压铸模设计说明书

1、湘潭大学毕业设计说明书题 目： 压铸件模具设计 学 院： 机械工程学院 专 业：材料成型及控制工程 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2015.3.16 目录一.设计前准备工作11.压铸工艺分析：12.零件初步分析13.初步确定设计方案：1二.压铸件工艺分析21.压铸合金工艺分析：22.压铸件工艺分析：23.分型面的选择：2三.浇注系统和排溢系统的设计31.浇注系统的设计：32.溢流排气系统的设计：3四.压铸机的选择41.压铸机的种类和特点42.选定压射比压53.确定型腔数目及布置形式64.确定模具分型面上铸件的总投影面积65.计算锁模力：6五.压铸模的结构设计71. 成型零件设计7

2、2. 结构零件设计103、各零件采用材料要求154、螺钉选用16六、压铸模的整体结构161、压铸模的技术要求162、压铸模外形和安装部位的技术要求17七、校核模具与压铸机的有关尺寸181、锁模力的校核182、铸件最大投影面积校核183、压室容量校核184、模具厚度的校核185、开模行程的校核18八、参考文献：19一.设计前准备工作1.压铸工艺分析：压力铸造是将液态或半液态的金属，在高压作用下，以高的速度填充压铸模的型腔，并在压力作用下快速凝固而获得铸件的一种方法。高压力和高速度是压铸时熔融合金充填成型过程的两大特点，也是压铸与其它铸造方法最根本的区别所在。压铸件尺寸精度和表面粗糙度较好，铸件轮

3、廓清晰，有致密的表层，比内层有更好的机械性能，内部存在气孔和缩孔缺陷。2.零件初步分析零件为对称圆筒型零件，截面为工字形，中心开有一小孔。壁厚为5mm，属于薄壁零件。型腔深度约为97.5mm，属于深腔。零件图如下所示：图1-1 零件图3.初步确定设计方案：1) 压铸合金此铸件的材料为YZCuZn40Pb：此材料属于铅黄铜合金，具有加工性能较好，成本较低等优点，多用于化工、造船的零件和耐磨的零件。 2) 铸件的精度设计为CT8级，采用压力铸造的方法能达到此精度。3) 确定压铸工艺及模具制造能力。4) 确定压铸模结构（包括分型面，型腔数目，浇注系统，成型零件的尺寸设计，结构零件的尺寸设计，以及采用

4、型芯、型腔镶块节约贵重金属）。二.压铸件工艺分析1.压铸合金工艺分析：1) 力学性能高；2) 良好的耐蚀、耐磨性能，疲劳极限和导热性高，线膨胀系数小；3) 导电性能好，且具有抗磁性能；4) 熔点高，模具使用寿命短。 2.压铸件工艺分析：为了从根本上防止压铸件产生缺陷，并以低成本，连续不断地生产高质量的压铸件，必须使压铸件的结构适合于压铸。主要对铸件的壁厚、圆角、筋、出型斜度，孔，螺纹、加工余量、文字、标志、图案等进行分析。本次铸件壁厚均匀适合压铸。铸件的平均壁厚约为5mm,为薄壁压铸件，表面不加工，故无加工余量。铸件本身有斜度且能减少出型时与型壁的摩擦。铸件上无侧孔，不需设计侧抽芯结构。该铸件

5、内部有一个台阶，在模具设计时，拟在定模和动模各设计一个型芯。拟采用推管推出机构。3.分型面的选择：1) 考虑到模具起模时，铸件留在动模上；2) 尽量使模具整体结构简单；3) 考虑铸件有一定同轴度的要求；4) 同时注意使模具不至于过高。所以铸件设计及分型面选择如下：图2-1 铸件图如图所示，选择1为分型面。三.浇注系统和排溢系统的设计1.浇注系统的设计：经过对铸件的结构分析，铸件是对称件，对浇注系统的选择可选择侧浇口，在浇注时金属液沿分型面从型腔边缘导入，然后自下而上推向进型腔，有利于金属液的充填和排气。采用切线浇口，避免金属液正面冲击型芯，提高模具使用寿命。对浇注系统尺寸的设计：表3-1 浇注

6、系统尺寸压铸件及溢流槽体积：V=206677mm3内浇口横截面积：A=0.09V0.7=473mm2取内浇口厚度：T=3mm则内浇口宽度：L=158mm2.溢流排气系统的设计：铸件采用侧浇口切线形式，故采用分型面排气方式，无需另开设排气槽；溢流槽需在试模后确定是否开设，若需要，则开设于金属液充填最后封闭位置，以储存前端冷污金属。溢流槽尺寸的设计如图所示：图3-1 溢流槽浇注系统及溢流排气系统的结构如下图所示：图3-2 浇注系统及溢流排气系统设计图四.压铸机的选择压铸机是压铸生产最基本的要素之一。金属压铸模是通过压铸机的运行而实现压铸成型的。1.压铸机的种类和特点压铸机的种类和型号很多。一般说来

