液力偶和器殼體壓鑄模具設(shè)計(jì)【包含CAD圖紙+PDF圖】

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The software of the molding tool design turns its advantage much: First,it can save a great deal of material; Furthermore , it can shorten a development period of molding tool, it is most important and can imitate to open the mold and carry on should the dint contingency analyze, lowering the worker and designing the personnels labor strength consumedly, finally it can raise the production efficiency of the business enterprise consumedly.The key word: Die-castings EMX(Expert Moldbase Extension) Die-casting machine目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論 11.1 壓鑄模具的概述11.2 總體方案確定1第2章 模具的結(jié)構(gòu) 3 2.1 模具的組成及作用3第3章 壓鑄模具設(shè)計(jì) 4 3.1 產(chǎn)品零件分析4 311 壓鑄件材料分析4 312 壓鑄件結(jié)構(gòu)分析4 313 壓鑄件的尺寸精度分析5 32 了解模具制造及設(shè)備情況5 321 設(shè)備能力5 322 設(shè)備情況5 33 確定模具基本結(jié)構(gòu)方案7 331 確定模型型腔數(shù)73. 32 選用通用模架和通用模座8 3. 33 確定分型面、澆鑄系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)8 3. 34 成型零件的設(shè)計(jì)15 3. 35 定模套板的設(shè)計(jì)17 3. 36 支撐板的設(shè)計(jì)計(jì)算18 3. 37 推桿固定板與推板的設(shè)計(jì)19 3. 38 導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)19 3. 39 頂桿的設(shè)計(jì)計(jì)算22 3. 310 水線(xiàn)的設(shè)計(jì)23 3. 311 最終的裝配圖24第4章 模具材料及熱處理25第5章 壓鑄件缺陷的分析26第6章 經(jīng)濟(jì)性分析28結(jié) 論 29致 謝 30參考文獻(xiàn) 31專(zhuān) 題 32附 錄1 （中文）42附 錄2 （英文）47IV一、設(shè)計(jì)（論文）題目： 液力偶和器殼體模具設(shè)計(jì) 二、專(zhuān)題題目： 基于pro/e平臺(tái)上的雙圓弧齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì) 三、設(shè)計(jì)的目的和意義： 模具設(shè)計(jì)可以使產(chǎn)品不用進(jìn)行切削加工或少切削加工而成形的加工方法；利用三維軟件pro/e進(jìn)行模具設(shè)計(jì)不僅可以降低設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度還能大大減少模具產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。四、設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 本文介紹了基于pro/e平臺(tái)上的壓鑄模具的設(shè)計(jì)；詳細(xì)的介紹了在模具設(shè)計(jì)中，導(dǎo)向、成型以及其它零件的計(jì)算選用方法，還對(duì)模具澆鑄時(shí)零件產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行了分析。五、設(shè)計(jì)目標(biāo)：加工成形件的形狀復(fù)雜、尺寸精度高、產(chǎn)品性能好，還能夠節(jié)省材料，降低成本，提高生產(chǎn)率節(jié)省設(shè)備的投資。六、進(jìn)度計(jì)劃： 2006年3月13日至3月31日進(jìn)行為期3周的生產(chǎn)實(shí)習(xí)；4月1日至4月10日完成對(duì)設(shè)計(jì)題目的資料收集與查詢(xún)；4月11日至5月11日完成了為期一個(gè)月的專(zhuān)題設(shè)計(jì)；5月12日至5月22日完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的說(shuō)明書(shū)草稿的編寫(xiě)；5月22日至5月27日進(jìn)行模具的三維設(shè)計(jì)；5月28日至6月20日進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)和圖紙的繪制；6月21日至6月25日最后的審稿及說(shuō)明書(shū)和圖紙的打印。 七、參考文獻(xiàn)資料：林龍震主編.Pro/MOLDESIGN模具設(shè)計(jì)M.北京：電子工業(yè)出版社.2005 林清安編著.Pro/ENGINEER模具設(shè)計(jì)M. 北京：電子工業(yè)出版社.2005 許發(fā)樾主編.