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目 錄 摘 要 I 1 緒 論 1 1 1 變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)罩窗簡(jiǎn)介 1 1 2 壓鑄鋁合金發(fā)展歷史 現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1 1 3 鋁合金壓鑄模具設(shè)計(jì)的意義 2 1 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容 3 2 鑄件分析 5 2 1 鑄件材料 ADC12 性能分析 5 2 2 鑄件結(jié)構(gòu)分析 6 2 1 2 繪制產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖 6 2 3 確定壓鑄件的工藝參數(shù) 7 3 模具設(shè)計(jì) 9 3 1 確定鑄件的分型面 9 3 2 壓鑄機(jī)的選擇 9 3 2 澆 注系設(shè)計(jì) 11 3 3 模架的設(shè)計(jì) 13 3 4 成型零件設(shè)計(jì)概述 15 3 4 1 分流錐 澆口套的設(shè)計(jì) 15 3 4 2 成型零件 16 3 5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 3 6 模具材料及熱處理的總結(jié) 20 3 7 壓鑄模具的總裝圖 20 4 模具的制造 27 4 1 編寫(xiě)定模鑲塊加工工藝過(guò)程卡 27 4 2 編寫(xiě)動(dòng)模板零件的數(shù)控加工程序 28 4 3 設(shè)計(jì)定定模鑲的電極 28 4 4 模具試模及壓鑄缺陷分析 29 5 結(jié)論 30 致謝 31 參考文獻(xiàn) 32 I WEVF160 風(fēng)罩窗壓鑄成型工藝及模具設(shè)計(jì) 摘 要 分析 WEVF160 風(fēng)罩窗的設(shè)計(jì)圖紙 首先確定鑄造精度為 CT5 鑄件的配合面外表面脫模斜度 為 0 2 內(nèi)表面為 0 15 非配合面外表面為 1 5 內(nèi)表面為 0 5 單邊加工余量 0 5mm 其 次經(jīng)過(guò)分析鑄件的結(jié)構(gòu)和尺寸 因鑄件平均壁厚為 3 5mm 結(jié)構(gòu)復(fù)雜所以選內(nèi)澆口速為 50m s ADC12 鋁合金的澆注溫度為 620 最后經(jīng)計(jì)算選用 DDC500 的壓鑄機(jī) 鑄件的分型面為 3 個(gè) 采用一模一腔進(jìn)行壓鑄模具設(shè)計(jì) 并且選用徑向?qū)氲膫?cè)澆口形式 并設(shè)置 3 個(gè)內(nèi)澆口 選 用液壓側(cè)抽芯方式 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用 SKD61 和 H13ESR 模具鋼 模具鋼的熱處理要求為 47 49HRC 編寫(xiě)壓鑄模具制造工藝過(guò)程卡片 運(yùn)用 mastercam 軟件編寫(xiě)了數(shù)控?cái)?shù)控程序 模具試 模后對(duì)鑄件缺陷進(jìn)行分析 完善模具結(jié)構(gòu) 最后經(jīng)客戶確定模具符合要求 關(guān)鍵詞 風(fēng)罩窗 ADC12 壓鑄模具設(shè)計(jì) 壓鑄模具制造 1 1 緒論 1 1 變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)罩窗簡(jiǎn)介 變頻風(fēng)機(jī)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱 因此 發(fā)電機(jī)一端安裝有風(fēng)扇葉片 而在其外 面有一個(gè)網(wǎng)格狀的網(wǎng) 大部分是圓形封閉的 即電機(jī)風(fēng)罩窗 它具有保護(hù)和通過(guò)風(fēng)的作 用 風(fēng)罩窗按使用材質(zhì)分類(lèi)可分為 鐵殼風(fēng)罩窗 普通風(fēng)罩窗 玻璃鋼風(fēng)罩窗 塑料 風(fēng)罩窗 鋁風(fēng)罩窗 不銹鋼風(fēng)罩窗等等 由于變頻風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)罩窗的要求較高 鋁合金通 過(guò)壓鑄工藝可以很方便的制造出結(jié)構(gòu)復(fù)雜 強(qiáng)度高 質(zhì)量輕的風(fēng)罩 因此變頻風(fēng)機(jī)的風(fēng) 罩窗大部分采用壓鑄鋁合金結(jié)構(gòu) 1 2 壓鑄鋁合金發(fā)展歷史 現(xiàn)狀及趨勢(shì) 壓鑄始于 19 世紀(jì) 其最初被用于壓鑄鉛字 早在 1822 年 威廉姆 喬奇 Willam Church 博士曾制造一臺(tái)日產(chǎn) 1 2 2 萬(wàn)鉛字的鑄造機(jī) 已顯示出這種工藝方法的生產(chǎn)潛 力 1849 年斯圖吉斯 J J Sturgiss 設(shè)計(jì)并制造成第一臺(tái)手動(dòng)活塞式熱室壓鑄機(jī) 并在 美國(guó)獲得了專(zhuān)利權(quán) 1885 年默根瑟 Mersen thaler 研究了以前的專(zhuān)利 發(fā)明了印字壓 鑄機(jī) 開(kāi)始只用于生產(chǎn)低熔點(diǎn)的鉛 錫合金鑄字 到 19 世紀(jì) 60 年代用于鋅合金壓鑄零 件生產(chǎn) 壓鑄廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)還只是上世紀(jì)初 用于現(xiàn)金出納機(jī) 留聲機(jī)和自行車(chē) 的產(chǎn)品生產(chǎn) 1904 年英國(guó)的法蘭克林 H H Franklin 公司開(kāi)始用壓鑄方法生產(chǎn)汽車(chē)的 連桿軸承 開(kāi)創(chuàng)了壓鑄零件在汽車(chē)工業(yè)中應(yīng)用的先例 1905 年多勒 H H Doehler 研 制成功用于工業(yè)生產(chǎn)的壓鑄機(jī) 壓鑄鋅 錫 銅合金鑄件 隨后瓦格納 Wagner 設(shè)計(jì) 了鵝頸式氣壓壓鑄機(jī) 用于生產(chǎn)鋁合金鑄件 這種壓鑄機(jī)是利用壓縮空氣推送鋁合金經(jīng) 過(guò)一個(gè)鵝頸式通道壓入模具內(nèi) 但由于密封 鵝頸通道的粘咬等問(wèn)題 這種機(jī)器沒(méi)有得 到推廣應(yīng)用 但這種設(shè)計(jì)是生產(chǎn)鋁合金鑄件的第一次嘗試 20 世紀(jì) 20 年代美國(guó)的 Kipp 公司制造出機(jī)械化的熱室壓鑄機(jī) 但由于鋁合金液有浸蝕壓鑄機(jī)上鋼鐵零部件的傾向 鋁合金在熱室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)受到限制 1927 年捷克工程師約瑟夫 波拉克 Jesef Pfolak 設(shè)計(jì)了冷壓室壓鑄機(jī) 由于貯存熔融合金的坩鍋與壓射室分離 可顯著地提高 壓射力 使之更適合工業(yè)生產(chǎn)的要求 克服了氣壓熱壓室壓鑄機(jī)的不足之處 從而使壓 鑄技術(shù)向前邁出重要一步 1 20 世紀(jì) 50 年代大型壓鑄機(jī)誕生 為壓鑄業(yè)開(kāi)拓了許多新 的領(lǐng)域 隨著壓鑄機(jī) 壓鑄工藝 壓鑄型及潤(rùn)滑劑的發(fā)展 壓鑄合金也從鉛合金發(fā)展到 