铝合金机壳压铸模的毕业设计.doc

毕业论文 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 题题 目目 铝合金机壳压铸模设计铝合金机壳压铸模设计 姓姓 名名 学学 号号 所在学院所在学院 专业班级专业班级 指导教师指导教师 日日 期期 20082008 年年 6 6 月月 1 1 日日 毕业论文 摘 要 本文介绍了现代模具制造技术的现状及其发展方向，重点说明了铝合金 机壳零件压铸模具的设计过程。它主要从产品机壳的工艺分析（主要包括脱 模斜度、壁厚、孔、尺寸精度和表面粗糙度、收缩率等） ，成型方案的确定， 压铸机的选用与确定，有色金属压铸模具的几大系统（浇注系统、成型零部 件、冷却系统、排气系统、导向系统等）的分析与设计，各种技术数据的校 核等方面出发，详细的介绍了压铸模具设计过程中的若干问题，并简要的介 绍了机壳压铸模具零件加工过程中的相关问题。 关键词：壳体 压铸工艺分析 压铸成型设备 模具结构 加工 毕业论文 i abstractabstract this paper has introduced the current situation of the modern mould manufacturing technology and developing direction, have proved especially that the aluminum alloy chassis parts die casting design process of the mould . it mainly since products craft of chassis analysis (mainly including drawing of patterns slope, wall thick, hole, size precision and surface roughness , shrinking rate ,etc.), sureness of the shaping scheme, exertion and fixing of the injecting machine, non-ferrous metal casting molds of several big analysis and design of system (pour system , shaping spare part , cooling system , exhaust system , guidance system ,etc.) of mould, the respects , such as check of different technical data ,etc. set out, the detailed introduction injects several questions in the design process of the mould , and the brief introduction axle seat injects the relevant problem in the part processing course of the mould . keykey wordswords: chassis craft analysis apparatus of shaping mould structure processing 毕业论文 ii 目 录 摘摘 要要.i abstract .ii 前前 言言.1 1 1 电子零件机壳的技术要求和工艺分析电子零件机壳的技术要求和工艺分析.2 1.1 电子零件机壳的技术要求.2 1.2 电子零件机壳的工艺分析.2 2 2 压铸机设备的选择和校对压铸机设备的选择和校对.7 2.1 压铸机的选择.7 2.2 校核.7 2.3 定型.9 3 3 机壳压铸模具结构设计机壳压铸模具结构设计.9 3.1 机壳压铸模具浇注系统的设计.9 3.2 机壳压铸模具成型零部件的设计.14 3.3 机壳压铸模具温度调节系统.18 3.4 机壳压铸模具排气系统的设计.21 3.5 机壳压铸模具脱模机构的设计.22 3.6 机壳压铸模具合模导向和定位机构的设计.27 3.7 机壳压铸模具紧固零部件的设计.33 4 4 机壳压铸模具零件的机加工工艺设计机壳压铸模具零件的机加工工艺设计.34 4.1 型芯.