機械畢業(yè)設(shè)計（論文）-外罩鋁合金鑄件壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計【全套圖紙】 .doc

1 引言1.1 對于鋁合金壓鑄模具的認識壓鑄工藝是一種高效率的少、無切削金屬的成型工藝，從19世紀初期用鉛錫合金壓鑄印刷機的鉛字至今已有150多年的歷史。由于壓鑄工藝在現(xiàn)代工業(yè)中用于生產(chǎn)各種金屬零件具有獨特的技術(shù)特點和顯著的經(jīng)濟效益，因此長期以來人們圍繞壓鑄工藝、壓鑄模具及壓鑄機進行了廣泛的研究，取得了可喜的成果。中國壓鑄業(yè)不斷追求技術(shù)進步，不斷追求高品質(zhì)生產(chǎn)。壓鑄總體水平與國外先進水平相比雖有差距，但從某些經(jīng)常用來評價壓鑄技術(shù)水平的指標來看，這種差距正在縮小。壓鑄是一個高度依賴技術(shù)經(jīng)驗的行業(yè)1。全套圖紙，加153893706中國壓鑄專業(yè)人員不足、整體技術(shù)素質(zhì)偏低。無國界的市場，使我國壓鑄企業(yè)面臨發(fā)展壯大的機會，同時也面臨著日益激烈的競爭風險。人才是企業(yè)生存和發(fā)展的根本，企業(yè)要不斷地學(xué)習(xí)運用先進的生產(chǎn)技術(shù)，必須培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)和管理人才。只有這樣，才能使中國壓鑄業(yè)取得更大進步。目前，我國的鋁合金壓鑄模具壽命與國外相比相差較大，延長模具壽命對于鋁合金壓鑄行業(yè)的發(fā)展具有重要的意義2。1.2 國內(nèi)外壓鑄工藝的發(fā)展壓鑄工藝是把壓鑄合金、壓鑄模和壓鑄機這三個生產(chǎn)要素有機組合和運用的過程?，F(xiàn)就壓鑄工藝的發(fā)展歷史及有代表性的事件做簡要的回顧。1838年格勃魯斯首先用壓鑄法生產(chǎn)鉛字。1839年一種活塞式壓鑄機獲得了第一個壓力鑄造專利。1849年英國人斯都奇斯取得熱壓室壓鑄機專利。1885年奧默根瑟勒在前人的基礎(chǔ)上發(fā)明了一種鉛字壓鑄機。1907年瓦格納首先制成了氣動活塞壓鑄機。1920年英國開發(fā)了冷壓室壓鑄機，使壓鑄機有可能生產(chǎn)鋁合金和鎂合金等壓鑄件。1927年捷克人約瑟夫波拉克設(shè)計了立式冷壓室壓鑄機。1952年前蘇聯(lián)制造出了第一臺立式冷壓室壓鑄機。我國在60年代也制造出了此種壓鑄機。1958年真空壓鑄機在美國獲得專利。 1966年美國人general motors公司提出精、速、密壓鑄法。 1969年美國人愛列克斯提出充氧壓鑄的無氣孔壓鑄法。 1.2.1. 國內(nèi)壓鑄的發(fā)展 壓鑄行業(yè)在中國是一個新興的行業(yè)，在20世紀80年代，中國幾乎沒有專業(yè)的壓鑄企業(yè)壓鑄領(lǐng)域僅限于個別軍工或國營企業(yè)的一個車間，大部分是800噸以下的壓鑄機，并且壓鑄機現(xiàn)對比較落后，最大只能生產(chǎn)630噸，壓鑄機的合模機構(gòu)絕大部分還是全液壓的，壓鑄行業(yè)非常落后。隨著80年代末，中國摩托車行業(yè)的發(fā)展，中國陸續(xù)從國外引進了大批500噸至1000噸的壓鑄機，國內(nèi)首臺1000噸壓鑄機也在90年開發(fā)成功，中國壓鑄行業(yè)從此得以快速發(fā)展，并拉動了中國壓鑄模具企業(yè)的成長3。相對于壓鑄行業(yè)，中國的壓鑄模具行業(yè)更落后，幾乎沒有模具專業(yè)廠家，大部分自制模具，模具加工設(shè)備落后，大部分靠銑床加工，手工打磨成型。模具精度差，加工周期長，模具材料采用的還是3cr2w8v，熱處理采用的是調(diào)質(zhì)，表面氮化，模具壽命非常低。在20世紀90年代壓鑄行業(yè)發(fā)展初期，壓鑄企業(yè)大部分壓鑄模具依賴進口，特別是臺灣居多。中國壓鑄模具企業(yè)，特別是寧波北侖壓鑄模具企業(yè)快速發(fā)展真正開始起步應(yīng)該是在90年代末，大都是從摩托車配件壓鑄模具開始，以小型壓鑄模具為主，當時的壓鑄模具企業(yè)在加工設(shè)備、檢測設(shè)備等硬件條件以及壓鑄人才等方面都處于初始階段，模具制造水平相對較低。但是正是有了這段時間的發(fā)展和積墊，為以后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。進入二十世紀，隨著中國汽車行業(yè)的發(fā)展，中國壓鑄行業(yè)又一次迎來了發(fā)展機遇。國內(nèi)開始引進1000噸以上的壓鑄機，國內(nèi)的外資企業(yè)，如力勁公司等壓鑄機企業(yè)也開始生產(chǎn)1000噸以上壓鑄機。這期間企業(yè)引進的壓鑄機噸位主要為1000噸至1600噸，而模具幾乎全部是隨著設(shè)備一同引進，國內(nèi)很少能夠生產(chǎn)。在經(jīng)歷了一輪引進后，由于國外壓鑄模具價格較高，個別企業(yè)為了降低成本開始尋求國內(nèi)能夠復(fù)制汽車配件的模具企業(yè)。