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XXXXXXXX學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題 目：
學(xué) 號(hào)：
姓 名：
班 級(jí)：20級(jí)（）班
專(zhuān) 業(yè)：
指導(dǎo)教師：
學(xué) 院：
答辯日期：20 年 月 日
摘要：自改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)的壓鑄業(yè)得到迅猛發(fā)展，為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)和綜合國(guó)力的提高做出了突出貢獻(xiàn)，因此，研究壓鑄模具對(duì)了解壓鑄產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。
本次設(shè)計(jì)是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，設(shè)計(jì)負(fù)壓蓋壓鑄模具。介紹了對(duì)制件的工藝分析，模具材料的選用，模具分型面的選擇，模具各系統(tǒng)的計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，及模架的選用，繪制模具裝配圖和工作零件圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等。本次設(shè)計(jì)分為四部分，包括：關(guān)于壓鑄模的相關(guān)綜述，負(fù)壓蓋壓鑄模具的整個(gè)設(shè)計(jì)步驟，設(shè)計(jì)總結(jié)，及參考文獻(xiàn)。
通過(guò)本設(shè)計(jì)，可以對(duì)壓鑄模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問(wèn)題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理；利用UG進(jìn)行模具和模架設(shè)計(jì)，讓模具設(shè)計(jì)更加的快速和簡(jiǎn)單，加速了設(shè)計(jì)的進(jìn)程。
關(guān)鍵詞：負(fù)壓蓋；壓鑄模；壓力鑄造成型
Abstract: Since reform and opening up, China's die casting industry get rapid development, for our country's modernization and made outstanding contribution to the improvement of comprehensive national strength, therefore, research on die casting mould for production process of die-casting products and improve product quality has great significance.
This design is according to the design plan descriptions of the graduation requirements, design negative pressure die casting moulds. Introduces the analysis of the technology of the product selection of mould materials, mould parting surface selection, mould calculation and structure design of each system, and the selection of die set, drawing die assembly drawing and detail drawing work, write design specifications, etc. This design is divided into four parts, including: related reviews about die mold, suction cover die-casting die whole design steps, design, summary and references.
Through this design, we can have a preliminary understanding about die casting mould, notice the problems in the design of details, to know the mould structure and working principle; Using UG to mold and die set design, for more rapid and simple mould design, accelerate the process of the design
Keywords: Suction cover; Die casting; Pressure casting
目 錄
摘 要、關(guān)鍵詞 I
Abstract、Key words II
目 錄 III
一. 引言 1
二、鑄件成型工藝的可行性分析……………………………………………….………3
2.1 鑄件分析………………………………………………………………..………3
2.2鑄件的原材料分析…………………………………………………………………3
2.3成型工藝分析………………………………………………………………………4
三、 壓鑄機(jī)的選擇及分型面的設(shè)計(jì)……………………………………………………5
3.1 估算零件體積和投影面積……………………………………………………5
3.2壓鑄機(jī)的選擇………………………………………………………………………5
3.3壓鑄模分型面的設(shè)計(jì)………………………………………………………………6
四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………7