模具材料與使用壽命M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002 潘寶權(quán)主編.模具制造工藝M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004 何滿(mǎn)才編著.模具設(shè)計(jì)Pro/E實(shí)例詳解M.北京：人民郵電出版社.2005。第1章 緒論1.1 壓鑄模具的概述模具CAD/CAM作為一門(mén)多學(xué)科綜合性應(yīng)用型新技術(shù)，是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技高效益的系統(tǒng)工程，現(xiàn)在已經(jīng)成為模具現(xiàn)代技術(shù)的核心和重要發(fā)展方向。目前，模具CAD/CAM軟件有許多種，例如，美國(guó)PTC公司的Pro/E以及其外掛軟件EMX、華中科技大學(xué)和UGS聯(lián)合開(kāi)發(fā)的PDW等等。論文應(yīng)用的是Pro/E以及其外掛軟件EMX進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是EMX中含括了國(guó)際上許多知名的模具廠商的標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)庫(kù)，如香港的龍記(KLM)、日本的FUTABA等等，種類(lèi)眾多直觀性強(qiáng)，可直接調(diào)用，還可以進(jìn)行開(kāi)模模擬以及模具檢測(cè)，是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的CAE軟件。近年來(lái)，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造水平有了很大的提高，大型、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具的需求量大幅度增加。模具質(zhì)量明顯提高；模具交貨期縮短；模具CAD/CAM相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用。機(jī)械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要由模具來(lái)完成。可以說(shuō)，模具是工業(yè)之母。模具的分類(lèi)種類(lèi)很多，按模具的安裝方式分類(lèi)有移動(dòng)式、固定式、半固定式；按成型方法分有壓縮模、壓鑄模、注射模等等；按加料室的形式分類(lèi)有敞開(kāi)式、半封閉式和封閉式；按模具分型面的特征分類(lèi)有垂直分型面和水平分型面；按凹模數(shù)目分類(lèi)有單凹模和多凹模等等。模具在現(xiàn)代化生產(chǎn)中的作用主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：（1） 在塑料、陶瓷、粉末冶金、鍛造和壓鑄等行業(yè)應(yīng)用的非常廣泛；（2） 模具采用壓力加工產(chǎn)品，因此廣泛應(yīng)用于要求無(wú)切削的領(lǐng)域；（3） 模具制造業(yè)同時(shí)也反映了一個(gè)國(guó)家的制造水平。在模具行業(yè)中塑料模具和壓鑄模具占據(jù)了重要地位，而壓鑄模具中主要是以鋁合金、鋅合金、銅合金、錫合金為主要原料進(jìn)行壓鑄。1.2 總體方案確定壓鑄模具的作用是盡量一次成型零件，減少加工或完全去掉加工工藝而采用的一種成型設(shè)備，一個(gè)完善的壓鑄模應(yīng)具備如下特點(diǎn)：(1)有自動(dòng)化的澆鑄系統(tǒng)和分模系統(tǒng)。(2)能夠承受相應(yīng)壓鑄合金零件的應(yīng)力。(3)能承受較高的熱應(yīng)力，即紅硬性要高。(4)載荷均勻分布，機(jī)械效率高。(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，拆裝維修方便。液力偶合器N500A型的工作場(chǎng)所是礦山井下傳遞扭矩的一種安全裝置，其內(nèi)部除了傳動(dòng)部分外還有一種液體乳化液，這樣液力偶合器的殼體要求就需要密封性良好，殼體的其它地方由于外觀需要光滑即可。根據(jù)液力偶合器的型號(hào)可知其最大直徑是575mm和高為165mm，所對(duì)應(yīng)的模具應(yīng)屬于大型壓鑄模，根據(jù)相關(guān)模具手冊(cè)查詢(xún)壓鑄模的基本結(jié)構(gòu)如下圖1所示，接下來(lái)的任務(wù)就是計(jì)算確定模具各成形零件以及導(dǎo)向零件、支撐零件等的結(jié)構(gòu)尺寸。 圖1 模具基本結(jié)構(gòu)第2章 模具的結(jié)構(gòu)2.1模具的組成及作用壓鑄模具的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由以下幾種零件組成：1）成型零件2）導(dǎo)向零件3）定位零件4）支撐零件5）其它零件1）成型零件：主要指的是凸模和凹模，根據(jù)它在模具中所處的位置可以確定它的作用是澆鑄合金液進(jìn)入腔內(nèi)凝固成所要求的形狀；2）導(dǎo)向零件：主要指的是導(dǎo)柱和導(dǎo)套，是起到導(dǎo)向的作用的零件；3）定位零件：主要指的是銷(xiāo)釘、螺栓等等，主要作用是鎖緊并固定零件間的位置關(guān)系，使其在模具中有固定不變的位置；4）支撐零件：在模具中指的是支撐板和墊塊，除了起支撐作用外，支撐板還起到了增強(qiáng)凸模強(qiáng)度的作用；而墊塊在模具分模時(shí)的作用很大；其它零件：只要指在模具中起到輔助作用的零部件。