為此部分規(guī)模較大的模具企業(yè)看準市場，積極應(yīng)對挑戰(zhàn)，加大了對大型先進裝備的投入，購置了加工中心，購置了三坐標檢測等檢測設(shè)備，引進了cae、cad、cam等軟件，開始復(fù)制汽車配件壓鑄模具，模具設(shè)計水平、制造水平有了質(zhì)的飛躍，從而帶動了模具企業(yè)快速發(fā)展。特別是近幾年，企業(yè)在復(fù)制高端模具的過程中，不斷吸收國外先進技術(shù)，模具設(shè)計水平也在不斷提高，在壓鑄模具企業(yè)裝備水平不斷提高的情況下，模具制造水平以及制造能力也大幅提升4。但是，由于中國壓鑄行業(yè)發(fā)展時間短，壓鑄技術(shù)積淀相對較少，中國的壓鑄和模具教學(xué)的理論還停留在現(xiàn)對較低的水平，而很多壓鑄模具企業(yè)技術(shù)人員大部分又沒有接受從事過壓鑄生產(chǎn)的經(jīng)驗，對于壓鑄工藝、壓鑄生產(chǎn)對于模具的要求或關(guān)注點了解不透徹，盡管很少一部分企業(yè)發(fā)展很快，水平在大幅度提升，但是，中國的壓鑄模具整體水平，都跟國外先進水平有一定的差距5。 1.2.2 國外壓鑄的新發(fā)展壓鑄生產(chǎn)和壓鑄技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家中作為一個工業(yè)門類而稱為壓鑄工業(yè).該工業(yè)隨著整個工業(yè)體系的發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步而飛速前進,現(xiàn)在以新的發(fā)展趨勢邁向二十一世紀.下面就根據(jù)近幾年國外的文獻和報告簡要地作些介紹.在工業(yè)發(fā)達國家中,壓鑄市場報告大致相同，其中北美的情況更具有代表性。據(jù)北美壓鑄協(xié)會（nadca）1996年發(fā)表的壓鑄市場報告大致將壓鑄產(chǎn)品粗略地分為四大類，即：交通工具（以汽車工業(yè)為主）、建筑工程、機械裝備和儀器、電子工業(yè)（以電子計算機和電子產(chǎn)品為主）這四大類在北美壓鑄市場中分配的比例約為汽車工業(yè)48、建筑工程20%、機械裝備和儀器11%、電子工業(yè)11%。工業(yè)發(fā)達國家十分重視壓鑄工業(yè)的先進技術(shù)的研究與開發(fā)工作。北美壓鑄協(xié)會研究開發(fā)委員會在1992年發(fā)起研究課題以來,到1995年,參與研究與開發(fā)工作的國家、研究機構(gòu)、企業(yè)和大學(xué)日益增多。研究的課題項目涉及壓鑄的所有各個方面，這些研究在世界上都屬于高水平、第一流的.研究者都表現(xiàn)出高度的負責精神和極大的熱情,愿意為促進壓鑄工業(yè)的發(fā)展站在最前列.一個國際性的壓鑄工業(yè)聯(lián)合發(fā)展行動已經(jīng)形成.1.3. 壓鑄工藝原理及優(yōu)缺點壓鑄工藝原理是利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔內(nèi)，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。冷、熱室壓鑄是壓鑄工藝的兩種基本方式，冷室壓鑄中金屬液由手工或自動澆注裝置澆入壓室內(nèi)，然后壓射沖頭前進，將金屬液壓入型腔。在熱室壓鑄工藝中，壓室垂直于坩堝內(nèi)，金屬液通過壓室上的進料口自動流入壓室6。壓射沖頭向下運動，推動金屬液通過鵝頸管進入型腔。金屬液凝固后，壓鑄模具打開，取出鑄件，完成一個壓鑄循環(huán)。1.3.1、優(yōu)點（1）可以制造形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁深腔的金屬零件。因為熔融金屬在高壓高速下保持高的流動性，因而能夠獲得其他工藝方法難以加工的金屬零件。（2）壓鑄件的尺寸精度較高，可達it1113級，有時可達it9級，表面粗糙度達ra0.83.2um，互換性好。（3）材料利用率高。由于壓鑄件的精度較高，只需經(jīng)過少量機械加工即可裝配使用有的壓鑄件可直接裝配使用。其材料利用率約60%-80%，毛坯利用率達90%。（4）生產(chǎn)效率高。由于高速充型，充型時間短，金屬業(yè)凝固迅速，壓鑄作業(yè)循環(huán)速度快。在各種鑄造工藝中，壓鑄方法生產(chǎn)率最高，適合大批量生產(chǎn)。（5）方便使用鑲嵌件。易于在壓鑄模具上設(shè)置定位機構(gòu)，方便嵌鑄鑲嵌件，滿足壓鑄件局部特殊性能要求7。1.3.2、缺點（1）由于高速填充，快速冷卻，型腔中氣體來不及排出，致使壓鑄件常有氣孔及氧化夾雜物存在，從而降低了壓鑄件質(zhì)量。因高溫時氣孔內(nèi)的氣體膨脹會使壓鑄件表面鼓泡，因此，有氣孔的壓鑄件不能進行熱處理。（2）壓鑄機和壓鑄模費用昂貴，不適合小批量生產(chǎn)。（3）壓鑄件尺寸受到限制。因受到壓鑄機鎖模力及裝模尺寸的限制而不能壓鑄大型壓鑄件。（4）壓鑄合金種類受到限制。由于壓鑄模具受到使用溫度的限制，目前主要用來壓鑄鋅合金、鋁合金、鎂合金及銅合金8。1.4. 應(yīng)用范圍壓鑄工藝的應(yīng)用范圍壓鑄生產(chǎn)效率高，能壓鑄形狀復(fù)雜、尺寸精確、輪廓清晰、表面質(zhì)量及強度、硬度都較高的壓鑄件，故應(yīng)用較廣，發(fā)展較快。