4.1 澆注系統(tǒng)的作用 …………………………………………………………………7
4.2 內(nèi)澆口的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………7
4.3 直澆道的設(shè)計(jì) …………………………………………………………………9
4.4 排溢系統(tǒng) …………………………………………………………………………10
五、鑄件成型尺寸的計(jì)算 ………………………………………………………………12
5.1 型腔尺寸計(jì)算 …………………………………………………………………12
5.2 型芯尺寸計(jì)算 …………………………………………………………………13
5.3 中心距位置尺寸計(jì)算 …………………………………………………………13
六、導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………14
6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用…………………………………………………………………14
6.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇…………………………………………………………………14
6.3導(dǎo)柱導(dǎo)套的排布………………………………………………………………14
6.4脫模推出機(jī)構(gòu)的確定………………………………………………………………15
七、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………17
7.1 抽芯的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………17
7.2 行位及其組件的性能要求………………………………………………………17
7.3 尺寸的計(jì)算………………………………………………………………………18
7.4 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………19
7.5 鎖緊塊……………………………………………………………………………20
八、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………21
8.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 ……………………………………………………………21
8.2冷卻水道的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………21
九、其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) …………………………………………………………23
十、小結(jié)…………………………………………………………………………………24
注釋和參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………25
謝辭………………………………………………………………………………………26
III
1、 引言
1.1 壓鑄模具基本介紹及其優(yōu)點(diǎn)
高壓力和高速度是壓鑄中熔融合金充填成型過(guò)程的兩大特點(diǎn)。壓鑄中常用的壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕范圍內(nèi)，有時(shí)甚至高達(dá)500MPa。其充填速度一般在0.5～120m/s范圍內(nèi)，它的充填時(shí)間很短，一般為0.01～0.2s，最短的僅為千分之幾秒。因此，利用這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品有著其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)?？梢缘玫奖”凇⑿螤顝?fù)雜但輪廓清晰的鑄件。其壓鑄出的最小壁厚：鋅合金為0.3mm；鋁合金為0.5mm。鑄出孔最小直徑為0.7mm。鑄出螺紋最小螺距0.75mm。對(duì)于形狀復(fù)雜，難以或不能用切削加工制造的零件，即使產(chǎn)量小，通常也采用壓鑄生產(chǎn)，尤其當(dāng)采用其他鑄造方法或其他金屬成型工藝難以制造時(shí)，采用壓鑄生產(chǎn)最為適宜。鑄件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。鑄件的尺寸精度為IT12～I(xiàn)T11面粗糙度一般為3.2～0.8μm，最低可達(dá)0.4μm。因此，個(gè)別壓鑄件可以不經(jīng)過(guò)機(jī)械加工或僅是個(gè)別部位加工即可使用[1]。
壓鑄的主要優(yōu)點(diǎn)是：
(1)鑄件的強(qiáng)度和表面硬度較高。由于壓鑄模的激冷作用，又在壓力下結(jié)晶，因此，壓鑄件表面層晶粒極細(xì)，組織致密，所以表面層的硬度和強(qiáng)度都比較高。
壓鑄件的抗拉強(qiáng)度一般比砂型鑄件高25%～30%，但收縮率較低。
(2)生產(chǎn)率較高。壓力鑄造的生產(chǎn)周期短,一次操作的循環(huán)時(shí)間約5 s～3 min ,這種方法適于大批量生產(chǎn)。
雖然壓鑄生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)十分突出，但是，它也有一些明顯的缺點(diǎn)：
(1)壓鑄件表層常存在氣孔。這是由于液態(tài)合金的充型速度極快，型腔中的氣體很難完全排除，常以氣孔形式存留在鑄件中。因此，一般壓鑄件不能進(jìn)行熱處理，也不宜在高溫條件下工作。這是由于加熱溫度高時(shí)，氣孔內(nèi)的氣體膨脹，導(dǎo)致壓鑄件表面鼓包，影響質(zhì)量與外觀。同樣，也不希望進(jìn)行機(jī)械加工，以免鑄件表面顯露氣孔。
(2)壓鑄的合金類(lèi)別和牌號(hào)有所限制。目前只適用于鋅、鋁、鎂、銅等合金的壓鑄。而對(duì)于鋼鐵材料，由于其熔點(diǎn)高，壓鑄模具使用壽命短，故鋼鐵材料的壓鑄很難適用于實(shí)際生產(chǎn)。至于某一種合金類(lèi)別，由于壓鑄時(shí)的激冷產(chǎn)生劇烈收縮，因此也僅限于幾種牌號(hào)的壓鑄。
