平衡環(huán)說明書

1、學(xué)校代碼：_11059_ 學(xué) 號：_0806031026_ hefei university 本本科科畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） bachelor dissertation 論文題目： 平平衡衡環(huán)環(huán) 壓壓鑄鑄模模cad 設(shè)設(shè)計計 及及 cae 成成型型仿仿真真 學(xué)科專業(yè)：_材材料料成成型型及及控控制制工工程程(模模具具方方向向 ) 作者姓名：_ _李李桂桂影影 _ _ 導(dǎo)師姓名：_ _趙趙茂茂俞俞 、 姜姜海海_ _ _ 完成時間：_ _ _2012 年年 6 月月 2 日日_ _ 平平衡衡環(huán)環(huán)壓壓鑄鑄模模 cad 設(shè)設(shè)計計及及 cae 成成型型仿仿真真 中中文文摘摘要要 首先，分析平衡環(huán)壓

2、鑄件的結(jié)構(gòu)工藝，提出幾種不同的壓鑄工藝方案，計算環(huán)形澆口尺 寸、彎銷尺寸、充填速度、溫度、壓實(shí)壓力等工藝參數(shù)，完成壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計。然后，確定 模具分型面和澆注系統(tǒng)，借助 pro/e 三維軟件，對平衡環(huán)零件三維造型，解決模具的結(jié)構(gòu) 設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用 cae 軟件 procast 仿真平衡環(huán)充填、凝固過程，優(yōu)化壓鑄模具 結(jié)構(gòu)設(shè)計。再次，繪制模具裝配圖、零件工程圖，同時校核模具關(guān)鍵零件的強(qiáng)度。最后，編 制型腔和型芯制造工藝卡片并借助 cam 軟件完成部分?jǐn)?shù)控加工工序代碼的生成。最終表明 該模具結(jié)構(gòu)合理，制造工藝良好，工作穩(wěn)定可靠。 關(guān)鍵詞：壓鑄模；環(huán)形澆口；彎銷；分型面；關(guān)鍵詞：壓鑄模；環(huán)形澆

3、口；彎銷；分型面；pro/e；cae branch pipe joints die-casting mould cad / cae abstract in this thesis, firstly, the structures of the branch pipe joints die-casting were analyzed. the structure of die casting die was designed through the analysis of various process planning and the calculations of technological

4、 parameters of ring gate, bent pin, speed, temperature, pressure, etc. secondly, the mold parting surface and gating system must be determined. by using 3d pro/e software, the die-casting model and the mould structure had been drawn. on the basis, the design of die-casting mould structure was optimi

5、zed through the application of cae software procast simulating the pressure filling and solidification course. then, the mold assembly drawings, parts drawings were drawn and the key parts intensity was checked. finally, establish cavity and core manufacturing processes cards using cam software to c

6、omplete nc code generation of some process. finally, the conclusions show that the mold structure is reasonable, stable, reliable and the mould has good manufacturing processes. keywords: die-casting mould；ring gate；bent pin；mould surface；pro/e；cae 目錄目錄 目錄.1 第一章 前言.1 1.1 課題的提出.1 1.2 國內(nèi)外壓鑄研究的現(xiàn)狀.2 1.3

7、 設(shè)計的內(nèi)容和目標(biāo).3 第二章 平衡環(huán)壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析.7 2.1 壓鑄合金的化學(xué)成分和性能.7 2.2 壓鑄件的尺寸精度.8 2.3 壓鑄件的形位公差.10 2.4 壁厚.10 2.5 鑄造圓角半徑.10 2.6 脫模斜度.10 2.7 壓鑄件的表面質(zhì)量.11 2.8 加工余量.11 第三章 金屬壓鑄件壓鑄工藝.12 3.1 壓力參數(shù).12 3.2 速度參數(shù).13 3.3 時間參數(shù).14 3.4 溫度參數(shù).15 3.5 成型收縮率.16 3.6 液態(tài)鋁合金的密度.17 3.7 壓鑄用涂料.17 3.8 壓鑄件的后處理.18 第四章第四章 鑄件基本參數(shù)的計算與壓鑄機(jī)的選用鑄件基本參數(shù)的計

8、算與壓鑄機(jī)的選用.20 4.1 壓鑄機(jī)的種類和特點(diǎn).20 4.2 確定型腔數(shù)目及布置形式.22 4.3 確定壓實(shí)壓力.22 4.4 壓鑄機(jī)鎖模力的確定.22 4.5 計算脹型力.23 4.6 核定投影面積.24 4.7 初步選定壓鑄機(jī).25 第五章第五章 壓鑄模分型面的設(shè)計壓鑄模分型面的設(shè)計.26 第六章第六章 澆注系統(tǒng)和溢流、排氣系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)和溢流、排氣系統(tǒng)的設(shè)計.29 6.1 澆注系統(tǒng)的分類.29 6.2 內(nèi)澆口的設(shè)計.32 6.3 直澆道的設(shè)計.33 6.4 橫澆道的設(shè)計.34 6.5 溢流槽的設(shè)計.36 6.3 排氣槽的設(shè)計.38 6.4 預(yù)測可能出現(xiàn)的壓鑄缺陷及處理方法.38

9、第第七七章章 壓鑄模抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計壓鑄模抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 .40 7.1 常用抽芯機(jī)構(gòu)的類型.40 7.2 抽芯力和抽芯距的確定.40 7.3 彎銷及斜滑塊的設(shè)計.45 第八章第八章 模架與成形零件的設(shè)計模架與成形零件的設(shè)計.51 8.1 模架的設(shè)計.51 8.2 成形零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計.51 8.3 加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計.59 8.4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計.61 8.5 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計.62 第九章第九章 模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計.63 9.1 壓鑄模的技術(shù)要求.63 9.2 壓鑄模外形和安裝部位的技術(shù)要求.63 第十章第十章 校核模具與壓鑄機(jī)的相關(guān)尺寸校核模具與壓鑄機(jī)的相關(guān)尺寸.67 10

10、.1 鎖模力的校核.67 10.2 鑄件最大投影面積校核.68 10.3 壓室容量校核.68 10.4 模具尺寸的的校核.68 9.5 壓實(shí)壓力的校核.68 10.6 開模行程的校核.68 第十一章第十一章 壓鑄壓鑄 cae 數(shù)值模擬分析數(shù)值模擬分析.69 11.1 概述.69 11.2 模擬分析過程.69 11.3 結(jié)果分析.73 第十二章第十二章 結(jié)論結(jié)論.76 參考文獻(xiàn).79 附附 錄錄.81 插圖清單 圖 1-1 平衡環(huán)壓鑄零件二維結(jié)構(gòu).3 圖 1-2 平衡環(huán)壓鑄零件三維結(jié)構(gòu).4 圖 4-1 壓鑄機(jī)的主要參數(shù).25 圖 5-1 分型面取在零件的對稱面上.26 圖 5-2 分型面取在零件