第3章 壓鑄模具設(shè)計(jì)3.1產(chǎn)品零件分析3.1.1 壓鑄件材料分析 根據(jù)已知條件可得知壓鑄件的牌號(hào)是ZL102（ZAlSi12）,其綜合性能及其他參數(shù)如下表1所示：表1： ZL102（ZAlSi12）的綜合性能及鑄造方法鑄造方法合金狀態(tài)HBSB、JB、RB、F143MPa 4 MPa50 MPa J F 153MPa 2 MPa 50 MPaSB、JB、RB、 T2 133MPa 4 MPa 50 MPaJ T2 143MPa 3 MPa 50 MPa注：表中：S砂型鑄造；J金屬型鑄造；R熔模鑄造；B變質(zhì)處理；F鑄態(tài)；T2退火鋁合金ZL102（ZAlSi12）的主要性能：鑄造性能好，密度小，耐蝕性能好，可承受大氣、海水、二氧化碳、氯、硫、過(guò)氧化氫的腐蝕作用，隨壁厚的增加強(qiáng)度降低程度低，不可熱處理強(qiáng)化，焊接性能好，切削性能好，加工性能、耐熱性能差成品應(yīng)在變質(zhì)處理下使用。應(yīng)用范圍：適于鑄造形狀復(fù)雜，低載荷的薄壁零件及耐腐蝕和氣密性高，工作溫度低于200的零件，如船舶零件、儀表殼體、機(jī)器蓋等。其工藝性能見(jiàn)下表2（選9-表11-92）：表2： 鋁合金ZL102（ZAlSi12）的工藝性能（節(jié)選）合金材料適于鑄造方法融化溫度范圍（）收縮率%抗熱裂性氣密性流動(dòng)性凝固疏松傾向切削性能拋光性線(xiàn)性體積ZL102Y5276000.9133.5優(yōu)良優(yōu)優(yōu)較差差312壓鑄件結(jié)構(gòu)分析根據(jù)鑄件的零件圖可以看出，零件是一型號(hào)為N500A型的液力偶合器殼體，殼體外表面上除了有16個(gè)13mm的螺紋孔外還有6根加強(qiáng)筋等等，內(nèi)孔處鑲嵌了一塊鑄鐵（HT250），其作用是安裝軸承。313壓鑄件的尺寸精度分析根據(jù)零件圖的部分尺寸精度，形狀和位置精度分析，將分型面確定在II處比較合理圖2：圖2 零件分型面選擇這樣分型的優(yōu)點(diǎn)是凸模和凹模的加工方便，查10-表29.1-103得到凸模和凹模的表面粗糙度=0.4。32了解模具制造及設(shè)備情況321設(shè)備能力盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件以提高模具的制造效率和更換性。322設(shè)備情況壓鑄設(shè)備采用EMX中的FUABA系列模具，壓鑄機(jī)的選用原則：1壓鑄模與壓鑄機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：1）壓鑄機(jī)應(yīng)具有保證鑄件成型和達(dá)到致密性要求的壓射比壓；2）壓鑄機(jī)應(yīng)具有確保正常生產(chǎn)所需的鎖模力、開(kāi)模力和推出力的能力；3）壓鑄模的大小、厚度、開(kāi)模距離等應(yīng)與壓鑄機(jī)相適應(yīng)，以確保模具的安裝和開(kāi)模后取出制品零件；4）壓鑄模的定位孔、澆道直徑、推出孔位置等均應(yīng)與壓鑄機(jī)模板安裝孔相適應(yīng)；5）冷室壓鑄機(jī)壓室應(yīng)能容納每次壓鑄所需的金屬容液；根據(jù)鋁合金的綜合性能可確定應(yīng)采用臥室冷室壓鑄機(jī)；模具在壓鑄生產(chǎn)前應(yīng)進(jìn)行充分的預(yù)熱，并在壓鑄過(guò)程中保持一定的溫度范圍，壓鑄生產(chǎn)中模具的溫度由加熱與冷卻系統(tǒng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，其作用如下：1）使模具達(dá)到較好的熱平衡和改善鑄件順序凝固條件，使鑄件凝固速度均勻并有利于壓力傳遞，提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量；2）保證壓鑄合金填充時(shí)的流動(dòng)性，具有良好的成型性和提高表面質(zhì)量；3）穩(wěn)定鑄件尺寸精度，改善力學(xué)性能；4）提高壓鑄生產(chǎn)率；5）降低模具熱交變應(yīng)力，提高模具使用壽命2鎖模力的確定鎖模力的作用是為了克服壓鑄過(guò)程中的反壓力，以鎖緊模具的分型面，防止合金液體飛濺，保證鑄件尺寸精度。查10-式29.1-4知如下關(guān)系式：K（+）式中：壓鑄機(jī)有效的鎖模力（KN）；K安全系數(shù)，一般K取1.25；主脹型力，作用在分型面上的投影面積，包括澆鑄系統(tǒng)、溢流排氣系統(tǒng)的面積的力（KN）按式10-29.1-5算；分脹型力，作用在滑塊斜楔上的法向分力所引起的脹型力之和（KN）；按式10-29.1-6計(jì)算；3確定比壓根據(jù)10-表29.1-3選擇，液力偶合器殼體根據(jù)工作需要應(yīng)當(dāng)屬于耐氣密性件，故應(yīng)選則p=80120MPa。4計(jì)算脹型力=式中：同上；A鑄件在分型面上的投影面積，多腔則為各投影面積之和，一般另加30%作為澆鑄系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)的面積（）P比壓（MPa）,取p=100MPa.則=1.3=3375.74KN=tan=0A=3.14=0.26根據(jù)=0.34和壓射比壓p=100MPa查8圖4-6-2知，取橫坐標(biāo)0.34向上引垂線(xiàn)交縱坐標(biāo)100MPa的水平線(xiàn)于一點(diǎn)，該點(diǎn)位置介于J1125和J1140兩種型號(hào)的壓鑄機(jī)之間，壓室直徑可取和mm.