汽车雾灯灯座压铸模设计及成型零件制造工艺设计毕业论.doc

分 类 号 TG249.2 密 级 公开 宁 宁波大红鹰学院 毕业设计(论文) 汽车雾灯灯座压铸模设计及汽车雾灯灯座压铸模设计及 成型零件制造工艺设计成型零件制造工艺设计 所在学院机械与电气工程学院 专 业机械设计制造及其自动化 班 级09 机自 2 班 姓 名张文强 学 号091280239 指导老师张玉玺 2013 年 3 月 31 日 诚诚 信信 承承 诺诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文） 汽车雾灯灯座压 铸模设计及成型零件制造工艺设计均系本人独立完成，没有抄袭行 为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由 本人承担。 承承诺诺人（人（签签名）：名）： 年年 月月 日日 第 1 章 绪论 I 摘 要 近年来，我国的铸造生产又取得了长足的进展。我国虽然是一个铸造大国，但同 发达国家相比，各方面的水平还相距甚远。要跟上当代科技发展的脚步，铸造生产的 铸件必须达到高精度、壁薄、高强度的水平要求。要经济地生产出优质铝合金压铸件， 主要是要有合理的压铸工艺和高质量的压铸模。 本课题是针对汽车雾灯灯座进行压铸模设计并分析其制造工艺与压铸工艺，根据 零件进行工艺分析，制定工艺方案，选择最优的成型方案。并选择合适的压铸机，其 次进行压铸模具的设计，并制定工序卡片，校核设计过程中的数据，进行优化处理。 关键词：汽车雾灯灯座，压铸模设计，压铸工艺，成型零件，制造工艺 II Abstract In recent years, casting production in our country has made considerable progress. Although China is a great power for casting, but compared with developed countries, the level is still far. Casting of foundry production to keep up with the pace of contemporary technology must with high precision, thin-walled, high-strength level requirements. To economically produce high quality aluminum die casting, a reasonable die casting process and high-quality die-casting mold are mainly required. This topic is aimed at fog lamp holder of car to design die-casting mold and analyze the manufacturing process and die casting process. According to parts for process analysis, and then develop the technology program, select the optimal molding program. And choose the die casting machine, followed by die-casting mold design and draft processes card, checking data in the design process to optimize the processing. Keywords：fog lamp holder of car, die-casting mold design, die-casting process, forming part , manufacturing process 第 1 章 绪论 III 目 录 摘摘 要要.I ABSTRACT II 目目 录录III 第第 1 章章 绪论绪论1 1.1 背景与意义.1 1.2 论文构成及研究内容1 第第 2 章章 汽车雾灯灯座压铸件的设计汽车雾灯灯座压铸件的设计2 2.1 压铸件的精度、表面粗糙度及收缩率2 2.1.1 压铸件的尺寸精度.2 2.1.2 表面粗糙度.2 2.1.3 收缩率.2 2.2 压铸件基本结构单元设计3 2.2.1 脱模斜度.3 2.2.2 加强筋.3 2.2.3 螺纹孔.3 第第 3 章章 方案论证方案论证4 3.1 一模几腔的论证4 3.2 型芯设置的方案论证4 3.3 浇口位置设置的方案论证5 3.4 冷却系统设置的方案论证6 第第 4 章章 分型面设计分型面设计7 4.1 分型面的形式与设计原则7 4.2 分型面的位置设计7 第第 5 章章 浇注系统设计与排溢系统设计浇注系统设计与排溢系统设计9 5.1 浇注系统设计9 IV 5.1.1 直浇道设计.9 5.1.2 横浇道设计.10 5.1.3 内浇口设计.11 5.2 溢流与排气系统设计12 第第 6 章章 压铸机的选择与校核压铸机的选择与校核13 6.1 估算锁模力13 6.2 预选压铸机13 6.3 比压选择与核算14 6.4 充填率计算15 6.5 定型15 第第 7 