11、的端面上.27 圖 5-3 分型面取在零件最大垂直軸向截面上.27 圖 5-4 分型面取在零件軸向截面上.28 圖 6-1 側(cè)澆口.30 圖 6-2 環(huán)形交口（橫澆道為水平直線型）.31 圖 6-3 環(huán)形交口（橫澆道為斜直線型） .31 圖 6-4 多入口側(cè)澆口 .31 圖 6-5 縫隙式澆口 .32 圖 6-6 澆口套的二維結(jié)構(gòu).34 圖 6-7 澆口套的三維結(jié)構(gòu).34 圖 6-8 側(cè)橫澆道小端的截面形狀.36 圖 6-9 主橫澆道截面形狀.36 圖 6-10 澆注系統(tǒng)及溢流槽的三維結(jié)構(gòu).38 圖 7-1 型芯 1.42 圖 7-2 型芯 2.43 圖 7-3 型芯 3.44 圖 7-4 彎

12、銷 1 三維圖及工程圖.46 圖 7-5 彎銷 2 三維圖及工程圖.47 圖 7-6 斜滑塊 1 三維圖及工程圖.48 圖 7-7 斜滑塊 2 三維圖及工程圖.48 圖 7-8 斜滑塊壓板 1 三維圖及工程圖.49 圖 7-9 斜滑塊壓板 2 三維圖及工程圖.49 圖 7-10 斜滑塊托板 1 三維圖及工程圖.50 圖 7-11 斜滑塊托板 2 三維圖及工程圖.50 圖 8-1 定模型腔 1 的二維結(jié)構(gòu).55 圖 8-2 動模型腔 2 的二維結(jié)構(gòu).55 圖 8-3 動模型腔 1 的二維結(jié)構(gòu).56 圖 8-4 定模型腔 2 的二維結(jié)構(gòu).56 圖 8-5 動、定模型腔 3 的二維結(jié)構(gòu).57 圖 8

13、-6 定模型腔 1 的三維結(jié)構(gòu).57 圖 8-7 動模型腔 2 的二維結(jié)構(gòu).57 圖 8-8 動模型腔 1 的三維結(jié)構(gòu).57 圖 8-9 定模型腔 2 的二維結(jié)構(gòu).57 圖 8-10 動、定模型腔 3 的三維結(jié)構(gòu).58 圖 8-11 型芯 1 的二維結(jié)構(gòu).58 圖 8-12 型芯 1 的二維結(jié)構(gòu).58 圖 8-13 型芯 2 的二維結(jié)構(gòu).59 圖 8-14 型芯 2 的二維結(jié)構(gòu).59 圖 8-15 型芯 3 的二維結(jié)構(gòu).59 圖 8-16 型芯 3 的二維結(jié)構(gòu).59 圖 8-17 推桿的二維結(jié)構(gòu).62 圖 8-18 復(fù)位桿的二維結(jié)構(gòu).62 圖 8-19 復(fù)位桿的二維結(jié)構(gòu).62 圖 9-1 平衡

14、環(huán)壓鑄模具二維結(jié)構(gòu).64 圖 9-2 模具合模狀態(tài)三維結(jié)構(gòu).65 圖 9-3 模具開模狀態(tài)三維結(jié)構(gòu).65 圖 9-4 定模三維結(jié)構(gòu).66 圖 9-5 動模三維結(jié)構(gòu).66 圖 11-1 澆注系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu).70 圖 11-2 澆注系統(tǒng)導(dǎo)入 msc.patran 中三維圖.70 圖 11-3 msc.patran 中參數(shù)設(shè)置圖.70 圖 11-4 網(wǎng)格圖.71 圖 11-5 虛擬模具建立圖.71 圖 11-6 溫度分布圖.72 圖 11-7 速度分布圖.72 圖 11-8 壓力分布圖.73 圖 11-9 結(jié)果分布圖.75 表格清單 表 2-1 壓鑄鋁合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能.7 表 2-2 高精度

15、尺寸推薦公差.8 表 2-3 嚴(yán)格尺寸推薦公差.9 表 2-4 一般尺寸推薦公差.9 表 2-5 壓鑄件的平行度公差.10 表 2-6 壓鑄件的同軸度公差.10 表 2-7 機(jī)械加工余.11 表 3-1 壓射比壓選擇的主要考慮因素.12 表 3-2 常用壓射比壓的推薦值范圍.13 表 3-3 不同合金充型速度速度的推薦值.14 表 3-4 不同壁厚鑄件充型速度的推薦值.14 表 3-5 填充時間推薦值.14 表 3-6 不同壁厚鑄件所需持壓時間的推薦值.15 表 3-7 常用的留模時間.15 表 3-8 鋁合金的澆注溫度.15 表 3-9 壓鑄模的預(yù)熱溫度和工作溫度.16 表 3-10 鋁合金

16、的計算收縮率.17 表 3-11 壓鑄用涂料及配制方法.18 表 3-12 壓鑄件時效退火和負(fù)溫時效處理規(guī)范.19 表 4-1 壓實(shí)壓力推薦值.22 表 6-1 內(nèi)澆口厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù).33 表 6-2 澆口套、壓室和壓射沖頭的配合尺寸.34 表 7-1 常用抽芯距的安全值.44 表 7-2 彎銷的厚度.46 第一章第一章 前言前言 1.1 課題的提出課題的提出 壓力鑄造是近代金屬加工工藝中，發(fā)展較快的一種先進(jìn)的鑄造方法。液態(tài)金屬在高速高 壓作用下射入緊鎖的模具型腔內(nèi)，并保壓、結(jié)晶直至凝固，形成半成品或成品2。壓力鑄造 作為一種終形和近終形的成形方法，具有生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)良、壓鑄件尺寸精度

17、高和 互換性好等特點(diǎn)。在制造業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展，壓鑄件已成為許多產(chǎn)品的重要 組成部分。隨著轎車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、電子通信、儀器儀表、家用電器和五金等行業(yè)的飛 速發(fā)展，壓鑄件的功能和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，從而促進(jìn)了壓鑄技術(shù)不斷發(fā)展，壓鑄合金品質(zhì) 不斷提高。 在壓力鑄造中，一般作用于原料上的壓力在 20200 mpa，充型時澆口處初始速度為 1570 m/s，充型時間僅為 0.01020 s1。正是由于這種特殊充型方式及凝固方式，導(dǎo)致 壓力鑄造具有自身獨(dú)特的特點(diǎn)11： 1)可以得到薄壁、形狀復(fù)雜但輪廓清晰的鑄件； 2)鑄件精度高、尺寸穩(wěn)定、加工余量少、表面光潔； 3)鑄件組織致密、具有較好

18、的力學(xué)性能； 4)生產(chǎn)效率高。壓力鑄造的生產(chǎn)周期短，一次操作的循環(huán)時間約 5 s3 min，這種 方法適于大批量生產(chǎn)； 5)壓力鑄造采用鑲鑄法可以省去裝配工序并簡化制造工藝； 6)材料利用率高； 7)壓鑄件常有氣孔及氧化夾雜物存在； 8)壓鑄件尺寸受到限制； 9)壓鑄合金種類受到限制。 平衡環(huán)為汽車中常用的連接件，是 汽車系統(tǒng)中起平衡作用的 連接件。在汽車制動 系統(tǒng)的工作過程中， 平衡環(huán)處于相連接狀態(tài)，由于 平衡制動 系統(tǒng)的工作壓力很大，并 且平衡環(huán)需要經(jīng)常拆卸，對 平衡環(huán)的精度和承載力要求較高。若采用壓鑄工藝成型, 不僅可以達(dá)到其組織結(jié)構(gòu)，尺寸精度等各方面的要求，而且可以批量生產(chǎn)。所以，對于