按公式計(jì)算鎖型力，當(dāng)K=1及法向反壓力=0時(shí)=1000.34=3375.74KN，查J1125型壓鑄機(jī)鎖型力為2500KN，遠(yuǎn)小于，故舍去；查J1140型壓鑄機(jī)鎖型力為4000KN，大于。查3-表4-21知J1140型壓鑄機(jī)的模具最大尺寸：長(zhǎng)寬=760mm660mm,而零件的尺寸是575mm，J1140型壓鑄機(jī)根本無(wú)法滿(mǎn)足零件的要求需要重選之。根據(jù)15中查到外國(guó)的FUTABA的標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù)中有長(zhǎng)寬=1000mm1000mm的，能滿(mǎn)足零件的需求，用之。所對(duì)應(yīng)的壓鑄機(jī)型號(hào)為：BN-T_4000-1600/3200型。33確定模具基本結(jié)構(gòu)方案3.3.1確定模型凹模數(shù)根據(jù)壓鑄件的產(chǎn)量大小以及輪廓尺寸形狀及投影面積，壓鑄機(jī)的壓室容量，澆鑄系統(tǒng)設(shè)置和模具綜合成本等方面，可確定應(yīng)為一模一腔。3.3.2選用通用模架和通用模座殼體的厚度為165mm，根據(jù)3-表4-46查得初步確定應(yīng)用I型標(biāo)準(zhǔn)模架，其標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。圖3 FUTABA的標(biāo)準(zhǔn)模架（1000mm1000mm）3.3.3確定分型面、澆鑄系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)1確定分型面凸凹模接觸的面就是分型面，如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆鑄系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模一邊；3) 保證塑件的精度要求；4) 滿(mǎn)足塑件的外觀質(zhì)量要求；5) 便于模具加工制造；6) 對(duì)成型面積的影響；7) 對(duì)排氣效果的影響；8) 對(duì)側(cè)向抽芯的影響。其中最重要的是第5）和第2）、第8）點(diǎn)。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。如圖2所示，采用II這樣一個(gè)平直的分型面，凹模做成平的就行了，膠位全部做在凸模，大大簡(jiǎn)化了模具的加工,見(jiàn)圖2。查3-表4-22中的眾多分型面的種類(lèi)中選擇“平直分型”。2確定澆鑄系統(tǒng)在壓鑄過(guò)程中，熔融合金在壓鑄機(jī)壓力作用下充填模具凹模的通道稱(chēng)為澆鑄系統(tǒng)。澆鑄系統(tǒng)設(shè)置在定模一側(cè)，是由直澆道、橫澆道和內(nèi)澆口三個(gè)部分組成，有如下幾點(diǎn)作用：1）澆鑄系統(tǒng)主要是引導(dǎo)熔融合金以一定的方式充填滿(mǎn)模具型腔，并對(duì)熔融合金的流態(tài)，流向，排氣條件，模具熱分布，壓力傳遞，填充時(shí)間與熔融合金通過(guò)內(nèi)澆口的速度起著主要的控制作用；2）澆鑄系統(tǒng)是影響模具型腔填充狀態(tài)和鑄件內(nèi)部及表面質(zhì)量的主要因素；3）澆鑄系統(tǒng)的合理與否，直接影響模具的壽命及生產(chǎn)效率。澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：1）設(shè)計(jì)前首先要掌握熔融合金的流態(tài)規(guī)律，了解熔融合金充填特性；2）合理地選擇澆道結(jié)構(gòu)尺寸和形狀，必要時(shí)對(duì)內(nèi)澆口及橫澆道其尺寸要留有設(shè)計(jì)余地，待試模時(shí)修整定型；3）澆口的進(jìn)口處不應(yīng)使金屬有正面沖擊和發(fā)生逆流現(xiàn)象；4）澆口應(yīng)使金屬均勻地流入型腔，內(nèi)外澆口連接處截面變化應(yīng)均勻過(guò)渡；5）外澆口截面積應(yīng)大于或等于內(nèi)澆口截面積；6）對(duì)于薄壁及形狀復(fù)雜的零件，應(yīng)使內(nèi)澆口厚度及寬度先選最小值，厚度寬度越小，射入速度越大，效果越好。但對(duì)于厚壁零件可使?jié)部诤穸燃皩挾确糯螅珣?yīng)留余量，待試模修整后定，根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求及零件的形狀查8-表5-3-1確定選擇中心澆口。（1）直澆道的設(shè)計(jì)：直澆道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1）直澆道直徑即澆口套直徑根據(jù)鑄件所需比壓來(lái)確定；2）直澆道厚度及余料厚度一般取直徑的；3）壓室與澆口套宜制成一體，如分開(kāi)制造時(shí)，應(yīng)選擇合理的配合精度和配合間隙，同時(shí)壓室內(nèi)徑與澆口套內(nèi)徑應(yīng)有一定同軸度要求；4）為了便于直澆道余料的脫模，可在澆口套靠近分型面的一端內(nèi)孔處1525mm范圍內(nèi)做出1302的出模斜度；5）與直澆道相接的橫澆道一般設(shè)置在澆口套上方，防止金屬液在壓射前留進(jìn)型腔；6）壓室和澆口套內(nèi)孔表面粗糙度不大于0.4m；7）澆口套結(jié)構(gòu)形式查8-表5-3-8，見(jiàn)圖5。直流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱(chēng)澆口套，或稱(chēng)唧咀），以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。