章章 汽车雾灯灯座压铸模成型零件设计汽车雾灯灯座压铸模成型零件设计16 7.1 成型零件结构设计16 7.1.1 成型零件结构形式.16 7.1.2 成型零件的固定.16 7.1.3 成型零件结构尺寸.16 第第 8 章章 汽车雾灯灯座压铸模模体设计与计算汽车雾灯灯座压铸模模体设计与计算18 8.1 确定动定模套板边框厚度尺寸18 8.2 动定模座板与垫块的设计19 8.2.1 定模座板的设计.19 8.2.2 动模座板与垫块的设计.20 8.3 导向机构的设计21 8.3.1 导柱的结构和尺寸.21 8.3.2 导套的结构与尺寸.22 8.3.3 导柱与导套的配合形式.23 第第 9 章章 推出机构设计推出机构设计24 9.1 推出机构设计要点24 9.1.1 推出部位的选择.24 第 1 章 绪论 V 9.1.2 推出力和受推压力.24 9.1.3 推出距离.24 9.2 推杆推出机构25 9.2.1 推杆的设计.25 9.2.2 推板尺寸.25 9.3 推出机构的复位25 9.4 推出机构的导向25 第第 10 章章 压铸模的技术要求压铸模的技术要求26 10.1 压铸模的技术要求26 10.1.1 压铸模零件的公差与配合.26 10.1.2 压铸模零件表面粗糙度.28 10.2 压铸模常用材料的选用及热处理要求28 10.2.1 成型零件材料选用及热处理要求.28 10.2.2 非成型零件材料选用及热处理要求.29 第第 11 章章 制定汽车雾灯灯座压铸模成型零件制造工艺制定汽车雾灯灯座压铸模成型零件制造工艺30 11.1 设计汽车雾灯灯座压铸模动模零件30 11.2 分析动模零件工艺并制定工艺和工序卡30 11.2.1 分析动模零件工艺30 11.2.2 动模零件工艺规程的设计30 11.2.3 动模零件加工工艺及工序卡的设计31 总结总结39 参考文献参考文献40 致致 谢谢41 附录附录42 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 1.1 背景与意义 1背景 压力铸造是一种精密的特种铸造方法，是所有特种铸造方法中生产速度最 快的一种方法，广泛应用于航空、汽车、电子、日用五金等工业。压铸模是用 在压铸件上的生产压铸件的金属永久模，它是具有不同作用的金属件的组合。 压铸模、压铸机和压铸合金共同构成一个压铸工艺系统。 高速度和高压力是压力铸造时金属液填充成型过程中的两大特点，也是与 其他铸造方法最根本的区别。由于其极快的充填速度，大大提高了生产效率： 但由于要求较高的充填压力，同时也对压铸模和压铸机械有较高的要求。 模具在我国国民经济中的地位非常重要。模具生产技术的高低，已成为衡 量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而模具在很大程度上决定着产品的 质量、效益和新产品的开发能力。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展， 促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。 2意义 可以综合运用自己所学的知识，来解决一些实际问题。通过自身的技能水 平、理论知识、并结合各方面的资料，来对零件进行设计。在设计过程中，可 以提高实际的工作能力，资料的整理能力，对零件的设计绘图能力，与撰写论 文的能力。并可以在设计当中及时了解自身的不足所在，通过不断的学习，来 使自身具备更好的才能。 1.2 论文构成及研究内容 1.阅读 2 篇与课程相关的最新英文文献，并翻译其中一篇； 2.查阅和整理文献并提交一篇反映课题内容的文献综述； 3.提交一份开题报告，完成汽车雾灯灯座零件图、毛坯图及其压铸模具总 图设计、确定模具的主要压铸成形工艺参数，选择二个成型零件进行制造工艺 设计； 4.按照开题报告的进度计划，独立进行模具设计所需的数据计算，结合相 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 2 关课程中涉及的经验公式与经验数据，撰写论文。 第 2 章 汽车雾灯灯座压铸件的设计 汽车雾灯灯座零件所选的材料为 ADC12，Al-Si-Cu 系合金，是一种压铸铝 合金。因为相对于铝合金，锌合金比重较大，且时间长了易老化，抗蚀性差； 镁合金比重虽小，但不够耐热，承重能力差；铜合金熔点较高，会降低磨具寿 命。出于汽车雾灯灯座的用途，选择铝合金 ADC12 作为其成型材料，是因为铝 合金表面会形成一层致密的氧化膜，而且耐热，质量轻。 2.1 压铸件的精度、表面粗糙度及收缩率 2.1.1 压铸件的尺寸精度 参考金属压铸工艺与模具设计表 3.1 压铸件尺寸公差等级，铝合金可 能达到的公差等级（GB 1800-79）为 11，配合尺寸公差等级（GB 1800-79） 1213. 孔中心距尺寸 孔中心距尺寸公差如表 2.1 所示，两圆孔处取 0.3，其他处取 0.23. 表表 2.12.1 铝合金孔中心距尺寸公差铝合金孔中心距尺寸公差 基本 尺寸 -1818-3030-5050-8080- 120 120- 160 160- 210 210- 260 铝合金 0.10.120.150.230.30.350.40.48 2.1.2 表面粗糙度 通过查阅资料，选取压铸件的表面粗糙度为 GB 1031-83 的 Ra2.5- 0.63m。 