19、 平衡環(huán)這樣的零件，采用壓鑄的方法生產(chǎn)較為適用。 1.2 國內(nèi)外壓鑄研究的現(xiàn)狀國內(nèi)外壓鑄研究的現(xiàn)狀 1.2.1 國外壓力鑄造業(yè)的現(xiàn)狀 壓鑄技術(shù)涉及到機(jī)械制造、液壓傳動、材料、冶金、自動化、計算機(jī)、化工、電子、傳 感器、檢測、電氣等諸多學(xué)科并正在向邊緣學(xué)科滲透。隨著以上諸多學(xué)科的發(fā)展和工業(yè)技術(shù) 的進(jìn)步，壓鑄技術(shù)也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，具體表現(xiàn)為11： 1)壓鑄機(jī)及外圍設(shè)備整體性能和控制系統(tǒng)水平的大幅度提高。 2)計算機(jī)模擬技術(shù)在壓鑄中的廣泛應(yīng)用，加深了對壓鑄充型、凝固過程規(guī)律的認(rèn)識。 3)壓鑄型材質(zhì)和制造技術(shù)的發(fā)展，提高了壓鑄型使用壽命和壓鑄件質(zhì)量。 4)薄壁壓鑄件成形技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)輕

20、量化的目標(biāo)創(chuàng)造了條件。 5)壓鑄型涂料的開發(fā)，改善了鑄型潤滑特性，提高了壓鑄件表面質(zhì)量。 1.2.2 國內(nèi)壓力鑄造業(yè)的現(xiàn)狀 壓鑄模在我國約起始于 20 世紀(jì) 40 年代，但在工業(yè)上大量應(yīng)用壓鑄件是始于20 世紀(jì) 50 年代，即 1958 年以后。至 20 世紀(jì) 90 年代，我國的壓鑄技術(shù)達(dá)到相當(dāng)水平， 已自行設(shè)計和制造出成系列的、性能優(yōu)良的壓鑄機(jī)。國產(chǎn)壓鑄機(jī)從一般小型到 5000kn、6300kn、8000kn、10000kn、12500kn、及 16000kn 的大型壓鑄機(jī)均有生產(chǎn)。 但與國外相比 ，我國壓力鑄造業(yè)仍然存在很多不足，主要表現(xiàn)在以下方面。 1)國外壓射系統(tǒng)始終在不斷地改進(jìn)，平均

21、 58 年就有一次重大改進(jìn)。而我國壓射部分 的所有壓射參數(shù)的調(diào)節(jié)均為人工手動，無參數(shù)顯示系統(tǒng)配套，給壓鑄工藝規(guī)范的實(shí) 施造成困難，因而壓鑄件的質(zhì)量無法保證，也難以實(shí)現(xiàn)自動化。 2)液壓系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)壓鑄機(jī)的自動控制。而國外有名的壓鑄機(jī)公司在這方面早已普遍 應(yīng)用。 3)國產(chǎn)壓鑄機(jī)大都存在漏油的現(xiàn)象，主要原因是密封件質(zhì)量差和加工質(zhì)量問題。 4)剛性是影響壓鑄機(jī)精度的重要因素，以前我國壓鑄機(jī)壓射性能較差，人們集中精力 研究壓射系統(tǒng)的性能，而忽視了強(qiáng)度、精度的提高。 5)壓鑄模使用壽命短。 6)模具可靠性較差。 7)生產(chǎn)率低由于國產(chǎn)模具使用可靠性不穩(wěn)定，生產(chǎn)中故障多，返修量大，班產(chǎn)量不如 進(jìn)口模具高。

22、8)我國在壓鑄模的設(shè)計和制造方面，進(jìn)展較為緩慢。在壓鑄模設(shè)計中，目前仍主要依 靠設(shè)計人員的經(jīng)驗(yàn)。 9)外觀質(zhì)量不理想。國產(chǎn)壓鑄件往往線條不清晰，水流紋不理想，表面粗糙度差。與 進(jìn)口壓鑄件對比，差距明顯。 1.3 設(shè)計的內(nèi)容和目標(biāo)設(shè)計的內(nèi)容和目標(biāo) 本課題的主要內(nèi)容、重點(diǎn)解決的問題 ,完成任務(wù)可能思路和方案。 1.3.1畢業(yè)設(shè)計 (論文)主要內(nèi)容 (1) 英文資料翻譯一份 (不少于 5000 漢字)。 (2) 壓鑄件三維建模、 cae 成型仿真及模具設(shè)計。 按照充填理論以及經(jīng)驗(yàn)公式對壓鑄件零件的成形工藝性進(jìn)行分析，校核其尺寸 的合理性。 平衡環(huán)零件的二維、三維結(jié)構(gòu)圖如圖1-1，圖 1-2 所示。

23、圖 1- 1 平衡環(huán)壓鑄零件二維結(jié)構(gòu) 圖 1- 2 平衡環(huán)壓鑄零件三維結(jié)構(gòu) (3) 對澆注系統(tǒng)的選擇與計算，壓鑄機(jī)型號的選擇。 根據(jù)壓鑄件的形狀及精度要求，設(shè)計澆注系統(tǒng)的尺寸，尤其是內(nèi)澆道尺寸的選 擇。 (4) 對加熱以及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 根據(jù)壓鑄件及澆道系統(tǒng)的數(shù)量、布置形式，計算加熱功率以及冷卻水道的尺寸、 數(shù)量。 (5) 進(jìn)行初步數(shù)值模擬仿真成型，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。 (6) 選擇合理的模具結(jié)構(gòu) ,繪制裝配圖。 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的選擇和繪制，應(yīng)該以生產(chǎn)批量的大小、零件的復(fù)雜程度、精度 以及使用要求等方面綜合考慮，繪制壓鑄模三維裝配圖。 (7) 繪制壓鑄模二維裝配圖以及型腔、型芯等工程圖的繪制。 (8)

24、 對主要模具工作零件 (型腔、型芯 )進(jìn)行制造工藝編制 (包括數(shù)控加工程序 )； 1.3.2重點(diǎn)需要研究的問題： (1) 依據(jù)液態(tài)金屬充填理論，通過研究 平衡環(huán)壓鑄件的充填、凝固順序，設(shè)計合 理的壓鑄工藝； (2) cad 設(shè)計該件的壓鑄模具，優(yōu)化設(shè)計模具結(jié)構(gòu)； (3) 對主要的零件 (型腔、型芯 )等強(qiáng)度校核，完成繪制裝配圖和零件工程圖； (4) 對主要模具工作零件 (型腔、型芯 )等進(jìn)行制造工藝編制 (包括數(shù)控加工程序 )； (5) 進(jìn)行初步數(shù)值模擬成型； (6) 對大學(xué)階段的知識進(jìn)行總結(jié)和應(yīng)用，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。 1.3.3完成任務(wù)可能思路和方案： 由于平衡環(huán)壓鑄件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，尺寸精度要求較