唧咀都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買(mǎi)就行了。常用唧咀分為有托唧咀和無(wú)托唧咀兩種下圖為前者，有托唧咀用于配裝定位圈。唧咀的規(guī)格有15，20等幾種。由于注射機(jī)的噴嘴半徑為15，所以唧咀的為R15。圖5 澆口套結(jié)構(gòu)形式主流道襯套的固定：因?yàn)椴捎玫挠型羞缶祝杂枚ㄎ蝗ε浜瞎潭ㄔ谀＞叩拿姘迳?，采用止轉(zhuǎn)螺釘定位。（2）橫澆道和內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)：1）橫澆道是金屬液從直澆道留入內(nèi)澆口的通道，其作用是是從直澆道流來(lái)的金屬液能以一定的溫度t、壓力p、速度v平穩(wěn)地過(guò)渡到內(nèi)澆口，使金屬液成理想流向充填凹模。橫澆道的截面形狀和鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)，一般以扁梯形為主。橫澆道的設(shè)計(jì)原則如下：橫澆道截面積應(yīng)相等，不宜突然收縮和擴(kuò)張，以減少金屬流動(dòng)阻力，達(dá)到均衡流速；應(yīng)選擇梯形截面，盡量不選用圓形截面，以改善填充及排氣條件；橫澆道應(yīng)保持一定的長(zhǎng)度，并且要有一定的厚度，不要過(guò)薄及過(guò)厚；臥室冷壓室壓鑄機(jī)用模具其橫澆道必須設(shè)計(jì)在直澆道上方，以防止壓射前金屬液自動(dòng)留入型腔；橫澆道順著熔融合金流動(dòng)方向研磨，不大于0.4m；查3-表4-29確定橫澆道的尺寸參數(shù)。2）內(nèi)澆口是指金屬液進(jìn)入型腔前橫澆道后端至鑄件之間的通道入口，他的作用是調(diào)整橫澆道輸送的合金液的流速，使之成為理想的流態(tài)而充滿(mǎn)型腔。內(nèi)澆口的位置設(shè)計(jì)在壓鑄模設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位。其設(shè)計(jì)原則：熔融合金流入型腔后，不宜立即封閉分型面，以防止排氣不良而使鑄件未能填滿(mǎn)而產(chǎn)生氣孔；從內(nèi)澆口導(dǎo)入的合金，應(yīng)先填充型腔遠(yuǎn)端難以排氣的部位，再流向分型面以利于排氣；內(nèi)澆口的位置應(yīng)選擇在充滿(mǎn)型腔各部位都具有最短流程的位置處，避免直接沖擊凸模；鑄件精度及表面質(zhì)量要求較高的部位，不宜設(shè)置內(nèi)澆口，鑄件的螺紋位置也不宜設(shè)置外澆口；薄壁復(fù)雜件易采用較薄的內(nèi)澆口。根據(jù)以上要求和零件的復(fù)雜程度，選擇3-表4-30中第一種。再查8-表5-3-19及表5-3-20查內(nèi)澆口壁厚經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，如下圖6所示。圖6 內(nèi)澆口及橫澆道連接圖（3）溢流槽的設(shè)計(jì)：溢流槽的作用：1）存儲(chǔ)帶有雜質(zhì)和冷污的金屬，也起過(guò)渡排氣的作用；2）可容納充填中形成的渦流和冷隔的金屬液體；3）布置在模型溫度低的部位時(shí)可起到調(diào)節(jié)模型凹模溫度場(chǎng)分布的作用；4）對(duì)于真空壓鑄和定向抽氣壓鑄時(shí)，溢流槽處常作為引出氣體的起始點(diǎn)；5）作為鑄件存放，運(yùn)輸及加工時(shí)的支承、吊掛、裝卡或定位的附加部分。溢流槽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：1）金屬液在橫澆道內(nèi)或進(jìn)入凹模后最先沖擊部位；2）受金屬液沖擊的凸模背面；3）兩股或多股金屬液相匯合，容易產(chǎn)生渦流裹氣或氧化夾雜的區(qū)域；4）由于型腔形狀所形成的渦流部位；5）金屬液最后填充的部位；6）需要改善金屬液流態(tài)抑制渦流、紊流的部位；7）內(nèi)澆口兩側(cè)或其他金屬液不能直接充填的死角區(qū)域；8）大平面上容易產(chǎn)生缺陷集中的部位；9）型腔溫度較低的部位；10）鑄件壁厚過(guò)薄難以充填的部位；11）鑄件壁厚過(guò)厚易產(chǎn)生縮孔、疏松的部位；12）其他排氣條件不良的部位。溢流槽的尺寸：溢流槽的容積和單個(gè)溢流槽的尺寸參見(jiàn)書(shū)3-表4-31-1見(jiàn)圖7。 圖7 鋁合金所用溢流槽尺寸（4）排氣槽的設(shè)計(jì)：在壓鑄過(guò)程中，為了使空氣便于排除，確保鑄件成型，必須設(shè)計(jì)排氣槽。排氣槽的位置選擇原則上與溢流槽相同，在分型面上設(shè)置的排氣槽的形狀和尺寸參考書(shū)12-圖3-97進(jìn)行設(shè)計(jì)，查得鋁合金的排氣槽的參數(shù)如下表3所示。表3 排氣槽的尺寸（節(jié)選）合金種類(lèi)排氣槽深度（mm）排氣槽寬度（mm）說(shuō)明鋁合金（ZL102）0.100.15825排氣槽在離開(kāi)凹模2030mm處，可將其深度增加至0.30.4mm，以提高排氣效果當(dāng)排氣槽離開(kāi)型腔2030mm的距離后，寬度和深度可適當(dāng)增加。另外，推桿和復(fù)位桿與凸模之間的間隙也可作為排氣系統(tǒng)。3抽心機(jī)構(gòu)的確定由于零件外表面不存在側(cè)凸、側(cè)凹或側(cè)孔等特征，故不需要抽心機(jī)構(gòu)。