目前，鋁合金壓鑄件產(chǎn)量較多，其次為鋅合金壓鑄件。壓鑄工藝主要用于汽車、拖拉機、電氣儀表、電信器材、航天航空、醫(yī)療器械及輕工日用五金行業(yè)13-15。生產(chǎn)的主要零件有發(fā)動機汽缸體、汽缸蓋、變速箱體、發(fā)動機罩、儀表及照相機的殼體及支架，管接頭齒輪等。2 外罩工藝性分析2.1 壁厚鋁合金壓鑄件適宜的壁厚為1至6mm，該鑄件最小壁厚3mm，最大厚度為5mm。根據(jù)鋁合金的壓鑄件厚度的要求：對于大型鋁合金壓鑄件，壁厚不宜超過6mm。查表壁的單面面積100500，厚度最小1.8mm，正常為3mm。而該鑄件的壁厚為5mm，大致滿足要求。2.2 鑄造圓角 由此取圓角半徑r=5mm。2.3 脫模斜度 查表的 非配合面的最小出模斜度，內(nèi)表面 =30，外表面=1配合面的最小出模斜度，內(nèi)表面=15，外表面=30。2.4 鑄孔 該鑄件有鑄孔直徑為16mm，為通孔，深度為4mm；鑄孔直徑為70mm，深度為55mm的不通孔。由手冊表得:對于鋁合金，該鑄件的孔深與直徑的關(guān)系滿足要求，可以鑄出9。2.5 外罩零件的尺寸精度要求根據(jù)鑄件尺寸公差中規(guī)定的壓力鑄造生產(chǎn)的各種鑄造金屬及合金鑄件的尺寸公差，查表，由于外罩為鋁合金鑄件，且為非精密壓鑄件，故本鑄件采用公差等級為ct6的公差精度。 2.6 表面粗糙度 在填充條件良好的情況下，壓鑄件表面粗糙度一般比模具成型表面的粗糙度低兩級。2.7 加工余量當壓鑄件的尺寸精度與形位公差達不到設(shè)計要求而需機械加工時，應(yīng)優(yōu)先考慮精整加工，一邊保留其強度較高的致密層。機械加工余量應(yīng)選用較小值10。3 壓鑄模分型面的選擇該鑄件零件結(jié)構(gòu)較簡單，沒有凸緣之類不便出模的部位，分型面的布置使得鑄件成型的型腔部位全部處于動模內(nèi)。該鑄件只需用單分型面即可，在單分型面上。合理的確定分型面，不但能簡化壓鑄模的結(jié)構(gòu)，而且能保證鑄件的質(zhì)量11。確定分型面時，分型面選擇原則：（1） 盡可能地使壓鑄件在開模后留在動模部分；（2） 有利于澆注系統(tǒng)、溢流槽系統(tǒng)合排氣系統(tǒng)的布置；（3） 保證響鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量；（4） 簡化模具結(jié)構(gòu)、便于模具加工；（5） 避免壓鑄機承受臨界載荷；（6） 考慮壓鑄合金的性能。根據(jù)上述的要求，又由于該鑄件為罩殼類，故可得出兩種分型位置：1） 采用a-a面為分型位置時，符合將型腔放置在定模上，型芯放置在動模上習(xí)慣分型，也是同類零件理想的分型面，結(jié)構(gòu)簡單；動定模分開時，鑄件由于包緊力大于其他方向上的力，鑄件會包緊型芯并脫離定模，設(shè)計符合要求。2） 采用b-b面作為分型面時，分型面需要機械加工，為了簡化整修，而采用這種分型方式，綜上所述，雖然采用a-a面作為分型面較b-b面作為分型面更加便于機械加工，但由于鑄件部分需要機械加工，部分不需要，所以不采用a-a分型面也可，選用b-b面作為分型面方法簡單，故選用以b-b面作為分型面，圖1 分型面的選擇4 壓鑄機的選擇4.1 確定比壓 查手冊表1比壓推薦值（mpa）鋅合金鋁合金鎂合金銅合金一般件1320305030504050承載件2030508050805080耐氣密性件或大平面薄壁件2540801208010060100電鍍件2030由于該壓鑄件為一般件，初取鋁合金壓射比壓p為3050mpa。4.2 初計算鎖模力f鎖根據(jù)公式 主脹型力 f主=a p/10=252kn420kn又據(jù)公式 f鎖1.25（f主+ f分） 即 f鎖=1.25 f主=315kn525kn圖2 國產(chǎn)壓鑄機比壓投影面積對照圖由圖，可以滿足要求的有j1512，j1113，j1125壓鑄機機型。選用j1125型臥式冷壓室壓鑄機12。鑄件的總投影面積：a總=a鑄件 +a澆 +a余 +a溢 =1.3a鑄件=83cm2查表 初取壓射比壓為50mpa，壓室直徑d為50mm， 壓射力，由公式p=f射/0.785d2得：f射=p0.785d2=500.785502=98n5 澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)的設(shè)計壓鑄模澆注系統(tǒng)是將壓鑄機壓室內(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)，同時也影響壓鑄生產(chǎn)的效率和模具的壽命。由手冊表4-21可知，鋁合金的密度為2.4g/cm3由計算可知，鑄件的的體積為v=65.238cm3估取，鑄件的的總體積為v=1.365.2=85cm35.1 內(nèi)澆口內(nèi)澆口設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點：（1）從內(nèi)澆口進入型腔的金屬液，應(yīng)首先填充深腔處難以排氣的部位，然后充填其他部位，并注意不要過早的封閉分型面、排氣槽，以便于型腔中的氣體能夠順利排除。