25、高， 平衡環(huán)零件材料為 yl112， 表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量要求嚴(yán)格等特點(diǎn)，成型時要保證壓鑄件的質(zhì)量，克服成型缺陷，因 此對壓鑄件的成型工藝選擇要求科學(xué)、合理，壓鑄模結(jié)構(gòu)具有良好的工藝性。 為提高生產(chǎn)效率且保證零件質(zhì)量，預(yù)采用一模兩腔，對稱分布在澆注系統(tǒng)兩側(cè)成型。 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，零件上 兩處都需要抽芯，側(cè)抽芯可以通過多種方法來實(shí)現(xiàn)，譬如： 采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)、彎銷抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)、齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)、液壓抽芯 機(jī)構(gòu)等。 分型面的選擇也有多種方案： 方案一：分型面取在零件的對稱面上，零件型腔有一半在定模上，影響零件的上下 型腔成型部分的同心度，但可以通過采用動定模上的型腔同時加工，采用附加導(dǎo)

26、柱定位 合模精度的方法消除同心度誤差問題。 方案二：分型面取在鑄件端面，抽芯距大且則型腔部分需要采用哈夫塊形式，鑄件 外表面會有毛刺，鑄件在拼接處的質(zhì)量差；外表面的粗糙度大，且打磨困難，增加了精 加工工序。 方案三：分型面取在零件最大垂直軸向截面上，動定模均需要采用哈夫塊形式，大大增 加了模具的成本，零件也很難取出，而且還需要一個側(cè)抽芯。 方案四：分型面取在 零件軸向截面上，定模需要采用哈夫塊形式，增加了模具的成 本，零件也很難取出，而且需要兩個側(cè)抽芯。 綜合考慮，分型面的選擇采用方案一較為合理。 1.3.4設(shè)計的目標(biāo)： 由于平衡環(huán)壓鑄件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，尺寸精度要求較高， 平衡環(huán)的零件材料為 yl

27、112，表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量要求嚴(yán)格等特點(diǎn)，成型時要保證壓鑄件的質(zhì)量，克服成型 缺陷，因此對壓鑄件的成型工藝選擇要求科學(xué)、合理，壓鑄模結(jié)構(gòu)具有良好的工藝性。 利用三維設(shè)計軟件設(shè)計模具的裝配結(jié)構(gòu)，通過液態(tài)金屬充填理論和數(shù)值仿真模擬合 理設(shè)計澆注系統(tǒng)和優(yōu)化設(shè)計參量。 通過本畢業(yè)設(shè)計，掌握壓鑄原理及模具結(jié)構(gòu)，掌握壓鑄模設(shè)計的步驟，模具制造工藝的 編制能力，具有較強(qiáng)的從事壓鑄工藝及模具技術(shù)工作的能力，組織模具生產(chǎn)管理的能力。 第二章 平衡環(huán)壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析是壓鑄生產(chǎn)技術(shù)中的重要部分，主要涉及壓鑄合金性能分析、 壓鑄工藝對鑄件要求、壓鑄件的技術(shù)要求、壓鑄件的工藝性能等。壓鑄件

28、的結(jié)構(gòu)工藝性是否 合理，對模具的結(jié)構(gòu)、壓鑄件的質(zhì)量、生產(chǎn)成本有著直接的影響。如果壓鑄件的結(jié)構(gòu)不合理， 不僅模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且質(zhì)量無法得到保證，甚至造成生產(chǎn)困難。 2.1 壓鑄合金的化學(xué)成分和性能壓鑄合金的化學(xué)成分和性能 壓鑄合金是壓鑄生產(chǎn)的要素之一，要生產(chǎn)優(yōu)良的壓鑄件，除了要有合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計 和成型設(shè)計、設(shè)計完善的壓鑄模和工藝性能優(yōu)越的壓鑄機(jī)外，還需要有性能優(yōu)良的合金。 本次設(shè)計要求的材料為壓鑄鋁合金yl112，壓鑄鋁合金是目前應(yīng)用最廣泛的壓鑄材 料，而大多使用高硅鋁合金。因?yàn)樗鼈冊试S有相當(dāng)數(shù)量的雜質(zhì)，可以用舊鋁作回收利用， 提高原材料的利用率。壓鑄鋁合金的主要特點(diǎn)有 4： 密度較小，比強(qiáng)度高；

29、 在高溫和常溫下都具有良好的力學(xué)性能，尤其時沖擊韌性好； 有較好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。機(jī)械切削性能也很好； 耐腐蝕性能好； 具有良好的壓鑄性能，較好的表面粗糙度以及較小的熱裂性。 但是，鋁合金的體積收縮率較大，在壓鑄件冷卻凝固時易在最后凝固處形成較大的 集中縮孔。同時鋁合金對模具具有較強(qiáng)的黏附性，在脫出壓鑄件時，會產(chǎn)生黏附現(xiàn)象。 壓鑄鋁合金 yl112 的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表 2-1。 表 2- 1 壓鑄鋁合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能（摘自 gbt15115-1994） 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)力學(xué)性能(不低于) 合金牌號 合金 代號sicumnmgfenitiznpbsnala/m b (%)

30、硬度 hbs yzalsi9cu2 yl11 2 7.5 9.5 3.0 4.0 1.21.20.10.1 其 余 240185 2.2 壓鑄件的尺寸精度壓鑄件的尺寸精度 2.2.1影響壓鑄件的精度的主要因素 7： 壓鑄件的空間輪廓尺寸； 基本尺寸； 模具結(jié)構(gòu)對該尺寸的影響，主要取決于分型面或活動成形的鎖緊狀況及脫模斜度； 合金種類； 設(shè)計模具選用收縮率與該尺寸實(shí)際表現(xiàn)收縮率的差值； 壓鑄工藝參數(shù)的變動，主要是模溫和脫模時的鑄件溫度； 模具直至達(dá)到工作壽命，制造維修對其精度的保證； 壓鑄機(jī)合模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)精度和剛性。 2.2.2壓鑄件的輪廓性尺寸大小以空間對角線來表示?？臻g對角線取自外切鑄件最大

31、輪 廓的四方體，其值按式 2-12求得，一律取整數(shù)： (2-1) 222 cbal 空 式中空間對角線 (mm)； 空 l a長度(mm)； b寬度(mm)； c高度(mm)。 222 cbal 空 222 558895 140.7mm 根據(jù)空間對角線的尺寸，精密壓鑄件高精度尺寸推薦公差見表2-2 表 2- 2 高精度尺寸推薦公差 5 相近公差等級基本尺寸 /mm gb/t1800.3 -1998 空間對角 線 l/mm 合金種 類 1818 30 30 50 50 80 80 120 120 180 500.070.080.10it10 50180 鋁合金 0.110.130.160.190