4模架與成型零件的分析模架設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：1）磨架應(yīng)有足夠的剛性，在承受壓鑄機(jī)鎖模力的情況下不發(fā)生變形；2）模架不宜過(guò)于笨重，以便裝卸、修理和搬運(yùn)，并減輕壓鑄機(jī)負(fù)荷；3）凹模的反壓力中心應(yīng)盡可能接近壓鑄機(jī)合模力的中心，以防壓鑄機(jī)受力不均造成鎖模不嚴(yán)；4）模架在壓鑄機(jī)上的安裝位置應(yīng)與壓鑄機(jī)規(guī)格或通用模座規(guī)格一致；5）為了便于模架的調(diào)運(yùn)和安裝，在動(dòng)定模上應(yīng)有吊環(huán)螺釘；6）鑲塊到模架邊緣的模面上需留有足夠的部位，以便設(shè)置導(dǎo)柱、導(dǎo)套、銷(xiāo)釘、緊固螺釘?shù)奈恢茫?）連接模板的緊固螺釘和定位銷(xiāo)釘?shù)闹睆胶蛿?shù)量，應(yīng)根據(jù)受力大小取，位置分布均勻；8）模具的總厚度必須大于所選用壓鑄機(jī)的最小合模間距；9）根據(jù)前面的設(shè)計(jì)和計(jì)算，已經(jīng)確定應(yīng)用EMX中的FUTABA標(biāo)準(zhǔn)模架，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。（1）加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：1）加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：加熱模具的熱源有煤氣、電熱、感應(yīng)及紅外線(xiàn)等。用煤氣加熱的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。查10-表29.4-6可以確定鋁合金模具的預(yù)熱溫度為180300。2）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：模具的冷卻：要想提高壓鑄模生產(chǎn)效率以及壓鑄件的質(zhì)量和致密性，在很大程度上取決于模溫的調(diào)節(jié)。對(duì)于大中型或厚壁鑄件和大批量生產(chǎn)中，在連續(xù)操作時(shí)，為了保證鑄件優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，可在模具內(nèi)設(shè)置水冷卻裝置，使熱量隨著冷卻水循環(huán)流動(dòng)而迅速排出。模具的冷卻方法有風(fēng)冷和水冷兩種，其特點(diǎn)如下：（1）風(fēng)冷的特點(diǎn)：風(fēng)冷法的風(fēng)力來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)和壓縮空氣；模具內(nèi)部不需設(shè)置冷卻裝置；能將模具余料吹勻，并加速驅(qū)散涂料所揮發(fā)的氣體，減少鑄件氣孔；冷卻速度慢，生產(chǎn)效率低，用于要求散熱量較小的模具。（2）水冷的特點(diǎn)：在模具內(nèi)增設(shè)冷卻水道，使循環(huán)水通入成型鑲塊或凸模內(nèi)。因此，增加了模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度；冷卻速度比風(fēng)冷要快，生產(chǎn)效率高，控制比較方便；要求控制冷卻水的溫度和防止在水道內(nèi)沉淀物的沉積；用于要求散熱量大的模具。由于液力偶合器的殼體模具是屬于大型模具，所以冷卻方法應(yīng)采用水冷比較合理，由于水冷使模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，現(xiàn)將水冷的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)述如下：冷卻水道要求布置在型腔內(nèi)溫度最高、熱量比較集中的區(qū)域，流路要暢通，無(wú)堵塞現(xiàn)象；模具鑲拼結(jié)構(gòu)上有冷卻水通過(guò)時(shí)，要求采取密封措施，防止泄露。對(duì)于組合式薄片鑲塊的冷卻通道，可采用銅管或鋼管，裝配在鑲塊中，鋼管可兼作鑲塊的定位銷(xiāo)，水管內(nèi)徑一般取1018；冷卻水道直徑，推薦為816，其孔壁距離澆口或凹模的壁面一般取1015mm。水管接頭盡可能設(shè)置在模具下面或操作者的對(duì)面一側(cè)，其外徑尺寸應(yīng)統(tǒng)一，以便接裝水路膠管。冷卻水道的布置形式有以下幾種：成排凸模冷卻通道的布置形式參21-圖4-5-10，每個(gè)凸模的冷卻通道的進(jìn)出口采用多通道結(jié)構(gòu)，以縮短水道的連接距離，便于控制每個(gè)凸模的溫度；單個(gè)凸模冷卻通道的布置形式見(jiàn)21-圖4-5-11；分流器冷卻通道的布置形式見(jiàn)21-圖4-5-12a、b；澆口套螺旋式冷卻通道的布置形式見(jiàn)21-圖4-5-13；組合薄片鑲塊冷卻通道的布置形式見(jiàn)21-圖4-5-14；內(nèi)澆口下部的冷卻通道的布置形式見(jiàn)21-圖4-5-15a、b、c；此外，冷卻水道不應(yīng)布置在正對(duì)內(nèi)澆口的下方，否則加速內(nèi)澆口處的金屬液的凝固參見(jiàn)21-圖4-5-15a,其位置應(yīng)加以修整參見(jiàn)21-圖4-5-15b；3.3.4成型零件的設(shè)計(jì) 壓鑄模的成型零件主要是指凸模和凹模。成型零件的形式分為整體式和鑲拼式。當(dāng)零件的尺寸較小時(shí)一般用整體式，而大中型零件大都采用鑲拼式結(jié)構(gòu)。鑲拼式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是互換性好。