型腔机加工工艺分析.34 4.2 导柱、导套机加工工艺设计.35 4.3 动模板、定模板机加工工艺设计.35 4.4 动模座板，定模座板机加工工艺设计.35 4.5 推板、推杆固定板机加工工艺设计.36 4.6 支承板机加工工艺设计.36 设计小结设计小结.37 致致 谢谢.38 参考文献参考文献.39 毕业论文 第 页 0 前 言 金属压铸成型技术是目前成型有色金属结构件的重要成型工艺方法，金 属压铸模是压铸成型的重要工艺装备。由于金属压铸成型具有高效率、高精 度、低消耗以及少、无机械加工等突出的特点，在振兴制造业的年代得到了 空前的发展。 由于金属压铸成型有不可比拟的突出优点，在工业技术快速发展的年代， 必将得到越来越广泛的应用。特别是在大批量的生产中，虽然模具成本高一 些，但总的说来，其生产的综合成本则得到大幅度的降低。在这个讲究微利 的竞争时代，采用金属压铸成型技术，更有其积极和明显的经济价值。近年 来，汽车工业的飞速发展给压铸成型的生产带来了机遇。处于可持续发展和 环境保护的需要，汽车轻量化是实现环保、节能、节材、高速的最佳途径。 因此，用压铸铝合金件代替传统的钢铁件，可使汽车质量减轻 30%以上。同 时，压铸铝合金件还有一个显著的特点是热传导性能良好，热量散失的快， 提高了汽车的行车安全性。因此，金属压铸行业正面临着发展的机遇，其应 用前景十分广阔。 中国的压铸业经历了 50 多年的锤炼，已成长为具有相当规模的产业，并 保持每年 8%-12%的增长速度。但是由于企业综合素质还有待提高，技术开 发滞后于生产规模的扩大，经营方式滞后于市场竞争的需要。从总体看，我 国是压铸大国之一，但不能是强国，压铸业的水平还比较落后。如果把中、 日、德、美四国按综合系数相比，以中国为 1，则日本为 1.75，美国则为 2.4。可以看出，我国的压铸工业与国际上先进国家相比还有差距。而这些差 距正为我国压铸业发展提供了广阔的空间。 本次毕业设计课题为电子零件机壳压铸模设计。该课题设计来自企业， 通过此次设计，让我了解了壳体压铸模具设计的重点以及注意事项，掌握了 压铸模具设计的方法和技巧。 毕业论文 第 页 1 1 电子零件机壳的技术要求和工艺分析 1.1 电子零件机壳的技术要求 电子零件机壳，材料为压铸铝合金，合金代号为 yz302，合金牌号为 yzalmg5si1,si%0.81.3,cu%0.1,mn%0.10.4,mg%4.5 5.5,fe%1.2,ti%0.2,zn%0.2，抗拉强度 220mpa,伸长率 2%（l=50mm）布氏硬 度 70hbw。yz302 有较好的压铸性能，较好的表面粗糙度以及较小的热裂性， 在高温和常温下都具有良好的力学性能，尤其是冲击韧度也很好。yz302 的 成型特点是：粘度低，故成型压力较高，铸件上的脱模斜度小；yz302 有较 好的流动性，便于充填复杂型腔，能获得表面质量良好的铸件，收缩率小， 在常温下强度高，与金属型腔相互之间物理化学作用的倾向小，所以粘模和 相互合金化低。要求铸件精度高时，模具温度可控制在 5060。 机壳技术要求为：组织致密，表面光滑无熔接痕、无飞边，表面质量好。 1.2 电子零件机壳的工艺分析 机壳结构的合理性、工艺性直接关系到其成型模具结构、类型、 、生产周 期与成本。只有符合压铸工艺要求的有色金属制品的设计，才能顺利的成型， 确保内在与外观的质量要求，达到高效率生产和低成本目的，在设计时应充 分考虑这些因素。 分析机壳的结构特点可知，该铸件结构十分复杂，铸件表面为规则曲面， 但加强肋多，需铸出的孔多，凹槽多，需设置侧抽芯机构。要选择从铸件的 最大截面处（即铸件上表面）分型，铸件体积很小，因此如何正确设计浇注 系统、脱模机构及冷却系统排气系统是该模具设计的主要问题。 铸件的三维 图与二维图如图 1-1 和图 1-2 所示： 毕业论文 第 页 2 、 图 1-1 零件的 3d 图 图 1-2 零件的 2d 图 机壳的工艺性分析主要从以下几个方面出发。 毕业论文 第 页 3 1.2.1 机壳的脱模斜度 由于铸件机壳在冷却后产生收缩，会紧紧包住型芯或型腔突出的部分，为了 使轴座能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对机壳的设计提出脱模斜度的 要求，要求在设计铸件时或在设计模具时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。 经查表分析，该铸件的脱模斜度取 1 度，侧型芯部分的脱模斜度取也取为 1 度。 1.2.2 机壳的壁厚 压铸件应该有一定的厚度，这不仅是为了压铸年本身在使用中有足够的 强度和刚度，而且也是为了铝合金在成型时有良好的流动状态。 