32、.220.25 根據(jù)空間對角線的尺寸，精密壓鑄件嚴(yán)格尺寸推薦公差見表2-3 表 2- 3 嚴(yán)格尺寸推薦公差 相近公差等級基本尺寸 /mm gb/t1800.3 -1998 空間對角線 l/mm 合金種 類 18183 0 305 0 508 0 801 20 1201 80 it11500.110.130.16 it1250180 鋁合金 0.180.210.250.300.350.40 根據(jù)空間對角線的尺寸，精密壓鑄件一般尺寸推薦公差見表2-4 表 2- 4 一般尺寸推薦公差 相近公差等級基本尺寸 /mm gb/t1800.4 -1999 空間對 角線 l/mm 合 金 種 類 尺 寸 類

33、別 181830305050808012 0 120 180 a0.110.140.16（js12+js13）/250 b0.210.240.26 a0.140.170.200.230.270.32 js13 50 180 鋁 合 金 b 0.240.270.300.330.370.42 注：a 類尺寸表示不受分型面和活動型芯影響的尺寸； b 類尺寸表示受分型面和活動型芯影響的尺寸。 高精度尺表示寸有：、。91624 嚴(yán)格尺寸有： 、93、5、4、55、88、6044 余下的全為一般尺寸，其中a 類尺寸： 2.5、33、38 b 類尺寸：、10、391 于是得：、 11 . 0 0 9 11

34、. 0 0 16 11 . 0 0 24 0 18 . 0 44 0 18 . 0 88 0 18 . 0 93 0 3 . 0 55 0 21 . 0 25 、。17 . 0 28 46 . 0 0 78 34 . 0 0 23 54 . 0 0 30 0 48. 0 10 48 . 0 0 5 . 2 48 . 0 0 33 48 . 0 0 38 2.3 壓鑄件的形位公差壓鑄件的形位公差 (1) 壓鑄件的平行度公差：見表2-5。 表 2- 5 壓鑄件的平行度公差 (單位：mm) 名義尺寸兩個半型內(nèi)的公差 250.15 25630.2 631600.3 (2) 壓鑄件的同軸度公差：見表2-

35、3。 表 2- 6 壓鑄件的同軸度公差 (單位：mm) 名義尺寸同一半型內(nèi)的公差 18500.15 501200.25 2.4 壁厚壁厚 壓鑄件的合理壁厚取決于鑄件的具體結(jié)構(gòu)，合金性能和壓鑄工藝等許多因素，為了 滿足各方面的要求，以正常、均勻壁厚為佳。大面積的薄壁成型比較困難；壁厚過大或 嚴(yán)重不均勻則易產(chǎn)生縮陷及裂紋。隨著壁厚的增加，壓鑄件材料力學(xué)性能明顯下降。 2.5 鑄造圓角半徑鑄造圓角半徑 鑄造圓角可以使金屬液流暢，氣體容易排出，并可避免因銳角而產(chǎn)生裂紋，內(nèi)圓角 取值為取 1mm。 2.6 脫模斜度脫模斜度 脫模斜度大小與鑄件幾何形狀如高大或深度、壁厚機(jī)型腔或型芯表面形狀如粗糙度、 加工

36、紋路方向有關(guān)。取 平衡環(huán)內(nèi)表面脫模斜度 =1。 2.7 壓鑄件的表面質(zhì)量壓鑄件的表面質(zhì)量 用新模具壓鑄可以獲得 ra0.8m 表面粗糙度的壓鑄件。在模具正常使用壽命內(nèi)， 鋁合金壓鑄件大致在 ra3.2ra6.3m 范圍。平衡環(huán)內(nèi)表面為 ra1.6ra3.2m；外 表面為 ra3.2ra6.3m。 2.8 加工余量加工余量 當(dāng)壓鑄件的尺寸精度與形位公差達(dá)不到設(shè)計要求而需要機(jī)械加工時，應(yīng)優(yōu)先考慮精 整加工，以便保留其強(qiáng)度較高的致密層。 加工余量，見表 2-72。 表 2- 7 機(jī)械加工余 (單位：mm) 尺寸303050508080120 1201 80 180260260360360500 每面

37、余 量 0.30.40.50.60.70.81.01.2 第三章第三章 金屬壓鑄件壓鑄工藝金屬壓鑄件壓鑄工藝 壓鑄工藝是將模具、壓鑄機(jī)和鑄件結(jié)構(gòu)與合金特點(diǎn)等三大要素有機(jī)地結(jié)合并加以運(yùn)用的 過程。 壓鑄生產(chǎn)中最重要 過程就是液態(tài)金屬充填的過程，是許多因素共同作用的過程。影響 充型的主要因素是壓力、速度、溫度和時間。各工藝因素是相互影響和制約的，調(diào)整某一工 藝因素時，必然引起與之相應(yīng)的工藝因素發(fā)生變化，并可能反過來影響已經(jīng)調(diào)整的工藝因素。 因此，要對這些工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、控制和選擇，是個工藝參數(shù)協(xié)調(diào)在最佳狀態(tài)，滿足壓鑄 生產(chǎn)的需要，才能生產(chǎn)出合格的鑄件。 3.1 壓力參數(shù)壓力參數(shù) 壓力是使壓鑄件獲

38、得組織致密和輪廓清晰的重要因素，是由壓鑄機(jī)提供的，其大小 取決于壓鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)及功率。壓力的表示形式有壓壓射射力力和壓壓射射比比壓壓 兩種。 為了提高鑄件的致密度，提高壓射比壓無疑是必要的，但是壓射比壓過高，會使型 腔受金屬液的沖刷和粘模的傾向嚴(yán)重，降低模具的使用壽命；壓射比壓過低會導(dǎo)致逐漸 組織不致密和輪廓不清晰。因此，應(yīng)根據(jù)鑄件的特點(diǎn)和合金的不同來選擇合適的壓射比 壓。選擇壓射比壓時考慮的主要因素見表3-1 表 3-1 壓射比壓選擇的主要考慮因素 10 澆道散熱條件澆道散熱條件好，壓射比壓選高些 排氣道布局排氣道布局合理，壓射比壓選高些 排溢系統(tǒng) 排氣道截面積排氣道截面積足夠大，壓射比壓、增

39、壓比壓均選低些 內(nèi)澆口速度要求內(nèi)澆口速度要求內(nèi)澆口速度大，壓射比壓選高些 溫度合金與模具溫差溫差大，壓射比壓選高些 壓射比壓是壓射過程中金屬液在壓室中單位面積所受到的壓力。它是壓鑄機(jī)的壓射 力與壓射沖頭截面積之比。鋁合金常用壓射比壓的推薦值范圍見表3-2。 表 3-2 常用壓射比壓的推薦值范圍 (單位：mpa) 鑄件壁厚3mm 壓鑄合金 簡單件復(fù)雜件簡單件復(fù)雜件 鋁合金2535354545606070 3.2 速度參數(shù)速度參數(shù) 壓射中速度的表示形式有壓射速度和充型速度兩種。壓射速度是指壓射沖頭的移動 速度，充型速度是指金屬液流經(jīng)模具內(nèi)澆道的線速度。充型速度與壓射比壓的內(nèi)在關(guān)系 由流體力學(xué)原理表