鑲拼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：1） 便于機(jī)械加工，以達(dá)到成型部位的尺寸精度和組合部位的配合精度；2） 保證鑲塊及凸模強(qiáng)度和提高相對(duì)位置的穩(wěn)定性；3） 不應(yīng)產(chǎn)生銳邊和薄壁；4） 鑲拼間隙方向與出模方向應(yīng)該一致；5） 有利于熱處理；6） 便于維修和調(diào)換；7） 不妨礙鑄件外觀，有利于飛邊去除；根據(jù)以上原則參考零件的結(jié)構(gòu)形式最終采用圖8所示的形式：1ZL102；2凹模嵌件；3定模板；4定模套板圖8 凹模與定模套板的固定形式如上圖所示的定位形式，現(xiàn)在計(jì)算凹模嵌件的凹模尺寸，查10-表29.4-22鑲塊尺寸推薦值表中查零件的=575mm在500600之間，零件的高度H=165mm查3-表4-33得到凸模與凹模尺寸計(jì)算式：式中K合金收縮率，查3表4-33-1知鋁合金的收縮率為（0.40.6）%，一般取K=0.6%； L、H凹模寬度及深度尺寸（mm）； L 、H 制品寬度及高度尺寸（mm）； 制品標(biāo)注公差（mm）； 凹模標(biāo)注公差（mm）；上式中的的確定查10知，模具的制造公差是成形鑄件公差值的，即=（）；經(jīng)過(guò)計(jì)算得出L=577.6 ，H=165.6，而凹模嵌件的的壁厚根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)為45mm,查3-表4-34知，零件外出模斜度，內(nèi)出模斜度。3.3.5定模套板的設(shè)計(jì) 定模套板的作用是固定凹模的模板，查3-表4-38知下列設(shè)計(jì)公式：1 )套板高度 H= 式中h鑄件的高度（mm）； c系數(shù)，一般取0.50.7 H=275mm 2 )內(nèi)框尺寸 式中鑄件外輪廓尺寸； e常數(shù)，一般取2050mm； mm 3)套板外形尺寸：t按下式計(jì)算： 式中套板?？蚝穸龋╟m）； H套板高度（cm）； 材料的許用強(qiáng)度（）； 套板側(cè)面受到的總壓力（N），=； P壓射比壓（）； 鑄件在L面的投影長(zhǎng)度（cm）； h鑄件高度（cm）； 套板B側(cè)面承受的總壓力（N）； =99.743mm，取t=100mm，單側(cè)加100 mm，則定模套板的總寬度為575+200=775 mm， 動(dòng)模套板的設(shè)計(jì)方法同上，查21-表4-5-6確定之。3.3.6支撐板的設(shè)計(jì)計(jì)算 支撐板是動(dòng)模套板下面的板料，其作用是固定和加強(qiáng)，選擇支撐板厚度的原則是：1） 鑄件分型面投影面積大，支撐板厚度取較大，反之取??；2） 在投影面相同的情況下，壓射比壓大，支撐板厚度較大，反之取??；3） 當(dāng)座板上的墊塊設(shè)置在支撐板長(zhǎng)邊兩端時(shí)，則支撐板厚度取大值，反之取??；4） 當(dāng)采用不通套板時(shí)，套板底部厚度應(yīng)為支撐板的0.8倍。支撐板的加強(qiáng)形式，當(dāng)墊塊間距大或支撐板厚度小時(shí)，可借助推板導(dǎo)柱或采用支柱，以增強(qiáng)對(duì)支撐板的支撐作用。支撐板的厚度按下式計(jì)算： 式中t支撐板厚度（cm）； S墊塊距離（cm）； L支撐板長(zhǎng)度（cm）； P壓射比壓（MPa）； A鑄件及溢流槽的分型面上的投影（cm）；材料許用彎曲強(qiáng)度（MPa），一般取160 MPa；支撐板材料一般用45#，回火狀態(tài)。則有： = =146.35mm，按圖3所示，取t=160 mm。3.3.7推桿固定板與推板的設(shè)計(jì) 查21-表4-5-41確定，推板固定板的寬度是540mm，高度是20mm；再查21-表4-5-42確定，推板的寬度是540mm，高度是40mm，推板的導(dǎo)柱直徑是40mm，推板螺釘是8 M16。3.3.8導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向零件的作用是引導(dǎo)動(dòng)模按一定的方向移動(dòng)，保證動(dòng)、定模在安裝和合模時(shí)的準(zhǔn)確對(duì)合，防止凹模、凸模錯(cuò)位。最常用的導(dǎo)向零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)具有足夠的剛度，保證動(dòng)、定模在安裝合模時(shí)的準(zhǔn)確位置；2） 導(dǎo)柱要高出凸模的高度，以避免凸模在模具合模、搬運(yùn)時(shí)受損；3） 為了便于取出壓鑄件，導(dǎo)柱一般設(shè)置在定模上；4） 模具采用卸料板卸料時(shí)，導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模上，以便于卸料板在導(dǎo)柱上滑動(dòng)進(jìn)行卸料；5） 臥室壓鑄機(jī)采用中心澆口的模具，導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模上。導(dǎo)柱的尺寸按下式計(jì)算： 導(dǎo)柱的直徑d：式中d導(dǎo)柱導(dǎo)滑段直徑（mm）； k比例系數(shù)，一般取0.70.9，當(dāng)A2.510 mm時(shí)，k=0.07；當(dāng)A=3&MODULE6f =1.41*MODULEEF=0.0285*MODULELF=0.6994*MODULE2=91930SFK=1.9643* MODULE RGF=0.5043* MODULEELSEEND IFEND RELATION輸入完成后，保存后關(guān)閉記事本。表1中完成了四個(gè)圓的繪制，再于以（0, HA）、（0.5m,HA）、（0.5m,- HF）、（0,-HF）為頂點(diǎn)的矩形進(jìn)行布爾運(yùn)算，就得到了雙圓弧齒輪右半個(gè)齒廓，如圖1所示。