壓鑄模設計說明書

1、湘潭大學畢業(yè)設計說明書題 目： 壓鑄件模具設計 學 院： 機械工程學院 專 業(yè)：材料成型及控制工程 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 2015.3.16 目錄一.設計前準備工作11.壓鑄工藝分析：12.零件初步分析13.初步確定設計方案：1二.壓鑄件工藝分析21.壓鑄合金工藝分析：22.壓鑄件工藝分析：23.分型面的選擇：2三.澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設計31.澆注系統(tǒng)的設計：32.溢流排氣系統(tǒng)的設計：3四.壓鑄機的選擇41.壓鑄機的種類和特點42.選定壓射比壓53.確定型腔數目及布置形式64.確定模具分型面上鑄件的總投影面積65.計算鎖模力：6五.壓鑄模的結構設計71. 成型零件設計7

2、2. 結構零件設計103、各零件采用材料要求154、螺釘選用16六、壓鑄模的整體結構161、壓鑄模的技術要求162、壓鑄模外形和安裝部位的技術要求17七、校核模具與壓鑄機的有關尺寸181、鎖模力的校核182、鑄件最大投影面積校核183、壓室容量校核184、模具厚度的校核185、開模行程的校核18八、參考文獻：19一.設計前準備工作1.壓鑄工藝分析：壓力鑄造是將液態(tài)或半液態(tài)的金屬，在高壓作用下，以高的速度填充壓鑄模的型腔，并在壓力作用下快速凝固而獲得鑄件的一種方法。高壓力和高速度是壓鑄時熔融合金充填成型過程的兩大特點，也是壓鑄與其它鑄造方法最根本的區(qū)別所在。壓鑄件尺寸精度和表面粗糙度較好，鑄件輪

3、廓清晰，有致密的表層，比內層有更好的機械性能，內部存在氣孔和縮孔缺陷。2.零件初步分析零件為對稱圓筒型零件，截面為工字形，中心開有一小孔。壁厚為5mm，屬于薄壁零件。型腔深度約為97.5mm，屬于深腔。零件圖如下所示：圖1-1 零件圖3.初步確定設計方案：1) 壓鑄合金此鑄件的材料為YZCuZn40Pb：此材料屬于鉛黃銅合金，具有加工性能較好，成本較低等優(yōu)點，多用于化工、造船的零件和耐磨的零件。 2) 鑄件的精度設計為CT8級，采用壓力鑄造的方法能達到此精度。3) 確定壓鑄工藝及模具制造能力。4) 確定壓鑄模結構（包括分型面，型腔數目，澆注系統(tǒng)，成型零件的尺寸設計，結構零件的尺寸設計，以及采用

4、型芯、型腔鑲塊節(jié)約貴重金屬）。二.壓鑄件工藝分析1.壓鑄合金工藝分析：1) 力學性能高；2) 良好的耐蝕、耐磨性能，疲勞極限和導熱性高，線膨脹系數??；3) 導電性能好，且具有抗磁性能；4) 熔點高，模具使用壽命短。 2.壓鑄件工藝分析：為了從根本上防止壓鑄件產生缺陷，并以低成本，連續(xù)不斷地生產高質量的壓鑄件，必須使壓鑄件的結構適合于壓鑄。主要對鑄件的壁厚、圓角、筋、出型斜度，孔，螺紋、加工余量、文字、標志、圖案等進行分析。本次鑄件壁厚均勻適合壓鑄。鑄件的平均壁厚約為5mm,為薄壁壓鑄件，表面不加工，故無加工余量。鑄件本身有斜度且能減少出型時與型壁的摩擦。鑄件上無側孔，不需設計側抽芯結構。該鑄件

5、內部有一個臺階，在模具設計時，擬在定模和動模各設計一個型芯。擬采用推管推出機構。3.分型面的選擇：1) 考慮到模具起模時，鑄件留在動模上；2) 盡量使模具整體結構簡單；3) 考慮鑄件有一定同軸度的要求；4) 同時注意使模具不至于過高。所以鑄件設計及分型面選擇如下：圖2-1 鑄件圖如圖所示，選擇1為分型面。三.澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設計1.澆注系統(tǒng)的設計：經過對鑄件的結構分析，鑄件是對稱件，對澆注系統(tǒng)的選擇可選擇側澆口，在澆注時金屬液沿分型面從型腔邊緣導入，然后自下而上推向進型腔，有利于金屬液的充填和排氣。采用切線澆口，避免金屬液正面沖擊型芯，提高模具使用壽命。對澆注系統(tǒng)尺寸的設計：表3-1 澆注

