔、固定型芯、活動型芯等。它們是根據(jù)壓鑄件的 不同結構形式和模具制造工藝的需要，將相互對應的幾何構件組合在一起， 形成成型空腔的。因此，成型零件的拼接形式、尺寸精度、幾何形狀、機 械強度等因素，對壓鑄件的質量有直接的影響。 3.6.1成型零件的結構形式 成型零件的結構形式，大體可以分為整體式和組合式兩類。由于型腔 外形結構比較復雜，采用整體結構很難加工，所以可選擇完全組合式結構。 A 型腔結構設計 型腔是裝在定模板里的鑲件，用以成型塑件的外表面。型腔有整體式 和組合式兩種。組合式型腔的剛性不及整體式，且易在塑料塑件表面留下 痕跡，影響外觀，模具的結構也比較復雜?？紤]到本塑件結構較簡單，外 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 19 觀質量要求高，故采用整體嵌入式型腔設計。型腔的形狀為矩形，采用 4 顆 M1080L內六角螺釘緊固在型腔板上其中結構如圖 3-9所示。 圖 3-9 型腔 B 型芯結構設計 型芯是裝在動模板里的鑲件，用以成型塑件的內表面，也有整體式和 組合式兩種。由于型芯高出分型面許多，考慮到加工方便和節(jié)約材料降低 模具成本，故采用整體嵌入式型芯設計。型芯的形狀為矩形，采用4顆 M10110L內六角螺釘緊固在動模板上，而型芯鑲件采用掛臺固定于型芯 上，其中結構如圖3-10所示。 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 20 圖3-10 型芯 3.6.2成型尺寸的確定 成型零件上構成壓鑄件形狀的相關尺寸為成型尺寸，成型尺寸的確定 對壓鑄件的結構形狀和尺寸精度有直接影響。 成型尺寸可按以下四點來確定： (1)選擇合適的成型收縮率。 由模具設計手冊鋁鎂合金的計算收縮率為 0.5% (2)分析成型零件受到沖蝕后的變化趨勢。 行腔內腔 D及其深度 H的尺寸趨于損耗變大，是趨于增大尺寸，應向 偏小的方向取值，即應選取接近最小的極限尺寸；型芯外廓 d及其高度 h 的尺寸趨于損耗變小，是趨于變小尺寸，應向偏大的方向取值，即應選取 接近最大的極限尺寸；中心距離及位置尺寸 c不會因損耗而變化，稱為穩(wěn) 定尺寸，應保持成型尺寸接近于最大和最小兩個極限尺寸的平均值。 (3)消除相對位移或壓射變形產生的尺寸誤差。 成型零件在相對移動時，由于種種原因會出現(xiàn)移動不到位或壓射變形 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 21 的現(xiàn)象，從而引起壓鑄件尺寸變化，如高度尺寸和側孔的中心距尺寸會由 于飛邊的出現(xiàn)而變大，而側孔的深度也會由側抽芯沒有回復到原來位置而 變淺，所以說由相對位置產生的誤差也有趨大或趨小之分，因此，在確定 這些部位的成型尺寸時，應采取必要的補償措施。 (4)脫模斜度尺寸取向的影響。 為便于脫模，幾乎所以的成型零件都在脫模方向上設置脫模斜度，一 般設置脫模斜度 = 。0.53 3.6.3成型尺寸的計算 （1）由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以下 一些性能: 1. 必須具有足夠的強度、剛度，以承受塑料熔體的高壓； 2.有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損。通常進行熱處 理，使其硬度達到 HRC50以上； 3. 對于成型會產生腐濁性氣體的塑料還應選擇耐腐濁的合金鋼理； 4. 材料的拋光性能好，表面應該光滑美觀。表面粗造度應在 Ra0.4 以 下； 5. 切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好； 6. 熔焊性能要好,以便修理； 7. 成型部位應須有足夠的尺寸精度?？最惲慵?H8H10，軸類零件 為 h7h10。 （2） 型腔、型芯工作部位尺寸的確定 經查有關資料可知鋅合金塑料的收縮率是 0.3%0.7% 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 22 平均收縮率為: S=（0.3%+0.7% ）/2=0.5% (2-13) 1）型腔的徑向和深度尺寸 (3-14)0 0.7Z ZmZLL （ ） （ 1+k） (3-15)Z ZH（ ） （ ） 式中 模具型腔的徑向尺寸；m 壓鑄件外部形狀的徑向尺寸；ZL 模具型腔的深度尺寸；mH 壓鑄件外部形狀的高度尺寸；Z k壓鑄件平均收縮率； 壓鑄件尺寸偏差； 模具的制造偏差。Z 2）型芯的徑向尺寸和高度尺寸 0 0.7Z ZmZ （ l） （ 1+k） L (3-16) 0 0.Z ZmZ （ h） （ ） (3-17) 式中 模具型芯的徑向尺寸ml 壓鑄件內部形狀的徑向尺寸Zl 模具型芯的高度尺寸mh 壓鑄件內部形狀的深度尺寸Z 3）中心距尺寸 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 23 22ZZm（ C） （ 1+k） (3-18) 式中 模具上型腔或型芯的中心距尺寸；m 壓鑄件凸臺或凹槽的中心距尺寸ZC 各工作部位尺寸計算結果見零件圖紙 通常，壓鑄件中 1mm 和小于 1mm 并帶有大于 0.05mm 公差的部位以 及 2mm 和小于 2mm 并帶有大于 0.1mm 公差的部位不需要進行收縮率計 算 4 推出機構的設計 4.1 推出機構結構形式的選擇 本次模具設計采用一次推出機構。一次推出機構是指壓鑄件在固化成 型開摸后，通過單種或多種推出元件，用一次推出動作，即可將壓鑄件推 出的機構。最常用的結構形式有推桿推出機構、推管推出機構、卸料板推 機構、旋轉脫模機構等。