压铸模具的整体设计 毕业论文.doc

摘 要 压力铸造是目前成型有色金属铸件的重要成型工艺方法。压铸的工艺特点是铸件的强度和硬度较高，形状较为复杂且铸件壁较薄，而且生产率极高。压铸模具是压力铸造生产的关键，压铸模具的质量决定着压铸件的质量和精度，而模具设计直接影响着压铸模具的质量和寿命。因此，模具设计是模具技术进步的关键，也是模具发展的重要因素。根据零件的结构和尺寸设计了完整的模具。设计内容主要包括：浇注系统设计、成型零件设计、冷却系统设计、推出机构设计以及模体结构设计。根据铸件的形状特点、零件尺寸及精度，选定了合适的压铸机，通过准确的计算并查阅设计手册，确定了成型零件以及模体的尺寸及精度，在材料的选取及热处理要求上也作出了详细说明，并在结合理论知识的基础上，借助于计算机辅助软件绘制了各部分零件及装配体的立体图和工程图,以保障模具的加工制造。根据有关资料，该课题铝合金铸件采用扁平侧面浇注系统，降低了浇注时金属液对型芯的冲击，确定了铸造工艺参数：铸件加工余量取0.10.75mm，收缩率为0.40.7，脱模斜度为515。模具整体尺寸为560315459mm，符合所选压铸机安装空间。推出机构采用11根端面直径8mm的圆截面推杆，推杆兼复位杆作用。经计算，推杆受力符合要求。通过电脑模拟显示，模具能够正常工作，开启灵活。关键词：压力铸造；压铸模具；铝合金铸件；abstract die-casting molding technology is playing a key role in non-ferrous metal structure forming processes. die-casting processs features are the strength and hardness of die casting on high, thin-walled castings with complex shape can be cast, and the production is efficient. the die-casting die is the key for the process of die casting, its quality decides the quality and accuracy of castings, and the design of the die-casting die affects its quality and operating life directly. therefore, designing the die-casting die is the key to technological progress; it is also an important factor in the development of mold.based mainly on parts of the design integrity of the structure and size, it scheme out the required spare parts. design elements include: design of gating system, forming part design, core-pulling mechanism design, the ejector design and the mold body structure design. according to the shape of features , parts size and accuracy, the author selected the appropriate die casting machine, through the exactly calculate and consult design handbooks, confirm the size and accuracy of the forming part and mold body structure, it also makes particular instruction on the material selection and the requirements of the heat treatment, with theoretical basis, plotting out pictorial drawing and casting drawing of the parts by using computer software to ensure the manufacture of die-casting die.based on