鋅 鋁 鎂和銅合金 最后發(fā)展到鐵合金 隨著壓鑄合金熔點(diǎn)的不斷增高而使壓鑄件應(yīng) 用范圍也不斷擴(kuò)大 2 2 我國(guó)壓鑄工業(yè)在近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展中有了長(zhǎng)足的進(jìn)步 作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè) 其每年 都以 8 12 的良好勢(shì)頭快速發(fā)展 目前 我國(guó)擁有壓鑄廠點(diǎn)及相關(guān)企業(yè) 2600 余家 壓鑄機(jī)近萬(wàn)臺(tái) 年產(chǎn)壓鑄件 50 余萬(wàn)噸 其中鋁壓鑄件占 67 0 鋅壓鑄件 31 2 銅壓 鑄件 1 0 鎂壓鑄件 0 8 我國(guó)的壓鑄廠點(diǎn)及相關(guān)企業(yè)中 壓鑄廠點(diǎn) 2000 余家 占企 業(yè)總數(shù)的 80 以上 壓鑄機(jī)及輔助設(shè)備企業(yè) 模具企業(yè) 原輔材料企業(yè)近 398 家 占 13 7 科研 大專(zhuān)院校 學(xué)會(huì)等其他單位合計(jì) 112 個(gè) 占總數(shù)的 3 8 3 壓鑄機(jī)生產(chǎn) 方面 我國(guó)約有壓鑄機(jī)生產(chǎn)企業(yè) 20 多個(gè) 年生產(chǎn)能力超過(guò) 1000 臺(tái) 壓鑄機(jī)的供應(yīng)能力 很強(qiáng) 其中的中小型壓鑄機(jī)的質(zhì)量較好 大型壓鑄機(jī) 實(shí)時(shí)控制的高性能的壓鑄機(jī)仍需 進(jìn)口 2000 噸以上的壓鑄機(jī)正在研制中 3 種種情況表明 中國(guó)的壓鑄產(chǎn)業(yè)已經(jīng)相當(dāng)龐 大 但是 與壓鑄強(qiáng)國(guó)相比 中國(guó)的壓鑄業(yè)還有著較大的差距 中國(guó)壓鑄企業(yè)的規(guī)模較 小 企業(yè)素質(zhì)不高 技術(shù)水平落后 生產(chǎn)效率較低 雖然與美國(guó) 日本等壓鑄先進(jìn)國(guó)家 相比 我國(guó)壓鑄件的生產(chǎn)占有一定的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì) 但我國(guó)壓鑄企業(yè)以小型工廠為主 因此 在管理水平和工作效率上 較之有很大的差距 另外 雖然我國(guó)生產(chǎn)的中小型壓鑄機(jī)質(zhì) 量較好 但大型壓鑄機(jī) 實(shí)時(shí)控制的高性能的壓鑄機(jī)仍需進(jìn)口 每年進(jìn)口壓鑄機(jī) 100 臺(tái) 以上 4 由此可見(jiàn) 我國(guó)不能算作壓鑄強(qiáng)國(guó) 只能是壓鑄大國(guó) 近年來(lái) 由于中國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展 壓鑄產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐漸向很多市場(chǎng)邁進(jìn) 以中國(guó)的 轎車(chē)工業(yè)壓鑄市場(chǎng)為支柱 中國(guó)的壓鑄業(yè)已經(jīng)向摩托車(chē)行業(yè) 農(nóng)用車(chē)行業(yè) 基礎(chǔ)設(shè)施建 設(shè)市場(chǎng) 玩具市場(chǎng) 家電產(chǎn)業(yè)等多個(gè)方向快速拓展 其勢(shì)頭方興未艾 5 由于整個(gè)壓鑄過(guò)程都是在壓鑄機(jī)上完成 因此 隨著對(duì)壓鑄件的質(zhì)量 產(chǎn)量和擴(kuò)大 應(yīng)用的需求 開(kāi)始對(duì)壓鑄設(shè)備提出新的更高的要求 傳統(tǒng)壓鑄機(jī)已經(jīng)不能滿足這些要求 因此 新型壓鑄機(jī)以及新工藝 新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生 例如 為了消除壓鑄件內(nèi)部的氣孔 縮孔 縮松 改善鑄件的質(zhì)量 出現(xiàn)了雙沖頭 或稱精 速 密 壓鑄 為了壓鑄帶有 鑲嵌件的鑄件及實(shí)現(xiàn)真空壓鑄 出現(xiàn)了水平分型的全立式壓鑄機(jī) 為了提高壓射速度和 實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)增加壓射力以便對(duì)熔融合金進(jìn)行有效地增壓 以提高鑄件的致密度 而發(fā)展了 三級(jí)壓射系統(tǒng)的壓鑄機(jī) 而在壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中 除裝備自動(dòng)澆注 自動(dòng)取件及自動(dòng)潤(rùn)滑 機(jī)構(gòu)外 還安裝成套測(cè)試儀器 對(duì)壓鑄過(guò)程中各工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制 它們是壓射 力 壓射速度的顯示監(jiān)控裝置和合型力自動(dòng)控制裝置以及電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用等 6 1 3 鋁合金壓鑄模具設(shè)計(jì)的意義 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) 可以得到薄壁 形狀復(fù)雜但輪廓清晰的鑄件 3 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 IT11 面粗糙度一般為 3 2 0 8 m 最低可達(dá) 0 4 m 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 7 鋁壓鑄件是一種壓力鑄造的零件 是使用裝好鑄件模具的壓力鑄造機(jī)械壓鑄機(jī) 將 加熱為液態(tài)的鋁或鋁合金澆入壓鑄機(jī)的入料口 經(jīng)壓鑄機(jī)壓鑄 鑄造出模具限制的形狀和 尺寸的鋁零件或鋁合金零件 這樣的零件通常就被叫做鋁壓鑄件 鋁壓鑄件在不同的地方 有不同的叫法 如鋁壓鑄零件 壓鑄鋁零件 壓鑄鋁件 壓鑄鋁 鋁壓鑄件 鋁合金壓 鑄零件等 由于金屬鋁及鋁合金具有很好的流動(dòng)性和可塑性 而且鑄造加工是在有壓力的壓鑄 機(jī)中鑄造 因此鋁壓鑄件可以做出各種較復(fù)雜的形狀 也可作出較高的精度和光潔度 從 而很大程度的減少了鑄件的機(jī)械加工量和金屬鋁或鋁合金的鑄造余量 不僅節(jié)約了電力 金屬材料 還大大節(jié)約了勞動(dòng)成本 而鋁及鋁合金具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性 較小的比重和高 可加工性 從而鋁壓鑄件被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造 內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn) 摩托車(chē)制造 電動(dòng)機(jī)制 造 油泵制造 傳動(dòng)機(jī)械制造 精密儀器 園林美化 電力建設(shè) 建筑裝飾等各個(gè)行業(yè) 9 鋁合金壓鑄模具是鋁合金壓鑄件生產(chǎn)的主要工藝裝備 因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)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) 