（2）金屬液進入型腔后，不正面沖擊型壁和型芯，力求減少動能損耗，避免因沖擊而受侵蝕發(fā)生粘?，F(xiàn)象，致使該處過早損壞。（3）應(yīng)盡可能采用單個內(nèi)澆口而少用分支澆口（大型鑄件、箱體和框架類以及結(jié)構(gòu)形式特殊的鑄件除外），以避免多路金屬液匯流互相撞擊，形成渦流，產(chǎn)生裹氣和氧化物夾雜等缺陷。對有加強肋的鑄件，應(yīng)使內(nèi)澆口導(dǎo)入金屬液的流向和加強肋方向一致。（4）形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，應(yīng)采用較薄的內(nèi)澆口，以保證有足夠的填充速度。對一般結(jié)構(gòu)形狀的鑄件，以保證最終靜壓力的傳遞作用，應(yīng)采用較厚的內(nèi)澆口，并設(shè)在鑄件的厚處。（5）內(nèi)澆口設(shè)置位置應(yīng)使金屬液充填壓鑄型腔各部分時，流程最短，流向改變小，以減少填充過程中能量的損耗和溫度降低。此外，還要考慮到鑄件的加工、粗糙度及切除澆口是否對技術(shù)要求有影響等有關(guān)問題。由于鑄件的平均壁厚為3.5mm,且該鑄件為簡單件，故內(nèi)澆口的厚度取1.8mm3mm。估取內(nèi)澆口的厚度為2.8mm。根據(jù)公式（4-1）ag=g/vgtg通過內(nèi)澆道的金屬液質(zhì)量（g）；液態(tài)金屬的密度（g/cm3）；查表4-4得=2.4 g/cm3vg內(nèi)澆口處金屬液的流速)(m/s)；查表4-5得vg=20 m/s 60 m/s；t型腔的充填時間（s）;查表4-6得t=0.05s0.12s；由公式 vg=（2f射/）1/2即 vg=0.358（280/2.8）1/2=34m/s.故取 vg=34m/s所以可得ag=1183/2.4 g340.081=203mm2 內(nèi)澆道的寬度，據(jù)經(jīng)驗公式：100.8mm長度：3mm5.2 直澆道直澆道主要有壓鑄機上的壓室和模具上的澆口套所組成，在直澆道這一段，統(tǒng)稱為余料。直澆道尺寸由澆口套尺寸決定13。澆口套內(nèi)徑與壓室內(nèi)徑相同，由于壓鑄機選擇型號為j1125，其壓室直徑為50-70。選取60為澆口套內(nèi)徑。直澆道設(shè)計要點：（1）直澆道直徑d根據(jù)鑄件所需比壓來選定。（2）直澆道厚度h一般取直徑d的。（3）為了保證壓射沖頭動作順暢，有利于壓力的傳遞和金屬液充填平穩(wěn)，壓室內(nèi)徑與澆口套內(nèi)徑，應(yīng)保持同軸度。（4）壓室與澆口套的內(nèi)孔，應(yīng)在熱處理與精磨后，再沿軸線方向進行研磨其表面光結(jié)度不得低于9級精度。澆口套材料選用3cr2w8，熱處理要求為4448hrc。5.3 橫澆道設(shè)計原則：（1）橫澆道截面積應(yīng)大于內(nèi)澆口截面積，在壓射過程中澆注系統(tǒng)呈充滿狀態(tài)。（2）為減少流動阻力和減少回爐，橫澆道的長度盡可能短，轉(zhuǎn)彎處應(yīng)采用圓弧過渡。（3）液體金屬通過橫澆道時的熱損失應(yīng)盡可能地小，保證橫澆道比壓鑄件和內(nèi)澆口后凝固。（4）橫澆道的截面積應(yīng)從直澆道開始向內(nèi)澆口方向逐漸縮小。橫澆道的結(jié)構(gòu)形式，主要取決于鑄件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸大小，內(nèi)澆口的位置、方向和流入口的寬度，內(nèi)澆口的結(jié)構(gòu)以及型腔的分布狀況等因素。橫澆道的截面形狀，根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點而定，一般以扁梯形為主，特殊情況下，采用雙邊梯形、長梯形、窄梯形、圓形式半圓形。該鑄件采用扁梯形。扁梯形具有金屬液熱損失少，模具型腔加工方便的特點。5.4 溢流槽溢流槽、排氣槽和澆注系統(tǒng)，在整個型腔重過程中是一個不可分割的整體，為了提高鑄件質(zhì)量，消除某些缺陷，經(jīng)常采用設(shè)置溢流槽和排氣槽作為重要措施之一。其效果往往與溢流槽和排氣槽在型腔周圍或局部地區(qū)的合理布局、位置和數(shù)量的分配、尺寸和容量大小以及本身的結(jié)構(gòu)形式，均有密切關(guān)系。溢流槽和排氣槽的作用主要定于設(shè)置的部位，而且效果大小則取決于容量和尺寸的選擇，在模具結(jié)構(gòu)和工藝條件已決定的情況下，溢流槽和排氣槽可以彌補由于澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理而帶來的缺陷，起到相輔相成的作用14。1）溢流槽的設(shè)計設(shè)置在分型面上的溢流槽結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，應(yīng)用最為廣泛。分型面上的溢流槽的截面形狀一般為半圓形或梯形，便于用球頭立銑刀或帶錐度的立銑刀加工，可開設(shè)在定模或動模部分。在圓形罩擠壓壓鑄模具設(shè)計中選用了梯形截面溢流槽，設(shè)置在了分型面上的定模部分。