2.1.3 收缩率 薄壁压铸件收缩率小，厚壁压铸件收缩率大。压铸件收缩率受模具型腔温 度不均匀的影响，靠近浇口处型腔温度高，收缩率较大；远离浇口处型腔温度 第 2 章 汽车雾灯灯座压铸件的设计 3 较低，收缩率较小。通过查阅资料，查的常用压铸铝合金的计算收缩率为 0.5%。 2.2 压铸件基本结构单元设计 2.2.1 脱模斜度 在设计压铸件时在结构上留有脱模斜度利于压铸件从压铸模中脱出，及防 止铸件表面划伤。在满足压铸件使用要求的条件下，脱模斜度尽可能取大值。 参考下表 2.2，取铝合金配合面外表面最小脱模斜度为 15，内表面 30，非配 合面外表面最小脱模斜度为 30，内表面 1。 表表 2.22.2 最小脱模斜度值最小脱模斜度值 配合面最小脱模斜度非配合面最小脱模斜度合金种类 外表面内表面外表面内表面 锌合金 10151545 铝合金 1530301 镁合金 1530301 铜合金 30451130 2.2.2 加强筋 由于该零件在圆柱面与椭圆面相交处受力较大，故在该处设置对称布置的 加强筋，壁厚均匀且方向与料流方向一致。在矩形孔和两个圆孔处，由于壁厚 较薄，故设置加强筋，可以防止、减少压铸件收缩变形和脱模时的变形和开裂， 还可以作为金属液充填时的辅助通道。 2.2.3 螺纹孔 在圆柱面与椭圆面相交处的两加强筋之间有两处螺纹孔，从零件上看，两 螺纹孔直径很小，如果直接压铸成型，产生收缩时，孔易变形，其中心轴易产 生偏斜，影响灯座和车体的配合，故对于两螺纹孔在零件铸造完成后，再进行 机械加工，而且机械加工的螺纹孔尺寸精度、形状及表面粗糙度更好一些。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 4 第 3 章 方案论证 3.1 一模几腔的论证 由于零件本身几何尺寸较小，根据估算锁模力的计算和所选的压铸机，若 选用一模一腔，估算的锁模力远小于压铸机的锁模力，即压铸机压铸能力没有 得到充分应用。而选用一模两腔，估算的锁模力比较接近压铸机的锁模力，而 且生产效率得到了提高。故本设计选用一模两腔。 3.2 型芯设置的方案论证 如图 3.1 所示为汽车雾灯灯座的三维线框图，若不设置型芯，虽然简化了 加工制造，但对后期修模来说要求很大，很可能会使模具直接报废。例如对灯 座底板下面的四根小柱子这里采用一个连环方案。一开始先不在四根小柱子处 设置型芯，待加工后观察此处是否粘膜。若有一处或几处小柱子粘膜，则在成 型四个小柱子处通过线切割割出四个孔用于安装四个小型芯，下次生产若再发 生粘膜，只需将发生粘膜处的型芯替换掉即可。设置了型芯可以提高模具的使 用周期，对后期修模比较容易，而且提高了互换性。 第 3 章 方案论证 5 图图 3.13.1 汽车雾灯灯座的三维线框图汽车雾灯灯座的三维线框图 3.3 浇口位置设置的方案论证 若浇口位置设置在曲面的对面侧，如图 3.2 所示，进浇位置距离曲面较远， 不利于曲面的成型，由于角度突变，会产生回流现象，曲面的表面质量也不好。 金属液在充填的过程中因距离较长而损失过多的热量会产生冷隔或花纹。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 6 图图 3.23.2 浇口位置设置在曲面的对面侧浇口位置设置在曲面的对面侧 若浇口位置设置在曲面侧，如图 3.3 所示，进浇口到曲面距离短，有利于 铸件和曲面的成型，对曲面的表面质量有利。在曲面侧也是压铸件的厚壁处， 此处设置较厚内浇口，还可以提高补缩的效果。 第 4 章 分型面设计 7 图图 3.33.3 浇口位置设置在曲面侧浇口位置设置在曲面侧 3.4 冷却系统设置的方案论证 冷却系统是比较重要的，它对模具的寿命、产品的脱模等都有很重要的意 义。如果没有水路就比较容易粘模，导致产品变形。模具温度过高，造成模具 被冲蚀，龟裂。但是汽车雾灯灯座压铸件较小，且壁薄，其所需的压射比压也 不高，压铸件能够自燃冷却而不影响生产，在这里设计了冷却水道没有明显的 优势，反而增加了结构的复杂性，所以该模具无需设置冷却系统。但由于在直 浇道和分流锥处集热比较严重，故在此处设置了冷却水管。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 8 第 4 章 分型面设计 4.1 分型面的形式与设计原则 将模具适当的地分成两个或两个以上可以分离的主要部分，可以分离部分 的接触表面分开时能够取出压铸件及浇注系统，成型时又必须紧密接触，这样 的接触表面称为模具的分型面。 分型面的形状基本上有以下几种形式：平直分型面、倾斜分型面、阶梯分 型面、曲面分型面、直分型面等几种形式。 压铸件上位于模具分型面处的面也就是压铸件上的分型面。分型面与铸件 在模具中的位置、浇注系统及排溢系统的布置、模具的结构、压铸件的精度等 有密切的关系，选择分型面应符合以下原则： （1）分型面应选在压铸件外形轮廓尺寸最大截面处。 （2）选择的分型面应使压铸件在开模后留在动模。 （3）分型面选择应保证压铸件的尺寸精度和表面质量。 （4）分型面应尽量设置在金属流动方向的末端。 （5）分型面选择应便于模具加工。 （6）选择分型面时应尽量减小压铸件在分型面上的投影面积。 （7）在几个方向有型芯的情况下，应尽量将抽芯距短的、投影面积小的型 芯作侧向型芯。 4.2 分型面的位置设计 由于汽车雾灯灯座的曲面是规则的，所以选择平直分型面，分型面为一平 面且平行于压铸机动、定模安装板平面。