6、系統(tǒng)尺寸壓鑄件及溢流槽體積：V=206677mm3內澆口橫截面積：A=0.09V0.7=473mm2取內澆口厚度：T=3mm則內澆口寬度：L=158mm2.溢流排氣系統(tǒng)的設計：鑄件采用側澆口切線形式，故采用分型面排氣方式，無需另開設排氣槽；溢流槽需在試模后確定是否開設，若需要，則開設于金屬液充填最后封閉位置，以儲存前端冷污金屬。溢流槽尺寸的設計如圖所示：圖3-1 溢流槽澆注系統(tǒng)及溢流排氣系統(tǒng)的結構如下圖所示：圖3-2 澆注系統(tǒng)及溢流排氣系統(tǒng)設計圖四.壓鑄機的選擇壓鑄機是壓鑄生產最基本的要素之一。金屬壓鑄模是通過壓鑄機的運行而實現壓鑄成型的。1.壓鑄機的種類和特點壓鑄機的種類和型號很多。一般說來

7、，根據壓鑄機壓室的溫度狀態(tài)，可分為熱壓室壓鑄機和冷壓室壓鑄機。冷壓室壓鑄機又根據其結構形式分為立式壓鑄機，全立式壓鑄機和臥式壓鑄機。目前，熱壓室壓鑄機通常僅適用于壓鑄鉛、鋅等低熔點合金，國外正在研究鋁、鎂等較高熔點合金的壓鑄技術。1) 立式冷壓室壓鑄機的特點：a) 適宜于壓射可設置或必須設置中心澆口的壓鑄件。b) 金屬液注入直立的壓室中，操作比較方便，占地面積少。c) 在操作時，只有在澆注余量切斷后，方可開模，生產效率較低。d) 金屬液進入型腔時，經過90°角的轉折，壓力損失較大。2) 全立式冷壓室壓鑄機的特點：a) 壓射沖頭與直澆道方向相同，金屬液進入型腔的流程短，壓力損失和熱量損

8、失較小。b) 壓射沖頭垂直方向運行，運動平穩(wěn)。c) 模具水平放置，活動型芯和嵌件安放方便、穩(wěn)定、可靠。d) 占地面積少。e) 壓鑄件推出后需用手工取出，生產效率較低，不容易實現自動化操作。3) 臥式冷壓室壓鑄機的特點：a) 壓室與壓射沖頭均為水平放置，金屬液注入型腔時，澆道轉折少，其壓力損失小，有利于發(fā)揮增壓機構的作用。b) 模具安裝方便，臥式壓鑄機一般設有中心和偏心多個澆注位置，或在偏心和中心間設置可任意調節(jié)位置的扁孔。c) 便于操作，便于調整，壓鑄效率較高，是目前廣泛應用的壓鑄設備。d) 壓室內表面容易氧化。e) 金屬液在壓室內暴露在大氣的表面積較大，壓射時容易將空氣、氧化物質及其它雜質帶

9、入型腔，引起壓鑄缺陷。綜合考慮鑄件的形狀及特點，選用臥式冷壓室壓鑄機。2.選定壓射比壓表4-1 壓射比壓(增壓)推薦值(MPa)壓鑄件種類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選定壓射比壓p=70Mpa。3.確定型腔數目及布置形式根據鑄件圖樣及產量等要求，確定該模具的型腔數為一模一腔。4.確定模具分型面上鑄件的總投影面積A=A鑄+A澆+A余+A溢=6850mm2 (式4.1)A鑄鑄件在分型面上的投影面積；A澆澆道內澆口在分型面上的投影面積；A余余料在分型面上

10、的投影面積；A溢溢流槽在分型面上的投影面積；因試模前暫時不開設溢流槽，故在計算時忽略。5.計算鎖模力：鎖模力是表示壓鑄機最基本參數，其作用是克服壓鑄充填時的脹型力，使模具分型面不致張開，故設計壓鑄模時，首先確定脹型力的大小來選擇壓鑄機，當壓鑄機的鎖模力大于脹行力，則可認為該壓鑄機可以使用。 (式4.2)壓鑄機應有的鎖模力(N)脹型力(N)安全系數(一般取1.25)主脹型力，與分型面上金屬的投影面積有關的脹型力(N)由側面脹型力引起的沿鎖模力方向上的分力(N)，本模具不含側型芯，故 =0F主=Ap (式4.3)P比壓(MPa)A壓鑄件、澆口和溢流槽三部分金屬在分型面上的總投影面積(mm2) 計算