模具的加工 裝配到位 配 合適當(dāng) 鋁合金壓鑄模澆排系統(tǒng)應(yīng)合理設(shè)計(jì) 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 綜上所述 鋁合金壓鑄模具的合理設(shè)計(jì)對(duì)于生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋁合金鑄件具有重 要意義 1 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容 本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容是鋁合風(fēng)罩窗鑄件壓鑄模具設(shè)計(jì) 主要包括分型面的選擇 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)的設(shè)計(jì)等 其設(shè)計(jì)步驟如 下 4 1 鋁合金鑄件分析 2 模具設(shè)計(jì) 3 模具制造 主要設(shè)計(jì)方法為 對(duì)鋁合金鑄件進(jìn)行分析 運(yùn)用 UG 繪制整個(gè)模具的三維圖 然后 對(duì)整個(gè)模具的工作過(guò)程進(jìn)行模擬以保證其動(dòng)作過(guò)程靈活 運(yùn)用 UG 軟件導(dǎo)出工程圖并運(yùn) 用 CAD 軟件進(jìn)行尺寸和形位公差的標(biāo)注 運(yùn)用 UG 軟件根據(jù)模具制造需要設(shè)計(jì)電極 運(yùn)用 mastercam 軟件編寫(xiě)模具制造所需要的數(shù)控程序 最后觀察整個(gè)試模過(guò)程 分析鑄 件缺陷產(chǎn)生的原因 修改模具的不足之處 5 2 鑄件分析 2 1 鑄件材料 ADC12 性能分析 該壓鑄件采用的壓鑄鋁合金為 ADC12 ADC12 是日本的鋁合金牌號(hào) 又稱 12 號(hào)鋁 料 基本上是用廢舊鋁再生的 10 其化學(xué)成分如表 2 1 力學(xué)性能如表 2 2 物理性能 如表 2 3 表 2 1 ADC12 的化學(xué)成分 10 鋁 Al 銅 Cu 硅 Si 鎂 鋅 Zn 鐵 Fe 錳 Mn 鎳 Ni 錫 Sn 余量 1 5 3 5 9 6 12 0 0 3 1 0 0 9 0 5 0 5 0 3 表 2 2 ADC12 的力學(xué)性能 10 鋁合金 抗拉強(qiáng)度 Mpa 屈服強(qiáng)度 MPa 延伸率 剪切強(qiáng)度 MPa 疲勞強(qiáng)度 MPa ADC12 328 3 166 6 2 5 196 138 18 表 2 3 ADC12 的物理性能 10 鋁合金 密度 g cm3 熔化溫度 熱導(dǎo)率 W m K 沸點(diǎn) ADC12 2 70 660 32 96 2 2519 ADC12 的特點(diǎn)具有 密度較小 比強(qiáng)度高 在高溫和常溫下具有良好的力學(xué)性能 較好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 良好的機(jī)械切屑性能 良好的耐腐蝕性能 良好的壓鑄性能 等特點(diǎn) ADC12 的收縮率分實(shí)際收縮率和計(jì)算收縮率 1 實(shí)際收縮率 是指室溫下模具成型尺寸與壓鑄件實(shí)際尺寸的差值與模具成型尺寸 之比 2 計(jì)算收縮率 設(shè)計(jì)模具時(shí) 計(jì)算成型零件成型尺寸所采用的收縮率為計(jì)算收縮率 它包括了壓鑄件收縮值及模具成型零件在工作溫度時(shí)的膨脹值 它包括三種 其大小 如表 2 4 表 2 4 ADC12 的計(jì)算收縮率 11 收縮方式 阻礙收縮率 混合收縮率 自由收縮率 范圍 0 7 0 9 0 3 0 5 0 5 0 7 值 0 8 0 4 0 6 6 設(shè)計(jì)取值 0 5 2 2 鑄件結(jié)構(gòu)分析 2 1 2 繪制產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)公司提供的二維模具圖紙通過(guò) proe 進(jìn)行三維建模繪制出產(chǎn)品的三維圖并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析 確定可壓鑄結(jié)構(gòu)和必須經(jīng)過(guò)后續(xù)機(jī)加工才能或得的機(jī)構(gòu) 該產(chǎn)品的三維結(jié)構(gòu)如圖 2 1 所示 2 1 產(chǎn)品三維圖 如圖 2 1 可知該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜 產(chǎn)品側(cè)壁 1 中存在側(cè)孔必須經(jīng)過(guò)后續(xù)機(jī)械加工得到 產(chǎn)品 2 中有通孔 因孔較深無(wú)法鑄出需經(jīng)機(jī)械加工獲得 3 中有裝配孔 其位置精度要 求較高無(wú)法通過(guò)鑄造的方法獲得 必須經(jīng)過(guò)后續(xù)機(jī)械加工 為便于機(jī)械加工經(jīng)分析先 在鑄件上鑄出引孔錐 在產(chǎn)品的底部 4 中因裝配需要有螺紋孔 經(jīng)分析可以先鑄出螺 紋底孔 5 為加強(qiáng)筋與圓形圈交界處容易產(chǎn)生斷裂因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須倒圓角 經(jīng)分析確 定鑄件的配合面外表面脫模斜度為 0 2 內(nèi)表面為 0 15 非配合面外表面為 1 5 內(nèi) 表面為 0 5 確定單邊加工余量 0 5mm 絞孔的單邊加工余量為 0 05 13 通過(guò)設(shè)計(jì)獲得 鑄件如圖 2 2 7 圖 2 2 鑄件三維圖 2 3 確定壓鑄件的工藝參數(shù) 1 壓射比壓 壓射比壓的選擇原則 1 根據(jù)壓鑄合金的流動(dòng)性選擇 如鋅合金可選取較低的壓射比壓 而銅合金應(yīng)擇 較高的壓射比壓 2 根據(jù)壓鑄件的平均厚度選擇 在一般情況下 在壓鑄薄壁或形狀復(fù)雜的壓鑄件 時(shí) 型腔中的流動(dòng)阻力較大 因此為克服這些阻力 獲得需要的內(nèi)澆口速度 必須選 用較大的壓射比壓 對(duì)壁厚較厚的壓鑄件 為增大填充量 可使內(nèi)澆口的截面積增大 降低內(nèi)澆口的速度 可以選用較小的壓射比壓 3 根據(jù)壓鑄件的強(qiáng)度和氣密性要求選擇 對(duì)有強(qiáng)度和氣密性要求的壓鑄件 他 的組織應(yīng)有良好的致密結(jié)構(gòu) 因此應(yīng)選用較高的壓射比壓 同時(shí)在填充完畢后 還應(yīng) 有足夠的增壓比壓 才能更好的滿足強(qiáng)度和氣密性要求 13 綜上所述根據(jù)表 2 6 種壓鑄合金計(jì)算壓射比壓表和表 2 7 壓射比壓的推薦值表 由 于該壓鑄件為鋁合金鑄件 厚度為 3 5mm 鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜 型腔中的流動(dòng)阻力很大 但該鑄件為一般件 因此的壓射比壓選為 50MPa 2 6 各種壓鑄合金計(jì)算壓射比壓 MPa 13 壁厚 3mm 壁厚 3mm 合金 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 鋅合金 30 40 50 60 鋁合金 25 35 45 60 鎂合金 30 