该分型面选择在零件的底部如图 4.1 所示。 第 5 章 浇注系统设计与排溢系统设计 9 图图 4.14.1 汽车雾灯灯座分型面汽车雾灯灯座分型面 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 10 第 5 章 浇注系统设计与排溢系统设计 浇注系统与排溢系统是一个不可分割的整体，共同对充填过程起着控制作 用。 5.1 浇注系统设计 浇注系统是熔融金属在压力作用下充填模具型腔的通道。在压铸过程中， 浇注系统除了引导金属液进入型腔之外，还对压力、速度、温度、排气等起调 节作用，所以浇注系统对压铸件质量起重要作用。因此，正确设计浇注系统是 提高铸件质量、稳定压铸生产的关键之一。 本论文所选的压铸机为 DCC160，为卧式冷室压铸机，其浇注系统由直浇道、 横浇道和内浇口组成，余料与直浇道合为一体。开模时，整个浇注系统和压铸 件随动模一起脱离定模。 5.1.1 直浇道设计 DCC160 压铸机的直浇道由压室和浇口套构成，如图 5.1 所示。压室与浇口 套在装配时同轴度要高，否则压射冲头不能顺利的工作。要设计合理的直浇道， 也要选择合理的压室，而压室的选择与压射比压和压室充满度有关。汽车雾灯 灯座压铸件为铝合金，其压射比压范围为 25100MPa，压射比压大了，则可选 择较小直径的压室，反之，压射比压小了，则可选择大些的压室。直浇道的厚 度 H 一般取直径 D 的 1/3-1/2。浇口套靠近分型面一端的内孔，长度在 15-25mm 范围内时要加工出 130-2的脱膜斜度。与直浇道相连接的横浇道一般设 在浇口套的上方，防止金属液在压射前流入型腔。 第 5 章 浇注系统设计与排溢系统设计 11 图图 5.15.1 直浇道示意图直浇道示意图 5.1.2 横浇道设计 横浇道是连接直浇道和内浇口的通道，横浇道的作用就是把金属液从直浇 道引入内浇口内。横浇道的结构形式和尺寸取决于内浇口的结构、位置、方向 和流入口的宽度，而这些因素是根据压铸件的形状、结构、大小、浇注位置和 型腔个数来确定的。 横浇道设计原则 （1）横浇道截面积应大于内浇口截面积，否则用压铸机压力-流量特征曲 线进行的一切计算都是无效的。 （2）为了减少流动阻力和回炉横浇道，横浇道的长度应尽可能的短，转弯 处应采用圆弧过渡。 （3）金属液通过横浇道时的热损失应尽可能地小，保证其在横浇道处比在 型腔处和在内浇口处后凝固。 （4）横浇道的截面积应从直浇道开始向内浇口方向逐渐缩小。 横浇道形状及尺寸的确定 横浇道截面形状参考金属压铸工艺与模具设计图 8.10，推荐选用梯形 截面。梯形截面相比其他形状易于加工，且在流道长度和流道体积相同的情况 下流动阻力和热量损失都较小。圆形截面虽然比较理想，但其加工的工艺性不 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 12 佳，生产实际中不常用。故将横浇道截面形状设计成梯形截面，并确定 H=10mm, B=12mm,横浇道长度为 615mm。 5.1.3 内浇口设计 整个浇注系统设计中最重要的就是内浇口的设计，其将金属液根据压铸件 的形状、结构，以最佳流动状态引入型腔，从而获得优质的压铸件。由于本压 铸件壁较薄，结构较复杂，故采用较薄的内浇口，这样可以保持必要的充填速 度。从金属液流向来看，应首先充填深腔不易排气的部位，避免先流向分型面 而使分型面上的排气槽堵塞，影响排气。对于内浇口位置的设置，前面已经论 证。内浇口的形式有很多，结合零件的结构形状和一模两腔的设计，此处选用 侧浇口，并将内浇口开设在分型面上。而且这种浇口适应性强，去除浇口也很 方便，故在此处选用侧浇口。 内浇口厚度尺寸十分重要，其过大，浇口难去除；其过小，金属液中杂质 可能堵住部分内浇口而使内浇口的有效流动面积变小。参照下表 5.1 内浇口厚 度经验数据和表 5.2 内浇口宽度和长度的经验公式，结合零件形状结构特征， 选取内浇口厚度为 1mm，长度为 2mm，宽度为 45mm。 表表 5.15.1 内浇口厚度经验数据内浇口厚度经验数据 压铸件壁厚 0.6-1.5 1.5-33-66合金种类 复杂件简单件复杂件简单件复杂件简单件为压铸件壁厚的百分数 铅、锡合金 0.4-0.80.4-1.00.6-1.20.8-1.51.0-2.01.5-2.020-40 锌合金 0.4-0.80.4-1.00.6-1.20.8-1.51.0-2.01.5-2.020-40 铝、镁合金06-1.0 0.6-1.20.8-1.51.0-1.81.5-2.51.8-3.040-60 铜合金 0.8-1.21.0-1.81.0-2.01.8-3.02.0-4.040-60 第 6 章 压铸机的选择与校核 13 表表 5.25.2 内浇口宽度和长度的经验公式内浇口宽度和长度的经验公式 内浇口进口部位铸件形状内浇口宽度内浇口长度说明 矩形或方形板件铸件边长的 0.6-0.8 倍指从铸件中轴线处侧向注入，如离轴 线一侧的端浇口或点浇口则不受此限 圆形板件铸件外径的 0.4-0.6 倍内浇口以割线注入 圆环形、圆筒形铸件外径或内径的 0.25-0.3 倍 内浇口以切线注入 方框件铸件边长的 0.6-0.8 倍 2-3 内浇口以侧壁注入 5.2 溢流与排气系统设计 溢流槽和排气槽的设置能消除局部紊乱造成的缺陷，还可以弥补因浇注系 统设计不合理而造成的铸造缺陷，从而提高压铸件的质量。