本次模具設計即采用推桿推出機構。 4.2 推桿的設計 1.推桿形式的選擇 推桿推出端的端面形狀根據(jù)壓鑄件被推出時所作用的部位不同而不同， 分為平面 2.推桿截面形狀的選擇 推桿推出段的截面形狀根據(jù)壓鑄件被推出部位的形狀、成形鑲塊鑲拼 的實際情況，常見的推桿推出段的截面形狀有圓柱形、扁平形和半圓形。 圓柱形推桿是最常用的一種形式，易于加工、易于更換和維修，又容易保 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 24 證尺寸配合精度和形位精度的要求，同時還具有滑動阻力小，不易卡滯等 特點；扁平形推桿多用于深而窄的立壁和立肋的壓鑄模中；半圓形推桿多 在壓鑄件外邊緣和成型零件鑲縫處采用，以加大推桿的推出面積，半圓形 推桿易于加工，但推桿孔加工較為困難。根據(jù)設計零件端蓋的特點，采用 圓柱形推桿。 3.推桿尺寸的設計 推桿直徑按推桿端面在鑄件上允許承受的許用應力決定。推桿數(shù)量根 據(jù)鑄件形狀、大小考慮，推桿布置應使鑄件各部位受頂壓力均衡。 由模具設計手冊3表 4-1 可查得本次模具設計所選推桿的尺寸參數(shù)如 下表 4-3 所示： 表 4-1常用推桿的尺寸系列 mm 基本尺寸 2A (f9) 偏差 -0.006 -0.031 推桿截面積可按下列公式計算： (4-1)FnpA推 式中 A- 推桿前端截面積 2m -推桿承受的總推力 NF推 n-推桿數(shù)量， p-許用受推力 Mpa，由模具設計手冊3表 4-21查得 p=50Mpa 4.3 推桿的配合 推桿與推桿孔的配合精度與壓鑄合金有關，其確定以保證推桿順利 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 25 導滑推出并且不溢料為原則。由模具設計手冊可查得具體配合尺寸如下表 4-1： 表 4-1推桿的配合 4.4 推出機構其他設計 1.復位桿的設計 復位桿是控制推出機構在合模狀態(tài)時，回復到原來位置的主要零件之 一,其結構如圖 4-1所示： 圖 4-1復位桿 2.導柱和導套的設計 動、定模的導柱和導套，主要是保證在安裝和合模時的正確位置，在 配合部位 配合精度及參數(shù) 推桿與孔的配合精度 H7/e8 推桿與孔的導滑封閉長度 /mm1L=151L 推桿加強部分直徑 D/mm D=d+4 推桿前端長度 L/mm L= + +10 10d1s推 推板推出距離 /mm3L= +5 3L推 23L 推板固定板厚度 15 h 30 推桿臺階直徑與厚度 、 /mm2D1h=D+b， =482D1 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 26 合模過程中保持導柱、導套首先一起定向作用，防止型腔、型芯錯位，其 結構如圖 4-2，4-3 所示： 圖 4-2導柱 圖 4-3導套 5 模具結構的設計 5.1 模具結構主要結構件的設計 模具結構主要結構件有定模座板、動模板、動模支撐板、墊塊以及模 座等。 1.模板尺寸的估定 確定模板尺寸時，一般先按基本的結構考慮，即假定沒有側抽芯機構， 或模板上未開有大的缺口槽的情況下，大體估算有關尺寸。 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 27 (1) 模板的厚度 H H=h/C (5- 1) 式中 H-模板的厚度 ,mm h-壓鑄件的高度, mm C-經驗系數(shù) ,通常為 0.50.67,取 C=0.5 經測量壓鑄件的高度 h =39.5 mm, 則 H=h/C=39.5/0.5=79 mm (2) 模套尺寸 根據(jù)壓鑄件在分型面上的投影的最大外廓尺寸,每邊加一個距離 e,從 而決定模套尺寸 ab，通常取 e=2050 mm。 經測量：壓鑄件在分型面上的投影的最大外廓尺寸為 96.48mm96.48mm，則模套尺寸為 200mm200mm。 2.模板的強度計算 在壓鑄成型過程中，壓鑄模從合模到填充以及增壓保壓階段，模具均 受到高壓的沖擊。模具主要承受由壓射壓力和增壓壓力形成的脹型力，從 而引起模具結構的變形。 本次設計的型腔形狀為矩形,同樣選擇矩形套板,則矩形套板在某處邊 長的側壁厚度可按下列公式計算: (5-2) 2184FHFLt =p h =p h (5-1L2 3) 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 28 式中 ( )-在邊長為 ( )的側面所承受的總壓力 N1F21F2 ( )-套板內腔的邊長 mmL p-壓射比壓,Mpa, p =30120 Mpa h-型腔深度,mm t-矩形套板在邊長為 的側壁厚度,mm1L H-套板厚度，mm -模具材料的許用強度，鋁合金材料 =82100 Mpa 經測量零件有 = =82mm，h=73mm, H=160mm1L2 則 =p h=304226.7=33642N= (5-4)F2F 2184HLt (5-5) = 23681036424 =10.36mm 3.導向和定位設計 導向機構是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導向的零件。在 此次設計中我采用了導柱導向定位。它有如下功能： 定位作用：模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ徽_，保證型腔的形 狀和尺寸精確；導向機構在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和 調整。 