40 50 60 銅合金 50 70 80 90 2 7 壓射比壓的推薦值 MPa 13 壓鑄合金類(lèi)型 鋅合金 鋁合金 鎂合金 銅合金 一般件 13 20 30 50 30 50 40 50 承載件 20 30 50 80 50 80 50 80 耐氣密性件和大平面薄壁件 25 40 80 120 80 100 80 100 2 確定內(nèi)澆口速度 內(nèi)澆口速度的選擇原則 1 壓鑄件形狀復(fù)雜時(shí) 應(yīng)選用較高的內(nèi)澆口速度 2 壓鑄件壁厚較薄時(shí) 內(nèi)澆口速度應(yīng)選的高些 3 金屬也流動(dòng)長(zhǎng)度越長(zhǎng) 內(nèi)澆口速度也應(yīng)選得越高 4 壓鑄件表面質(zhì)量要求越高時(shí) 應(yīng)選用較高的內(nèi)澆口速度 8 5 合金的澆鑄溫度或模具溫度較低時(shí) 內(nèi)澆口速度也應(yīng)選得高些 6 各種合金的澆注性能不同 他們的澆注速度也會(huì)有所不同 13 綜上所述根據(jù)表 2 8 由于該鑄件為一般件 尺寸較大 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 壁厚為 3 5mm 綜合考慮鋁合金鑄件澆口充填速度 Vn選取為 50m s 2 8 內(nèi)澆口速度推薦值 m s 1 13 合金種類(lèi) 鋁合金 鋅合金 鎂合金 黃銅合金 內(nèi)澆口速度 20 60 30 50 40 90 20 50 3 充填時(shí)間 由于壓鑄件的平均壁厚約為 3 5mm 經(jīng)驗(yàn)公式 t 35 b 1 13 2 1 式中 t 充填時(shí)間 ms B 壓鑄件平均壁厚 mm 經(jīng)計(jì)算 t 35 3 5 1 87 5ms 0 1s 4 金屬液澆注溫度 金屬液的澆注溫度和模具的工作溫度是壓鑄過(guò)程中的熱因素 澆注溫度是指從壓 室進(jìn)入型腔時(shí)液態(tài)金屬的平均溫度 由于對(duì)壓室內(nèi)的液態(tài)金屬溫度測(cè)量不方便 一般 用保溫爐內(nèi)的金屬液溫度表示 澆注溫度過(guò)高 收縮大 鑄件容易產(chǎn)生裂紋 由于該鑄件壁厚為 3 5mm 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 根據(jù)表 2 9 確定金屬的澆注溫度為 620 表 2 9 金屬的澆注溫度 13 合金 鑄件壁厚 3mm 鑄件壁厚 3mm 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 610 630 640 680 590 630 610 630 620 650 640 700 600 640 620 650 鋁合金 640 660 660 700 620 660 640 670 9 3 模具設(shè)計(jì) 3 1 確定鑄件的分型面 壓鑄模的定模與動(dòng)模表面通常稱為分型面 分型面是由壓鑄件的分型線決定的 而模具上垂直于鎖模力方向上的接合面 即為基本分型面 由于風(fēng)罩窗結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 經(jīng)分析可得以下幾個(gè)分型面如圖 3 1 所示 3 1 壓鑄件的分型面 如圖 2 2 分型面 使鑄件整體放在動(dòng)模中 保證了鑄件的同軸度 有利于氣體 的排出 同時(shí) 面也是件的最大投影面 便于壓鑄件的取出 分型面 保證了鑄件 的同軸度 但投影面積過(guò)小 且不利于排氣 此處可以做一單獨(dú)的型芯 分型面 該 表面為零件的局部分型面 不應(yīng)利于零件的整體分型 可作為側(cè)向分型面 綜上分析 決定選取 面為該鑄件的主分型面 3 2 壓鑄機(jī)的選擇 1 計(jì)算投影面積根據(jù) UG 計(jì)算出該鑄件的投影面積 A1 51605mm2 如圖 3 2 所示 圖 3 2 鑄件投影面積 10 澆道系統(tǒng) A2 0 15 0 30 A1 選 0 3 則 A2 15481mm2 余料 料餅 A3 d2 4 選壓室內(nèi)徑 d 為 80 即沖頭直徑 80 則 A3 5024mm2 排溢系統(tǒng) A4 0 1 0 2 A 1 選 0 2 則 A4 10321mm2 總投影面積 A 總 A1 A2 A3 A4 82431 mm2 2 計(jì)算脹型力 鎖型力 該鑄件為只有一般要求 屬于普通件 但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜 選增壓比 Pbz 50N F 脹 50 82431 4121550N F 鎖 F 脹 K 取 K 0 85 F 鎖 4121550N 0 85 4848KN 因此初用鎖型力為 5000KN 的機(jī)型 DDC500 冷式壓鑄機(jī) 3 計(jì)算澆注合金液的重量 已知鋁合金液態(tài)密度 P 2 7g cm3 鑄件凈重 G1 1642 4g 澆道系統(tǒng) G2 設(shè)澆道平均厚度為 10mm G2 V2 P A2 1 2 7 417g 余料 料餅 G 3 設(shè)余料厚度為 30mm G3 V3 p A3 3 2 7 406g 排溢系統(tǒng) G4 設(shè)溢流槽深度為 10mm G4 A4 p A4 10 2 7 278g 澆入金屬液總量 G 總 G1 G2 G3 G4 2 74kg 4 核算壓室充滿度 選 DCC500 時(shí) 沖頭直徑 80 的澆注量為 5 6Kg 充滿度 2 74 5 6 100 48 5 模具閉和高度和開(kāi)模距離的校核 1 模具厚度的校核 Hmin 10mm H 設(shè) H max 10 1 4 7 式中 H 設(shè) 設(shè)計(jì)模具厚度 Hmin 說(shuō)明書(shū)中所給定的模具最小厚度 11 Hmax 說(shuō)明書(shū)中所給定的模具最大厚度 經(jīng)計(jì)算 H 設(shè) 480 H min 350 H max 850 經(jīng)校核模具閉和高度滿足要求 2 開(kāi)模行程校核 L 取 L 開(kāi)模行程 1 4 8 式中 L 取 開(kāi)模后分型面之間能取出壓鑄件的最小距離 L 開(kāi)模行程 動(dòng)模座板行程 L 取 L 芯 L 件 K 182 L 開(kāi)模行程 580 取 L 取 200 經(jīng)校核開(kāi)模行程滿足要求 通過(guò)以上校核 DDC500C 的壓鑄機(jī)符合該鑄件的壓鑄要求 3 2 澆注系設(shè)計(jì) 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 內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)應(yīng)有利于金屬液體的 充滿型腔 同時(shí)不至于立即封閉分型面 也不沖擊型芯 是金屬液沿著型壁順序充填 且順著散了方向填充 內(nèi)澆口導(dǎo)入位置 鑄件中心有型芯 所以不宜采用中心澆注 因此采用從側(cè)圓端 面澆注 且將澆口設(shè)在定模上 內(nèi)澆口導(dǎo)入形狀 為了便于澆口的去除 壓鑄件的澆口采用側(cè)交口形式 內(nèi)澆口的導(dǎo)入方式 為了便于金屬液體填充 導(dǎo)入方式采用徑向?qū)?1 內(nèi)澆口總截面積的確定 利用內(nèi)澆口截面積的經(jīng)驗(yàn)公式 An 180G 12 4 2 式中 A n 內(nèi)澆口橫截面積 2 G 通過(guò)內(nèi)澆口金屬液的總質(zhì)量 計(jì)算得出數(shù)值如下 An 493 2 2 該鑄件采用 