机壳壁厚受使用要求、铝合金材料 yl302 的性能、其几何尺寸以及成型 工艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使铸件各部分壁厚均 匀，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或者冷 隔等缺陷。压铸件壁厚的选择如下表所示： 表 11 推荐压铸件表面积相应的最小壁厚 （单位：mm） 合金种类压铸件表面积 /mm2铅锡合金锌合金铝合金镁合金铜合金 25 0.5-0.90.6-1.00.7-1.00.8-1.21.0-1.5 25-1000.8-1.51.0-1.51.0-1.51.2-1.81.5-2.0 100-2500.8-1.51.0-1.51.5-2.01.8-2.32.0-2.5 250-4001.5-2.01.5-2.02.0-2.52.3-2.32.5-3.5 400-6002.0-2.52.0-2.52.0-3.02.8-3.53.5-4.5 600-900-2.5-3.03.0-3.53.5-4.04.0-5.0 900-1200-3.0-4.03.5-4.04.0-5.0- 1200-4.04.0- 毕业论文 第 页 4 电子零件机壳产品图反映出，其最大壁厚为 4.4mm，最小壁厚为 2.4mm， 壁厚均匀，在 1mm4mm 的推荐值之间，易于成型。 1.2.3 机壳的加强肋、支撑面 为使机壳即有一定的强度和刚性，又不使机壳截面壁太厚，而产生成型 缺陷，行之有效的方法就是，在机壳结构允许的位置适当设置加强肋或者增 设防止变形结构。加强肋不仅可防止机壳变形，而且有利于改善机壳成型的 充模状况。设置加强肋后，可能出现背部塌坑，但只要位置设置得当，壁厚 合适，既可避免。 1.2.4 机壳的圆角 压铸件的边缘和边角都需带有圆角，可以增强压铸件某部位或者整个压 铸件的机械强度从而改善成型时铝合金在模腔内流动条件，也有利于压铸件 的顶出和脱模；还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使 用时可能产生的应力集中问题。因此压铸除了使用上的要求采用尖角或者不 能出现圆角外，应该尽量采用圆角特征。由机壳的产品图可知：轴座所有边 缘均带有圆角特征，最大圆角特征 r=2mm，最小圆角特征 r=0.5mm。 1.2.51.2.5 机壳的孔孔和槽和槽 压铸件上孔的形状是比较多。压铸件表面孔直径和孔深相差太大，根据 查表和经验所知，这些孔不能铸出，选择机加工。侧孔符合铸孔直径与最大 深度和斜度的关系，所以直接用型芯来成型。槽也符合表的要求，可以用型 芯直接来成型。 毕业论文 第 页 5 1.2.6 机壳尺寸精度和表面粗糙 压铸件的尺寸精度是指成型后所获得的压铸件产品尺寸和图纸中尺寸的 符合程度。一般而言，压铸件的尺寸精度是取决于成型材料和工艺条件引起 的铝合金收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控 制因素。而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响压铸件的尺寸精度。 本产品表面质量和尺寸精度都要求比较高，图纸未注明尺寸精度，我们取 it4 级精度。 1.2.7 机壳的收缩率 铝合金经过成型后所获得的制品从热模具中拿出来后，因为冷却及其它 原因而引起尺寸减少或者体积收缩的性质即铝合金的收缩性。收缩性是每一 种有色金属的固有特性之一，它因合金种类以及模具条件的不同而不同。 为使压铸件产品符合图纸要求，在设计模具时，对于收缩性总是可以补偿 的。但现在的资料还不足以使设计者准确精确的估计塑料各个部位的收缩程 度。对于收缩率本身的复杂程度及造成收缩的诸多原因间的相互关系，还需 进行研究。但从前人总结的经验可知，影响收缩率的因素大致可分为铝合金 的性质、压铸件结构、模具结构、成型工艺条件等几方面。 对于电子零件机壳产品，图纸要求为 yl302 材料，理论收缩率为 38/1000，而实际与理论是有区别的。按照要求我们取 6/1000。 毕业论文 第 页 6 2 压铸机设备的选择和校对 2.1 压铸机的选择 1.压铸件的尺寸为 270*158*358mm，铸件质量为 0.589kg。压铸件的生产 属大批量生产。压射比压 p=50mpa。 2.初选注射机 根据压铸机选项用的基本原则，初选压铸机为 卧式冷压室压铸机型号 为 j1113g 其工艺参数如下： 锁模力： 1250kn 压射力： 85150kn 压射比压： 30120mpa 压室直径： 40，50，60mm 压射位置： 0100mm 最大浇注量： 1.6kg 浇注投影面积：104416cm2 一次空循环时间：7s 压室定位直径：110mm 压室定位高度：10mm 动座板行程：350mm 压铸模厚度：200500mm 拉杆内空间水平*垂直：420*420mm 2.2 校核校核 1.