40、示如下： （3-1a） b p v 2 由于液能量態(tài)合金的粘性以及在流經(jīng)模具澆注系統(tǒng)時會因摩擦而引起損失，上式應(yīng) 改寫為： （3-1b） b d p cv 2 式中 金屬液流經(jīng)內(nèi)澆道的充型速度（ m/s）;v 施加給金屬液的壓射比壓（ pa） ； b p 金屬液密度（） ； 3 /mkg 澆口系數(shù)。 d c 充型速度對壓鑄件的表面粗糙度和內(nèi)部組織的致密度有很大影響。鋁合金充型速度 見表 3-3 和表 3-4。 表 3- 3 不同合金充型速度 速度的推薦值2 （單位：m/s） 壓鑄合金簡單壁厚單件一般件復(fù)雜壁厚件 鋁合金253535454560 表 3- 4 不同壁厚鑄件充型速度的推薦值2 （單

41、位：m/s） 鑄件平均壁厚mm/11.522.5 充型速度（m/s）4655445342504048 在本次設(shè)計中取金屬液的填充速度為 45m/s 3.3 時間參數(shù)時間參數(shù) 壓鑄時間包含充型、持壓及壓鑄件在壓住模具中停留的時間。它是壓力、速度、溫 度、金屬液特性，以及逐漸結(jié)構(gòu)和模具結(jié)構(gòu)等各方面的綜合作用結(jié)果。 3.3.1.填充時間 填充時間是金屬液最初從內(nèi)澆口壓入型腔開始到型腔充滿的時間。填充時間主要取 決于壓鑄件的壁厚和金屬液的流動長度。在一般情況下填充時間的推薦值見表3-5。 表 3- 5 填充時間推薦值2 鑄件平均壁厚/mm充型時間/s 1.50.0140.020 20.0180.026

42、 2.50.0220.032 3 3.5 4 3.3.2.持壓時間 從液態(tài)金屬充滿型腔到內(nèi)澆口完全凝固時繼續(xù)在壓射沖頭作用下的持續(xù)時間，稱為持壓 時間。持壓時間的作用是使壓射沖頭有足夠的時間將壓力傳遞給未凝固的金屬，保證鑄件在 壓力作用下結(jié)晶，加強(qiáng)補(bǔ)縮，以獲得致密的組織。不同壁厚鑄件所需持壓時間的推薦值見表 3-6。 表 3- 6 不同壁厚鑄件所需持壓時間的推薦值2 鑄件壁厚/mm 鋁合金 2.5mm2.56mm 時間/s1238 3.3.3.留模時間 留模時間是指持壓結(jié)束到開模取件這段時間其作用是使凝固成型后的鑄件在模具內(nèi)進(jìn)一 步冷卻，以獲得足夠的強(qiáng)度和剛度，從而在開模頂出鑄件時不會發(fā)生變形

43、、開裂等問題，并 保證應(yīng)有的尺寸精度。常用的留模時間見表 3-7。 表 3- 7 常用的留模時間2 留模時間/s 合金 鑄件壁厚3mm 鋁合金留模時間/s712 3.4 溫度參數(shù)溫度參數(shù) 溫度是壓鑄工藝的又一重要參數(shù)，其對壓鑄件質(zhì)量和壓鑄模的壽命有著重要的意義。壓 鑄溫度包括澆注溫度、模具溫度、壓鑄過程中鑄件與模具的溫度場分布及熱循環(huán)等。 3.4.1.澆注溫度 澆注溫度，從廣義上說，金屬液的澆注溫度包括金屬液注入壓室前的溫度，在壓室 內(nèi)停留時的溫度，通過內(nèi)澆口時的溫度以及在填充型腔時的溫度。通常以金屬液注入壓 室前的溫度來表示金屬液的澆注溫度。 在壓鑄成型過程中，金屬液的澆注溫度對填充狀態(tài)、成

44、型效果、壓鑄件的強(qiáng)度、成 型的尺寸精度、模具的熱平衡狀態(tài)以及壓鑄效果等方面都起著重要的作用。合適的澆注 溫度應(yīng)當(dāng)是：在保持良好的填充流動性并保證充滿型腔的前提下，采用較低的溫度。鋁 合金的澆注溫度見表 3-8。 表 3- 8 鋁合金的澆注溫度5 （單位/） 鑄件壁厚3mm鑄件壁厚3mm 合金 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復(fù)雜 鋁合 含硅的610630640680590630610630 含銅的620650640700600640620650 金 含鎂的640660660700620660640670 3.4.2 模具溫度 模具溫度分預(yù)熱溫度和工作溫度。 (1)模具預(yù)熱溫度 在開始壓鑄前，為了有

45、利于金屬液的填充，成型，提高壓鑄效率， 需要將壓鑄模加熱到某一溫度，這一溫度即為模具的預(yù)熱溫度； (2)模具工作溫度 在正常的壓鑄過程中，模具應(yīng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)，使模具各部分的溫 度均保持在一個適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)。 模具工作溫度較高時，可提高壓鑄件的表面質(zhì)量，但是過高的模具溫度，會因金屬 液冷卻緩慢，使內(nèi)部組織晶粒粗大，影響壓鑄件的強(qiáng)度，延長成型周期，降低壓鑄效率。 同時易產(chǎn)生粘膜現(xiàn)象，影響壓鑄件的脫模。模具工作溫度較低時，將影響金屬液的流動， 出現(xiàn)填充不足或容易造成表面冷紋、冷隔等壓鑄缺陷，而且由于金屬液流激冷過快而降 低壓鑄件的質(zhì)量。同時，高溫的金屬液流對低溫模具的熱沖擊；也會影響模具的使用。

46、 鋁合金在壓鑄時壓鑄模的預(yù)熱溫度和工作溫度見表3-9。 表 3- 9 壓鑄模的預(yù)熱溫度和工作溫度9 （單位/） 鑄件壁厚3mm 鑄件壁厚3mm 合金 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復(fù)雜 預(yù)熱溫度150180200230120150150180 鋁合金 連續(xù)工作溫度180240250280150180180200 3.5 成型收縮率成型收縮率 壓鑄件的收縮率是指壓鑄件的收縮量與壓鑄件在壓鑄成型狀態(tài)下的直線尺寸之比。 按百分比表述，這個比值即為壓鑄件的成型收縮率。 3.5.1壓鑄件的收縮率的影響因素有： 壓鑄合金的種類； 壓鑄件結(jié)構(gòu)影響。形狀復(fù)雜的，收縮率較小，反之則收縮率較大； 薄壁的壓鑄件收縮率