(3)壓鑄的生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用較高。由于壓鑄機(jī)成本高，壓鑄模加工周期長(zhǎng)、成本高，因此壓鑄工藝只適用于大批量生產(chǎn)[2]。
1.2 壓鑄模具設(shè)計(jì)的意義
模具是壓鑄件生產(chǎn)的主要工具，因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)盡量注意使模具總體結(jié)構(gòu)及模具零件結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，便于制造生產(chǎn)，壓鑄模澆排系統(tǒng)需合理設(shè)計(jì)。模具的加工、裝配要到位，配合需適當(dāng)，壓鑄模具的優(yōu)化也是一個(gè)重要方面。壓鑄模具的優(yōu)良程度很大程度上取決澆注系統(tǒng)以及排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。壓鑄生產(chǎn)中，因?yàn)槟＞邼驳佬螤?、澆口與排溢口位置及壓鑄力等控制參數(shù)選擇不合理導(dǎo)致壓鑄件縮孔、冷隔或者氣孔等缺陷的情況常有出現(xiàn)。而對(duì)澆道和排溢口的形狀、大小、位置以及壓鑄機(jī)壓射工藝參數(shù)經(jīng)過(guò)優(yōu)化后可以大大減少這些缺陷[3]。綜上所述，壓鑄模具的合理設(shè)計(jì)對(duì)于生產(chǎn)出高質(zhì)量的鑄件具有重要意義。
1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容
本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容是鋅合金負(fù)壓蓋鑄件壓鑄模具設(shè)計(jì)，主要包括澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)，成形零件，抽芯機(jī)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)以及模體結(jié)構(gòu)等，其設(shè)計(jì)步驟如下：
（1）設(shè)計(jì)壓鑄模具總體結(jié)構(gòu)；
（2）設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)；
（3）設(shè)計(jì)成型零件系統(tǒng)；
（4）設(shè)計(jì)抽芯系統(tǒng)機(jī)構(gòu)；
（5）設(shè)計(jì)模體、頂出及復(fù)位機(jī)構(gòu)。
主要設(shè)計(jì)方法為：運(yùn)用UG繪制整個(gè)模具的裝配圖、立體圖和CAD的零件圖、裝配圖
2、 鑄件成型工藝的可行性分析
2.1 鑄件分析
本次設(shè)計(jì)的零件為負(fù)壓蓋的模具設(shè)計(jì)，如下圖1-1所示：
圖2-1 鑄件立體圖
負(fù)壓蓋是某種型號(hào)電機(jī)上的零件，生產(chǎn)批量100，000件，鑄件要求無(wú)欠鑄、氣孔、疏松、裂紋等缺陷
2.2鑄件的原材料分析
2.2.1 基本特性
產(chǎn)品原始信息
產(chǎn)品大小 ： 54㎜×68㎜×8㎜
產(chǎn)品平均壁厚：5MM
材質(zhì) ： 鋅合金（ZZnAID4-0.1-GB8738-88）
重量 ： 80.4 g
縮水率： 1.005
其物理和力學(xué)性能為：密度6.3g/ mm3,固相線(xiàn)與液相線(xiàn)溫度分別為538 oC和593oC，抗拉強(qiáng)度320 MPa,屈服強(qiáng)度160 MPa，硬度80HB，剪切強(qiáng)度190 MPa，疲勞強(qiáng)度140 MPa。壓鑄鋅合金的主要特點(diǎn)：
1. 密度較小，比強(qiáng)度高。
2. 在高溫和常溫下都具有良好的力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性尤其好。
3. 有較好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。機(jī)械切削性能也很好。
4. 表面有一層化學(xué)穩(wěn)定、組織致密的氧化鋅膜，故大部分鋅合金在淡水，海水，硝酸鹽以及各種有機(jī)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(chǎn)品能用壓鑄成型完成。
壓鑄鋅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(lái)源豐富，所以在各國(guó)的壓鑄生產(chǎn)中都占據(jù)極重要的地位，其用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他壓鑄合金。鋅合金的特點(diǎn)是：比重小、強(qiáng)度高；鑄造性能和切削性能好；耐蝕性、耐磨性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好。鋅和氧的親和力很強(qiáng)，表面生成一層與鋅結(jié)合得很牢固的氧化膜，致密而堅(jiān)固，保護(hù)下面的鋅不被繼續(xù)氧化。鋅硅系合金在雜質(zhì)鐵含量較低的情況下，粘模傾向嚴(yán)重。鋅合金體收縮值大，易在最后凝固處形成大的集中縮孔。
用于壓鑄生產(chǎn)的鋅合金主要是鋁硅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金三種。純鋅鑄造性能差，壓鑄過(guò)程易粘模，但因它的導(dǎo)電性好，所以在生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)使用。
2.3成型工藝分析
2.31精度等級(jí)
影響鑄件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時(shí)間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結(jié)構(gòu)（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按 GB/T14486----1993標(biāo)準(zhǔn)，鑄件件尺寸精度鑄造精度CT5[1]。