锁模力的校对：一般情况下锁模力可按下式计算 f锁kp(a件+a浇)/10 (2 1) 式中 f锁-压铸机的锁模力，kn; k-安全系数，一般取 k=1.25; 毕业论文 第 页 7 p-压射比压，mpa; a件-压铸件在主分型面上的正投影面积，多型腔模则为各型 腔下投影面积之和，cm2 a浇-浇注与溢流，排气系统的正投影面积之和，一般也可能 取 a浇=0.3 a件, cm2 在式（21）中 p(a件+a浇)为主胀型力，本压铸模设有侧抽芯机构，在 主分型面上会产生一个分胀型力 fz，这时锁模力为 f锁kp(a件+a浇+a芯tan)/10 (2- 2) 式中 a芯-侧抽芯成型端面投影面积，cm2 -侧抽芯楔紧快的楔紧角， 将数据代入(2-2) f锁1.2550(51.5+51.50.3+112.3tan15) /10=673kn f锁=1250673kn，所以锁模力符合要求。 2.注射量校核 以质量表示，最大压铸质量为 g室=1.6kg，要满足 g室 g浇 设每次浇注所需要的压铸合金的质量为 g 浇，那么： g浇=（v件+v浇） （2-3） 式中 g浇-每次浇注时所需的压铸合金质量，g; v件-压铸件的体积和（cm3）; v浇-浇注（含溢流槽）系统的体积和(cm3); -压铸合金液的密度（g/cm3）,铝合金 2.6-2.7; v浇=(36392-11.56222)/3+4163/12+（8+5.3） 5334/2+4 1034/9 =12.08+4.3+4.4+5.6=26.38(cm3) v件=218.2(cm3) 毕业论文 第 页 8 g浇=（218.2+26.38）2.7g=660.4g,g室g浇，符合要求。 5开模行程校核 压铸机的开模行程是有限制的，压铸件从模具中取出时所需的开模距必 须小于压铸机的最大开模距离，否则压铸件无法从模具中取出。 经测得压铸件从模具中取出时所需的开模距为 80mm 左右，压铸机的开模 行程为 350mm，符合要求。 2.3 定型 预选 j1113g 的压铸机经各项校核都符合要求，所以选择此种压铸机即卧 式冷压室压铸机型号为 j1113g。 3 机壳压铸模具结构设计 3.1 机壳压铸模具浇注系统的设计 3.1.1 概述 浇注系统控制着压铸件在压铸成型过程中充模和补料两个重要阶段，对 压铸件关系极大。多型腔模具的浇注系统由主流道、冷料井、分流道、浇口 几部分组成。对于单型腔模具有时可省去分流道和冷料井，简单的只有一个 圆锥主流道直接和压铸个相连，这段流道又叫主流道浇口。 机壳压铸模具浇注系统设计的内容包括：根据机壳大小和形状进行流道 布置、决定流道断面尺寸、对浇口的数量、位置、形式进行优化。 1直浇道 指紧接压铸机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融合金进 入模具时首先经过它。它与压铸机喷嘴在同一轴心线上，金属液在主流道中 不改变流动方向，主流道形状一般为圆锥形或圆柱形。 2内浇道 将从直浇道来的铝合金沿分型面引入各个型腔的那一段流道， 因此它开设在分型面上。内浇道的断面有圆形、半圆形、正六边形、梯形、 毕业论文 第 页 9 矩形、u 字型等。其中圆形、正六边形，需在动模和定模两边同时开槽组合 而成；其余断面可只开在定模一边和动模一边。 3浇口 是指紧接流道末端将金属液引入型腔的狭窄部分，主流道型浇 口以外的各种浇口，其断面尺寸都比分流道的断面尺寸小得多，长度也很短， 起着调节金属液流速度、控制补给时间等作用。其断面形状常见的有圆形、 矩形等。 3.1.2 机壳压铸模具主流道设计 1.主流道和主流道衬套 为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及 其附近的铝合金熔体应该最后固化。在卧式或立式压铸机用模具中，主流道 垂直分型面，而角式压铸机用模具的主流道则开设在分型面上。前者为了便 于流道凝料的拨出，设计成具有锥角的圆锥形，内壁有以24 :0.4ram 下的粗糙度，在内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不形成垂直于脱模方向 的划痕，否则会发生脱出困难而造成成型中断。 主流道与喷嘴接触处多作成半球开的凹坑，二者应严密的结合，避免高 压铝合金熔体溢出，凹坑球半径应比喷嘴球头半径大 12mm，如若相 2 r 1 r 反则主流道凝料无法脱出;如大得太多则密封作用不好。