因此，在模具设计 中，通常将排溢系统和浇注系统作为一个整体来考虑。 对于汽车雾灯灯座这一压铸件，在矩形孔和两圆孔处，由于铸件壁较薄且 强度不够，故在此处设置溢流槽可以集热，提高铸件的强度。在曲面的对面设 置溢流槽可以容纳最先进入型腔的冷金属液和混入其中的气体和杂质，避免金 属液产生冷隔、气孔和夹渣，提高了压铸件的质量。同时这些部位溢流槽的设 置可以作为推杆的推出位置，从而避免灯座的变形，以及表面留有痕迹，还可 以改善型腔温度场的分布。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 14 第 6 章 压铸机的选择与校核 该汽车雾灯灯座几何尺寸为 755830mm。该零件尺寸较小，在方案论证 中确定采用一模两腔进行压铸。 6.1 估算锁模力 PAF （6.1） A：为含浇排系统在内的全铸件在分型面上的投影面积 P：比压，根据压铸件强度要求（致密性好）等选择，一般选择 80MPa，压 铸件投影面积为 4306mm 则mm130cm， 129185 . 124306A 吨 1300 . 1130PAF 6.2 预选压铸机 根据锁模力的计算，结合压铸件技术要求，如有耐压、强度要求等选择 DCC160 压铸机。DCC160 压铸机的技术参数表如表 6.1 所示。 表表 6.16.1 DCC160DCC160 压铸机的技术参数表压铸机的技术参数表 项目 DCC160 单位 锁模力 1600kN 锁模行程 380mm 模板尺寸（水平垂直） 680680mm 哥林柱内距 460460mm 哥林柱直径 85mm 压射力（增压） 254kN 射料行程 340mm 冲头直径 40 50 60 mm 射料量（铝） 0.8 1.25 1.8kg 第 6 章 压铸机的选择与校核 15 铸造压力（增压） 198 127 88MPa 铸造面积 80 125 180cm 最大铸造面积（40MPa） 400cm 射料位置 -140mm 冲头退出距离 135mm 压室法兰直径 110mm 压室法兰突出定板高度 10mm 顶出力 108kN 顶出行程 85mm 系统工作压力 14MPa 电机功率 15kW 油箱容量 400L 机器重量 6400kg 机器外形尺寸（长宽高） 530016002700mm 6.3 比压选择与核算 根据液体力学原理可知， 冲头压射力=射出缸推 SaP APAP 0 （6.2） 即：压射比压冲头截面积=系统工作压力压铸机压射缸截面积 上式说明冲头直径越小则压室截面积越小，所能获得的压射比压越大 22 0 10785 . 0 1404785 . 0 P 则： MPacmkgP88/875 2 该压铸机在 70mm 压室直径状态下可提供的最大比压为 88MPa 大于 80MPa， 说明上述比压选择合理可行。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 16 6.4 充填率计算 %100 KP LA M总 （6.3） M 总:包括浇排系统在内的铸件总重量 （一模多腔时，M 总=一个铸件的重量 X 模腔数+浇排系统重量） Ap：冲头截面积 Lk：空压射行程 ：合金液密度 这里：，冲头直径，空压射行程， gM385 总cmd4 cmLK34 合金液密度 3 /5 . 2cmg 则：，符合标准 30%-70% %04.36%100 5 . 2342 385 2 X XXX 6.5 定型 初选的 DCC160 压铸机经各项校核都符合要求，所以此设计的压铸机最终确 定为卧式冷压室压铸机型号为 DCC160。 第 7 章 汽车雾灯灯座压铸模成型零件设计 17 第 7 章 汽车雾灯灯座压铸模成型零件设计 压铸模由成型零件和结构零件组成。成型零件为模具结构中构成型腔的零 件。模具所必要的其他零部件统称结构零部件。 7.1 成型零件结构设计 7.1.1 成型零件结构形式 压铸模成型零件主要是指镶块和型芯。一般浇注系统、溢流与排气系统也 在成型零件上加工而成。成型零件在结构上分为整体式和镶拼式，在本设计中 采用镶拼式。相比整体式，镶拼式结构成型零件模具制造质量更高，节省优质 钢材，方便更换与修理，有利排气，而整体式的加工困难，精度不高且批量小， 影响效率。故在此设置镶拼式结构。 7.1.2 成型零件的固定 镶块的固定 镶块是装在套板内加以固定的，其固定形式要求与相关零件保持稳定性和 可靠性，且便于加工和装拆。这里选用盲孔的套板，镶块通过螺钉直接固定在 套板上。 型芯的固定 型芯在这里采用台阶式的固定方式，型芯只要靠台阶固定在镶块和动模套 板内，相比螺钉式、螺塞式和销钉式，台阶式的制造和装配都要方便很多。 7.1.3 成型零件结构尺寸 参考镶块壁厚尺寸推荐表，如表 7.1 所示。汽车雾灯灯座压铸件尺寸大小 为 755830mmmm，所以选择80mm 一栏，镶块壁厚 S 初步选为 30mm，考虑 设置溢流槽的设置以及压铸机压射中心到零件中心的位置，确定动定模宽度尺 寸为 185mm，结合型腔的长度、型腔的间距、溢流槽的设置及溢流槽到动定模 边缘的距离，确定动定模长度尺寸为 280mm。定模厚度为 80mm，动模厚度为 40mm。