3 個(gè)進(jìn)澆口因此每個(gè)內(nèi)澆口的截面積為 164 4mm2 確定各個(gè)內(nèi)澆口厚 度為 1 75mm 長(zhǎng)度為 2 5mm 寬度為 40mm 12 2 橫澆道設(shè) 計(jì)橫澆道是從直澆道末端至內(nèi)澆道之間的一段通道 橫澆道的作用是將金屬液從 直澆道引入內(nèi)澆道 同時(shí)橫澆道中的金屬液還能改善模具熱平衡 在壓鑄件冷卻凝固 時(shí)起到不縮與傳遞靜壓力的作用 因此 橫澆道的設(shè)計(jì)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)壓鑄件起著重要的 作用 1 橫澆道的形式 橫澆道的結(jié)構(gòu)形式有 平直式 扇形式 T 形式 平直分式 T 形 分支式 分叉式 根據(jù)鑄件及內(nèi)澆口特點(diǎn) 選用 T 形澆道 2 橫澆道截面尺寸的確定 橫澆道尺寸的計(jì)算方法如表 3 1 所示 表 3 1 橫澆道截面尺寸的確定 13 截面形狀 計(jì)算公式 說(shuō)明 Ar 3 4 Ag 冷室壓鑄機(jī) D 5 8 T 冷室壓鑄機(jī) 10 15 W Ar D tg D r 2 3 Ag 內(nèi)澆口截面積 mm2 Ar 橫澆道截面積 mm2 D 橫澆道厚度 mm T 內(nèi)澆口厚度 mm 出模斜度 r 圓角半徑 mm W 橫澆道寬度 mm Ag 493 2 2 Ar 1479 mm2 D 17 5 mm2 W 30 mm2 15 r 3mm 3 直澆道設(shè)計(jì)尺寸的確定 直澆道尺寸由澆口套尺寸決定 澆口套內(nèi)徑與壓室內(nèi)徑相同 由于壓鑄機(jī)選擇型 號(hào)為力勁機(jī)械廠鋁合金冷室臥式 DDC500 壓鑄機(jī) 其壓室直徑為 80 直澆道的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1 直澆道的厚度 H 一般取 H 1 3 1 2 D 2 直澆道的單邊斜度取一般取 4 6 長(zhǎng)度 15 25 澆口套內(nèi)孔表面粗超度 不大于 Ra0 2um 13 3 澆口套與澆道鑲塊均與高溫的金屬液接觸 都應(yīng)采用熱作鋼制造 如選用 H13 其熱處理硬度為 47 49HRC 具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)附錄 4 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排溢系統(tǒng)由溢流系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)組成 它包括溢流槽和排氣槽 它們可以彌補(bǔ)由 于澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理而帶來(lái)的一些鑄造缺陷 溢流槽又稱為集渣包有容納最先進(jìn)入的金屬液和排氣夾雜的作用 同時(shí)改善壓鑄 件的質(zhì)量 提高模具溫度分散的合理性 增大壓鑄件對(duì)動(dòng)模的包緊力 作為壓鑄件脫 模時(shí)推桿推出的位置 防止壓鑄件的變形 溢流口尺寸設(shè)計(jì) 溢流口厚度 h 0 87mm 溢流口長(zhǎng)度 l 2mm 溢流口寬度 s 10mm 溢流槽尺寸設(shè)計(jì) 溢流槽深度為 10mm 寬度為 20mm 長(zhǎng)度為 30mm 排氣塊得設(shè)計(jì) 排氣塊主要起到集中引氣的作用 其具體結(jié)構(gòu)件圖 3 3 圖 3 3 動(dòng)排氣塊定模 3 3 模架的設(shè)計(jì) 1 滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 風(fēng)罩窗的側(cè)抽芯部位要求抽芯過(guò)程中平穩(wěn)可靠 同時(shí)在合模前需要先將側(cè)向鑲塊 及其它型芯準(zhǔn)確的定位到動(dòng)模上才能進(jìn)行合模 開(kāi)模時(shí)需要先進(jìn)行分模那后再進(jìn)行側(cè) 向抽芯 機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)是伴隨著開(kāi)合模同時(shí)進(jìn)行的因此不能滿足風(fēng)罩窗的抽芯要求 液壓抽芯機(jī)構(gòu)可以抽拔模阻力較大 抽芯距較長(zhǎng)的型芯 可以單獨(dú)使用 隨時(shí)開(kāi)動(dòng) 14 滑塊的結(jié)構(gòu)如圖 3 4 根據(jù)表 3 2 設(shè)計(jì)滑塊的尺寸 圖 3 4 滑塊的結(jié)構(gòu) 表 3 2 滑塊的尺寸 mm 13 代號(hào) 尺寸類(lèi)型 相關(guān)尺寸 取值 A 側(cè)滑塊寬度 成型區(qū)域周邊加 10 30 20 L1 側(cè)滑塊長(zhǎng)度 L 0 8A 210 H 側(cè)滑塊高度 H2 3L S 160 L2 封閉端長(zhǎng)度 48 2 動(dòng)定模板強(qiáng)度的校核 定模板強(qiáng)度校核 型腔長(zhǎng)度 L1 L2 400mm 型腔深度 h 38mm 套版深度 H 65mm 壓 射比 P 50MP 套版選用 45 鋼 取 85Mp 根據(jù)表 3 3 進(jìn)行校核 表 3 3 定模板的強(qiáng) 度校核 13 計(jì)算公式 參數(shù)意義 計(jì)算結(jié)果 F1 F2 在邊長(zhǎng) L1 L2 側(cè)面承受的總壓力 N P 壓射比壓 MPa H 套板厚度 mm h 型腔深度 t 矩形定模板版在長(zhǎng)邊 L 的側(cè)壁厚度 模具材料的許用強(qiáng)度 MPa t 97 本設(shè)計(jì)中 t 取 100mm 97mm 滿足強(qiáng)度要求 2184FHFLt 15 3 定模板強(qiáng)度校核 分型面上的總投影面積為 82431mm2 壓射比壓為 50Mp 墊塊間距為 450mm 動(dòng)模 支撐板長(zhǎng)度為 720mm 取 彎 135MPa F PA 式中 h 動(dòng)模支撐板厚度 F 動(dòng)模支撐板所受的總壓力 N P 壓射比壓 MPa A 壓鑄件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 mm 2 L 墊塊間距 mm B 動(dòng)模支撐板長(zhǎng)度 mm 彎 模具材料的許用彎曲強(qiáng)度 MPa H 0 8h 78mm 雖然本設(shè)計(jì)中 H 取 70mm 78mm 但是由于采用了四根支撐柱因此提高了動(dòng)模板的強(qiáng) 度所以動(dòng)模板的強(qiáng)度滿足要求 3 4 成型零件設(shè)計(jì)概述 成型零件是與高溫金屬液接觸的零件 用于形成澆注系統(tǒng)和鑄件 成型零件由澆 注系統(tǒng)成型零件和鑄件成型零件兩部分組成 1 澆注系統(tǒng)成型零件 分流錐 澆口套用于形成澆注系統(tǒng) 2 鑄件成型零件 型芯 鑲塊 斜滑塊用于形成鑄件 3 4 1 分流錐 澆口套的設(shè)計(jì) 根據(jù)所選壓鑄機(jī)的型號(hào) 確定其壓室和澆口套的內(nèi)徑 D 為 80mm 澆口套的長(zhǎng)度 一般應(yīng)小于壓鑄機(jī)壓射沖頭的跟蹤距離 便于余料從壓室中脫出 橫澆道的入口開(kāi)設(shè) 在壓室上部 這樣可以避免金屬液在重力作用下進(jìn)入橫澆道 提前凝固 分流錐上形 成余料的直徑與澆口套內(nèi)徑相等 澆口脫模斜度取 5 