the datum, use flat side gating system which can reduce pouring molten metal on the impact of cores, it ensure the technological parameter of the mold: the allowance of the casting was 0.10.75mm, shrinkage rate was 0.40.7, draft angle was 2545. the size of the die-casting mold was 900640835mm, which satisfy the space of the die casting machine which is chosen. the core-pulling mechanism of the mold was optional side slider core-pulling mechanism, introduced organizations selected two push plate. the diameter of the ejector pin with a cylindrical head was 26mm, and was also used as return pin. the stress of the ejector pin was conformance to the requirement by calculate. the simulation by computer shows that the mold works function normally, and it can dexterous and quickly to open.keywords: die casting; die-casting mold; zinc alloy castings; subbase ii 目 录摘 要iabstractii第1章 绪论11.1课题意义11.1.1 压力铸造的特点11.1.2压铸模具设计的意义21.2压铸发展历史、现状及趋势21.2.1压铸的发展历史21.2.2我国压铸产业的发展31.2.3压铸产业的发展趋势41.3毕业设计内容5第2章 压铸模具的整体设计72.1 铸件工艺性分析72.1.1 铸件立体图及工程图72.1.2 铸件分型面确定82.1.3 浇注位置的确定82.2 压铸成型过程及压铸机选用92.2.1 卧式冷室压铸机结构92.2.2 压铸成型过程102.2.3压铸机型号的选用及其主要参数112.3 浇注系统设计112.3.1 带浇注系统铸件立体图122.3.2 内浇口设计132.3.3 横浇道设计142.3.4 直浇道设计152.3.5 排溢系统设计152.4 压铸模具的总体结构设计16第3章 成型零件及斜滑块结构设计193.1 成型零件设计概述193.2浇注系统成型零件设计193.3 铸件成型零件设计213.3.1 成型收缩率213.3.2 脱模斜度213.3.3 压铸件的加工余量223.3.4铸件成型尺寸的计算223.4 成型零件装配图243.5 冷却水道的设计25第4章 推出机构和模体设计264.1 推出机构设计264.1.1 推出机构概述264.1.2 推杆机构的分类264.1.4 复位机构设计274.1.5 复位机构的设置294.1.6 推出、复位零件的表面粗糙度、材料及热处理后的硬度31 4.1.7 推出机构装配工程图.314.2 模体设计.324.2.1 模体设计概述324.2.2 模体尺寸334.2.3模板导向的尺寸334.2.4模体构件的表面粗糙度和材料选择344.3 模具总装图344.3 模具总装立体图和二维图35第5章 模具的估价37第6章 总结.38参考文献39致 谢41第1章 绪论1.1课题意义1.1.1 压力铸造的特点高压力和高速度是压铸中熔融合金充填成型过程的两大特点。压铸中常用的压射比压在几兆帕至几十兆帕范围内，有时甚至高达500mpa。其充填速度一般在0.5120m/s范围内，它的充填时间很短，一般为0.010.2s，最短的仅为千分之几秒。因此，利用这种方法生产的产品有着其独特的优点。可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件。其压铸出的最小壁厚：锌合金为0.3mm；铝合金为0.5mm。铸出孔最小直径为0.7mm。铸出螺纹最小螺距0.75mm。对于形状复杂，难以或不能用切削加工制造的零件，即使产量小，通常也采用压铸生产，尤其当采用其他铸造方法或其他金属成型工艺难以制造时，采用压铸生产最为适宜。