壓鑄模設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目： 壓鑄件模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：材料成型及控制工程 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2015.3.16 目錄一.設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備工作11.壓鑄工藝分析：12.零件初步分析13.初步確定設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)31.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：32.溢流排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：3四.壓鑄機(jī)的選擇41.壓鑄機(jī)的種類和特點(diǎn)42.選定壓射比壓53.確定型腔數(shù)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(jì)算鎖模力：6五.壓鑄模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)71. 成型零件設(shè)計(jì)7

2、2. 結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)103、各零件采用材料要求154、螺釘選用16六、壓鑄模的整體結(jié)構(gòu)161、壓鑄模的技術(shù)要求162、壓鑄模外形和安裝部位的技術(shù)要求17七、校核模具與壓鑄機(jī)的有關(guān)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(kāi)模行程的校核18八、參考文獻(xiàn)：19一.設(shè)計(jì)前準(zhǔn)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(shí)熔融合金充填成型過(guò)程的兩大特點(diǎn)，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(nèi)層有更好的機(jī)械性能，內(nèi)部存在氣孔和縮孔缺陷。2.零件初步分析零件為對(duì)稱圓筒型零件，截面為工字形，中心開(kāi)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(shè)計(jì)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(diǎn)，多用于化工、造船的零件和耐磨的零件。 2) 鑄件的精度設(shè)計(jì)為CT8級(jí)，采用壓力鑄造的方法能達(dá)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(jié)構(gòu)（包括分型面，型腔數(shù)目，澆注系統(tǒng)，成型零件的尺寸設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)零件的尺寸設(shè)計(jì)，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(xué)性能高；2) 良好的耐蝕、耐磨性能，疲勞極限和導(dǎo)熱性高，線膨脹系數(shù)??；3) 導(dǎo)電性能好，且具有抗磁性能；4) 熔點(diǎn)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(chǎn)生缺陷，并以低成本，連續(xù)不斷地生產(chǎn)高質(zhì)量的壓鑄件，必須使壓鑄件的結(jié)構(gòu)適合于壓鑄。主要對(duì)鑄件的壁厚、圓角、筋、出型斜度，孔，螺紋、加工余量、文字、標(biāo)志、圖案等進(jìn)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(wú)加工余量。鑄件本身有斜度且能減少出型時(shí)與型壁的摩擦。鑄件上無(wú)側(cè)孔，不需設(shè)計(jì)側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。該鑄件

5、內(nèi)部有一個(gè)臺(tái)階，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，擬在定模和動(dòng)模各設(shè)計(jì)一個(gè)型芯。擬采用推管推出機(jī)構(gòu)。3.分型面的選擇：1) 考慮到模具起模時(shí)，鑄件留在動(dòng)模上；2) 盡量使模具整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；3) 考慮鑄件有一定同軸度的要求；4) 同時(shí)注意使模具不至于過(guò)高。所以鑄件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)1.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：經(jīng)過(guò)對(duì)鑄件的結(jié)構(gòu)分析，鑄件是對(duì)稱件，對(duì)澆注系統(tǒng)的選擇可選擇側(cè)澆口，在澆注時(shí)金屬液沿分型面從型腔邊緣導(dǎo)入，然后自下而上推向進(jìn)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(duì)澆注系統(tǒng)尺寸的設(shè)計(jì)：表3-1 澆注

6、系統(tǒng)尺寸壓鑄件及溢流槽體積：V=206677mm3內(nèi)澆口橫截面積：A=0.09V0.7=473mm2取內(nèi)澆口厚度：T=3mm則內(nèi)澆口寬度：L=158mm2.溢流排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：鑄件采用側(cè)澆口切線形式，故采用分型面排氣方式，無(wú)需另開(kāi)設(shè)排氣槽；溢流槽需在試模后確定是否開(kāi)設(shè)，若需要，則開(kāi)設(shè)于金屬液充填最后封閉位置，以儲(chǔ)存前端冷污金屬。溢流槽尺寸的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)如下圖所示：圖3-2 澆注系統(tǒng)及溢流排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖四.壓鑄機(jī)的選擇壓鑄機(jī)是壓鑄生產(chǎn)最基本的要素之一。金屬壓鑄模是通過(guò)壓鑄機(jī)的運(yùn)行而實(shí)現(xiàn)壓鑄成型的。1.壓鑄機(jī)的種類和特點(diǎn)壓鑄機(jī)的種類和型號(hào)很多。一般說(shuō)來(lái)