2.32脫模斜度
由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強(qiáng)行取出會(huì)導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。本零件設(shè)為0.5°
三、 壓鑄機(jī)的選用及分型面的設(shè)計(jì)
3.1 估算零件體積和投影面積
根據(jù)壓鑄件的產(chǎn)品信息，產(chǎn)品生產(chǎn)所需的數(shù)量，產(chǎn)品的強(qiáng)度和精度有較高要求，綜合實(shí)際考慮，該產(chǎn)品采用一模一穴的成型方法。
（1）鎖模力計(jì)算
根據(jù)壓鑄產(chǎn)品選擇壓鑄機(jī)，鎖模力通常的計(jì)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(jì)算如下：
T=K×A×P (1-1)
其中： T 為鎖模力，單位為N;
K 為安全系數(shù)，熱室壓鑄機(jī)一般取1.3
A 為鑄造投影面積，單位mm2 （包括鑄件、料、頭、流道、溢流井等， 約相當(dāng)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(chǎn)品的鑄件投影面積為2563×1.8=4613 mm2
由于該產(chǎn)品為壓鑄件，壓射比壓取值為30Mpa 。
故該產(chǎn)品的鎖模力為：
T=K×A×P=1.3×4613×30/10×100=179.9KN
3.2 壓鑄機(jī)的選擇
根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇鎖模力大于179.9KN的機(jī)臺(tái)即可，結(jié)合鋅合金機(jī)臺(tái)設(shè)備考慮，本次模具設(shè)計(jì)采用的是熱壓室壓鑄機(jī)，其型號(hào)與主要技術(shù)規(guī)格如下：
壓鑄機(jī)型號(hào)：DAM88
鎖模力/KN：880
壓射力/KN：85～150
3.3 壓鑄模分型面的設(shè)計(jì)
壓鑄模的定模與動(dòng)模表面通常稱(chēng)為分型面，分型面是由壓鑄件的分型線(xiàn)決定的。而模具上垂直于鎖模力方向上的接合面，即為基本分型面。此殼體鑄件的分型面選擇現(xiàn)有三種方案如圖2-3所示。
選擇中間面，使鑄件整體放在動(dòng)定模中間，有利于氣體的排出，抽芯機(jī)構(gòu)在模具的中心位置，簡(jiǎn)單，穩(wěn)定
選擇上表面，增加了加工的難度，零件容易粘模。
選擇下表面面增加了加工的難度，也不利于澆注系統(tǒng)的放置。
綜上分析決定選取中間面為該鑄件的分型面。
圖3.1 分型面的選擇
四.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1澆注系統(tǒng)的作用
壓鑄模澆注系統(tǒng)是將壓鑄機(jī)壓室內(nèi)熔融的金屬液在高溫高壓高速狀態(tài)下填充入壓鑄模型腔的通道。它包括直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口、以及溢流排氣系統(tǒng)等。它能調(diào)節(jié)充填速度、充填時(shí)間、型腔溫度，因此它決定著壓鑄件表面質(zhì)量以及內(nèi)部顯微組織狀態(tài)，同時(shí)也影響壓鑄生產(chǎn)的效率和模具的壽命[14]。
圖4.1帶澆注系統(tǒng)鑄件
4.2 內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)
根據(jù)零件的外形和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將內(nèi)澆口開(kāi)在通孔上，在成型孔的型芯上設(shè)置分流錐，金屬液從型腔中心部位導(dǎo)入。
它的特點(diǎn)如下：
a 、金屬液流流程短，而各部的流動(dòng)距離也比較為接近，可縮金屬液的填充時(shí)間和凝固時(shí)間。
b 、減少模具分型面上的投影面積，并改善壓鑄機(jī)的受力狀況。
c 、模具結(jié)構(gòu)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。
以下列公式(NADCA)計(jì)算出填充時(shí)間：
t＝k[(Ti－Tf＋SZ)/(Tf－Td)]×T
其中k＝0.0346 秒/mm
Ti＝熔湯進(jìn)入模具溫度，取650oC
Tf＝合金最低流動(dòng)溫度，取595oC
S＝容許凝固百分率，取0%
Z＝轉(zhuǎn)換系數(shù) 2.5oC/%
Td＝模具溫度，取240oC
T鑄件厚度，取5.0mm
t＝0.0346× [(650－595＋0.0×2.5)/(595－240)]×5
＝0.026(秒)
鑄件體積的計(jì)算
V= 12759*1.8=22966 mm3 （包括渣包和產(chǎn)品）
內(nèi)澆口充填速度的計(jì)算
對(duì)于不同壁厚的鎂、鋁、鋅壓鑄合金的充填速度不同：
本產(chǎn)品平均壁厚為5MM, 材質(zhì)為鋅合金，內(nèi)澆口填充速度為35m/s
本產(chǎn)品的內(nèi)澆口面積為：
Ag=V/Vg*t=22966/35000*0.026=25 mm2
考慮到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，內(nèi)澆口寬度L取值為25mm,所以?xún)?nèi)澆口厚度H= Ag/L=25/25=1mm
實(shí)際上，由于客觀的影響因素較多，確定最合理的內(nèi)澆口截面積是很困難的。因此，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)男拚嗔?，即?nèi)澆口的初始尺寸選取較小值，為以后試模后進(jìn)行修正和調(diào)整留有余地。
3．橫澆道的設(shè)計(jì)
橫澆道是直澆道末端到內(nèi)澆口的前端的連接通道，有時(shí)橫澆道可劃分為主橫澆道和過(guò)渡橫澆道。