11、可得，F脹=479.5kN，F鎖599.375kN;故初步選定壓鑄機為J116型臥式冷室壓鑄機，壓鑄機主要參數見下表表4-2 J116型臥式冷室壓鑄機主要參數名稱數值名稱數值鎖模力(噸)63壓室最大容量(鋁)(公斤)0.6開模力(噸)7鑄件最大投影面積(厘米2)95壓射力(噸)59工作循環(huán)次數(次/小時)150180壓射回程力(噸)25管路工作壓力(公斤/厘米2)100模板最大間距(毫米)570電動機功率(千瓦)11合模行程(毫米)320貯壓罐容積(升)100模具尺寸(毫米)360*450貯壓罐高度(毫米)2430壓射偏心距(毫米)60壓鑄機外形尺寸(毫米)3430*1200*1360壓室直徑

12、(毫米)304045壓鑄機重量(噸)3壓射比壓(公斤/厘米2)5651270五.壓鑄模的結構設計1. 成型零件設計1) 成型零件結構設計采用鑲拼式結構，優(yōu)點在于：a) 采用整體鑲塊簡化加工工藝，提高模具制造質量，易滿足成型部位的精度要求；b) 合理使用熱作模具鋼，降低成本；c) 易損件有利于更換和修理；d) 壓鑄件的局部結構改變時，不致使整套模具報廢；e) 可按鑄件的幾何形狀在鑲塊上構成復雜的分型面，而在套板上仍為平直分型面；2) 成型零件尺寸設計a) 確定收縮率表5-1 計算收縮率由表5-1確定鑄件收縮率為：受阻收縮率：0.6%；混合收縮率：0.8%；自由收縮率：1.0%。b) 計算模具成型

13、尺寸(式5.2)型腔尺寸計算公式：(式5.1)(式5.3)(式5.4)型芯尺寸計算公式：D、H型腔尺寸或型腔深度尺寸（mm）；D、H 壓鑄件外形的最大極限尺寸（mm）；d、h 型芯尺寸或型芯高度尺寸（mm）；d、h 壓鑄件內形的最小極限尺寸（mm）； 壓鑄件計算收縮率（）； 壓鑄件公稱尺寸的偏差（mm)； 成型部分公稱尺寸的制造偏差（mm），因為CT8級精度與IT14級精度相似，故取/4；0.7 尺寸補償和磨損系數計算值（mm）；取受分型面影響的誤差補償值為0.05，受影響時應減去此補償值。表5-2 GB/T6414公差CT8級標準表：基本尺寸（mm）公差帶(mm)公差(mm)> 101

14、±0.510161.1±0.5516251.2±0.625401.3±0.6540631.4±0.70631001.6±0.801001601.8±0.901602502±1.02504002.2±1.14006302.6±1.3型芯及型腔尺寸的計算結果如下表所示表5-3 型芯尺寸 單位(mm)零件的原始尺寸收縮率計算尺寸及偏差制造尺寸及偏差備注900.6%91.66-0.4091.7-0.44-0.04600.6%61.34-0.35061.4-0.41-0.0697.51.0%99.545-

15、0.4099.6-0.46-0.06受分型面影響51.0%5.7-0.2505.7-0.250受分型面影響97.51.0%99.595-0.4099.6-0.41-0.01表5-4 型腔的尺寸 單位(mm)零件的原始尺寸收縮率型腔的尺寸制造尺寸備注1000.6%99.480+0.499.4+0.08+0.4897.51.0%97.3050+0.497.3+0.01+0.41受分型面影響102.50.8%102.010+0.45102+0.01+0.46受分型面影響2. 結構零件設計1) 動、定模套板的設計(式5.5)采用圓形結構，因為是通孔型腔，采用公式計算，其中：h套板邊框厚度（cm）D鑲塊