铸件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。铸件的尺寸精度为it12it11面粗糙度一般为3.20.8m，最低可达0.4m。因此，个别压铸件可以不经过机械加工或仅是个别部位加工即可使用1。压铸的主要优点是：(1)铸件的强度和表面硬度较高。由于压铸模的激冷作用，又在压力下结晶，因此，压铸件表面层晶粒极细，组织致密，所以表面层的硬度和强度都比较高。压铸件的抗拉强度一般比砂型铸件高25%30%，但收缩率较低。(2)生产率较高。压力铸造的生产周期短,一次操作的循环时间约5 s3 min ,这种方法适于大批量生产。虽然压铸生产的优势十分突出，但是，它也有一些明显的缺点：(1)压铸件表层常存在气孔。这是由于液态合金的充型速度极快，型腔中的气体很难完全排除，常以气孔形式存留在铸件中。因此，一般压铸件不能进行热处理，也不宜在高温条件下工作。这是由于加热温度高时，气孔内的气体膨胀，导致压铸件表面鼓包，影响质量与外观。同样，也不希望进行机械加工，以免铸件表面显露气孔。(2)压铸的合金类别和牌号有所限制。目前只适用于锌、铝、镁、铜等合金的压铸。而对于钢铁材料，由于其熔点高，压铸模具使用寿命短，故钢铁材料的压铸很难适用于实际生产。至于某一种合金类别，由于压铸时的激冷产生剧烈收缩，因此也仅限于几种牌号的压铸。(3)压铸的生产准备费用较高。由于压铸机成本高，压铸模加工周期长、成本高，因此压铸工艺只适用于大批量生产2。(4)压铸件尺寸收到限制。因收到压铸机锁模力及装模尺寸的限制而不能压铸大型压铸件。对内凹复杂的铸件生产也比较困难。1.1.2压铸模具设计的意义模具是压铸件生产的主要工具，因此在设计模具时应尽量注意使模具总体结构及模具零件结构合理，安全可靠，便于制造生产，压铸模浇排系统需合理设计。模具的加工、装配要到位，配合需适当，压铸模具的优化也是一个重要方面。压铸模具的优良程度很大程度上取决浇注系统以及排溢系统的设计。压铸生产中，因为模具浇道形状、浇口与排溢口位置及压铸力等控制参数选择不合理导致压铸件缩孔、冷隔或者气孔等缺陷的情况常有出现。而对浇道和排溢口的形状、大小、位置以及压铸机压射工艺参数经过优化后可以大大减少这些缺陷3。综上所述，压铸模具的合理设计对于生产出高质量的铸件具有重要意义。1.2压铸发展历史、现状及趋势1.2.1压铸的发展历史压铸始于19世纪，其最初被用于压铸铅字。早在1822年，威廉姆乔奇（willam church）博士曾制造一台日产1.22万铅字的铸造机，已显示出这种工艺方法的生产潜力。1849年斯图吉斯（j. j. sturgiss）设计并制造成第一台手动活塞式热室压铸机，并在美国获得了专利权。1885年默根瑟（mersen-thaler）研究了以前的专利，发明了印字压铸机，开始只用于生产低熔点的铅、锡合金铸字，到19世纪60年代用于锌合金压铸零件生产。压铸广泛应用于工业生产还只是上世纪初，用于现金出纳机、留声机和自行车的产品生产。1904年英国的法兰克林（h. h. franklin）公司开始用压铸方法生产汽车的连杆轴承，开创了压铸零件在汽车工业中应用的先例。1905年多勒（h. h. doehler）研制成功用于工业生产的压铸机、压铸锌、锡、铜合金铸件。随后瓦格纳（wagner）设计了鹅颈式气压压铸机，用于生产铝合金铸件。这种压铸机是利用压缩空气推送铝合金经过一个鹅颈式通道压入模具内，但由于密封、鹅颈通道的粘咬等问题, 这种机器没有得到推广应用。但这种设计是生产铝合金铸件的第一次尝试。20世纪20年代美国的kipp公司制造出机械化的热室压铸机，但铝合金液有浸蚀压铸机上钢铁零部件的倾向，铝合金在热室压铸机上生产受到限制。1927年捷克工程师约瑟夫波拉克（jesef pfolak）设计了冷压室压铸机，由于贮存熔融合金的坩锅与压射室分离，可显著地提高压射力，使之更适合工业生产的要求，克服了气压热压室压铸机的不足之处，从而使压铸技术向前迈出重要一步3。20世纪50年代大型压铸机诞生，为压铸业开拓了许多新的领域。随着压铸机、压铸工艺、压铸型及润滑剂的发展，压铸合金也从铅合金发展到锌、铝、镁和铜合金，最后发展到铁合金，随着压铸合金熔点的不断增高而使压铸件应用范围也不断扩大4。1.2.2我国压铸产业的发展我国压铸工业在近半个世纪的发展中有了长足的进步。作为一个新兴产业，其每年都以8%12%的良好势头快速发展。目前，我国拥有压铸厂点及相关企业2600余家，压铸机近万台，年产压铸件50余万吨。其中铝压铸件占67.0%、锌压铸件31.2%、铜压铸件1.0%、镁压铸件0.8%。我国的压铸厂点及相关企业中，压铸厂点2000余家，占企业总数的80%以上，压铸机及辅助设备企业、模具企业、原辅材料企业近398家，占13.7%，科研、大专院校、学会等其他单位合计112个，占总数的3.8%5。