7、，根据压铸机压室的温度状态，可分为热压室压铸机和冷压室压铸机。冷压室压铸机又根据其结构形式分为立式压铸机，全立式压铸机和卧式压铸机。目前，热压室压铸机通常仅适用于压铸铅、锌等低熔点合金，国外正在研究铝、镁等较高熔点合金的压铸技术。1) 立式冷压室压铸机的特点：a) 适宜于压射可设置或必须设置中心浇口的压铸件。b) 金属液注入直立的压室中，操作比较方便，占地面积少。c) 在操作时，只有在浇注余量切断后，方可开模，生产效率较低。d) 金属液进入型腔时，经过90角的转折，压力损失较大。2) 全立式冷压室压铸机的特点：a) 压射冲头与直浇道方向相同，金属液进入型腔的流程短，压力损失和热量损失较小。b)

8、 压射冲头垂直方向运行，运动平稳。c) 模具水平放置，活动型芯和嵌件安放方便、稳定、可靠。d) 占地面积少。e) 压铸件推出后需用手工取出，生产效率较低，不容易实现自动化操作。3) 卧式冷压室压铸机的特点：a) 压室与压射冲头均为水平放置，金属液注入型腔时，浇道转折少，其压力损失小，有利于发挥增压机构的作用。b) 模具安装方便，卧式压铸机一般设有中心和偏心多个浇注位置，或在偏心和中心间设置可任意调节位置的扁孔。c) 便于操作，便于调整，压铸效率较高，是目前广泛应用的压铸设备。d) 压室内表面容易氧化。e) 金属液在压室内暴露在大气的表面积较大，压射时容易将空气、氧化物质及其它杂质带入型腔，引起

9、压铸缺陷。综合考虑铸件的形状及特点，选用卧式冷压室压铸机。2.选定压射比压表4-1 压射比压(增压)推荐值(MPa)压铸件种类锌合金铝合金镁合金铜合金一般件1320305030504050承载件2030508050805080耐气密性件或大平面薄壁件2540801208010060100电镀件2030选定压射比压p=70Mpa。3.确定型腔数目及布置形式根据铸件图样及产量等要求，确定该模具的型腔数为一模一腔。4.确定模具分型面上铸件的总投影面积A=A铸+A浇+A余+A溢=6850mm2 (式4.1)A铸铸件在分型面上的投影面积；A浇浇道内浇口在分型面上的投影面积；A余余料在分型面上的投影面积；

10、A溢溢流槽在分型面上的投影面积；因试模前暂时不开设溢流槽，故在计算时忽略。5.计算锁模力：锁模力是表示压铸机最基本参数，其作用是克服压铸充填时的胀型力，使模具分型面不致张开，故设计压铸模时，首先确定胀型力的大小来选择压铸机，当压铸机的锁模力大于胀行力，则可认为该压铸机可以使用。 (式4.2)压铸机应有的锁模力(N)胀型力(N)安全系数(一般取1.25)主胀型力，与分型面上金属的投影面积有关的胀型力(N)由侧面胀型力引起的沿锁模力方向上的分力(N)，本模具不含侧型芯，故 =0F主=Ap (式4.3)P比压(MPa)A压铸件、浇口和溢流槽三部分金属在分型面上的总投影面积(mm2) 计算可得，F胀=

11、479.5kN，F锁599.375kN;故初步选定压铸机为J116型卧式冷室压铸机，压铸机主要参数见下表表4-2 J116型卧式冷室压铸机主要参数名称数值名称数值锁模力(吨)63压室最大容量(铝)(公斤)0.6开模力(吨)7铸件最大投影面积(厘米2)95压射力(吨)59工作循环次数(次/小时)150180压射回程力(吨)25管路工作压力(公斤/厘米2)100模板最大间距(毫米)570电动机功率(千瓦)11合模行程(毫米)320贮压罐容积(升)100模具尺寸(毫米)360*450贮压罐高度(毫米)2430压射偏心距(毫米)60压铸机外形尺寸(毫米)3430*1200*1360压室直径(毫米)30

12、4045压铸机重量(吨)3压射比压(公斤/厘米2)5651270五.压铸模的结构设计1. 成型零件设计1) 成型零件结构设计采用镶拼式结构，优点在于：a) 采用整体镶块简化加工工艺，提高模具制造质量，易满足成型部位的精度要求；b) 合理使用热作模具钢，降低成本；c) 易损件有利于更换和修理；d) 压铸件的局部结构改变时，不致使整套模具报废；e) 可按铸件的几何形状在镶块上构成复杂的分型面，而在套板上仍为平直分型面；2) 成型零件尺寸设计a) 确定收缩率表5-1 计算收缩率由表5-1确定铸件收缩率为：受阻收缩率：0.6%；混合收缩率：0.8%；自由收缩率：1.0%。b) 计算模具成型尺寸(式5.