47、較小，壁厚的壓鑄件收縮率較大； 模具溫度高，與室溫的溫差越大，則收縮率也越大。 3.5.2鋁合金的計算收縮率見表3-10。 表 3- 10 鋁合金的計算收縮率 6 收縮條件 合金種類 自由收縮阻礙收縮混合收縮 鋁硅合金0.70.90.30.50.50.7 3.6 液態(tài)鋁合金的密度液態(tài)鋁合金的密度 液態(tài)鋁合金的密度：=2.4g/cm3。一次澆注質(zhì)量為 0.496kg 3.7 壓鑄用涂料壓鑄用涂料 在壓鑄過程中，為了避免壓鑄模與鑄件粘合、減少頂出鑄件時的摩擦阻力和避免壓 鑄模過分受熱，對型腔壁面、型芯表面、模具和機(jī)器的摩擦部分(滑塊、頂出元件、沖 頭和壓室 )等所噴涂的潤滑材料和稀釋劑的混全物，通

48、稱為壓鑄涂料。對于壓鑄涂料的謹(jǐn) 慎選用與合理的噴涂操作是保證鑄件質(zhì)量、提高壓鑄模壽命的一個重要因素。 3.7.1壓鑄涂料的作用： (1) 高溫時保持良好的潤滑性能； (2) 減少模具的熱導(dǎo)率，保持熔融金屬的流動性，從而改善金屬的成形性； (3) 保護(hù)模具，避免熔融金屬對模具的沖刷作用，改善模具工作條件，延長模具的 使用壽命； (4) 預(yù)防粘模； (5) 減少鑄件與模具成形部分 (尤其是型芯 )之間的摩擦，從而減少型芯和型腔被磨 損并提高鑄件表面質(zhì)量。 3.7.2對涂料的要求： (1) 在高溫狀態(tài)下具有良好的潤滑性； (2) 揮發(fā)點(diǎn)低，在 100150時，稀釋劑能很快揮發(fā)，不增加型內(nèi)氣體； (3

49、) 對壓鑄模及壓鑄件沒有腐蝕作用； (4) 性能穩(wěn)定，在空氣中稀釋劑不應(yīng)揮發(fā)過快而變稠，存放期長； (5) 在高溫時不會析出有害氣體，并不會在壓鑄模型腔表面產(chǎn)生積垢； (6) 配制工藝簡單，材料來源豐富、價廉。 壓鑄用涂料及配制方法如表3-11 壓鑄用涂料及配制方法 表 3-11 壓鑄用涂料及配制方法1 涂料名稱配比(%)配制方法適用范圍 膠體石墨 (油劑) 成品 用于鋁合金，防粘型效果好； 壓射沖頭、壓室和易咬合部分。 石墨 機(jī)油 5-10 95-90 將石墨研磨過篩 (200#)加入 40左右 的機(jī)油中攪拌均勻 用于鋁合金部件； 壓射沖頭、壓室部分效果良好。 聚乙烯 煤油 3-5 97-9

50、5 將聚乙烯小塊泡在煤油中，加熱至 80左右熔化而成。 用于鋁合金、鎂合金成形部分。 氧化鋅 水玻璃 水 5 1.2 93.8 將水和水玻璃一起攪拌，然后倒入氧化 鋅攪勻。 用于大中型鋁合金、鋅合金鑄件。 硅橡膠 汽油 鋁粉 3-5 余量 1-3 硅橡膠融于汽油中，使用時加入1%- 3%鋁粉 用于鋁合金、表面要求光潔場合。 綜合考慮壓鑄涂料選擇膠體石墨 (油劑)。 3.8 壓鑄件的后處理壓鑄件的后處理 壓鑄件的后處理包括壓鑄件的清理（清理與整形） 、表面處理、熱處理與浸滲處理。 3.8.1.壓鑄件的清理 壓鑄件的清理包括取出澆口、排氣槽、飛邊及毛刺等，有時還需要修整經(jīng)上述工序 后留下的痕跡。壓

51、鑄件的清理是十分繁重的工作，其工作量往往是壓鑄工作量的幾倍至 十幾倍。由于壓鑄機(jī)的生產(chǎn)效率很高，因此，在大量生產(chǎn)時實(shí)現(xiàn)鑄件清理工作機(jī)械化和 自動化是非常重要的。 3.8.2壓鑄件浸滲處理 壓鑄件內(nèi)部缺陷如氣孔、針孔或疏松等，可壓入密封劑(浸滲劑)使其具有耐壓性 (氣密性、防水性 )，這種方法叫浸滲處理。 3.8.3壓鑄件的表面處理 為了提高壓鑄件的耐蝕性和美觀，有時進(jìn)行表面處理（噴丸、噴砂、研磨與拋光）。 3.8.4壓鑄件的熱處理 主要指時效退火和負(fù)溫時效處理，目的是消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定壓鑄件的尺寸，提高其力學(xué) 性能，適應(yīng)在負(fù)溫條件下工作等，其處理如表 3-12。 表 3- 12 壓鑄件時效退火和

52、負(fù)溫時效處理規(guī)范1 合金處理方法加熱溫度 /保溫時間 /h冷卻方法 鋁合金時效17552.03.0空冷 3.8.5.壓鑄件的整形處理 整形處理就是校正鑄件的變形。凡是鑄件發(fā)生變形，且超出允許的公差范圍，則都需要 進(jìn)行整形校正。 第四章第四章 鑄件基本參數(shù)的計算與壓鑄機(jī)的選用鑄件基本參數(shù)的計算與壓鑄機(jī)的選用 壓鑄機(jī)是壓鑄生產(chǎn)最基本的要素之一，金屬壓鑄模是通過壓鑄機(jī)的運(yùn)行而實(shí)現(xiàn)壓鑄 成型的。壓鑄機(jī)與壓鑄模的良好匹配時成功進(jìn)行壓鑄生產(chǎn)，獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的保證。 4.1 壓鑄機(jī)的種類和特點(diǎn)壓鑄機(jī)的種類和特點(diǎn) 壓鑄機(jī)的種類和型號很多。一般說來，根據(jù)壓鑄機(jī)壓室的工況條件，可分為熱（壓） 室壓鑄機(jī)和冷壓室壓鑄機(jī)

53、。冷（壓）室壓鑄機(jī)兩大類。又根據(jù)其壓室結(jié)構(gòu)形式和布置方 式分為立式壓鑄機(jī)，全立式壓鑄機(jī)和臥式壓鑄機(jī)。 4.1.1.熱室壓鑄機(jī) 熱壓室壓鑄機(jī)的特征是壓室處于坩堝底部且與坩堝連為一體，并始終浸入在液態(tài)壓 鑄合金中，壓射機(jī)構(gòu)則安裝在坩堝上面。 熱壓室壓鑄機(jī)的特點(diǎn) 工序簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高，易于自動化； 合金溫度波動小，氣體和夾雜物較少，工藝穩(wěn)定性好； 澆注系統(tǒng)消耗的合金材料較少，成本節(jié)約，經(jīng)濟(jì)性好； 通常用于壓鑄鉛、錫、鋅等低熔點(diǎn)合金鑄件； 壓室和壓射沖頭長期浸入在合金液中，易受侵蝕，影響使用壽命。同時易引起合金液 含鐵量增加。 4.1.2.臥式冷壓室壓鑄機(jī) 臥式冷壓室壓鑄機(jī)的特征是壓室與壓射