压铸机生产方面，我国约有压铸机生产企业20多个，年生产能力超过1000台，压铸机的供应能力很强。其中的中小型压铸机的质量较好，大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口，2000吨以上的压铸机正在研制中5。种种情况表明，中国的压铸产业已经相当庞大。但是，与压铸强国相比，中国的压铸业还有着较大的差距。中国压铸企业的规模较小，企业素质不高，技术水平落后，生产效率较低。虽然与美国、日本等压铸先进国家相比，我国压铸件的生产占有一定的数量优势，但我国压铸企业以小型工厂为主，因此在管理水平和工作效率上，较之有很大的差距。另外，虽然我国生产的中小型压铸机质量较好，但大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口，每年进口压铸机100台以上6。由此可见，我国不能算作压铸强国，只能是压铸大国。近年来，由于中国工业的迅速发展，压铸产业已经逐渐向很多市场迈进。以中国的轿车工业压铸市场为支柱，中国的压铸业已经向摩托车行业、农用车行业、基础设施建设市场、玩具市场、家电产业等多个方向快速拓展，其势头方兴未艾7。1.2.3压铸产业的发展趋势由于整个压铸过程都是在压铸机上完成，因此，随着对压铸件的质量、产量和扩大应用的需求，开始对压铸设备提出新的更高的要求，传统压铸机已经不能满足这些要求，因此，新型压铸机以及新工艺、新技术应运而生。例如，为了消除压铸件内部的气孔、缩孔、缩松，改善铸件的质量，出现了双冲头（或称精、速、密）压铸；为了压铸带有镶嵌件的铸件及实现真空压铸，出现了水平分型的全立式压铸机；为了提高压射速度和实现瞬时增加压射力以便对熔融合金进行有效地增压，以提高铸件的致密度，而发展了三级压射系统的压铸机。又如，在压铸生产过程中，除装备自动浇注、自动取件及自动润滑机构外，还安装成套测试仪器，对压铸过程中各工艺参数进行检测和控制。它们是压射力、压射速度的显示监控装置和合型力自动控制装置以及电子计算机的应用等8。以下介绍的便是压铸行业中出现的新工艺技术。(1)真空压铸真空压铸是利用辅助设备将压铸型腔内的空气抽除且形成真空状态，并在真空状态下将金属液压铸成形的方法。其真空度通常在380600毫米汞柱的范围内，可以通过机械泵获得。而对于薄壁与复杂的铸件，真空度应该更高。由于型腔抽气技术的圆满解决，真空压铸在20世纪50年代曾盛行一时，但后来应用不多。目前，真空压铸只用于生产要求耐压、机械强度高或要求热处理的高质量零件，其今后的发展趋向是解决厚壁铸件和消除热节部位的缩孔，从而更有效地应用于可热处理和可焊接的零件。真空压铸的特点是：显著减少了铸件中的气孔，增大了铸件的致密度，提高了铸件的力学性能，并使其可以进行热处理。消除了气孔造成的表面缺陷，改善了铸件的表面质量。可减小浇注系统和排气系统尺寸。由于现代压铸机可以在几分之一秒内抽成需要的真空度，并且随着铸型中反压力的减小，增大了铸件的结晶速度，缩短了铸件在铸型中的停留时间。因此，采用真空压铸法可提高生产率10%20%.采用真空压铸时，镁合金减少了形成裂纹的可能性（裂纹时镁合金压铸时很难克服的缺陷之一，经常发生在型腔通气困难的部位），提高了它的力学性能，特别是可塑性。（2）充氧压铸国外在分析铝合金压铸件的气泡时发现，其中气体体积分数的90%为氮气，而空气中的氮气体积分数应为80%，氧气的体积分数为20%。这说明气泡中部分氧气与铝液发生了氧化反应。因此出现了充氧压铸的新工艺9。充氧压铸是消除铝合金压铸件气孔，提高铸件质量的一个有效途径。所谓充氧压铸是在铝液充填型腔，用氧气充填压室和型腔，以置换其中的空气和其他气体，当铝金属液充填时，一方面通过排气槽排出氧气，另一方面喷散的铝液与没有排除的氧气发生化学反应而产生三氧化二铝质点，分散在压铸件内部，从而消除不加氧时铸件内部形成的气孔。这种三氧化二铝质点颗粒细小，约在1m以下，其重量占铸件总重量的0.1%0.2%,不影响力学性能，并可使铸件进行热处理10。（3）精速密压铸精速密压铸是一种精确地、快速的和密实的压铸方法，又称套筒双冲头压铸法。国外在20世纪60年代中期开始在压铸生产中应用这一方法。精密速压铸法在很大程度上消除了气孔和缩松这两种压铸件的基本缺陷，从而提高了压铸件的使用性能，扩大了压铸件的应用范围。（4）半固态压铸半固态压铸是当金属液在凝固时，进行强烈的搅拌，并在一定的冷却速率下获得50%左右甚至更高的固体组分浆料，并将这种浆料进行压铸的方法。半固态压铸的出现，为解决钢铁材料压铸模寿命低的问题提供了一个方法，而且对提高铸件质量、改善压铸机鸭舌系统的工作条件，都有一定的作用，所以是用途的一种新工艺11。