再以鏡像方式得到了一個(gè)完整的齒廓。保存草繪文檔為chikuo.sec。接下來(lái)繪制雙圓弧齒輪的齒外輪廓如圖2所示圖2 pro/e草繪的雙圓弧齒闊及各參數(shù)再將上面的個(gè)數(shù)據(jù)利用鼠標(biāo)右鍵的屬性改稱(chēng)如下的格式：d70=ha d61=ea d56=a d55=rj d75=hja d74=la d58=0.5*m*pi d59=rgf d71=hf d16=lf d18=f等等將其旋轉(zhuǎn)一個(gè)螺旋角度后，在投影到原來(lái)的面上，保存為*2.sec文檔后關(guān)閉窗口。在繪制圓柱，如圖3所示，比在關(guān)系史中插入如下關(guān)系式：D1=module*tooth_number-2*HFD0= module*face_width然后利用混合的方式草繪截面：再“插入”里單擊“混合”中的“伸出項(xiàng)”，在瀑布式菜單中一次選“平行”“規(guī)則截面”“光滑”“完成”，單擊圓柱的一個(gè)側(cè)面，確定，在第一個(gè)截面草繪中單擊“從文件”選擇剛剛保存的*2.sec格式的草繪文件在比例中輸入1，在旋轉(zhuǎn)中輸入0，再用鼠標(biāo)將其拖至參考曲線(xiàn)上，單際確定，然后畫(huà)第二和第三個(gè)，方法是：比例都是1，但第二個(gè)旋轉(zhuǎn)負(fù)7.5度，第三個(gè)旋轉(zhuǎn)負(fù)15度，單擊確定按鈕，完成混合。在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框中輸入36.22和36.22完成。如圖4所示：在關(guān)系中插入如下關(guān)系：d658=d0/2 d622=d0/2d656= spiral_angle/2d657= spiral_angle然后關(guān)閉關(guān)系對(duì)話(huà)框。 圖3 參數(shù)化齒輪圓柱的繪制 圖4 一個(gè)齒廓的成型這是一個(gè)齒形的參數(shù)等式（等式左側(cè)的參數(shù)各個(gè)計(jì)算機(jī)的顯示不同只需輸入相應(yīng)參數(shù)即可）。4 再利用陣列命令將其以圓周方向陣列20個(gè)，如圖5。然后進(jìn)行相應(yīng)的切槽工作，在切材料時(shí)需要如下關(guān)系式：在INPUT和END INPUT中插入SHAFT_DIA NUMBER Enter the shaft diameter: KEY_HEIGHT NUMBEREnter the key height: KEY_WIDTH NUMBERenter the key width:在RELATIONS和END RELATIONS中插入D667=key_widthD666=key_heightD665=shaft_dia/2最后得到了模型的整體3D CAD視圖，見(jiàn)下圖6。圖5 陣列完的齒輪3D CAD模型圖6 完整的雙圓弧齒輪的3D模型5 參數(shù)驅(qū)動(dòng) 參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本手段就是有程序驅(qū)動(dòng)和參數(shù)驅(qū)動(dòng)，程序驅(qū)動(dòng)是通過(guò)幾何模型的特點(diǎn)確定主參數(shù)和尺寸關(guān)系，從而使只要輸入幾何參數(shù)就可生成所需的模型。尺寸驅(qū)動(dòng)主要完成用戶(hù)編程或交互式輸入，從而生成的模型。6 參數(shù)化設(shè)計(jì)的框圖利用Pro/E的Program生成的雙圓弧齒輪的基本步驟如下：1）根據(jù)輸入的法面模數(shù)m確定齒輪各參數(shù)值，并賦予相應(yīng)的參數(shù)；2）根據(jù)表1和矩形坐標(biāo)對(duì)圓弧進(jìn)行布爾運(yùn)算；3）進(jìn)行鏡像計(jì)算和陣列最終得到所需的雙圓弧齒輪的3D CAD模型，其程序框圖如下：7 結(jié)束語(yǔ) 參數(shù)化設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是給工程技術(shù)人員帶來(lái)極大的方便，是未來(lái)CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。建立3D CAD模型，這對(duì)模型進(jìn)行有限元分析（FEA）及優(yōu)化設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真和應(yīng)力應(yīng)變的分析等一系列后期工作打下基礎(chǔ)，而且在快速原型技術(shù)（RPM）等現(xiàn)代制造技術(shù)中發(fā)揮著巨大作用。參考文獻(xiàn)：1.盧賢纘.圓弧齒輪嚙合原理M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20032.姚俊紅等.雙圓弧齒輪基本齒廓的圖形參數(shù)化J.德州：德州學(xué)院學(xué)報(bào)3.趙春章.機(jī)械零件設(shè)計(jì)教程M.北京：海洋出版社.20044.林清安.正齒輪自動(dòng)化設(shè)計(jì)J.中國(guó)臺(tái)灣：國(guó)立臺(tái)灣科技大學(xué).20015.孫江宏.Pro/E2001高級(jí)功能應(yīng)用與編程處理M.北京：清華大學(xué)出版社.20036.成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.20047.葉克明.齒輪手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.19908.詹友剛.Pro/ENGINEER英文野火版教程