主流道小端直径应比 压铸机喷嘴孔直径约大 0.51mm，常取，视制品大小及补料要求决4 8mm 定。大端直径应比分流道深度大 1.5mm 以上，其锥角不宜太大，一般取 。由于主流道与压铸机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独产2 6 的主流道衬套，选用优质钢材制作并经 热处理提高硬度。主流道衬套要求 承受交变应力，其外圆盘直径不能太大，以避免肩部弯矩过大，配合段的直 径亦不宜过大，以免注入模内的金属液产生过大的反压力，使主流道衬套 1 d 后退，甚至将连接螺钉拉断。 毕业论文 第 页 10 图 3-1 喷嘴与主流道衬套接触面的尺寸关系 sr2= sr1+12（mm） d=d +0.51（mm）h=3 1 有的设计将主流道衬套的大圆盘设计成模具定位环，用来安装模具时作定 位作用，并高出定模表面 510mm，但当定位环直径 d 与配合段外径相差 1 d 甚大 时，则应将衬套与定位环分开设计。机壳压铸模具浇口套固定形式如图 3-2 所示： 图 3-2 机壳压铸模具浇口套固定形式 毕业论文 第 页 11 27主流道衬套 28定位环 3.1.3 内浇道系统设计 1. 机壳压铸模具采用是的一模一腔，内浇道的设计应尽量保证各铸型均 匀地顺序地充满，并均衡地补料，尽量缩短流道长度、降低浇注系统凝料重 量。 浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心，一般在模板的中 心上。只有满足以上几点要求，适用于生产高精度的制品。 。 2按允许流动阻力优化分流道尺寸 在机壳压铸模具中要降低流动阻力， 应使分流道尽量短且转弯少。此分流道的断面尺寸要足够大，以降低压力损 失和温度损失，缩短充模时间，使能生产出高质量机壳压铸制品。但是过大 的流断面增加了浇注系统回头金属液重量，增加了回头金属液配用比例，不 但多耗能，且会降低机壳压铸制品质量。此外粗大流道要求较长的冷却时间， 延长了作业周期，降低了机器的效益。它在分型面上的投影面积增大，减小 了作用在制品上的有效锁模力，因此单方面地过多强调采用大流道来降低压 力和温度损失是片面的。 3分流道截面形状的设计 分流道常见断面形状有圆形、正六边形、梯 形、u 形、半圆形、矩形等数种，希望选取易于加工，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最小的断面形状。从减少热损失的 角度出发其比表面积（即单位体积所具有的表面积，约等于断面周长与断面 面积之比）应越小越好，从减少流动阻力的角度也有类似的结论。 各种断面形状如图 3-6 所示： 毕业论文 第 页 12 图 3-6 流道断面形状 圆形截面是分流道比较理想的形状，但其加工的工艺性不佳，生产实际 中不常用。相对而言，梯形截面易加工，故在机壳压铸模具中分流道截面形 状设计成半梯形（w=8mm,h=5mm） 3.1.4 浇口的设计 浇口直接与压铸件相连，把铝合金熔体引入型腔。常用的浇口形式有直 接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、 爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口共 11 种。浇口是浇注系统的关键部 位，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个流 道中断面尺寸最小的部分，对充模流动起控制性作用，成型后制品与浇注系 统从浇口处分离，因此其尺寸又影响着后加工工作量的大小和铸件外观。 电子零件机壳的模具就采用侧浇口，因为此种浇口加工容易，修整方便， 并可根据压铸件形状特征灵活地选择进料位置，它普遍使用于中小型压铸件 模具，且对各种铝合金的成型适应性均较强。其最大特点是可以分别调整充 模时的剪切速率和浇口封闭时间。浇口封闭时间即补料时间,主要由浇口的厚 度决定。当厚度决定后,根据金属液的流动性能选择适当的剪切速率和流动速 度,再依据机壳的重量确定浇口宽度。因此矩形浇口容易调整到最佳工艺条件,被 广泛地采用。