7、，根據(jù)壓鑄機(jī)壓室的溫度狀態(tài)，可分為熱壓室壓鑄機(jī)和冷壓室壓鑄機(jī)。冷壓室壓鑄機(jī)又根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式分為立式壓鑄機(jī)，全立式壓鑄機(jī)和臥式壓鑄機(jī)。目前，熱壓室壓鑄機(jī)通常僅適用于壓鑄鉛、鋅等低熔點(diǎn)合金，國(guó)外正在研究鋁、鎂等較高熔點(diǎn)合金的壓鑄技術(shù)。1) 立式冷壓室壓鑄機(jī)的特點(diǎn)：a) 適宜于壓射可設(shè)置或必須設(shè)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(shí)，只有在澆注余量切斷后，方可開(kāi)模，生產(chǎn)效率較低。d) 金屬液進(jìn)入型腔時(shí)，經(jīng)過(guò)90°角的轉(zhuǎn)折，壓力損失較大。2) 全立式冷壓室壓鑄機(jī)的特點(diǎn)：a) 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

8、失較小。b) 壓射沖頭垂直方向運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。c) 模具水平放置，活動(dòng)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(chǎn)效率較低，不容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。3) 臥式冷壓室壓鑄機(jī)的特點(diǎn)：a) 壓室與壓射沖頭均為水平放置，金屬液注入型腔時(shí)，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。b) 模具安裝方便，臥式壓鑄機(jī)一般設(shè)有中心和偏心多個(gè)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。c) 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。d) 壓室內(nèi)表面容易氧化。e) 金屬液在壓室內(nèi)暴露在大氣的表面積較大，壓射時(shí)容易將空氣、氧化物質(zhì)及其它雜質(zhì)帶

9、入型腔，引起壓鑄缺陷。綜合考慮鑄件的形狀及特點(diǎn)，選用臥式冷壓室壓鑄機(jī)。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(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(nèi)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(shí)不開(kāi)設(shè)溢流槽，故在計(jì)算時(shí)忽略。5.計(jì)算鎖模力：鎖模力是表示壓鑄機(jī)最基本參數(shù)，其作用是克服壓鑄充填時(shí)的脹型力，使模具分型面不致張開(kāi)，故設(shè)計(jì)壓鑄模時(shí)，首先確定脹型力的大小來(lái)選擇壓鑄機(jī)，當(dāng)壓鑄機(jī)的鎖模力大于脹行力，則可認(rèn)為該壓鑄機(jī)可以使用。 (式4.2)壓鑄機(jī)應(yīng)有的鎖模力(N)脹型力(N)安全系數(shù)(一般取1.25)主脹型力，與分型面上金屬的投影面積有關(guān)的脹型力(N)由側(cè)面脹型力引起的沿鎖模力方向上的分力(N)，本模具不含側(cè)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(jì)算

11、可得，F(xiàn)脹=479.5kN，F(xiàn)鎖599.375kN;故初步選定壓鑄機(jī)為J116型臥式冷室壓鑄機(jī)，壓鑄機(jī)主要參數(shù)見(jiàn)下表表4-2 J116型臥式冷室壓鑄機(jī)主要參數(shù)名稱數(shù)值名稱數(shù)值鎖模力(噸)63壓室最大容量(鋁)(公斤)0.6開(kāi)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(shù)(次/小時(shí))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(dòng)機(jī)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(jī)外形尺寸(毫米)3430*1200*1360壓室直徑

12、(毫米)304045壓鑄機(jī)重量(噸)3壓射比壓(公斤/厘米2)5651270五.壓鑄模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1. 成型零件設(shè)計(jì)1) 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)在于：a) 采用整體鑲塊簡(jiǎn)化加工工藝，提高模具制造質(zhì)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(jié)構(gòu)改變時(shí)，不致使整套模具報(bào)廢；e) 可按鑄件的幾何形狀在鑲塊上構(gòu)成復(fù)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(shè)計(jì)a) 確定收縮率表5-1 計(jì)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(jì)算模具成型

13、尺寸(式5.2)型腔尺寸計(jì)算公式：(式5.1)(式5.3)(式5.4)型芯尺寸計(jì)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(nèi)形的最小極限尺寸（mm）； 壓鑄件計(jì)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?yàn)镃T8級(jí)精度與IT14級(jí)精度相似，故取/4；0.7 尺寸補(bǔ)償和磨損系數(shù)計(jì)算值（mm）；取受分型面影響的誤差補(bǔ)償值為0.05，受影響時(shí)應(yīng)減去此補(bǔ)償值。表5-2 GB/T6414公差CT8級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算結(jié)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(jì)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(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)1) 動(dòng)、定模套板的設(shè)計(jì)(式5.5)采用圓形結(jié)構(gòu)，因?yàn)槭峭仔颓唬捎霉接?jì)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(qiáng)度，材料采用45號(hào)鋼，取900*105Pa具體尺寸如下圖所示：圖5-1定模套板圖5-2 動(dòng)模套板2) 動(dòng)模支承板的設(shè)計(jì)(式5.6)厚度計(jì)算公式：其中：h動(dòng)模支撐板厚度（cm）；L墊塊間距（cm）；B動(dòng)模支撐板長(zhǎng)度（cm）；彎 材料抗拉強(qiáng)度（105Pa），材料采用45號(hào)鋼，彎=1000*105Pa；F動(dòng)模支撐板所受總壓力（10N）。具體尺寸如下圖所示圖5-3 動(dòng)模支承板3) 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)a) 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)(式5.7)導(dǎo)柱直徑d：模具設(shè)計(jì)為四根導(dǎo)柱時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式dKA其中：圖5-4 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)圖d導(dǎo)柱導(dǎo)滑段直徑（mm）；A模具分型面上的表面積（mm