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 18 表表 7.17.1 镶块壁厚尺寸推荐表镶块壁厚尺寸推荐表 简图型腔边长尺寸 L型腔深度 H1镶块壁厚 S镶块底厚 H 80 5-5015-30 15 80-12010-6020-35 20 120-16015-8025-40 25 160-22020-10030-45 30 220-30030-12035-50 35 300-40040-14040-60 40 400-50050-16045-80 45 第 8 章 汽车雾灯灯座压铸模模体设计与计算 19 第 8 章 汽车雾灯灯座压铸模模体设计与计算 8.1 确定动定模套板边框厚度尺寸 动定模套板的作用是固定镶块、型芯，设置抽芯机构。不通孔的动定模套 板还起到定模板和动模支承板的作用。套板一般承受拉伸、弯曲、压缩等作用 力，设计套板时主要对套板的边框厚度进行计算，见图 8.1。 图图 8.18.1 矩形套板边框厚度矩形套板边框厚度 矩形套板边框厚度按下公式计算： 4 8 11 2 22 H LFHFF S （8.1） F1边框长侧面受的总压力（N） ；F1=PL1H1； F2边框短侧面受的总压力（N） ；F2=PL2H2； L1型腔长侧面长度（m） ； L2型腔短侧面长度（m） ； 边框长侧面受的总压力： ；NXHPLF3600001030107521080 336 111 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 20 边框短侧面受的总压力： ；NXXXXXHPLF139200103010581080 336 222 套板边框厚度： mmm H LFHFF S 70069 . 0 1025005. 04 3 . 03600001025005. 08139200139200 4 8 6 62 11 2 22 结合压铸机上模具安装法兰盘直径为101mm，压室法兰突出定板高度为 12mm，浇口套在法兰盘处的壁厚约为10mm，该处套板留出防开裂厚度为15mm左 右，则最终确定定模套板尺寸为480mm385mm120mm。 8.2 动定模座板与垫块的设计 8.2.1 定模座板的设计 定模座板与定模套板构成压铸模定模部分的模体.由于定模座板与压铸机上 的定模安装板贴紧,一般不作强度计算,其厚度根据压铸机型号并结合 DCC160T 机床结合图 8.2，所以定模座板厚度定为 30mm。 第 8 章 汽车雾灯灯座压铸模模体设计与计算 21 图图 8.28.2 机床结合图机床结合图 定模座板上要留出安装压板或紧固螺钉的位置，取 30mm。从而确定定模的 尺寸为 48038530mm。 8.2.2 动模座板与垫块的设计 动模座板与垫块一起构成模座。模座与动模套板、动模支承板及推出机构 组成压铸模动模部分模体。垫块是支承模座承受机器压力的构件。垫块的一端 与动模的支承板相连，另一端则紧固在压铸机的动模安装板上。垫块的两端在 压铸生产过程中承受压铸件的锁模力，在推出铸件时又承受较大的推出反力， 因此垫块与动模模板的紧固形式必须稳固可靠。在模体较小的情况下垫块还可 以用来调整模具的总高度，满足最小压铸模厚度（压铸机的参数）的要求。垫 块还应满足推出机构和推出行程要求。 模座的基本形式有角架式、积木式和整体式三种。见图 8.3。 角架式模座结构简单、制造方便、质量轻、节省材料，适用于小型模具。 积木式模座由垫块和动模座板组合而成，使用较普遍，适用于小中型模具。 整体式模座是整体铸出的，强度、刚度都较高，适用于大型模具。 （a）角架式模座 （b）积木式模座 （c）整体式模座 图图 8.38.3 几种常见的模座形式几种常见的模座形式 垫块高度由推出机构和推出行程决定。厚度通常取 4060mm，这里垫块的 高度等推出机构设计好以后再确定。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 22 8.3 导向机构的设计 导向机构的作用：一是导向作用，二是定位作用。导向机构由导柱和导套 构成。导柱导套布置在模板的四个角上，以保持导柱之间有较大间距。为便于 取出压铸件，将导柱设置在定模上。 8.3.1 导柱的结构和尺寸 导柱的典型结构如图 8.4 所示。其中 A 型导柱适用于简单模具和小批量生 产的模具。B 型导柱固定部位尺寸与导套外径一致，便于加工，能保证精度， 适用于压铸件精度要求高及产量大的模具。由于汽车雾灯灯座模具对压铸件的 精度较高，生产量大，所以选用 B 型导柱。 图图 8.48.4 导柱的结构导柱的结构 除很小的模具用两根导柱，圆形模具用三根导柱外，一般模具均设四根导 柱。当模具设四根导柱时，计算导柱直径的经验公式如下： （8.3）AKd 式中： d导柱导向段直径 A模具分型面的表面积 K比例系数，一般为 0.07-0.09.当，K 取 0.07； 25 102Amm ，K 取 0.08；时，K 取 0.09。 255 102104 . 0mmA 25 104 . 0mmA ，A 在，所以 K 取 0.08。 25 10518 . 0 185280mmA 255 102104 . 0mm ，取 d=32mm。mmAKd 2 . 1810518. 008. 0 5 第 8 章 汽车雾灯灯座压铸模模体设计与计算 23 导柱导向段长度 l2 最小取（1.5-2）d，取 l2=69.5mm，一般高出分型面上 最高型芯 12-20mm，以免在合模、搬运中损坏型芯。B 型导柱固定段直径 d1 可 比导向段直径 d 大 6-10mm，取 d1=42mm，而固定段长度 l1与装配的模板厚度一 致，l11.5d，取 l1=120mm。