分流錐澆口套的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 3 5 13 2FLhB 彎508243150977 4 12 4 13 16 圖 3 5 分流錐澆口套結(jié)構(gòu) 3 4 2 成型零件 1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型零件的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)主要可以分為整體式和組合式兩類(lèi) 1 整體式結(jié)構(gòu) 型腔和型芯都由整塊材料加工而成 即型腔或型芯直接在模板上 加工成型 2 整體組合式結(jié)構(gòu) 型腔和型芯由整塊材料制成 裝入模板的模套內(nèi) 再用臺(tái)肩 或螺栓固定 3 局部組合式結(jié)構(gòu) 型腔和型芯由整塊材料制成 局部鑲有成型鑲塊的組合形式 4 完全組合式結(jié)構(gòu) 由多個(gè)鑲拼件組合而成的成型空腔 13 經(jīng)過(guò)分析因?yàn)槟＞叩氖褂脡勖筝^長(zhǎng) 為便于維修和更換損壞結(jié)構(gòu) 本課題選 用整體組合式 固定方式選用螺栓固定 動(dòng)定模鑲塊如圖 3 6 所示 圖 3 6 動(dòng)定模鑲嵌塊 17 2 成型零件尺寸設(shè)計(jì) 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為趨于增大尺寸 變小的尺寸稱為趨于變小尺寸 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 壓鑄件局部結(jié)構(gòu)圖如圖 3 7 所示 圖 3 7 壓鑄件局部結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)圖 3 6 可知型腔尺寸有 型芯尺寸有 0 215 0 2596 0 58 0 3152R 中心尺寸有 為便于計(jì)算將型腔尺寸0 198H 0 28 0 15 8 2 的上偏差換算為 0 經(jīng)計(jì)算 換算為 換算為 根據(jù)表 3 4 2596 0 3 0 580 39 計(jì)算各尺寸的大小 18 表 3 4 成型零件尺寸的計(jì)算 13 尺寸類(lèi)型 大小 計(jì)算公式 取值0 215 0 2419 398 6 型腔尺寸 尺寸是趨于增 大尺寸 應(yīng)選取 趨于偏小的極限 尺寸 0 0 0 7 0 0 3 0 3152R 0 6152 98H 480 2 0 型芯尺寸 趨于 減小的尺寸 應(yīng) 選取趨于偏大的 極限尺寸 15 0 0 7 0 258 841 中心尺寸 中心 距離尺寸是趨于 穩(wěn)定的尺寸 20 0 滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 風(fēng)罩窗的側(cè)抽芯部位要求抽芯過(guò)程中平穩(wěn)可靠 同時(shí)在合模前需要先將側(cè)向鑲塊 及其它型芯準(zhǔn)確的定位到動(dòng)模上才能進(jìn)行合模 開(kāi)模時(shí)需要先進(jìn)行分模那后再進(jìn)行側(cè) 向抽芯 機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)是伴隨著開(kāi)合模同時(shí)進(jìn)行的因此不能滿足風(fēng)罩窗的抽芯要求 液壓抽芯機(jī)構(gòu)可以抽拔模阻力較大 抽芯距較長(zhǎng)的型芯 可以單獨(dú)使用 隨時(shí)開(kāi)動(dòng) 滑塊的結(jié)構(gòu)如圖 3 7 根據(jù)表 3 4 設(shè)計(jì)滑塊的尺寸 圖 3 7 滑塊的結(jié)構(gòu) 19 表 3 4 滑塊的尺寸 mm 13 代號(hào) 尺寸類(lèi)型 相關(guān)尺寸 取值 A 側(cè)滑塊寬度 成型區(qū)域周邊加 10 30 20 L1 側(cè)滑塊長(zhǎng)度 L 0 8A 210 H 側(cè)滑塊高度 H2 3L S 160 L2 封閉端長(zhǎng)度 48 3 5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 壓鑄模的冷卻系統(tǒng)用于冷卻模具 帶走壓鑄生產(chǎn)中金屬液傳遞給模具的過(guò)多熱量 使模具冷卻到最佳的工作溫度 模具的冷卻方法有水冷 風(fēng)冷 用傳遞系數(shù)高的金屬 冷卻 本課題采用水冷 設(shè)置冷卻水道既要傳熱效率高 又要防止由于急冷急熱的影響而使鑲塊熱疲勞產(chǎn) 生裂紋 因此 冷卻水道設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面 同一模具盡量采用較少的冷 卻水道和水嘴的規(guī)格 以免增加設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜性 冷卻水道的直徑一般為 6 14mm 采用數(shù)條直徑小的水道冷卻效果要比采用一條大直徑的水道好 水道之間的 距離和水道與型腔之間的距離取 20 30mm 鋁合金水道尺寸及其與模具它結(jié)構(gòu)之間的 距離見(jiàn)表 3 5 表 3 5 鋁合金水道與模具其他結(jié)構(gòu)之間的距離 13 最小距離 mm項(xiàng)目 1 8in 管 1 4in 管 3 8in 管 水道直徑 D mm 7 9 11 1 14 7 堵頭螺紋長(zhǎng)度 L mm 8 0 12 0 15 0 水嘴過(guò)孔直徑 C mm 12 0 15 0 18 0 水道中心距 X mm 14 0 17 0 22 0 水道與型腔表面的距離 19 0 19 0 19 0 水道與分型面的距離 16 0 16 0 16 0 水道與鑲塊邊緣的距離 3 0 13 0 13 0 水道與推桿孔的距離 13 0 13 0 13 0 20 Lin 2 54cm 由于動(dòng)定模鑲塊直接與金屬也接觸因此必須進(jìn)行冷卻 其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 3 8 圖 3 8 動(dòng)定模鑲塊的冷卻形式 3 6 模具材料及熱處理的總結(jié) 為適應(yīng)成型零件的工作條件 成型零件在高溫時(shí)應(yīng)具有具有較高的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)?硬度 良好的沖擊韌性 較好的導(dǎo)熱性和抗疲勞性等特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)中選用的模具材料 如表 3 6 3 7 所示 表 3 6 成型零件材料的選擇 15 零件 材料 熱處理要求 鑲塊 SKD61 47 49HRC 型芯 H13ESR 47 49HRC 側(cè)抽型芯 H13ESR 47 49HRC 澆口套 分流錐 H13ESR 47 49HRC 表 3 7 壓鑄模模架材料的選擇 15 模體零件 模體材料 熱處理要求 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 T20 50 55HRC 推桿 SKD61 50 55HRC 復(fù)位桿 T20 50 55HRC 動(dòng) 定模套板 滑塊 滑槽等 45 鋼 調(diào)質(zhì) 220 250HB 模座 墊塊 推板 推桿固定板等 45 鋼 回火 3 7 壓鑄模具的總裝圖 1 壓鑄模具通常包括以下六個(gè)部分 1 成型零件部分 在合模后 由動(dòng)模鑲塊和定模鑲塊形成一個(gè)構(gòu)成壓鑄件形狀的 