其经验计算公式如下,浇口深度 h 为 h=k （3- 1） 式中 制品在浇口位置处的壁厚（mm） k材料系数 取 k=0.57 浇口的宽度 a=s/h （3-2） 式中 s内浇口截面积（mm ） 2 毕业论文 第 页 13 压铸件连同溢流槽所需金属液的体积 v=218+82=300 cm2，平均壁厚 3.4mm 根据压铸模具设计师手册p2-37 图 713 得出 充填时间 s=70s 金属液流量 q=4.2dm3/s 内浇口充填速度 vg=50m/s 内浇口截面积 ag=80mm2 本次设计 4 个内浇口，所以每个内浇口的截面积 s=20mm2 h=0.574.4=2.5mm a=20/2.5=8mm 3.2 机壳压铸模具成型零部件的设计 3.2.1 概述 型腔是模具上直接成型压铸件的部位。直接构成模具型腔的所有零件都 称为成型零部件，通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶嵌 件等。机壳模具型腔设计步骤和主要内容如下： 1根据机壳形状、机壳使用要求、材料 yl302 的成型性能等确定型腔的 总体结构，其内容包括：分型面位置、进浇位置、排气位置、脱模方式等。 2从制造角度决定型腔是否采用组合式。若需组合，决定各构成零件之 间的组合方式，详细的确定各零件的结构。 3根据机壳尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上对应的成型尺寸。 4根据成型时的铝合金熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核。 3.2.2 型腔分型面位置和形状的设计 分开模具取出铸件的面，通称为分型面。压铸模有一个分型面和多个分 型面的模具。分型面设计得是否得当，对制件质量、操作难易、模具机构复 杂性有很大影响，主要应考虑以下几点。 1机壳在型腔中放置位置的确定 铸件从模具内取出时，一般只采用一 个与压铸机开模运动方向垂直的分型面，特殊情况下才采用多个分型面。应 毕业论文 第 页 14 设法避免与开模运动垂直或倾斜的侧向分型和侧向抽芯，因为这会增加模具 结构的复杂程度。为此，在安排机壳在型腔中的方位时，要尽量避免与开模 运动相垂直或倾斜的方向有侧凹或侧孔。 2分型面形状的决定 机壳模具分型面是与压铸机开模方向相垂直的平 面。但也有将分型面作成倾斜的平面，这样的分型面虽然型腔制造和制品脱 模比较容易，但加工较为困难。 3分型面位置的选择 因为分型面处不可避免地会在铸件上留下溢料痕 迹，或拼合不准确的痕迹，故分型面最好不要选在制品光亮的外表面或带圆 弧的转角处。除了必须开设在机壳断面轮廓最大的地方，还应考虑以下几种 因素。 （1）从机壳的推出装置方便考虑，分型时要尽可能地使轴座留在动模边。 机壳上型芯形状简单、锥度适中，机壳对型芯的包紧力不是特别大，这种型 芯可以设在定模边，而将凹模放在动模边。这样开模后，铸件留在动模上， 型芯大部分已抽出，动模对铸件的包紧力很小，铸件容易脱模，故采用推杆 推出铸件，这样不仅制造简单还节省了材料。 （2）从保证铸件机壳的尺寸精度从发，取分型面时最好把铸件分放在模 具分型面的一侧。当铸件上某些部位不便设在分型面的同一侧时，则应设计 特殊的定位装置。 （3）从排气效果考虑，机壳模具分型面应尽量与型腔充填时金属液的料 流末端所在的型腔内壁表面重合。 3.2.3 成型零件的结构设计 构成模具型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凸模、凹模、型芯、 镶块、各种成型环、各种成型杆。由于型腔直接与高温高压的金属液相接触， 它的质量直接影响制件壳的质量，因此要求型腔有足够的强度、刚度、硬度、 耐磨性，以承受金属液的挤压力和流动力、摩擦力，有足够的精度和适当的 毕业论文 第 页 15 表面粗糙度，以保证铝合金质表面的光亮美观、容易脱模。一般来说，成型 零件都应进行热处理，或预硬化处理，使其具有一定的硬度。 1. 凹模的结构设计 凹模的结构有整体式凹模和组合式凹模。组合式凹 模按组合形式的不同可分为整体嵌入式凹模、局部镶嵌式的凹模、四壁拼合 的组合式凹模、底部大面积镶嵌组合式凹模等。 （1）整体式凹模 整体式凹模是一整块金属切削加工而成，特点是牢固、 不易变形，刚度、强度可得到保证，但更换成型部分不方便。因此整体式凹 模常用在形状简单的中、小型模具上或大型注射力要求高的模具上。 （2）整体嵌入式凹模 为了便于加工，保证型腔沿主分型面分开的两半 合模时的对中性，常将小型型腔对应的两半做成整体嵌入式，两嵌块的外廓 断面尺寸相同，分别嵌入相互对中的动定模模板的通孔内。为保证两通孔的 对中性良好，可将动定模配合后一道加工，当机床精度要求高时也可分别加 工。 （3）局部镶嵌式的凹模 为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏， 需经常更换者应采取局部镶嵌的办法。 （4）四壁拼合的组合式凹模 对于大型和形状复杂的凹模，当凹模的侧 壁上有较复杂的花纹或型状时，可以把它的四壁和底面分别加工研磨后压入 模套中。 （5）底部大面积镶嵌组合式凹模 为了机械加工、研磨、抛光、热处理 的方便而采取大面积组合的办法，最常见的是把凹模做成空通的再把镶块镶 入型腔底部。 铸件机壳的模具的凹模采用整体式凹模，有牢固，不易变形，刚度，强 度高等优点，制造也简单。 2型芯的结构设计 型芯也有整体式和组合式之分，形状简 单的主型芯和模板可以作成整体式。形状比较复杂多采用组合式型芯。 固定板和型芯可分别采用不同的材料制造和热处理，然后在连成一体， 毕业论文 第 页 16 最常用的连接形式即用轴肩和底版连接。电子零件机壳压铸模具的型芯 采用组合式，型芯的尾端用六角螺母固定，非成型端配入镶块内，防止 型芯受金属液冲击产生位移。型芯结构组成如下图 3-7 和 3-7 型芯结构 毕业论文 第 页 17 3-8 型芯镶拼形式 3.3 机壳压铸模具温度调节系统 3.3.1 概述 压铸模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很 大。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水道，通过模温调节机调节 冷却介质的温度。以冷却水为介质的模温调节机，其温度可调节到 90以c 内，以油作冷却介质的模温调节机，其温度可调节到 100以上；也可以在c 模具上插上加热棒或用加热套来获得 100以上的模温，通常推荐压铸模具c 的工作温度为：铝合金 200300，镁合金 220-320，锌合金 150- 200，铜合金 300-380。在实际生产中影响模型温度的因素很多，很难 精确计算其吸热与散热情况。一般先粗略计算，然后通过调整冷却系统，冷 却介质的流量和流速，使模型保持热平衡。当计算的模型散热与吸热基本平 衡时可不善压铸件的顺序凝固条件，使压铸件凝固速度均匀并有利于压力传 递，提高压铸件的内部质量和表面质量，稳定压铸件的尺寸精度，提高压铸 件生产效率，降低模具热交变应力，提高模具的使用寿命。 3.3.2 冷却效果对生产效率的影响及其提高办法 一般来说在整个成型周期中模内冷却时间约占 75。因此提高冷却效率、 缩短冷却时间是提高生产效率的关键。 在压铸成型过程中高温合金熔体转变成压铸件制品要放出潜热和显热， 其中约 5以对流和辐射的方式散发到大气中，5左右通过模板传走，其余 90由冷却介质（水或油）带走，要提高冷却效率可以从以下几方面着手。 1提高模板对冷却介质的传热系数 提高传热系数关键一点是提高冷却 介质在模具冷却通道内的流速，或采取其他方式增加扰动使流体从层流状态 转变成为湍流状态。据分析研究湍流时管壁和芯部的流体发生无规则的快速 对流，所以湍流下的传热系数比层流高 1020 倍，使传热效果明显加强，可 毕业论文 第 页 18 以用表示流动状态的雷诺准数 re 来校验冷却介质在流动通道中的流动状态。 （3-re v d 3） 式中 d圆形流道直径或非圆形流道的当量直径(m) 流速(m/s)v 水的运动粘度() 2 /ms 当雷诺准数 re 达到 4000 以上时一般可视为湍流，但有时在管壁处仍有 一层滞流层，为了使冷却介质处于稳定的湍流状态，希望雷诺准数 re 达到 600010000 以上。 2降低冷却介质温度增加传热推动力 对于有色金属，在合金熔体能顺 利充满型腔的前提下，可适当降低冷却介质的温度，以缩短降低冷却介质的 温度，以缩短冷却时间，对于尺寸和性能要求不高的有色金属压铸制品都可 采用较低的模温，而不必考虑后结晶等问题。一般压铸模所用冷却介质是常 温水，若改用低温水便可提高压铸成型冷却效率，但如前所述温度不宜低到 使型腔表面发生凝结水。 3增大冷却传热面积 模具型腔一边的传热面积是不可更改的，仅可增 加冷却水道一边的传热面积。在模具上开设尺寸尽可能大和数量尽可能多的 冷却水道，但由于模具上众多的推杆和型芯布置以及型腔型芯的组合拼接， 使水道开设位置受到限制。因此在考虑模具总体结构时应率先考虑冷却水道 布置方案，而不能等到设计的最后才来考虑水道开设的问题。 3.3.3 冷却系统设计原则 为了提高冷却效率，获得质量优良的机壳铸件，模具的冷却系统可按下 述原则进行设计。 1、冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 冷却水孔间距越小，直径越 毕业论文 第 页 19 大，则对铸件冷却越均匀。 