一般取 H=10mm，d2比 d1大 4mm，取 d2=46mm。 按零件标准取导柱导向段直径 d=32mm，导柱固定段直径取 d1=42mm。 导柱的结构尺寸如图 8.5 所示。 图图 8.58.5 导柱的结构尺寸导柱的结构尺寸 8.3.2 导套的结构与尺寸 导套的典型结构如图 8.6 所示。A 型用于动定模板较厚或用于套板后无动 模支承板或定模座板的情况；B 型常用于动模后面有支承板或定模后有定模座 板的情况。本设计选择 B 型。 图图 8.68.6 导套的结构导套的结构 导套导向段长度 l1通常取导向孔的 1.5 倍-2 倍。孔径小取上限，孔径大取 下限。B 型导套总长要比装配它的模板厚度少 3-5mm。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 24 8.3.3 导柱与导套的配合形式 导柱与导套导向部分的配合精度常用；导柱与模板固定部分配合精 87/ He 度常用；导套与模板固定部分配合精度常用。最后导柱与导套配 67/ Hm 87/ Hk 合形式如下图 8.7 所示。 图图 8.78.7 导柱与导套配合导柱与导套配合 第 9 章 推出机构设计 25 第 9 章 推出机构设计 推出机构是使压铸件在开模后从模具上脱出的机构。本设计采用的是机动 推出，推出机构设置在动模部分。 9.1 推出机构设计要点 9.1.1 推出部位的选择 （1）设在受压铸件包紧的成型部分周围及收缩后相互拉紧的孔或侧壁周围； （2）设在压铸件的凸缘、加强筋及强度较高的部位； （3）推出部位在压铸件上的分布要对称均匀； （4）不设在重要表面或基准平面； （5）推出元件避免与活动型芯发生干扰； （6）设在动模浇道上或受压铸件包紧力较大的分流锥周围。 9.1.2 推出力和受推压力 由于本设计采用的是机动推出，所以压铸件脱模时所需的推出力为压铸机 的开模力，即 108kN。参考金属压铸工艺与模具设计表 11.1 铸件最大受推 压力推荐值，查得铝合金压铸件承受的最大受推压力为 50MPa。 9.1.3 推出距离 推出距离根据动模上高出分型面的成型部分高度来决定。 H20mm 时， KHSt （9.1） H20mm 时， HSH t 3 1 （9.2） 式中 St推出距离（mm） ； H滞留压铸件的最大成型部分长度（mm） ； K安全系数，K=35mm。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 26 由于本设计中 H=30mm20mm，取 St=20mm。 9.2 推杆推出机构 本设计采用推杆推出机构。相比其他推出机构，推杆推出机构形状简单， 制造维修方便，推出动作简单，不易发生故障。推杆推出机构包括推杆、复位 杆、推板导柱、推板导套、推板、推杆固定板、挡圈等。 9.2.1 推杆的设计 推杆截面为圆形时，制造最为方便，应用最广，所以本设计选用推出端截 面形状为圆形的推杆，参考金属压铸工艺与模具设计图 11.13 推杆直径与 推出力关系曲线图，确定推杆直径为 8mm，其长度结合模具总图，按需要再确 定。推杆的固定采用台阶沉入固定式。 9.2.2 推板尺寸 推板必须有足够的强度和刚度，因此，推板需要有一定的厚度。推板厚度 参考金属压铸工艺与模具设计表 11.5 推板推荐尺寸，选取推板厚度为 25mm。 9.3 推出机构的复位 复位杆复位是最常见的，复位杆应对称布置，常取 24 根。采用复位杆复 位时只有当模具完全闭合时，复位动作才完成。汽车雾灯灯座模具采用 4 根复 位杆，且直径为 20mm。由于本设计的模具为小型模具，限位元件选用限位螺钉 限位，且螺钉限位调整较灵活。 9.4 推出机构的导向 引导推板带动推出元件平稳作往复运动的导柱称为推板导柱。本设计将推 板导柱分别装在动模套板和动模座板上，使模具组成一个框架结构，其刚度好， 推板导柱还起支承作用，动模套板刚度也提高了。 第 10 章 压铸模的技术要求 27 第 10 章 压铸模的技术要求 压铸模技术要求包括压铸模零件技术要求和压铸模总体安装技术要求。 10.1 压铸模的技术要求 10.1.1 压铸模零件的公差与配合 压铸模各个配合部分室温下的配合间隙，在 100-350的工作温度下， 必将发生变化。间隙总是变小，这就常常造成零件相互之间拉伤、粘咬等故障， 使生产不能顺利进行，甚至造成零件损坏。可是，如果在热状态下的配合间隙 过大，将会窜入金属，同样也会发生故障。配合间隙的变化与模具零件的材料、 体积、形状、工作部位的受热程度以及加工装配后实际的配合性质有关。因此， 压铸模零件在工作时的配合状态是十分复杂的。所以，在选择结构零件的配合 公差时，不仅要求在室温下达到一定的装配精度，而且要求在工作温度下保证 各部分结构件尺寸稳定、动作可靠。通常要使配合间隙满足以下两点要求： （1）对于装配后固定的零件，在金属液冲击下不产生位置偏移，受热膨胀 变形后不能配合过紧，而使模具受到过大的应力，导致模具因过载而开裂。 （2）对于工作时滑动的零件，在充填过程中金属液不致窜入配合处的间隙， 受热后应维持间隙配合的配合性质，保证能正常动作。 根据国家（GB 18011803-79、GB 180492） ，结合国内外压铸模制造和 使用的实际情况，压铸模主要零件的配合类别和精度等级推荐如下： （1）成型尺寸。一般公差等级规定为 IT9 级，个别特殊尺寸必要时可取 IT68。 （2）零件固定部分轴与孔的径向配合见表 10.1 所示。 根据表 10.1 中的推荐配合所示，在汽车雾灯灯座压铸模具中典型的配合零 件有镶块和套板之间、型腔和镶块之间、浇口套和模板之间、分流锥和镶块之 间等配合，都采用 的配合（形式如下表所示） 。在直导套与模板配合的 67/h H 地方采用的配合。导柱和模板之间、台阶导套和模板之间、推板导柱和 67/m H 模板之间、推板导柱和推板之间都采用的配合。 67/k H 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 28 表表 10.110.1 零件固定部位轴与孔的径向配合零件固定部位轴与孔的径向配合 典型配合零件配合要求 镶块和套板、型腔和镶块、浇口套和模板、分流锥和镶块等配合 （圆形） （异形） 67/h H 78/h H 直导套、限位钉和模板等配合 67/m H 导柱和模板、台阶导套和模板、推板导柱和模板、推板导柱和推板等配 合 67/k H （3）零件滑动部位轴与孔的径向配合见表 10.2。 根据表 10.2 的推荐配合所示，在汽车雾灯灯座压铸模具中零件滑动部分有 推杆、推管和镶块、型芯和推管等配合都采用的配合（形式如下表所示） 。 77/e H 模体的导柱和导套的配合，复位杆和模板的配合采用-的配合。推 77/e H 87/e H 板导柱和导套的配合，定位销和孔的配合采用的配合。 88/d H 表表 10.210.2 零件滑动部位轴与孔的径向配合零件滑动部位轴与孔的径向配合 典型配合零件合金种类配合要求 推杆、推管和镶块、型芯和推管等配合镁、铝合金 77/e H 模体的导柱和导套配合，复位杆和模板或镶块配合镁、铝合金 - 77/e H 87/e H 推板导柱和导套配合，定位销和孔配合镁、铝合金 88/d H （4）镶块、型芯、导柱、导套、浇口套和套板的轴向配合 在汽车雾灯灯座压铸模具中，镶块、型芯与套板之间的轴向配合中，镶块、 型芯与套板之间的轴向总长度采用的公差，台阶部分采用的公差， 05 . 0 0 H 05 . 0 0 h 套板的轴向总长度采用的公差配合，台阶部分采用的公差配合（形 05 . 0 0 H 05 . 0 0 h 式如下表所示） ；导柱、导套与套板之间的台阶高度采用的公差，套板的轴 0 1 . 0 h 向台阶部分采用的公差配合。浇口套与套板之间的台阶伸出部分采用 1 . 0 . 0 h 的公差，套板的轴向台阶部分采用的公差配合。 0 035 . 0 h 030 05 . 0 。 h 第 10 章 压铸模的技术要求 29 （5）推板导套、推杆、复位杆、定距垫圈和推杆固定板的轴向配合。 在汽车雾灯灯座压铸模具中，在直接压紧式的装配中，推板导套与推杆固 定板之间的轴向台阶部分采用的公差，推杆固定板的轴孔采用的公差 0 1 . 0 h 1 . 0 . 0 h 配合。 10.1.2 压铸模零件表面粗糙度 压铸模零件表面粗糙度直接影响压铸件表面质量/模具机构的正常工作和使 用寿命。成型零件表面加工后所遗留的加工痕迹是导致成型零件表面产生裂纹 的根源。因此，对型腔、型芯的表面粗糙度要求小于 Ra 为 0.16-0.32um，其抛 光方向要求和压铸模推出方向一致。此外，成型表面粗糙与否是产生金属黏附 的原因之一。导滑部分（如推杆和推杆孔等）的表面粗糙度高，会使结构零件 过早磨损或产生咬合。 10.2 压铸模常用材料的选用及热处理要求 10.2.1 成型零件材料选用及热处理要求 压铸模零件中最重要的零件是与金属液接触的成型零件。压铸过程中，成 型零件在工作时经受机械损伤、化学侵蚀和热疲劳的反复作用。 目前，常用的压铸模成型零件材料为低碳铬钨钒耐热钢（合金工具钢的一 种） ，牌号为 3Cr2W8V。同时，对新钢种进行研究开发，如 4Cr5MoSiV1。压铸模 成型零件，浇注系统常用的材料和热处理要求见表 10.3 所示。 表表 10.310.3 压铸模成型零件常用材料及热处理压铸模成型零件常用材料及热处理 压铸合金热处理要求 零件名称铝合金压铸铝合金 镶块、型芯等成型零件 3Cr2W8V 4Cr5MoSiV1 48-52HRC 浇道镶块、浇口套、分流锥等浇注系统零件、特殊要求的推出零件 3Cr2W8V 5CrNiMo 5CrMnMo 44-48HRC 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 30 压铸模模具钢材分为低耐热高韧性钢、中耐热韧性钢、高耐热韧性钢三类。 该汽车雾灯灯座压铸模，工作中整体温度不高，采用中耐热韧性钢即可，所以 动定模材料都采用 4Cr5MoSiV1 型中耐热钢，在镶块、型芯等成型零件中，同样 采用 4Cr5MoSiV1 型中耐热度钢，热处理后硬度要求在 48-52HRC 之间。在浇道 镶块、浇口套、分流锥等浇注系统零件中采用 4Cr5MoSiV1 型中耐热度钢，热处 理后硬度要求在 44-48HRC 之间。 10.2.2 非成型零件材料选用及热处理要求 各类非成型零件材料根据各自受力情况、装配性质、热处理要求等不同而 有所不同。如对于间隙配合的零件应具有适当的淬透性、良好的耐磨性、较小 的热处理变形率和适当的强度。对于受力零件、结构零件和紧固零件等，则应 有足够的强度和刚度。非成型零件常用材料和热处理要求见表 10.4 所示。 表表 10.410.4 压铸模非成型零件常用材料及热处理压铸模非成型零件常用材料及热