對(duì)于臥熱壓式室壓鑄機(jī)，一般情況下工作時(shí)，橫澆道在模具中應(yīng)處于直澆道的正上方或側(cè)上方，以保證金屬液在壓射前不過(guò)早流入橫澆道，本零件是圓柱形零件，為了更容易充滿(mǎn)，固采用如圖3-8所示a圖擴(kuò)張式。
4.3 直澆道的設(shè)計(jì)
所選用的壓鑄機(jī)的類(lèi)型不同，直澆道的結(jié)構(gòu)形式也不同。臥式冷室壓鑄機(jī)的直澆道結(jié)構(gòu)要比立式冷室壓鑄機(jī)的直澆道要簡(jiǎn)單。
直澆道部分澆口套的結(jié)構(gòu)形式如圖3-6所示。圖a 裝拆方便，壓室同澆口同軸度偏差較大。圖b 裝拆方便，壓室同澆口同軸度偏差較小，但澆口套耗料較多。圖c 裝拆不便，壓室同澆口同軸度偏差較大。圖d 澆口套通冷卻水，模具熱平衡較好，有利于提高生產(chǎn)率。 圖e 用于采用整體壓室時(shí)點(diǎn)澆口的澆口套。圖f 用于臥式冷壓室壓鑄機(jī)，采用中心澆口的澆口套。
結(jié)合本零件的特點(diǎn)，為了方便裝拆方便，設(shè)計(jì)時(shí)選擇圖b類(lèi)型結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖：
圖4.3 直澆道
4.4 排溢系統(tǒng)
排氣槽是充型過(guò)程中型腔內(nèi)受到排擠的氣體得以逸出的通道。其主要作用是將型腔內(nèi)的氣體排逸到型腔外面去。
1）排氣不良的危害
① 增加熔體充模流動(dòng)的阻力，是型腔充不滿(mǎn)；
② 在制品上呈現(xiàn)明顯可見(jiàn)的熔接縫，其力學(xué)性能降低；
③ 滯留氣體時(shí)塑件產(chǎn)生質(zhì)量缺陷；
④ 型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時(shí)局部高溫，使塑料熔體分解；
⑤ 由于排氣不良，降低了充模速度。
2）排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
① 利用分型面排氣是最好的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關(guān)；
② 對(duì)于大型模具，可以用鑲拼的成型零件的縫隙排氣；
③ 利用頂桿與孔的配合間隙排氣；
④ 利用球狀合金顆粒燒結(jié)塊滲導(dǎo)排氣；
⑤ 在熔合縫位置開(kāi)設(shè)冷料穴
本模具可以利用配合間隙排氣，通常中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用推桿、活動(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，這里不再單獨(dú)設(shè)計(jì)排氣槽。
五. 鑄件成型尺寸的計(jì)算
成型零件表面受高溫、高壓、高速金屬液的摩擦和腐蝕而產(chǎn)生損耗，因修型引起尺寸變化。把尺寸變大的尺寸稱(chēng)為趨于增大尺寸，變小的尺寸稱(chēng)為趨于變小尺寸。在確定成型零件尺寸時(shí)，趨于增大的尺寸應(yīng)向偏小的方向取值；趨于變小的尺寸應(yīng)向偏大的方向取值；穩(wěn)定尺寸取平均值。
（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(qiáng)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(jìn)行熱處理，使其硬度達(dá)到HRC50以上；
3. 對(duì)于成型會(huì)產(chǎn)生腐濁性氣體的塑料還應(yīng)選擇耐腐濁的合金鋼理；
4. 材料的拋光性能好，表面應(yīng)該光滑美觀。表面粗造度應(yīng)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(yīng)須有足夠的尺寸精度?？最?lèi)零件為H8~H10，軸類(lèi)零件為h7~h10。
（2） 型腔、型芯工作部位尺寸的確定
經(jīng)查有關(guān)資料可知鋅合金塑料的收縮率是0.3%～0.7%
平均收縮率為: S=（0.3%+0.7%）/2=0.5% (2-13)
5.1 型腔尺寸計(jì)算
型腔的徑向和深度尺寸
(2-14)
(2-15)
式中 —模具型腔的徑向尺寸；
—壓鑄件外部形狀的徑向尺寸；
—模具型腔的深度尺寸；
—壓鑄件外部形狀的高度尺寸；
k—壓鑄件平均收縮率；
—壓鑄件尺寸偏差；
—模具的制造偏差。
5.2 型芯尺寸計(jì)算
2）型芯的徑向尺寸和高度尺寸
(2-16)
(2-17)
式中 —模具型芯的徑向尺寸
—壓鑄件內(nèi)部形狀的徑向尺寸
—模具型芯的高度尺寸
—壓鑄件內(nèi)部形狀的深度尺寸
5.3 中心距位置尺寸
(2-18)
式中 —模具上型腔或型芯的中心距尺寸；
—壓鑄件凸臺(tái)或凹槽的中心距尺寸
各工作部位尺寸計(jì)算結(jié)果見(jiàn)零件圖紙
6、 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?；蛏舷履：夏r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。
6.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用
1、 定位件用：模具閉合后。
2、 保證動(dòng)定模和推板或上下模位置正確。
3、 保證型腔的形狀和尺寸精確。
4、 在模具的裝配過(guò)程中也起定位作用。
5、 便于裝配和調(diào)整。
6、 導(dǎo)向作用：合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
7、 承受一定的側(cè)向壓力。
6.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇
圖6.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)約形式
其材料采用20鋼經(jīng)滲碳淬火處理，硬度為50~55HRC。導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定部分表面粗糙度Ra為08μm，導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。具體尺寸如上圖所示。導(dǎo)柱、導(dǎo)套用H7/r6配合鑲?cè)肽０濉?