1.3毕业设计内容本课题设计内容是铝合金底盘座铸件压铸模具设计，主要包括浇注系统和排溢系统，成形零件，推出机构以及模体结构等，其设计步骤如下：（1）设计压铸模具总体结构；（2）设计浇注系统及溢流、排气系统的设计；（3）设计成型零件系统；（4）设计抽芯系统机构；（5）设计模体、顶出及复位机构。主要设计方法为：运用proe个模具的装配图、立体图和具体的零件图、立体图。然后对整个模具的工作过程进行模拟以保证其动作过程灵活。第2章 压铸模具的整体设计2.1 铸件工艺性分析2.1.1 铸件立体图及工程图所用零件为铝合金底盘座，铸件中心是一个较深的型腔，型腔的顶端有4个通孔，通孔向里边申进来了一些，从铸件的外观上看，有一个两级台阶。其立体图如图2-1，工程图如图2-2。图2-1 铸件立体图 2-2 铸件工程图2.1.2 铸件分型面确定压铸模的定模与动模表面通常称为分型面，分型面是由压铸件的分型线决定的。而模具上垂直于锁模力方向上的接合面，即为基本分型面。分型面的设计是压铸模具设计中的一项重要内容。分型面与压铸件的形状和尺寸、压铸件在压铸模中的位置和方向密切相关。分型面的确定对压铸模的结构和压铸件质量将产生很大的影响。此壳体铸件的分型面选择现有三种方案如图2-3所示。选择面，铸件位于动模和定模中间，铸件的同轴度不易保证。选择面，使铸件整体放在定模中，保证了铸件的同轴度，有利于气体的排出，同时i-i面也是铸件的最大投影面。选择面，由于合模不严会使分型面处产生飞边，不易清除痕迹，也不利于浇注系统的放置。根据分型面选择的基本原则，尽可能地使压铸件在开模后留在动模部分。由于压铸机动模部分设有顶出装置，因此，必须保证压铸件在开模时随着动模移动而脱出定模。设计时应考虑压铸件对动模型芯的包紧力大于对定模型芯的包紧力。保证压铸件的尺寸精度和表面质量，分型面应避免与压铸件的基准面响吻合，尺寸精度要求高的部位和同轴度要求高的外形或内孔，应尽可能设置在同一半模内。考虑压铸合金的性能，压铸合金的性能影响压铸工艺性。同一几何尺寸的压铸件，因压铸合金不同，而分型面位置也不同。综上分析决定选取面为该铸件的分型面。 图2-3 铸件分型面选择2.1.3 浇注位置的确定铸件中心有型芯，所以不宜采用中心浇注，因此采用底端浇注，浇注位置选在平台的端面。2.2 压铸成型过程及压铸机选用2.2.1 卧式冷室压铸机结构卧式冷室压铸机基本组成如图2-4所示。图2-4 卧式冷室压铸机1增压器；2蓄能器；3压射缸；4压射冲头；5压室；6定座板；7拉杆；8动座板；9顶出缸；10曲肘机构；11支承座板；12模具高度；13合模缸；14机体；15控制柜；16电机及泵此类压铸机的基本结构分为5部分：(1)压射机构 主要作用是在高压力下将熔融的金属液压入型腔的压射机构。压射压力、压射速度等主要工艺参数都是通过它来控制的，其中包括压室、压射冲头、压射缸、增压器和蓄能器。(2)合模机构 其作用是实现压铸模的开启和闭合动作，并在压射成型过程中具有足够而可靠的锁模力，以防止在高压压射时，模具被推开或发生偏移。(3)顶出机构 在压铸件冷却固化成型并开启模具后，顶出缸驱动压铸模的推出机构，将成型压铸件及浇注余料从模具中顶出，并脱出模体，其中包括顶出缸和顶杆。(4)传动系统 通过液压传动或机械传动完成压铸过程中所需要的各种动作。包括电机、各种液压泵及机械传动装置。(5)控制系统 控制系统控制柜指令液压系统和机械系统的传动元件，按压铸机压射过程预定的工艺路线和运行程序动作，将液压动作和机械动作有机的结合起来，完成准确可靠、协调安全的运行规则12。2.2.2 压铸成型过程卧式冷室压铸机的压住成型过程主要分为4个步骤，如图2-4所示。 (a)合模过程 (b)压射过程 (c)开模过程 (d)铸件推出过程图2-5 压铸成型过程(a)合模过程 压铸模闭合后，压射冲头1复位至压室2的端口处，将足量的液态金属3注入压室2内。(b)压射过程 压射冲头1在压射缸中压射活塞高压作用下，推动液态金属3通过压铸模4的横浇道6、内浇口5进入压铸模的型腔。金属液充满型腔后，压射冲头1仍然作用在浇注系统，使液态金属在高压状态下冷却、结晶、固化成型。(c)开模过程 压铸成型后，开启模具，使压铸件脱离型腔，同时压射冲头1将浇注余料顶出压室。(d)推出铸件过程 在压铸机顶出机构作用下，将压铸件及其浇注余料顶出，并脱离模体，压射冲头同时复位13。2.2.3压铸机型号的选用及其主要参数本课题设计的压铸件在分型面的投影面积为242.5，铸件的质量为0.568kg,铝合金一般件的推荐压射比压为3050mpa，在这里选择40mpa,动模板最小行程为22/mm，用常用的卧式冷室压铸机，其型号为j1113d.数如下：压射力为85150kn；压室直径为4060mm；最大浇注量（铝）为1.4kg；浇注投影面积为94374；动模板行程为320mm；拉缸内空间水平垂直为650mm670mm。