按照充填型腔時金屬液的流動方向和路徑，將型腔劃分為若干個區(qū)，每各區(qū)一端為金屬液的入口，另一段設(shè)置溢流槽。依據(jù)資料，經(jīng)數(shù)值分析溢流槽容積與相鄰型腔區(qū)容積的百分比確定為30%。2）排氣槽的設(shè)計排氣槽的設(shè)計有利于從型腔中排出空氣及涂料會發(fā)產(chǎn)生的氣體，其設(shè)置的位置與內(nèi)澆道的位置及金屬液的流態(tài)有關(guān)。為了使型腔中的氣體在壓射時盡可能多的被金屬液排出，應(yīng)將排氣槽設(shè)置在金屬液最后填充的部位。排氣槽的結(jié)構(gòu)形式分為：（1）利用型芯和推桿間隙設(shè)置排氣槽的結(jié)構(gòu)形式；（2）分型面排氣槽的結(jié)構(gòu)形式：設(shè)置分型面排氣槽的結(jié)構(gòu)簡單，截面形狀一般為狹長的矩形，加工方便。分型面上的排氣槽設(shè)置靈活，可以再試模過程中根據(jù)實際情況加以改變，因此在模具的的設(shè)計中選用分型面排氣槽的結(jié)構(gòu)形式15。6 成型零件尺寸的確定6.1 壓鑄件的收縮率查表6-27由于鑄件為硅鋁合金且為混合收縮，故查得：=0.60.8% 取=0.6%根據(jù)6-28模具的制造公差 鑄件采用it14級的精度要求。6.2 型腔尺寸根據(jù)模具的制造公差要求，同時根據(jù)手冊表6-30的型腔尺寸公式得：h0+=(h+h-0.7) +d0+=(d+d-0.7) +d0，h0型腔尺寸或型腔深度尺寸（mm）;d，h鑄件外形的最大極限尺寸（mm）;鑄件公稱尺寸的偏差（mm）;成型部分公稱尺寸的制造偏差(mm);1）70h14=70-0.740d0+=(70+700.6%-0.70.74)+0.185=69.902+0.1852）42h14=42-0.620d0+=(42+420.6%-0.70.62)+0.155=41.818+0.1553）26h14=26-0.520 d0+=(26+260.6%-0.70.52)+0.13=25.792+0.134）15h14=26-0.430d0+=(15+150.6%-0.70.43)+0.108=14.789+0.1085）10h14=10-0.360d0+=(10+100.6%-0.70.36)+0.08=9.808+0.086）6h14=6-0.30d0+=(6+60.6%-0.70.3)+0.075=5.826+0.0756.3 型芯尺寸查表6-3116，根據(jù)型芯尺寸的計算公式得h0-=(h+h+0.7) -d0-=(d+d+0.7) - d0，h0型芯尺寸或型芯高度尺寸（mm） d，h鑄件內(nèi)形的最小極限尺寸（mm） 鑄件公稱尺寸的偏差； 成型部分公稱尺寸的制造偏差；1）70h14=7000.74 d -0=(70+700.6%+0.70.74) 0-0.185=70.9380-0.1852）26h14=2600.52d -0=(26+260.6%+0.70.52) 0-0.13=26.6740-0.133）15h14=1500.43d -0=(15+150.6%+0.70.43) 0-0.108=15.3910-0.1087 模具結(jié)構(gòu)尺寸的確定7.1 鑲塊根據(jù)鑲拼式結(jié)構(gòu)模具的使用場合,型腔較深或較大型的模具,多型腔模具,成型表面比較復(fù)雜的模具,同時分析壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點，此壓鑄件為復(fù)雜件。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點查表6-11采用有環(huán)形斜面臺階的圓型芯的鑲拼式結(jié)構(gòu)。7.1.1 鑲塊的固定形式鑲塊固定時必須保持與相關(guān)的零件有足夠的穩(wěn)定性，還要求便于加工和裝卸。鑲塊通常安裝在模具的套板內(nèi)，套板有盲孔和通孔兩種。盲孔套板結(jié)構(gòu)簡單強度較高，鑲塊鑲?cè)胩装搴笥寐葆斉c套板固定。鑲塊裝入模具的套板中加以固定，構(gòu)成動、定模型腔，其安裝形式可分為不通孔和通孔兩種。本設(shè)計中采用通孔式。對通孔的套板，用臺階固定，在動、定模上鑲塊的安裝孔尺寸和大小都應(yīng)該一致，容易保證同軸度17。7.1.2 定模鑲塊已知型腔尺寸l=69.902+0.185， 寬度b=70.246+0.145 型腔深度h=42-0.620 由表6-22 1）鑲塊厚度 h2540mm 取h=40mm,由于有澆鑄系統(tǒng)另一側(cè)取h=40+50=90mm 2）鑲塊底厚h25mm 取h=30mm3）設(shè)計要點：便于機械加工，以保證成型部分的尺寸精度和組合部位的配合精度。保證鑲塊和型芯的強度及提高鑲塊、型芯與模塊間相對位置的穩(wěn)定性。鑲塊及型芯不應(yīng)有銳角和薄壁，以防止鑲塊及型芯在熱處理及壓鑄生產(chǎn)時產(chǎn)生變形和裂紋。4） 鑲拼間隙出產(chǎn)生的飛邊方向應(yīng)與脫模方向一致，有利于壓鑄件脫模。5） 鑲塊和型芯的個別凸凹易損部位、圓弧部分以及局部尺寸精度要求的成型零件，以及受金屬液直接沖擊的部位，應(yīng)設(shè)計成單獨得鑲塊以便于及時更換和維修。