21 空腔 通常稱為成型鑲塊 構(gòu)成成型部分的零件即為成型零件 成型零件包括固定的 和活動(dòng)的鑲塊與型芯 如圖中的鑲塊 主型芯 小型芯以及側(cè)型芯等 有時(shí)成型零件 還構(gòu)成澆注系統(tǒng)的一部分 如內(nèi)澆口 橫澆道 溢流口和排氣道等 2 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是熔融金屬由壓鑄機(jī)壓室進(jìn)入壓鑄模成型空腔的通道 如圖中澆口套 澆道鑲塊以及橫澆道 內(nèi)澆口 排溢系統(tǒng)等 由于成型零件和澆注系統(tǒng)的零件均與高溫的金屬液直接接觸 所以它們應(yīng)選用經(jīng) 過(guò)熱處理的熱作模具鋼制造 3 模體結(jié)構(gòu) 各種模板 座架等構(gòu)架零件按一定程序和位置加以組合和固定 將 模具的各個(gè)結(jié)構(gòu)件組成一個(gè)模具整體 并能夠安裝到壓鑄機(jī)上 如圖中的墊塊 動(dòng)模 板 定模板 動(dòng)模座板等 導(dǎo)柱和導(dǎo)套是導(dǎo)向零件 又被稱為導(dǎo)準(zhǔn)零件 它們的作用是引導(dǎo)動(dòng)模板與定模板 在開(kāi)模和合模時(shí)能沿導(dǎo)滑方向移動(dòng) 并準(zhǔn)確定位 4 頂出和復(fù)位機(jī)構(gòu) 將壓鑄件或澆注余料從模具上脫出的機(jī)構(gòu) 包括推出零件和 復(fù)位零件 如圖中的推桿 推桿固定板 5 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 當(dāng)壓鑄件側(cè)面有側(cè)凹或側(cè)凸結(jié)構(gòu)時(shí) 則需要設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 如 圖中斜滑塊 楔緊塊 側(cè)型芯 拉桿 滑槽等 6 其它 除以上各結(jié)構(gòu)單元外 模具內(nèi)還有其它用于固定各相關(guān)零件的內(nèi)六角螺 釘?shù)?16 壓鑄模具的總體結(jié)構(gòu)如工程圖 3 9 三維圖 3 10 所示 圖 3 9 模具工程圖 22 1 液壓缸 2 內(nèi)六角螺釘 3 聯(lián)軸器 1 4 聯(lián)軸器 2 5 支承柱 6 內(nèi)六角螺釘 7 拉桿 8 內(nèi)六角螺釘 9 內(nèi)六角螺釘 10 導(dǎo)滑槽 11 動(dòng)模板 12 內(nèi)六角螺釘 13 墊塊 14 動(dòng)模座板 15 內(nèi)六角螺釘 16 頂針固定板 17 頂針推板 18 內(nèi)六角螺釘 19 頂針 1 20 頂針 2 21 頂針 3 22 內(nèi)六角螺釘 23 主型芯 24 水嘴 25 銅管 26 動(dòng)模鑲塊 27 分流錐 28 澆口套 29 鑄件 30 定模板 31 定模鑲塊 32 小型芯 33 內(nèi)六角螺釘 34 銷(xiāo) 35 側(cè)鑲塊 36 側(cè)型芯 1 37 滑塊 38 楔緊塊 39 內(nèi)六角螺釘 40 吊環(huán) 41 定模排氣塊 42 動(dòng)模排氣塊 43 內(nèi)六角螺釘 44 內(nèi)六角螺釘 45 復(fù)位桿 46 側(cè)型芯 2 47 內(nèi)六角螺釘 48 側(cè)型芯 3 49 內(nèi)六角螺釘 50 支撐柱 51 導(dǎo)柱 52 導(dǎo)套 53 吊 環(huán) 圖 3 10 模具三維圖 模具工作過(guò)程分析 1 開(kāi)模過(guò)程分析 定模不動(dòng) 動(dòng)模在壓鑄機(jī)的作用下與定模板分開(kāi) 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)隨動(dòng)模運(yùn)動(dòng) 動(dòng)模運(yùn)動(dòng)到指定位置后停止運(yùn)動(dòng) 在液壓抽芯機(jī)機(jī)構(gòu)的作用下將 側(cè)向鑲塊及側(cè) 型芯向上運(yùn)動(dòng)完成側(cè)向抽芯 頂針在頂針板的作用下頂出壓鑄件完成整個(gè)開(kāi)模運(yùn) 動(dòng) 2 合模過(guò)程分析 先將頂針拉回 側(cè)鑲塊及側(cè)型芯在液壓缸的作用下回復(fù)到動(dòng)模的指定位置處 之后動(dòng)模向定模 方向運(yùn)動(dòng) 完成整個(gè)合模動(dòng)作 具體步驟如圖 2 9 所示 23 圖 3 11 模具的開(kāi)合模過(guò)程 24 4 模具的制造 4 1 編寫(xiě)定模鑲塊加工工藝過(guò)程卡 根據(jù)定模鑲塊零件的形狀 及對(duì)其尺寸 形位公差表面粗糙度的要求編寫(xiě)其加工工 藝過(guò)程卡如圖 4 1 所示 圖 4 1 定模鑲嵌塊加工工藝過(guò)程卡 25 4 2 編寫(xiě)動(dòng)模板零件的數(shù)控加工程序 本設(shè)計(jì)采用 MasterCAM 軟件來(lái)編制動(dòng)模板的 NC 加工程序 以下將介紹動(dòng)模板的 NC 粗加工程序的編制過(guò)程 將 pro e 軟件設(shè)計(jì)好的動(dòng)模板保存成 iges 格式的副本 并導(dǎo)入到 MasterCAM 的 Mill 環(huán)境中設(shè)定編程及工件坐標(biāo)系 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)尺寸選用合適的刀具 確定刀具的轉(zhuǎn)速及進(jìn)給量 劃定加工范圍 確定毛坯尺寸 最后導(dǎo)出動(dòng)模板數(shù)控程序 18 動(dòng)模板部分粗加工數(shù)控程序 SHUKONGBIANCHENG G0G17G40G49G80G90 G91G28Z0 S2000M3 G0G90G54X344 497Y 003 Z10 Z10 M5 M9 G91G28Z0 M30 28 4 3 設(shè)計(jì)定定模鑲的電極 因定模鑲塊存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜 窄縫的成型部位 且這些部位無(wú)法通過(guò)一般的加工方法獲得 因此 必須采用電火花加工的方法 模鑲塊電極的具體裝配形式 及尺寸如圖 5 2 5 3 所示 4 2 定模鑲塊的與電極的裝配圖 4 3 定模鑲塊的電極工程圖 由于在電加工過(guò)程中第一次電加工電極出損耗較大 從而使鑲塊成型面精度 無(wú)法達(dá)到要求 因此電火花加工須分精打和粗打 粗打電極 放電間隙為 0 3mm 精打電極 放電間隙為 0 1mm 29 4 4 模具試模及壓鑄缺陷分析 1 試模過(guò)程 試模過(guò)程大體分裝模 試模和調(diào)整三個(gè)階段 裝模 裝模分預(yù)檢 裝模 調(diào)整 1 預(yù)檢主要有 壓鑄容積是否滿足要求壓鑄機(jī)鎖模力是否滿足要求開(kāi)模行程是否滿足要求模具的定 位及緊固部位是否滿足要求 2 裝模 模具盡可能整體安裝 當(dāng)模體設(shè)有抽芯機(jī)構(gòu)時(shí) 應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的位置安裝 必須 鎖緊模具 接通加熱和冷卻裝置 3 調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)鎖模的松緊程度 調(diào)節(jié)推桿的提出距離 13 1 試模 試模的主要內(nèi)容有 模具預(yù)熱 澆注溫度 選擇壓射比壓 選擇壓射速度 確定 