17、3）;K比例系數(shù)，0.070.09;算得d3.825mm，考慮本模具長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且為三根導(dǎo)柱形式，取d=20mm。其他尺寸如圖所示：圖5-5 導(dǎo)柱b) 導(dǎo)套設(shè)計(jì)導(dǎo)套設(shè)計(jì)要求：導(dǎo)套內(nèi)孔直徑D 與選用的導(dǎo)柱直徑d相同。圖5-6 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)圖表5-5 導(dǎo)套設(shè)計(jì)要求導(dǎo)套內(nèi)擴(kuò)孔直徑D1D1=D+0.5mm導(dǎo)套外徑d1d1D+（610）mm導(dǎo)套臺(tái)階外徑d2d2d1+（68）mm導(dǎo)滑段長(zhǎng)度l2l2kd比例系數(shù)k1.31.7導(dǎo)套總長(zhǎng)度l1l1模板厚度-35cm具體尺寸如下圖所示：圖5-7 導(dǎo)套c) 推板導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計(jì)具體尺寸如圖所示：圖5-8 推板導(dǎo)柱圖5-9 推板導(dǎo)套4) 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(méi)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(jì)算并取s推=90mm。a) 推板設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)組成及形式：圖5-11 推管推出機(jī)構(gòu)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(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用如圖復(fù)位機(jī)構(gòu)及限位釘形式：圖5-13 復(fù)位機(jī)構(gòu)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(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

19、成型零件型芯、定動(dòng)模鑲塊3C2W8VGB1299-8540推管、澆口套4Cr5MoSiV1GB1299-85-非成型零件推板、復(fù)位桿等推出與復(fù)位零件T8A50導(dǎo)柱、導(dǎo)套等導(dǎo)向零件和導(dǎo)滑零件T10A定模套板、動(dòng)模套板、支承板等支承與固定零件Q235-A2832定模座板、動(dòng)模座板、墊塊等模架零件45回火推出與復(fù)位機(jī)構(gòu)用板Q235-A4、螺釘選用表5-7 螺釘選用型號(hào)表螺釘類型型號(hào)定模套板螺釘4*M16*60 GB/T 70.1動(dòng)模支承板螺釘3*M10*65 GB/T 70.1動(dòng)模套板螺釘4*M20*240 GB/T 70.1動(dòng)模型芯固定板螺釘2*M5*16 GB/T 70.1六、壓鑄模的整體結(jié)構(gòu)壓

20、鑄模由定模和動(dòng)模兩大部分組成。定模固定在壓鑄機(jī)的定模安裝板上，隨動(dòng)模固定板移動(dòng)而與定模合模、開(kāi)模。合模時(shí)，動(dòng)模與定模閉合形成型腔，金屬液通過(guò)澆注系統(tǒng)在高壓作用下高速充填型腔；開(kāi)模時(shí)，動(dòng)模與定模分開(kāi)，推出機(jī)構(gòu)將壓鑄件從型腔中推出。1、壓鑄模的技術(shù)要求1) 模具的外形尺寸350x350x515；2) 選用的機(jī)器型號(hào)J116型臥式冷室壓鑄機(jī)；3) 選用的壓室直徑為30mm. 4) 壓鑄機(jī)的頂出形式為液壓中心頂出；5) 要求各個(gè)活動(dòng)部位靈活可靠，無(wú)卡死現(xiàn)象；6) 澆注系統(tǒng)試模后修至填充良好，視情況開(kāi)設(shè)溢流槽；7) 在動(dòng)、定模的側(cè)面打鋼?。寒a(chǎn)品名稱、模具圖號(hào)、產(chǎn)品圖號(hào)等。2、壓鑄模外形和安裝部位的技術(shù)要求1) 各模板的邊緣均應(yīng)倒角245°，安裝面應(yīng)光滑平整，不應(yīng)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(biāo)記，包括以下內(nèi)容：產(chǎn)品代號(hào)、模具編號(hào)、制造日期及模具制造廠家