(1).确定压铸机的锁模力主胀力的计算 =970kn （2-1）分胀力的计算 =0n （2-2）由此可以得到该铸件所需的锁模力： =1261kn （2-3）(2) .压室容量的估算压铸机的初步选定后，压射比压和压室直径的尺寸相应地得到确定，压室可容纳的金属液的质量也是一个定值，但是否能够容纳每次浇注的金属液的质量，必需按公式进行核算，即 （2-4）式中，是压室容纳金属液质量(kg);是每次浇注的质量（kg）,等于铸件质量、浇注系统质量及排益系统质量之和（kg）. (2-5) 式中，是压室的直径(cm);l是压室的长度，包括浇道的长度（cm）;是液态合金的密度（g/）;k为压室充满度，一般取60% 80%.由上式2-5可以计算出压室的长度： =6.3mm （2-6）2.3 浇注系统设计压铸模浇注系统是将压铸机压室内熔融的金属液在高温高压高速状态下填充入压铸模型腔的通道。它包括直浇道、横浇道、内浇口、以及溢流排气系统等。它能调节充填速度、充填时间、型腔温度，因此它决定着压铸件表面质量以及内部显微组织状态，同时也影响压铸生产的效率和模具的寿命14。2.3.1 带浇注系统铸件立体图铸件立体图如图2-6所示，溢流槽设于分型面圆周外边，用于有序的排除型腔中的气体和排除并容纳冷污的金属液以及其他氧化物。 图2-6 带浇注系统铸件2.3.2 内浇口设计 （1）内浇口速度利用参考文献15可以得到如下表： 表2-1 常用填充速度合金简单壁厚铸件一般铸件复杂壁厚铸件铜、锌合金1015151520镁合金202525353540铝合金101515252530 由表2-1可以知道，铝合金铸件内浇口充填速度vn的推荐值为1030m/s，压铸件的壁厚约为5.8mm，在这里选取内浇口速度为20m/s。 （2）充填时间 经计算，压铸件的平均壁厚约为5.8mm，利用参考文献16中的经验公式。 t=35(b-1) （2-7）式中t-充填时间，ms；b-压铸件平均壁厚，mm 可求出t=35(5.8-1)=168ms=0.168s。（3）内浇口截面积的确定内浇口截面积的确定是内浇道设计中的一个重要环节，压铸技术研究人员通过理论推导，结合典型压铸件的实验结果，得出了内浇道截面积的理论计算和经验公式方法。 (2-8)式中：ag内浇口横截面积，；通过内浇口金属液的总质量，；液态金属的密度，； vg内浇口流速，； t型腔的填充时间，；v通过内浇口金属液的体积，cm3；vn型腔的充填速度，。由铸件的三维图可以测出来铸件的体积为237，这样可以算出来铸件的质量为0.568kg。经过计算可以得到： 71 (2-9) (4)内浇口厚度、宽度的确定本课题比较适宜采用夹角较小的扩散式外侧浇道，内浇道宽度为压铸件直径的60%左右，内浇道在靠近凸台处，将金属液填充凸台和中心部位，气体、夹渣挤向内浇道两侧，从两侧的溢流槽、排气槽中排除，改善了充填排气和压力传递的条件，效果较好。由此可以知道内浇口宽度为70mm.厚度为1.0mm。2.3.3 横浇道设计（1）横浇道的形式及尺寸根据铸件及内浇口特点，选用弧形浇道，截面为弧形。浇道尺寸设计如下：（a） 弧形浇道入口的面积与内浇口面积之比，一般取在（1.22.0）：1 取 （b）计算弧形浇道入口截面积. 1.2710=852（c）选择弧形浇道入口处宽度与厚度之比，一般取（23）：1 取 （d）计算弧形浇道入口处宽度与厚度 =40mm，=21.3mm （e）确定弧形浇道的长度l,一般取l:1 取l:=1.14 ，l=1.1470=80mm （2）横浇道与内浇口的连接方式图2-7 横浇道立体图及具体尺寸 为了防止金属液对型芯的正面冲击，横浇道与内浇口采用了端面联接的方式，见图2-8。 图2-8 端面联接方式图2-8中具体尺寸为：；。2.3.4 直浇道设计直浇道尺寸由浇口套尺寸决定。浇口套内径与压室内径相同，由于压铸机选择型号为j1113d，其压室直径为40，50，60。选取40为浇口套内径，其他尺寸根据情况自行设计，具体尺寸见附录。2.3.5 排溢系统设计为了提高压铸件的质量，在金属液充填型腔的过程中应尽量排除型腔中的气体，排除混有气体和被涂料残余物勿扰的前流冷污金属液，这就需要设置溢流、排气系统，它包括溢流槽和排气槽。溢流、排气系统还可以弥补由于浇注系统设计不合理而带来的一些铸造缺陷。 一、溢流槽设计 （1）溢流槽的作用 a.排除型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的前流冷污金属液。 b.控制金属液的流动状态，防止局部产生涡流。 c.调节磨具的温度场分布，改善模具的热平衡状态。 d.作为压铸件脱模时推杆推出的位置，防止压铸件变形，避免在压铸件在开模时随动模带出。 