填充時(shí)間 3 壓鑄件缺陷分析 風(fēng)罩窗再試模中主要出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題 1 變形 經(jīng)分析是由于推桿在推出過(guò)程中 由于推桿的配置不當(dāng)造成的 解決方法 a 合理設(shè)置推桿的位置及數(shù)量 b 調(diào)整成型零件的表面光潔度 2 冷隔 在金屬液相互對(duì)接或搭接處 因未完全融合而在壓鑄件表面形成明顯的 穿透或不穿透的線性紋路 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)輕微的縫隙 這種缺陷稱為冷隔 經(jīng)分析 冷隔產(chǎn)生的原因是由于模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 充填時(shí)間較長(zhǎng) 解決方法 a 適當(dāng)提高模具溫度 b 提高壓射比 縮短充填時(shí)間 c 改善模具溫度調(diào)節(jié)功能 30 5 結(jié)論 通過(guò)對(duì) WEVF160 風(fēng)罩窗設(shè)計(jì)圖紙的分析設(shè)計(jì)一副完整的鋁合金壓鑄模具 壓鑄材 料為 ADC12 鑄造精度為 CT5 鑄件的配合面外表面脫模斜度為 0 2 內(nèi)表面為 0 15 非配合面外表面為 1 5 內(nèi)表面為 0 5 單邊加工余量 0 5mm 通過(guò)對(duì)鑄件的結(jié)構(gòu)和尺 寸分析確定鑄件平均壁厚為 3 5mm 內(nèi)澆口速為 50m s 鋁合金的澆注溫度為 620 通過(guò)計(jì)算選用 DDC500 的壓鑄機(jī) 鑄件的分型面為 3 個(gè) 采用一模一腔進(jìn)行壓鑄模具 設(shè)計(jì) 確定徑向?qū)氲膫?cè)澆口形式 澆口數(shù)量為 3 個(gè) 本課題采用了液壓抽芯機(jī)構(gòu) 導(dǎo)滑機(jī)構(gòu)采用 T 形槽形式 經(jīng)過(guò)計(jì)算側(cè)抽芯距離為 50mm 液壓缸的抽芯力選為 80KN 為避免斜滑塊在壓鑄時(shí)產(chǎn)生移動(dòng) 采用楔緊塊確保 合模后滑塊不發(fā)生位移 通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)了一副完整的模具 由于成型零件受高速金屬液的沖刷和高溫高壓 作用 因此制造材料鑲塊選用 SKD61 型芯 排氣槽等重要零件選用 H13ESR 壓鑄 模具在使用中 成型零件的尺寸可能增大 減小 也可能不變 所以根據(jù)成型零件的 工作條件 分別確定了型腔 型芯 孔間距的尺寸及公差 根據(jù)壓鑄模具制造要求編 寫(xiě)了工藝過(guò)程卡片 運(yùn)用 mastercam 軟件編寫(xiě)了數(shù)控?cái)?shù)控程序 通過(guò)估價(jià)確定了模具價(jià) 格為十萬(wàn)元 模具試模后對(duì)鑄件缺陷進(jìn)行分析 完善模具結(jié)構(gòu) 使其滿足生產(chǎn)要求 模具的模架用于安裝所有零件 對(duì)模架的性能要求主要是剛度和強(qiáng)度 確定定模 板尺寸為 720 600 100 動(dòng)模座板尺寸為 720 600 195 模板的導(dǎo)柱直徑 50mm 長(zhǎng) 度 200mm 經(jīng)過(guò)計(jì)算動(dòng)定模板強(qiáng)度滿足要求 最后通過(guò) ug cad 繪制出所有的工程圖 31 致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 老師對(duì)我的幫助使我才得以順利完成本次設(shè)計(jì) 不僅為 我介紹了整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造流程 還介紹了工廠的管理 經(jīng)營(yíng)等方面的知識(shí) 各位老 師本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 精心指導(dǎo)我工程圖的繪制和論文的寫(xiě)作 使我受益匪淺 其次感謝他們?cè)谀＞咴O(shè)計(jì)和制造方面對(duì)我的認(rèn)真指導(dǎo) 為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了很 大的幫助 在此向他們表示崇高的敬意和衷心的感謝 再次感謝同學(xué)對(duì)我的幫助 感謝大學(xué)四年來(lái)所有教過(guò)我的老師 幫助過(guò)我的同學(xué) 正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾蛶椭?本次畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以順利完成 最后感謝母校四年來(lái)的大力栽培 以及參加評(píng)審和答辯工作的各位老師 32 參考文獻(xiàn) 1 付宏生 張景黎 壓鑄成型工藝與模具 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 3 15 2 賴華清 壓鑄工藝及模具 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 6 10 3 吳春苗 中國(guó)壓鑄業(yè)的規(guī)模 產(chǎn)品及市場(chǎng)前景 J 特種鑄造及有色合金 2003 5 34 35 4 寧志良 周彼德 薛祥等 壓鑄模具失效分析 J 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2001 11 5 33 35 5 模具使用技術(shù)叢書(shū)編委會(huì) 壓鑄模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 3 21 6 盧宏遠(yuǎn) 董顯明 王峰 壓鑄技術(shù)與生產(chǎn) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2008 6 10 7 許洪斌 陳元芳 壓成形工藝及模具 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 5 270 8 駱枏生 許琳 金屬壓鑄工藝與模具設(shè)計(jì) M 北京 清華大學(xué)出版社 2006 7 20 9 田雁晨 田寶閃 王文廣 金屬壓鑄模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 5 400 10 趙昌盛 使用模具材料應(yīng)用手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2008 15 200 11 我國(guó)壓鑄模具生產(chǎn)的狀況 J 鑄造技術(shù) 2008 12 壓力鑄造模具的研究現(xiàn)狀與發(fā)展 J 化學(xué)工程與裝備 2010 13 壓鑄模生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) J 金屬加工 2008 14 UG NX4 模具設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 15 模具制造技術(shù) 人民郵電出版社 16 壓鑄技術(shù)與生產(chǎn) 機(jī)械工業(yè)出版社 17 模具技能設(shè)計(jì)培訓(xùn) AutoCAD 中文版 人民郵電出版社