6） 不影響壓鑄件的外觀，便于去除飛邊。7.1.3 動模鑲塊l=69.902+0.185， 寬度b=70.246+0.145 型腔深度h=42-0.620 由表6-22 1）鑲塊厚度 h2540mm 取h=40mm,由于有澆鑄系統(tǒng)另一側(cè)取h=40+50=90mm 2）鑲塊底厚h25mm 取h=30mm7.3 定模套板已知型腔的長為l=69.902mm, 寬為b=70.246mm 深度為h=42mm。根據(jù)公式得 ：h=p2+( p22+8h p1l1) 1/2 /4hp1=pl1h1p2=pl2h1h套板邊框厚度(mm)；h、h1、l1、l2按鑄件大小確定；p1、p2邊框側(cè)面承受的總壓力（n）；材料的許用強度(mpa) 。對于45號鋼，調(diào)質(zhì)后取80100mpa則定模套板厚度取60mm7.4 動模套板已知型腔的長為l=69.902mm, 寬為b=70.246mm 深度為h=42mm。根據(jù)公式得 ：h=p2+( p22+8h p1l1) 1/2 /4hp1=pl1h1p2=pl2h1h套板邊框厚度(mm)；h、h1、l1、l2按鑄件大小確定；p1、p2邊框側(cè)面承受的總壓力（n）；材料的許用強度(mpa) 。對于45號鋼，調(diào)質(zhì)后取80100mpa7.5 動模座板 查表6-4918，由模具總長度310240 得座板尺寸abh=350mm300mm40mm7.6 導(dǎo)柱、導(dǎo)套7.6.1導(dǎo)柱尺寸根據(jù)經(jīng)驗公式17 d-導(dǎo)柱導(dǎo)滑段的直徑（mm） f-模具分型面上的面積 k-比例系數(shù) 一般為0.070.09 當f 2000cm 時 k取0.07 當f=4002000cm 時 k取0.08 當f 400cm 時 k取0.09根據(jù)經(jīng)驗公式 7.6.2導(dǎo)套尺寸 按手冊表63919取推薦的尺寸系列為d=25mm d1=35mm d2=40mm h=6mm l=69.5mm l1=49.5mm 7.7推桿固定板7.7.1推出距離的確定在推出元件作用下，鑄件與其相應(yīng)成型零件便面的直線位移或角位移稱為推出距離。查表8-217得，h20mm時，h滯留鑄件的最大成型長度（mm）。當凸出成型部分為階梯形時，h值以各階梯中最長一段計算；直線推出距離（mm）。當出模斜度小或成型長度較大時，取偏大值。7.7.2推板固定板與推板的確定根據(jù)初步選取得墊塊的厚度，即初選最大厚度63mm，且根據(jù)模具的總體長寬420380得，初步設(shè)計推板固定板和推板的長寬為：a=400mm； b=280mm；由于ab=200200200200，故可根據(jù)表6-5117查得：初步選取推板的厚度為35mm,推板固定板的厚度為20mm。7.8推板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計7.8.1推板導(dǎo)柱導(dǎo)滑段直徑的確定與套板導(dǎo)柱確定方法同理，即根據(jù)經(jīng)驗公式，本壓鑄模分型面的尺寸為,為四根導(dǎo)柱， f=299.6299.6=897.6，則k=0.07，推板導(dǎo)柱導(dǎo)滑段直徑為 按表（6-44）17取推薦的尺寸系列為得推板導(dǎo)柱導(dǎo)滑段直徑為，d=20mm,d1=12mm，長度l1=100mm，由表（6-44）17查得標準規(guī)尺寸，l=159mm。推板導(dǎo)柱的主要尺寸見圖7.107.8.2推板導(dǎo)套尺寸由于導(dǎo)柱的導(dǎo)滑段的直徑為20推板導(dǎo)套由表（6-45）選取，其主要尺寸。由推板導(dǎo)柱導(dǎo)滑段直徑為20，長度l1=20mm，d1=28mm，d2=32mm由表（6-45）查得標準規(guī)尺寸，l=35mm。8 推出機構(gòu)的確定8.1 推桿推出部位設(shè)置要點 1）推桿應(yīng)合理分布，使鑄件各部分的受推力均衡； 2）鑄件有深腔和包緊力大的部位，要選擇推桿的直徑和數(shù)量，同時推桿兼排氣溢流槽的作用； 3）避免在鑄件重要表面設(shè)置推桿，可以在增設(shè)的溢流槽上設(shè)置推桿； 4）推桿的推出位置盡可能避免與活動型芯發(fā)生干涉； 5）必要時，在澆道上應(yīng)合理布置推桿；有分流錐時，在分流錐部位應(yīng)設(shè)置推桿； 6）推桿的布置應(yīng)考慮模具成型零件有足夠的強度； 7）推桿的直徑d應(yīng)成型尺寸小0.40.6；推桿邊緣與成型立壁保持一個小距離，形成一個小臺階，可以避免竄入金屬。8.2 推桿端面的確定 推桿的推出端形狀采用表（8-5）17中的平面形，這種形狀設(shè)置鑄件的平面、凸臺、肋部；澆注及溢流系統(tǒng)等部位，適用范圍廣泛，直徑小于8mm時，其后部應(yīng)考慮加強。推桿推出端面形狀選用表（8-6）17中的圓形截面，這種形式的截面適用于推桿直徑為316mm,大直徑的可達40mm,且制造與維修方便，應(yīng)用廣泛。8.3 推桿尺寸的確定 推桿直徑是按推桿端面在鑄件上允許承受的受推力決定的，推桿在推出鑄件的過程中，受到軸向壓力，因此必須計算推桿直徑，同時校核推桿的穩(wěn)定性。