導向作用：合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_ 閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 29 承受一定的側向壓力：塑料熔體在充型過程中可能產生單向側壓力， 或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側向壓力，以保證 模具的正常工作。 在設計中，導柱導向部分的長度應比凸模端面的高度高出 812， 在此次設計中取 10，以避免出現(xiàn)導柱未導正方向而型芯先進入型腔。導 柱的前端做成錐臺形，以使導柱順利地進入導向孔。所選的導柱導套材料 為 SUJ2鋼，硬度為 5961。導柱中心到模具邊緣距離通常為導柱 直徑的 11.5 倍，在此次設計中取 1倍。 導柱固定端與模板之間采用76 的過渡配合；導柱的導向部分采 用77 配合。其詳細情況可參看模架結構圖。 4. 推出機構的設計 注射成型每一循環(huán)中，鑄件必須準確無誤的從模具的凹模中或型芯上 脫出，完成模具脫模。 脫模機構設計應遵循下述原則： 1） 、鑄件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅動脫模裝置，完成脫模 動作，致使模具結構簡單。 2） 、防止鑄件結構變形或損壞，正確分析鑄件對模腔的粘附力的大小 及所部位，有針對性的選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心 相重合。由于鑄件收縮時包緊型芯，因此推出力作用點應盡量靠近型芯， 同時推出力應施于鑄件剛性和強度最大部位，作用面積也盡可能大一些， 以防鑄件變形或損壞。 3） 、由于鑄件收縮時包緊型芯，因此推出力作用點應盡量靠近型芯， 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 30 同時推出力應施于塑件剛性和強度最大部位，作用面積也盡可能大一些， 以防塑件變形或損壞。 4） 、力求良好的塑件外觀，在選擇頂相互位置時，應盡量設在塑件內 部或對塑件影響不大的部位。在采用推桿脫模時，尤其要注意這個問題。 5） 、結構合理可靠，脫模結構應工作可靠，運動靈活，制造方便，更 換容易，且有足夠的強度和剛度。 6） 、根據(jù)制品的結構特點，設置 11根普通的圓頂桿即可。普通的圓 形頂桿按 GB4169.1984選用，均可滿足頂桿剛度要求。經查相關資料， 選用圓型頂桿 9根。頂出位置如圖 5-1所示。 圖 5-1頂出機構 5.2壓鑄模的技術要求 具精度是影響壓鑄成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度， 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 31 壓鑄模具制造時應達到以下技術要求： a、組成壓鑄模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質量等方面 均應符合相應圖樣的要求。 b、組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應活動 自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求 c、模具的功能必須達到設計要求 d、為了鑒別壓鑄成型件的質量，裝配好的模具必須在生產條件下試 模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。 1. 加工要求 1）模具分型面及組合件的結合面應很好貼合，局部間隙不大于 0.02mm 2）模具成型表面的內外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時允許不大 于 0.5mm圓角（分型面及結合面除外） 。當不允許有圓角時,應在圖樣上注 明。 3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按 GB1804標準即孔按 H13，軸按 h13，長度按 J14來加工。 4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按 GB1184附錄 一的 5級。 5）導柱、導套孔對模板平面的垂直度公差按 GB1184附錄一的 4級。 導柱、導套之間的配合按 H8/f8。 6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于 2mm，或相應各孔配作。 電機殼體成型工藝分析及壓鑄模具設計 32 7）導柱(直導柱、臺肩導柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差 t按 GB1184附錄一的 5級。 8）導套（直導套、帶頭導套）外圓與內孔的同軸度公差 t按 GB1184 附錄一的 5級。 9）主流道襯套的中心錐孔應研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺 陷。 10）成型零部件：為了保證導向作用，動、定模的導柱，導套孔的孔 距精度應控制在 0.01mm以內。因此，必須用坐標鏜床對動、定模鏜孔。 在缺少坐標鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動、定模合在一起，在 車床、銑床或鏜床上進行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質模具鋼，強度高