2、水道孔与相邻型腔表面距离应尽量相等 机壳壁厚不均匀，厚的地方 冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些。一般水道孔边 至型腔表面的距离应大于 10mm,常用 1215mm。 3、浇口处加强冷却 熔体充模时浇口附近温度最高，流动末端温度较低， 因此在浇口部位应加强冷却，并将冷却回路的入口设在浇口附近，出口设在 流动末端。 4、冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长，则冷却水出、入 口的温差就比较大，易使模温不均匀。如图 3-11（b）的形式比图 3-11（a） 的形式好，降低了出、入口水的温差，提高了冷却效果。本模具就采用如图 b 所示的冷却系统。 图 3-11 冷却水道的排列形式 3.4 机壳压铸模具排气系统的设计 当金属液注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利地排出， 将在制品上形成气孔、灰雾、银丝、表面轮廓不清、接缝、型腔不能安全充 满等弊病；同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高， 粘度下降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤铸件，而产生焦痕。而 且型腔内气体压缩产生的反压力会降低充模速度，影响压铸周期和产品质量。 因此设计型腔时必须充分地考虑排气问题。模具成型时的排气方法通常有以 下几种： 1利用分型面或配合间隙排气 对于一般的小型塑件，当不采用特殊的 毕业论文 第 页 20 高速注射时，可利用分型面排气或利用推杆与孔、推管与孔、脱模板与型芯、 活动型芯与孔的配合间隙排气。其间隙为 0.030.05mm。为了增加分型面的 排气效果，可增加分型面的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕顺着排气方向。 为了增加推杆的排气效果，可将推杆后方距型腔 5mm 以外处的配合间隙加大， 或将推杆的配合圆柱面磨出一小平面。 2开设专用排气槽 对大型铸件或高速压铸模，应开专用的排气槽，最 常见的是在型腔周边的分型面上开排气槽，槽深在 0.010.03mm 之间变化， 宽约 510mm，随合金种类而定。 3.利用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又无 可供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔深处镶排气塞。 4.强制性排气 在气体滞留区设置排气杆或利用真空泵抽气，这种作法 很有效，但是会在铸件上留有杆件等痕迹，因此排气杆应设置在铸件内侧。 零件机壳是小型铸件，我在设计时并没有专门的开设排气槽，而是利用 分型面或配合间隙排气的。 3.5 机壳压铸模具脱模机构的设计 3.5.1 概述 压铸模必须设有准确可靠的脱模机构，以便在每一循环中将铸件从型腔 内或型芯上自动地脱出模外，脱出铸件的机构称为脱模机构或推出机构。 1.脱模机构的典型结构 用推杆推出的简单脱模机构是一种典型结构。 毕业论文 第 页 21 图 3-13 脱模机构 1推杆；2推杆固定板；3推板导套；4推板导柱；5推板；6拉料杆；7复位杆；8 限 位钉 2脱模机构的设计原则 （1）让铸件机壳留在动模一侧 模具的结构应保证铸件在开模过程中留 在具有脱模装置的半模即动模上。若因铸件几何形状的关系，不能留在动模 时，应考虑对铸件的外形进行修改或在模具结构上采取强制留模措施，若实 在不易处理时也可让铸件留在定模内，在定模上设脱模装置。 （2）不影响铸件机壳外观，不造成机壳变形破坏 推铸件的位置应尽量 设在机壳内部或隐蔽处，以免损坏机壳外观，要保证机壳在脱模过程中不变 形、不擦伤。要做到这一点，首先必须正确地分析脱模力的大小和集中的部 位，以选择合适的脱模方式和推顶位置，使脱模力得到均匀合理的分布。由 于铸件铸件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽可能靠近型芯。同时推 出力应施于机壳刚度强度最大的部位。如筋、凸缘、壳体侧壁处，作用面积 也应尽可能大一些，否则会在推顶处产生应力发白，甚至顶穿铸件机壳，造 成破损。 （3）机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，零件制造 方便，配换容易。机构本身具有足够刚度和强度，以承受推出过程中的各