推桿截面積由公式（8-2）17計算，即：式中 ：a推桿前端截面積（）推桿承受的總推力（n），推桿數(shù)量，n=18許用受推力，由表8-317查得：鋁合金鑄件的許用受推力為50mpa將數(shù)值代入公式得: 推桿的主要尺寸由表8-9中選取得，取推桿直徑為5mm。8.4 推桿的穩(wěn)定性 推桿承受靜壓力下的穩(wěn)定性可根據(jù)式計算，即：式中 ：穩(wěn)定安全倍數(shù)，鋼取1.53； 穩(wěn)定系數(shù)，其值取20.19； 彈性模數(shù)（），鋼??；推桿承受的實際推力（n），； 推桿全長（mm）,l=142mm; j推桿最小截面處之抗彎截面矩量（），圓截面時 所以當d=5mm時， ，將以上數(shù)值代入公式得： 推桿的穩(wěn)定倍數(shù)在1.53之間，故滿足要求 。查表8-9得采用常用的推薦尺寸得：l=142， d=5mm，臺階的厚度為6mm；8.5限位釘尺寸由表（8-26）17中選取，選公稱直徑為16mm的限位釘，主要尺寸見圖8.39 壓鑄模具設(shè)計的校核9.1 壓鑄機的校核9.1.1 壓鑄機的鎖模力 主脹型力 f主=a p/10=778.8-1298kn 壓射比壓（mpa）,=40mpa; 楔緊塊的楔緊角（度）,=30又據(jù)公式（3-1）f脹=97.35162.25kn而j1125g型壓鑄機的f鎖=2500kn，故所選壓鑄機的鎖模力符合要求。9.1.2 動模座板行程核算 動模座板行程實際上就是壓鑄機開模后，模具分型面之間的最大距離。設(shè)計模具時，根據(jù)鑄件形狀、澆注系統(tǒng) 和模具機構(gòu)核算是否能滿足取出鑄件的要求18，開模后分型面之間能取出逐漸的最小距離（mm）動模座板的行程（mm）；查壓鑄機的型號表3-21可得=350mm；根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)，查表3-422可知本鑄件要滿足的要求：推桿推出時要滿足的要求：=42.5+42.5+10=95mm；由此，取=95mm。則滿足的要求。9.1.3 模具厚度核算 設(shè)計模具的厚度：hmin=h1+h2+h3+h4+h5+h6=40+70+70+60+125+40=405mm動模座板的厚度；墊塊的高度；動模支承板的厚度；動模鑲塊固定段的厚度；定模鑲塊的厚度；定模座板的厚度；又根據(jù)公式 說明書中所給定的模具最小厚度；設(shè)計模具厚度；說明書中所給定的最大模具厚度；根據(jù)j1125g型臥式冷壓室壓鑄機說明書上的說明，=250mm；=650mm。而，=405mm 故可得，設(shè)計的模具厚度符合所選壓鑄機給定的模具厚度范圍。9.1.4 最小合模距離和最大開模距離的校核 設(shè)計模具的厚度：hmin=h1+h2+h3+h4+h5+h6=405mm設(shè)計模具的最大開模距離：hmin=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h取=405+95=500根據(jù)壓鑄機表3-21得：=500mm600mm；=405200mm；9.1.5 壓室容量的估算據(jù)要求，17壓室容量（kg）;根據(jù)所選壓鑄機j1125g，查表3-21得，該壓鑄機的最大澆注質(zhì)量為3.2kg;每次澆注重量（kg），應(yīng)為鑄件重量，澆注系統(tǒng)重量，溢排系統(tǒng)重量之和；=1.3553.2g=719.16g;即滿足的要求。9.1.6 模具最大外形輪廓校核模具的最大外形輪廓為470420，j1125g型壓鑄機的拉杠間距為520520，所以本壓鑄機滿足壓鑄模的設(shè)計。9.1.7 壓鑄機壓室位置校核 模具的最大外形輪廓為470420，j1125g型壓鑄機的拉杠間距為520520，所以本壓鑄機滿足壓鑄模的設(shè)計。9.1.7 壓鑄機壓室位置校核由于采用了j1163e型壓鑄機，其壓射的位置為0-125，-250，本次壓鑄模的安裝孔的位置為-119，所以壓室安裝滿足壓鑄機的要求19。9.1.8 結(jié)構(gòu)零件的公差配合壓鑄模系在高溫下工作，因此在選擇結(jié)構(gòu)零件的配合公差時，不僅要求在室溫下達到一定的安裝精度，而且要求在工作溫度下保證各部分結(jié)構(gòu)件尺寸穩(wěn)定，動作可靠。特別是與金屬液直接接觸的部分，在填充過程中受到高壓，高速和熱交變應(yīng)力，結(jié)構(gòu)件在位置上可能產(chǎn)生偏移及配合間隙的變化所造成的后果，都會影響生產(chǎn)的正常進行。1) 結(jié)構(gòu)零件軸與孔的配合和精度根據(jù)表9-317，與金屬液接觸的熱量較大，固定零件的配合如軸套和鑲塊，鑲塊和型芯，配合為；套板和澆口套，配合精度為；滑動零件的配合如推管和鑲塊上的孔、型芯和配合孔，配合精度為。不與金屬液接觸熱量較小，如導(dǎo)套和套板的固定位置，配合精度為，套板和導(dǎo)柱、定位銷配合精度為。受熱量不大但是精度要求較高的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)滑部位，配合精度為：。