16、外徑（cm）p壓射比壓（105Pa） 套板材料抗拉強度，材料采用45號鋼，取900*105Pa具體尺寸如下圖所示：圖5-1定模套板圖5-2 動模套板2) 動模支承板的設計(式5.6)厚度計算公式：其中：h動模支撐板厚度（cm）；L墊塊間距（cm）；B動模支撐板長度（cm）；彎 材料抗拉強度（105Pa），材料采用45號鋼，彎=1000*105Pa；F動模支撐板所受總壓力（10N）。具體尺寸如下圖所示圖5-3 動模支承板3) 導向零件設計a) 導柱設計(式5.7)導柱直徑d：模具設計為四根導柱時，有經驗計算公式dKA其中：圖5-4 導柱結構圖d導柱導滑段直徑（mm）；A模具分型面上的表面積（mm

17、3）;K比例系數，0.070.09;算得d3.825mm，考慮本模具長度較長，且為三根導柱形式，取d=20mm。其他尺寸如圖所示：圖5-5 導柱b) 導套設計導套設計要求：導套內孔直徑D 與選用的導柱直徑d相同。圖5-6 導套結構圖表5-5 導套設計要求導套內擴孔直徑D1D1=D+0.5mm導套外徑d1d1D+（610）mm導套臺階外徑d2d2d1+（68）mm導滑段長度l2l2kd比例系數k1.31.7導套總長度l1l1模板厚度-35cm具體尺寸如下圖所示：圖5-7 導套c) 推板導柱和導套的設計具體尺寸如圖所示：圖5-8 推板導柱圖5-9 推板導套4) 推出機構設計由于鑄件為圓筒形薄壁零件

18、，且推出力較大，所以采用推管推件。推管的推出力集中在圓筒的底端，使推出有力、均勻，壓鑄件不易變形，也沒有明顯的推出痕跡。(式5.9)(式5.8)(式5.10)推出距離確定：由式5.9，計算并取s推=90mm。a) 推板設計按推薦尺寸，取推板厚度H=20mm。具體尺寸如下圖所示：圖5-10 推板b) 推管推出機構設計組成及形式：圖5-11 推管推出機構推管與鑲塊、型芯的配合按H8/F7選用；推管具體尺寸如下圖所示：圖5-12 推管(5)復位機構設計采用如圖復位機構及限位釘形式：圖5-13 復位機構及限位釘3、各零件采用材料要求表5-6 各零件材料要求模具零件名稱模具材料熱處理硬度HRC牌號標準號

19、成型零件型芯、定動模鑲塊3C2W8VGB1299-8540推管、澆口套4Cr5MoSiV1GB1299-85-非成型零件推板、復位桿等推出與復位零件T8A50導柱、導套等導向零件和導滑零件T10A定模套板、動模套板、支承板等支承與固定零件Q235-A2832定模座板、動模座板、墊塊等模架零件45回火推出與復位機構用板Q235-A4、螺釘選用表5-7 螺釘選用型號表螺釘類型型號定模套板螺釘4*M16*60 GB/T 70.1動模支承板螺釘3*M10*65 GB/T 70.1動模套板螺釘4*M20*240 GB/T 70.1動模型芯固定板螺釘2*M5*16 GB/T 70.1六、壓鑄模的整體結構壓

20、鑄模由定模和動模兩大部分組成。定模固定在壓鑄機的定模安裝板上，隨動模固定板移動而與定模合模、開模。合模時，動模與定模閉合形成型腔，金屬液通過澆注系統(tǒng)在高壓作用下高速充填型腔；開模時，動模與定模分開，推出機構將壓鑄件從型腔中推出。1、壓鑄模的技術要求1) 模具的外形尺寸350x350x515；2) 選用的機器型號J116型臥式冷室壓鑄機；3) 選用的壓室直徑為30mm. 4) 壓鑄機的頂出形式為液壓中心頂出；5) 要求各個活動部位靈活可靠，無卡死現象；6) 澆注系統(tǒng)試模后修至填充良好，視情況開設溢流槽；7) 在動、定模的側面打鋼印：產品名稱、模具圖號、產品圖號等。2、壓鑄模外形和安裝部位的技術要求1) 各模板的邊緣均應倒角245°，安裝面應光滑平整，不應有突出的螺釘頭、銷釘、毛刺和擊傷等痕跡；2) 在模具非工作面上的醒目的地方打上明顯的標記，包括以下內容：產品代號、模具編號、制造日期及模具制造廠家