6.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套的排布
為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒一圓角，且導(dǎo)柱孔為通孔，這樣容易排氣，材料用T8A，使其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，這樣就可以減少摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套的精度與配合，是采用二級(jí)精度過(guò)渡配合壓入定模模板。導(dǎo)柱布置見(jiàn)圖7-2：
圖6-3 導(dǎo)柱布置
6.4脫模推出機(jī)構(gòu)的確定
本次模具設(shè)計(jì)采用一次推出機(jī)構(gòu)。一次推出機(jī)構(gòu)是指壓鑄件在固化成型開(kāi)摸后，通過(guò)單種或多種推出元件，用一次推出動(dòng)作，即可將壓鑄件推出的機(jī)構(gòu)。最常用的結(jié)構(gòu)形式有推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、卸料板推機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)等。本次模具設(shè)計(jì)即采用推桿推出機(jī)構(gòu)。
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(shí)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(shí)際情況，常見(jiàn)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，又容易保證尺寸配合精度和形位精度的要求，同時(shí)還具有滑動(dòng)阻力小，不易卡滯等特點(diǎn)；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(shè)計(jì)零件端蓋的特點(diǎn)，采用圓柱形推桿。
3.推桿尺寸的設(shè)計(jì)
推桿直徑按推桿端面在鑄件上允許承受的許用應(yīng)力決定。推桿數(shù)量根據(jù)鑄件形狀、大小考慮，推桿布置應(yīng)使鑄件各部位受頂壓力均衡。
由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[3]表4-24可查得本次模具設(shè)計(jì)所選推桿的尺寸參數(shù)如下表2-3所示：
表6-3常用推桿的尺寸系列 mm
A
(f9)
基本尺寸
2
偏差
-0.006
-0.031
7、 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1抽芯的設(shè)計(jì)
側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)行位，用來(lái)成型具有外側(cè)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?yàn)閭?cè)抽機(jī)構(gòu)的注射模，其可動(dòng)零件多，動(dòng)作復(fù)雜。因此，側(cè)抽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量可靠、靈活和高效。本產(chǎn)品圖需要抽芯位置如圖7-1所示紅色面所示：
7.2 行位及其組件的性能要求
行位有相對(duì)于其他零件的運(yùn)動(dòng)而且行位還是產(chǎn)品成型結(jié)構(gòu)部分，因此行位及與其想配合的零件不僅滿(mǎn)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(mǎn)足如下幾點(diǎn)：
（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(qū)動(dòng)塊、行位壓緊塊、耐磨片之間必須有HRC5~10的差值，因此不可以用同種材料以防止粘著磨損。此次設(shè)計(jì)中行位采用8407，下模鑲件采用預(yù)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(guò)不同的熱處理方式可以達(dá)到此項(xiàng)要求。
（3）加工性：除行位以外的零件都是單一簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)零件，熱處理變形小，可加工性?xún)?yōu)異。而行位的成型部分可以通過(guò)電火花加工，其余結(jié)構(gòu)對(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)作穩(wěn)定靈活。詳細(xì)見(jiàn)模具總裝的配合要求。
7.3 尺寸的計(jì)算
1、斜導(dǎo)柱傾角a ：15°＜a＜25°；滑塊斜面傾角b= a+2～3°；
2、抽芯距S
S=膠件側(cè)向凹凸深度 +1.5～5㎜，塑件需要抽芯距離為27㎜，加上安全距離則設(shè)計(jì)需要抽芯距離為30㎜；
3、斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度L
方法一：通過(guò)公式計(jì)算 L=S/sina+H/cosa
方法二：采用圖解法確定
1）計(jì)算斜導(dǎo)柱傾斜角
斜導(dǎo)柱傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的重要參數(shù)， 大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距、受力狀況等有直接影響。最常用的是12°≤α≤25°。本模具采用α=18°，則楔緊塊的楔緊角α,=20°。
2) 計(jì)算斜導(dǎo)柱直徑
由于計(jì)算比較復(fù)雜，為了方便，用查表的方法來(lái)確定斜導(dǎo)柱的直徑。先按已經(jīng)求得的抽撥力和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角在模具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表最大的彎曲力，然后根據(jù)和以及斜導(dǎo)柱傾斜角在模具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表中查出斜導(dǎo)柱直徑D=16㎜。
3) 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算
斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度是根據(jù)側(cè)型芯的抽芯距S，斜導(dǎo)柱直徑d，固定軸肩的直徑D，傾斜角α以及安裝斜導(dǎo)柱的模板厚度h來(lái)決定的。