受熱量不大精度要求不高的推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套的導(dǎo)滑部位，配合精度為：。結(jié)構(gòu)零件軸向配合由表9317知，鑲塊、型芯、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、澆口套與套板的軸向偏差值。由表9417知，推板導(dǎo)套、推桿與推板固定板的軸向偏差值。具體尺寸見各零件圖以及壓鑄?？傃b圖。3) 形位公差形位公差是零件表面形狀和位置的偏差，在成型部位或結(jié)構(gòu)零件的基準部位，其形狀和位置的偏差范圍，一般均要求在尺寸的范圍內(nèi)，在圖紙上不再另加標注。為保證模具組裝后在厚度200內(nèi)不大于0.01mm的誤差，要求每一塊模板的平行度0.02/100mm。由表95知，所有精度選自gb118475。導(dǎo)滑部位：導(dǎo)柱固定部位的軸心線與導(dǎo)滑部位軸心的不同軸度位56級；導(dǎo)套內(nèi)徑與外徑的軸線的不同軸度位67級。模體、鑲塊和有關(guān)固定結(jié)構(gòu)部位20：導(dǎo)柱或?qū)装惭b孔的軸線與套板分型面的不垂直度為78級；鑲塊孔的軸線與分型面的端面跳動（以鑲塊孔外緣為測量基準）67級；套板的相鄰兩側(cè)面為工藝基準面時，不垂直度為56級；套板的兩平面的不平行度為5級；套板鑲塊孔的分型面與其分型面不垂直度為78級；鑲塊上型芯固定孔的軸線對其分型面的不垂直度為78級；型芯固定孔的軸線對其分型面的不垂直度為78；鑲塊相鄰兩側(cè)面的不垂直度為67級；鑲塊相對兩側(cè)面的不平行度為5級；鑲塊分型面對其側(cè)面的不垂直度為67級；鑲塊分型面對其底面的不平行度為5級；鑲塊的分型面的不平度不大于0.05mm。9.1.9 表面粗糙度 結(jié)構(gòu)零件的表面粗糙度直接影響到鑄件的表面質(zhì)量、機構(gòu)的正常工作和模具的使用壽命。成型零件表面加工后所遺留的加工痕跡，時導(dǎo)致成型零件表面產(chǎn)生裂紋的起源，因此對型腔、型芯表面粗糙度要求達到0.4以上，其拋光方向要求和鑄件推出方向一致。具體要求見表98。9.2 壓鑄?？傃b圖的技術(shù)要求1. 壓鑄模具裝配圖應(yīng)注明的技術(shù)要求模具的最大外形尺寸470420；壓鑄機的型號：j1125g；壓室直徑d50mm 壓射比壓4mpa；2. 壓鑄模外形和安裝尺寸的技術(shù)要求 各模板的邊緣應(yīng)倒角245，安裝面應(yīng)光滑平整，不應(yīng)有突起的螺釘頭、銷釘、毛刺和擊傷的痕跡。模具上方應(yīng)有鋼印打上的模具編號和產(chǎn)品零件圖號，并在動、定模上分別設(shè)有螺釘孔，以被旋入吊裝的環(huán)頭螺釘。模具安裝部位的尺寸，應(yīng)符合所選用的壓鑄機規(guī)格。壓室安裝孔直徑和深度須嚴格檢查。3. 總體裝配精度的技術(shù)要求模具安裝平面與分型面之間不平行度誤差，在厚度200mm內(nèi)不大于0.10mm。合模后分型面上的局部間隙不大于0.05mm。分型面上鑲塊平面允許高出套板平面，但不大于0.05mm。套板和鑲塊的固定配合面，在分型面上100mm內(nèi)，允許兩處小于0.1mm的縫隙，其長度小于15mm。所有成型表面及澆注系統(tǒng)的表面的粗糙度均不應(yīng)低于0.4。型腔、型芯的表面粗糙度不低于0.2。所有表面都不允許有擊傷、擦傷或細小裂紋21。所有型腔在分型面的接角處，均應(yīng)保持銳角，不得有圓角或倒角現(xiàn)象。10 結(jié)束語本壓鑄模設(shè)計具有以下特點：1、采用臥室冷室壓鑄機，設(shè)計為一模一件，并采用擠壓壓鑄工藝，即在壓鑄機上實現(xiàn)壓鑄工藝。2、在設(shè)計成型零件鑲塊時，采用鑲拼式鑲塊，便于機械加工和達到較高的精度，且固定形式采用臺階式，利用支承板或座板壓緊，定位可靠。3、在壓鑄模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中對各個具體零件進行了詳細的計算和校核，以確保模具工作運用可靠，保證了各部件的配合。通過此次畢業(yè)設(shè)計積累了模具設(shè)計的實際經(jīng)驗，對模具零件的材料的選取，以及各部件間的公差配合，和各標準件的選用，考慮零件的加工的可行性等，都有了更為深刻的掌握。參考文獻1 模具使用技術(shù)叢書編委會. 壓鑄模設(shè)計應(yīng)用實例m. 北京:機械工業(yè)出版社. 2005.2 盧宏遠, 董顯明, 王峰. 壓鑄技術(shù)與生產(chǎn)m. 北京: 機械工業(yè)出版社. 2008.6.3 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. 2008.3.4 賴華清. 壓鑄工藝及模具m. 北京: 機械工業(yè)出版社. 2004.6.5 吳春苗. 中國壓鑄業(yè)的規(guī)模、產(chǎn)品及市場前景j. 特種鑄造及有色合金: 2003(5): 34-35.6 eisuke.niyama. recent developments in die casting simulationga. 李榮德. 第二屆中