如图2-9所示，选用梯形结构的排溢系统 图2-9 排溢系统结构（2）溢流槽尺寸设计溢流槽尺寸选取：溢流口厚度h=0.5mm；溢流口长度l=4mm；溢流口宽度s=72mm；溢流槽半径r=15mm。二、排气道设计排气道相关尺寸选取为：排气槽深度为0.12mm；宽度为15mm。2.4 压铸模具的总体结构设计压铸模由定模和动模两个主要部分组成。定模固定在压铸机压室一方的定模座板上，是金属液开始进入压铸模型腔的部分，也是压铸模型腔的所在部分之一。定模上有直浇道直接与压铸机的喷嘴或压室连接。动模固定在压铸机的动模座板上，随动模座板向左、向右移动与定模分开和合拢，一般抽芯和铸件顶出机构设于其内。压铸模具的基本结构及零件明细表如图2-10所示，它通常包括以下六个部分。（1）成型零件部分。在合模后，由动模镶块和型腔镶块形成一个构成压铸件形状的空腔，通常称为成型镶块。构成成型部分的零件即为成型零件。成型零件包括固定的和活动的镶块与型芯，如图中的镶块、主型芯、小型芯以及侧型芯等。有时成型零件还构成浇注系统的一部分，如内浇口、横浇道、溢流口和排气道等。（2）浇注系统。浇注系统是熔融金属由压铸机压室进入压铸模成型空腔的通道，如图中浇口套、浇道镶块以及横浇道、内浇口、排溢系统等。由于成型零件和浇注系统的零件均与高温的金属液直接接触，所以它们应选用经过热处理的耐热钢制造。（3）模体结构。各种模板、座架等构架零件按一定程序和位置加以组合和固定，将模具的各个结构件组成一个模具整体，并能够安装到压铸机上，如图中的垫块、支撑板、动模压板、定模套板、定模座板和动模座板等。导柱和导套是导向零件，又被称为导准零件。它们的作用是引导动模板与定模板在开模和合模时能沿导滑方向移动，并准确定位。（4）顶出和复位机构。将压铸件或浇注余料从模具上脱出的机构，包括推出零件和复位零件，如图中的推杆、推杆固定板和推板。同时，为使顶出机构在移动时平稳可靠，往往还设置自身的导向零件推板导柱和推板导套。为便于清理杂物或防止杂物影响推板的正确复位，还在推板底部设置限位钉。（5）侧抽芯机构。当压铸件侧面有侧凹或侧凸结构时，则需要设置侧抽芯机构，如图中斜滑块、侧型芯、斜滑块限位钉、弹顶销、弹簧等。（6）其它。除以上各结构单元外，模具内还有其它用于固定各相关零件的内六角螺栓以及销钉等17。图2-10 模具总装图第3章 成型零件3.1 成型零件设计概述成型零件是与高温金属液接触的零件，用于形成浇注系统和铸件。成型零件由浇注系统成型零件和铸件成型零件两部分组成。（1）浇注系统成型零件：浇道镶块、浇口套，用于形成浇注系统。（2）铸件成型零件：型芯、镶块、斜滑块块，用于形成铸件。成型零件的结构形式主要可以分为整体式和组合式两类。1）整体式结构 型腔和型芯都由整块材料加工而成，即型腔或型芯直接在模板上加工成型。2）整体组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，装入模板的模套内，再用台肩或螺栓固定。3）局部组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，局部镶有成型镶块的组合形式。4）完全组合式结构 由多个镶拼件组合而成的成型空腔。成型零件直接接触高温、高压、高速的液态金属，受机械冲击、磨损、热疲劳和化学侵蚀的反复作用，热应力和热疲劳导致的热裂纹则是破坏失效的主要原因，所以对成形零件的尺寸精度的要求尺寸精度高3-4级，对粗糙度的要求比铸件粗糙度高2级。3.2浇注系统成型零件设计（1）浇口套的结构在浇口套中形成直浇道，常用浇口套的结构形式如图3-1所示。图（a）由于制造和装卸比较方便，在中小型模具中应用比较广泛。图（b）是利用台肩将浇口套固定在两模板之间，装配牢固，但拆装均不方便。图（c）是将压铸模的安装定位孔直接设置在浇口套上。图（d）、（e）型式用于中心进料图 （f）是导入式直浇道的结构型式。本课题选用图（a）的形式。图3-1 浇口套结构形式（2）浇口套与压室的连接方式连接方式如图3-2所示。图3-2（a）为平面对接：为了保证同轴度应提高加工精度和装配精度。图3-2（b）保证了它们的同轴度要求。图3-2 浇口套与压室连方式接本课题采用（a）类连接，即平面对接的方式，此类连接便于装卸。（3）浇口套的尺寸与配合精度浇口套尺寸根据具体情况设计，具体尺寸参见附录。配合精度：取、取、取 、取、取。（4）浇注系统成型零件的材料和硬度的要求压铸模具的浇注系统成型零件直接与高温、高压、高速填充的液态金属液接触，在短时间内温度变化很大，压铸模的工作环境十分恶劣，因此对浇注系统成型零件材料的选择应慎重。底座铸件模具设计按国家标准选取的材料为4cr5mosiv1,热处理要求为4448hrc。