圖8.3 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度示意圖
L=L1+L2+L3+L4+L5 （8.8）
=12+30.58+42.57+42.05+8
≈135（mm）
其中： L----斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)
L1----斜導(dǎo)柱大端斜面中心至最高點(diǎn)長(zhǎng)度
L2-----斜導(dǎo)柱大端斜面中心至滑塊端面點(diǎn)長(zhǎng)度
L3----滑塊孔半徑在斜導(dǎo)柱上投影長(zhǎng)度
L4----斜導(dǎo)柱工作長(zhǎng)度
L5----斜導(dǎo)柱錐度長(zhǎng)度，一般取5～10㎜
7.4 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)滑塊是沿著導(dǎo)滑槽移動(dòng)的，故對(duì)導(dǎo)滑槽提出如下要求：
a、 滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)；
b、 為了不使滑塊在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生偏斜，其滑動(dòng)部分要有足夠的長(zhǎng)度，一般為滑塊寬度的一倍以上；
c、 滑塊在完成抽拔動(dòng)作后，仍留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，其留下部分的長(zhǎng)度不應(yīng)小于滑塊長(zhǎng)度的2/3，否則，滑塊在開(kāi)始復(fù)位時(shí)容易發(fā)生偏斜，甚至損壞模具；
d、 滑塊與導(dǎo)滑槽間應(yīng)上、下與左、右各有一對(duì)平面呈動(dòng)配合，配合精度可選H7/g6或H7/h7，其余各面均應(yīng)留有間隙[10]；
基于以上要求，為了節(jié)約成本，便于加工該模具才型芯固定板上直接開(kāi)滑槽，用耐磨塊加以固定其結(jié)構(gòu)及與滑塊的配合如下圖所示：
圖7.5 導(dǎo)滑槽與斜滑塊配合示意圖
7.5 鎖緊塊
鎖緊塊的斜角應(yīng)α1導(dǎo)柱的傾斜角α。一般α1=α+（2～3）°。這樣在開(kāi)模時(shí)鎖緊塊能很快離開(kāi)滑塊的壓緊面，避免壓緊塊與滑塊間摩擦過(guò)大。另外，合模時(shí)，只是在接近合模終點(diǎn)時(shí)，鎖緊塊才接觸滑塊，并最后壓緊滑塊，使斜導(dǎo)柱與滑塊的斜孔壁脫離接觸，以免注射時(shí)斜導(dǎo)柱受過(guò)大的力。
25
8、 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
壓鑄成型是在高速高壓下，將熔融的金屬液沖入型腔后冷卻固化成型。金屬液的冷卻固化是由模具溫度和金屬液的澆注溫度的溫差實(shí)現(xiàn)的，即模具溫度越低，它們的溫差越大，金屬液冷卻固化的時(shí)間越短。溫度對(duì)金屬熔液的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及制件的形狀和尺寸精度都有很重要的影響。壓鑄模中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)控制模具溫度，使壓鑄成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。因此，在此次設(shè)計(jì)中，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是必要的。在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮以下選用原則：
①.冷卻水道的流動(dòng)方向與金屬液填充的流動(dòng)方向大體一致；
②.冷卻水道的直徑一般在7.9～14.7mm之間選取；
③.冷卻水道與相關(guān)結(jié)構(gòu)件的距離應(yīng)適當(dāng)；
④.根據(jù)壓鑄件的具體情況，可適當(dāng)調(diào)整冷卻水道的間隔距離；
⑤.對(duì)尺寸和形位精度要求較高的壓鑄件，應(yīng)在動(dòng)模和定模上分別單獨(dú)設(shè)置冷卻效果相同的冷卻裝置；
⑥.冷卻水道在并聯(lián)連通時(shí)，應(yīng)保證流程相等；
⑦.冷卻水道應(yīng)防止漏水，特別是不能滲漏到成型區(qū)域內(nèi)；
⑧設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)本著節(jié)約用水的原則，應(yīng)設(shè)置冷卻水的循環(huán)供水裝置，使冷卻水做到循環(huán)使用。
8.2冷卻水道的結(jié)構(gòu)
由于該塑件體積比較小，所以水道采用直水道直徑為6mm，在滑塊上開(kāi)設(shè)4條冷卻水道其分布
圖8.1 冷卻水道結(jié)構(gòu)圖
九、其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
本模具采用的是《壓鑄工藝與模具設(shè)計(jì)》P137頁(yè)560×L中的盲孔型標(biāo)準(zhǔn)模架
開(kāi)模行程的效核 開(kāi)模取出塑件所需的開(kāi)模距離必須小于注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程。對(duì)于單分形面的注塑模具，其開(kāi)模行程按下式效核[15]：
S≥H1+H2+（5～10）(mm) （9.6）
式中： S為注塑機(jī)的最大行程（此模具中為200）mm；
H1為塑件的脫模距離（此模具中為15），mm；
H2為包括流道在內(nèi)的塑件高度（此模具中為60），mm；
所以上式成立，即該壓鑄機(jī)的開(kāi)模行程符合要求。由以上對(duì)各參數(shù)的效核可知該壓鑄機(jī)符合要求。
十、小結(jié)
通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，使我對(duì)模具設(shè)計(jì)工作有了更深層次的認(rèn)識(shí)，即：模具不是只為設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)，要統(tǒng)籌規(guī)劃，全盤(pán)考慮。這次設(shè)計(jì)使我能夠理論聯(lián)系實(shí)際，多方面、多角度地去感知、體會(huì)書(shū)本上比較抽象的理論知識(shí)。在指導(dǎo)老師及關(guān)心與幫助下，我的做事效率得到了一定的提高，獨(dú)立思考并解決問(wèn)題的能力得到了加強(qiáng)，培養(yǎng)了實(shí)際動(dòng)手能力。
收獲大概可概括為以下幾點(diǎn)：