54、機(jī)構(gòu)為水平布置，而壓鑄模具垂直安裝。 臥式冷壓室壓鑄機(jī)的特點(diǎn)： 壓室與壓射沖頭均為水平放置，金屬液注入型腔時，澆道轉(zhuǎn)折少，其壓力損失小， 有利于發(fā)揮增壓機(jī)構(gòu)的作用； 模具安裝方便，臥式壓鑄機(jī)一般設(shè)有中心和偏心多個澆注位置，或在偏心和中心 間設(shè)置可任意調(diào)節(jié)位置的扁孔； 便于操作，便于調(diào)整，壓鑄效率較高，是目前廣泛應(yīng)用的壓鑄設(shè)備。 壓室內(nèi)表面容易氧化； 金屬液在壓室內(nèi)暴露在大氣的表面積較大，壓射時容易將空氣、氧化物質(zhì)及其它雜質(zhì) 帶入型腔，引起壓鑄缺陷。 4.1.3.立式冷壓室壓鑄機(jī) 立式冷壓室壓鑄機(jī)的特征是壓室與壓射機(jī)構(gòu)為垂直布置，且壓住模具也垂直安裝，壓室 中心線與模具分型面平行。 立式冷壓室壓

55、鑄機(jī)的特點(diǎn)： 適宜于壓射可設(shè)置或必須設(shè)置中心澆口的壓鑄件； 金屬液注入直立的壓室中，操作比較方便，占地面積少； 在操作時，只有在澆注余量切斷后，方可開模，生產(chǎn)效率較低； 金屬液進(jìn)入型腔時，經(jīng)過 90角的轉(zhuǎn)折，壓力損失較大； 由于增加了反料機(jī)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，維修和操作相對麻煩，生產(chǎn)效率也較 低。 4.1.4.全立式冷壓室壓鑄機(jī) 全立式冷壓室壓鑄機(jī)的特征是壓室與壓射機(jī)構(gòu)為垂直布置，而壓鑄模具水平安裝，壓室 中心線與模具分型面垂直。 全立式冷壓室壓鑄機(jī)的特點(diǎn)： 壓射沖頭與直澆道方向相同，金屬液進(jìn)入型腔的流程短，壓力損失和熱量損失較 小； 壓射沖頭垂直方向運(yùn)行，運(yùn)動平穩(wěn)； 模具水平放置，活動型芯

56、和嵌件安放方便、穩(wěn)定、可靠； 占地面積少； 壓鑄件推出后需用手工取出，生產(chǎn)效率較低，不容易實(shí)現(xiàn)自動化操作。 4.1.5.本次設(shè)計壓鑄機(jī)種類選用 平衡環(huán)壓鑄件的生產(chǎn)要求很高的生產(chǎn)效率且自動化程度要求高，綜合考慮，選用臥 式冷壓室壓鑄機(jī)。 4.2 確定型腔數(shù)目及布置形式確定型腔數(shù)目及布置形式 根據(jù)鑄件圖樣及產(chǎn)量等要求，確定該模具的型腔數(shù)為一模兩腔。采用一模兩腔，鑄 件在同一水平線上成型，利于金屬液充填型腔。 4.3 確定壓實(shí)壓力確定壓實(shí)壓力 壓實(shí)壓力是確保鑄件質(zhì)量的重要參數(shù)之一，根據(jù)合金種類并按鑄件特征及要求選擇。 壓實(shí)壓力推薦值見表 4-1，本次設(shè)計取 50mpa。 表 4- 1壓實(shí)壓力推薦值

57、(單位：mpa) 合金種類鋁合金 一般件3050 承載件5080 4.4 壓鑄機(jī)鎖模力的確定壓鑄機(jī)鎖模力的確定 鎖模力是選用壓鑄機(jī)時首先確定的參數(shù)。鎖模力的作用主要是為了克服壓射時的反 壓力，即脹型力。以鎖緊模具的分型面，防止因模具松動，引起金屬液飛濺；傷人和影 響壓鑄件的尺寸精度的現(xiàn)象發(fā)生。因此，鎖模力必須大于金屬液在壓射時產(chǎn)生沖擊頂開 模具的脹型力。所以，由于 平衡環(huán)成型時需要側(cè)抽芯，壓鑄機(jī)鎖模力可按式4-1 計算： (4-1) )f( 分主 fkf 式中 壓鑄機(jī)的鎖模力， kn；f 主脹形力，kn； 主 f 分脹形力，kn； 分 f 主脹形力的計算式為： 主 f = （4-2） 主 fp

58、a主 鍥緊塊的鍥緊角； 安全系數(shù)，一般取 k=1.25； k 壓射比壓， kpa； p 壓鑄件在主分型面上的正投影面積，多型腔模則為各型腔正投影面積之和 主 a （一般增加 30%作為澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)的面積）， m2； 分脹型力的計算式為： 分 f = （4-3） 分 ftan pa分 所有各個型芯所產(chǎn)生的分脹型力，kn； 分 f 側(cè)向活動型芯在成型端面上的投影面積之和，m2； 分 a 鍥緊塊的鍥緊角，本次設(shè)計取為；10 即有 a 主 20 . 4 3 . 1103220.13 2-3 m 23-262 100.80310416 4 1 mma 分 )tan()f( 分主分主 aakpf

59、kf 210tan10803 . 0 10220 . 4 105025 . 1 -3-36 ）（ 545000(n) 545(kn) 4.5 計算脹型力計算脹型力 由于平衡環(huán)壓鑄件成型時需要側(cè)抽芯，有分脹型力。所以，脹型力計算如下： (4-4)10/apf 主 式中 主脹型力 (kn)； 主 f 鑄件在分型面上的投影面積，多腔模為各腔投影面積之和，一般另加30%a 作為澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)的面積 (cm2)； 壓實(shí)壓力 (kn)。 則187.53(kn) 主 f210/50101.8753 2-3 mpm =/10 （4-5） 分 ftan pa分 所有各個型芯所產(chǎn)生的分脹型力，kn； 分

60、f 側(cè)向活動型芯在成型端面上的投影面積之和，cm2； 分 a 鍥緊塊的鍥緊角，本次設(shè)計取為；10 壓實(shí)壓力 (kn)。 則=280(kn) 分 f410/10tan50100.803 2-3 mpm 4.6 核定投影面積核定投影面積 在選擇壓鑄機(jī)時，必須使實(shí)際澆注的投影面積小于壓鑄機(jī)標(biāo)定的成型面積，才能獲 得較好的澆注效果。 即應(yīng)滿足下列要求： (4-6) 標(biāo)實(shí) aa 式中 實(shí)際澆注的正投影面積 (cm2)； 實(shí) a 壓鑄機(jī)標(biāo)定的最大投影面積 (cm2)。 標(biāo) a 則 實(shí) a 2-3 10220131 . 3 m 4.7 初步選定壓鑄機(jī)初步選定壓鑄機(jī) 初步選定 j1113e 型(125t)12