3.3 铸件成型零件设计3.3.1 成型收缩率成型收缩率是指铸件收缩量与成型状态铸件尺寸之比，收缩分三种情况（见图3-3）：（1）自由收缩 在型腔内的压铸件没有成型零件的阻碍作用，图中。（2）阻碍收缩 如图中，有固定型芯的阻碍作用。（3）混合收缩 如图中，这种情况较多。图3-3 压铸件收缩率的分类由参考文献16中查得铝合金的自由收缩率为0.6%0.8%，阻碍收缩率为0.3%0.4%，混合收缩率为0.4%0.6%。取041铝合金的自由收缩=0.7%，阻碍收缩为，混合收缩为=0.5%。3.3.2 脱模斜度（1）脱模斜度的选取标准1）不留加工余量的压铸件。为了保证铸件组装时不受阻碍，型腔尺寸以大端为基准，另一端按脱模斜度相应减少；型芯尺寸以小端为基准，另一端按脱模斜度相应增大。 2）两面均留有加工余量的铸件。为保证有足够的加工余量，型腔尺寸以小端为基准，加上加工余量，另一端按脱模斜度相应增大；型芯尺寸以大端 为基准，减去加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。3）单面留有加工余量的铸件。型腔尺寸以非加工面的大端为基准，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。型芯尺寸以非加工面的小端为基准，减去斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应放大。（2）脱模斜度的尺寸配合面外表面最小脱模斜度取，内表面最小脱模斜度取。非配合面外表面最小脱模斜度取， 内表面最小脱模斜度取1。由于底座内腔深度50mm，则脱模斜度可取小19。3.3.3 压铸件的加工余量由于铸件具有较为精确的尺寸和良好的铸造表面，所以一般情况下，可以不进行机械加工。同时，由于压铸件内部可能有气孔，所以应尽量避免再进行机械加工。但是，某些部位还是应该进机械加工。如装配表面、装配孔、成型困难没有铸出的一些形状，去除内浇口、溢流口后的多余部分等。底座铸件的加工余量选取根据参考文献15中推荐的加工余量选择，平面按最大边长确定，孔按直径确定。3.3.4铸件成型尺寸的计算成型零件表面受高温、高压、高速金属液的摩擦和腐蚀而产生损耗，因修型引起尺寸变化。把尺寸变大的尺寸称为趋于增大尺寸，变小的尺寸称为趋于变小尺寸。在确定成型零件尺寸时，趋于增大的尺寸应向偏小的方向取值；趋于变小的尺寸应向偏大的方向取值；稳定尺寸取平均值。根据参考文献16，成型零件尺寸的计算公式如下： 式中：成型件尺寸；成型零件制造偏差；压铸件尺寸（含脱模斜度、加工余量）；收缩率；n补偿系数；压铸件尺寸偏差。n为损耗补偿系数，由两部分构成，其一是压铸件尺寸偏差的，其二是磨损值，一般为压铸件尺寸偏差的，因此。成型零件尺寸制造偏差=。已知铸件尺寸公差等级为ct5，根据参考文献查表可得铸件基本尺寸的相应尺寸公差。由铸件图可知型腔尺寸有：109，。型芯尺寸有：。中心尺寸有：。(1)型腔尺寸计算型腔的尺寸是趋于增大尺寸，应选取趋于偏小的极限尺寸。计算公式为：(2)型芯尺寸计算型芯的尺寸是趋于减小的尺寸，应选取趋于偏大的极限尺寸。计算公式为： (3)中心距位置尺寸计算中心距离尺寸是趋于稳定的尺寸，其偏差规定为双向等值。公式为： 3.4 成型零件装配图定模与动模合拢后形成的空腔通常称为型腔，而构成型腔的零件即为成型零件。成型零件包括固定和活动的镶块与型芯。模具成型零件装配图如图3-4所示。图3-5 铸件成型零件装配图1分流锥：2分流锥：3定模套板：4大型芯：5螺钉：6小型芯3.5冷却系统设计冷却水道的设计计算 1.计算压铸过程中金属液传入模具的热流量 （3-5） 式中是压铸金属的质量，经测量；是压铸合金从浇注温度到压铸件推出温度散发出的热量，查2表7-13，取铝合金的；是每小时压铸的次数，取。将数据代入式（3-5）得： 2.冷却水道计算公式如下： （3-6）式中是冷却水道的长度；是单位长度冷却水道从模具中吸收的热量，查2表7-14，取（初选直径为的冷却水道），将数据代入式（3-6）得：根据模具的实际情况，在定模宽度方向设置四根冷却水道。查表可以知道冷却水道的直径为10cm。第4章 推出机构和模体设计4.1 推出机构设计4.1.1 推出机构概述开模后，是压铸件从成形零件上脱出的机构称为推出机构。推出机构一般设置在动模部分。推出机构一般由下列部分组成：（1）推出元件。直接推动压铸件脱落，如推杆、推管、以及卸料版、成型推块等。（2）复位元件。在合模过程中，驱动推出机构准确地回复到原来的位置，如复位杆、卸料板等。但在侧抽芯机构是斜滑块侧抽芯机构时，合模时，在定模板的推动作用下，斜滑块沿斜向导滑槽准确复位，所以无需设置推出机构的复位元件。（3）限位元件。调整和控制复位装置的位置，起止