1、培養(yǎng)了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力
從設(shè)計(jì)的開(kāi)始，就有意識(shí)地培養(yǎng)自己獨(dú)立思考問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力。大到模具的整體布局，小到排氣槽的設(shè)置、冷料穴的長(zhǎng)短，都要經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考，才能拿出相對(duì)比較成熟的方案。
2、鍛煉了實(shí)際動(dòng)手能力
在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，翻閱了大量的文獻(xiàn)資料，參考了大量的書(shū)籍，除了獲得設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)外，還學(xué)到了其他許多的知識(shí)。更重要的是鍛煉了自己的動(dòng)手能力和借助工具書(shū)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。授人以魚(yú)，不如授人以漁，我相信這些能力在我今后的工作和生活能定能讓我受益匪淺。
3、繪圖水平得到了提高
通過(guò)做設(shè)計(jì)這一期間的實(shí)際操作及練習(xí)，學(xué)到了很多具體的繪圖細(xì)節(jié)。譬如：虛線(xiàn)、點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)的畫(huà)法及線(xiàn)條的粗細(xì)；剖線(xiàn)、剖面線(xiàn)的畫(huà)法及線(xiàn)條粗細(xì)；標(biāo)題欄的畫(huà)法及明細(xì)表的編排、技術(shù)要求等。此外，繪圖的速度也得到了進(jìn)一步的提高，各種快捷鍵的操作也越來(lái)越熟練。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 模具實(shí)用技術(shù)叢書(shū)編委會(huì) 編、《壓鑄模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》、2005年9月、機(jī)械工業(yè)出版社
[2]《壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組 編、《壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)》、1981年12月、機(jī)械工業(yè)出版社
[3]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典委員會(huì) 編、《模具大典》、2002年、機(jī)械工業(yè)出版社
[4]田雁晨 天寶善 王文廣等 編著、《金屬壓鑄模設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例》、2006年3月、化學(xué)工業(yè)出版社
[5] 楊裕國(guó) 編、《壓鑄工藝與模具設(shè)計(jì)》、1997年、機(jī)械工業(yè)出版社
[6]汪愷 主編、《機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)》、2001年6月、機(jī)械工業(yè)出版社
[7] 成大先 主編、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本》、2004年1月、化學(xué)工業(yè)出版社
[8] 周開(kāi)勤 主編、《機(jī)械零件手冊(cè)》、2001年、高等教育出版社
[9] 施平 主編、《機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)》第7版、2005年8月、哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
[10] 鄭鳳琴 主編、《互換性與技術(shù)測(cè)量》、2000年8月、東南大學(xué)出版社
[11] 馮辛安 主編、《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》第2版、2005年12月、機(jī)械工業(yè)出版社
[12] 濮良貴、紀(jì)名剛 主編、《機(jī)械設(shè)計(jì)》第7版、2001年、高等教育出版社
[13] 黃健求 主編、《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、2005年11月、機(jī)械工業(yè)出版社
[14] 王啟平 主編、《機(jī)械制造工藝學(xué)》第5版、2005年8月、哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
致 謝
經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的努力，我順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里首先要感謝xxx老師在收集材料以及設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的指導(dǎo)和幫助。通過(guò)老師的指導(dǎo)，我在這段時(shí)間內(nèi)掌握了模設(shè)計(jì)基本原則以及設(shè)計(jì)中參數(shù)的選擇方法。中期檢查時(shí)檢查老師給予的意見(jiàn)對(duì)我以后的設(shè)計(jì)質(zhì)量和進(jìn)度也有很大的幫助，在這里表示感謝。
設(shè)計(jì)中還引用了不少工廠(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)以及多位專(zhuān)家學(xué)者的著作，從中學(xué)到了很多設(shè)計(jì)技巧。使我初步認(rèn)識(shí)到了以后工作中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，如何去解決，這將對(duì)我以后的工作有很好的幫助作用，在這里一并表示感謝。
最后，通過(guò)本設(shè)計(jì)我鞏固了所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并得到了不少心得。但由于是第一次系統(tǒng)的做這樣規(guī)模的設(shè)計(jì)，會(huì)有不少缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，歡迎審核答辯的老師批評(píng)指正，在此再次表示感謝。
設(shè)計(jì)人：xxx
2013年1月15日