13、2)型腔尺寸计算公式：(式5.1)(式5.3)(式5.4)型芯尺寸计算公式：D、H型腔尺寸或型腔深度尺寸（mm）；D、H 压铸件外形的最大极限尺寸（mm）；d、h 型芯尺寸或型芯高度尺寸（mm）；d、h 压铸件内形的最小极限尺寸（mm）； 压铸件计算收缩率（）； 压铸件公称尺寸的偏差（mm)； 成型部分公称尺寸的制造偏差（mm），因为CT8级精度与IT14级精度相似，故取/4；0.7 尺寸补偿和磨损系数计算值（mm）；取受分型面影响的误差补偿值为0.05，受影响时应减去此补偿值。表5-2 GB/T6414公差CT8级标准表：基本尺寸（mm）公差带(mm)公差(mm) 1010.510161.1

14、0.5516251.20.625401.30.6540631.40.70631001.60.801001601.80.9016025021.02504002.21.14006302.61.3型芯及型腔尺寸的计算结果如下表所示表5-3 型芯尺寸 单位(mm)零件的原始尺寸收缩率计算尺寸及偏差制造尺寸及偏差备注900.6%91.66-0.4091.7-0.44-0.04600.6%61.34-0.35061.4-0.41-0.0697.51.0%99.545-0.4099.6-0.46-0.06受分型面影响51.0%5.7-0.2505.7-0.250受分型面影响97.51.0%99.595-0.

15、4099.6-0.41-0.01表5-4 型腔的尺寸 单位(mm)零件的原始尺寸收缩率型腔的尺寸制造尺寸备注1000.6%99.480+0.499.4+0.08+0.4897.51.0%97.3050+0.497.3+0.01+0.41受分型面影响102.50.8%102.010+0.45102+0.01+0.46受分型面影响2. 结构零件设计1) 动、定模套板的设计(式5.5)采用圆形结构，因为是通孔型腔，采用公式计算，其中：h套板边框厚度（cm）D镶块外径（cm）p压射比压（105Pa） 套板材料抗拉强度，材料采用45号钢，取900*105Pa具体尺寸如下图所示：图5-1定模套板图5-2

16、动模套板2) 动模支承板的设计(式5.6)厚度计算公式：其中：h动模支撑板厚度（cm）；L垫块间距（cm）；B动模支撑板长度（cm）；弯 材料抗拉强度（105Pa），材料采用45号钢，弯=1000*105Pa；F动模支撑板所受总压力（10N）。具体尺寸如下图所示图5-3 动模支承板3) 导向零件设计a) 导柱设计(式5.7)导柱直径d：模具设计为四根导柱时，有经验计算公式dKA其中：图5-4 导柱结构图d导柱导滑段直径（mm）；A模具分型面上的表面积（mm3）;K比例系数，0.070.09;算得d3.825mm，考虑本模具长度较长，且为三根导柱形式，取d=20mm。其他尺寸如图所示：图5-5

17、导柱b) 导套设计导套设计要求：导套内孔直径D 与选用的导柱直径d相同。图5-6 导套结构图表5-5 导套设计要求导套内扩孔直径D1D1=D+0.5mm导套外径d1d1D+（610）mm导套台阶外径d2d2d1+（68）mm导滑段长度l2l2kd比例系数k1.31.7导套总长度l1l1模板厚度-35cm具体尺寸如下图所示：图5-7 导套c) 推板导柱和导套的设计具体尺寸如图所示：图5-8 推板导柱图5-9 推板导套4) 推出机构设计由于铸件为圆筒形薄壁零件，且推出力较大，所以采用推管推件。推管的推出力集中在圆筒的底端，使推出有力、均匀，压铸件不易变形，也没有明显的推出痕迹。(式5.9)(式5.

18、8)(式5.10)推出距离确定：由式5.9，计算并取s推=90mm。a) 推板设计按推荐尺寸，取推板厚度H=20mm。具体尺寸如下图所示：图5-10 推板b) 推管推出机构设计组成及形式：图5-11 推管推出机构推管与镶块、型芯的配合按H8/F7选用；推管具体尺寸如下图所示：图5-12 推管(5)复位机构设计采用如图复位机构及限位钉形式：图5-13 复位机构及限位钉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称模具材料热处理硬度HRC牌号标准号成型零件型芯、定动模镶块3C2W8VGB1299-8540推管、浇口套4Cr5MoSiV1GB1299-85-非成型零件推板、复位杆等推出与

19、复位零件T8A50导柱、导套等导向零件和导滑零件T10A定模套板、动模套板、支承板等支承与固定零件Q235-A2832定模座板、动模座板、垫块等模架零件45回火推出与复位机构用板Q235-A4、螺钉选用表5-7 螺钉选用型号表螺钉类型型号定模套板螺钉4*M16*60 GB/T 70.1动模支承板螺钉3*M10*65 GB/T 70.1动模套板螺钉4*M20*240 GB/T 70.1动模型芯固定板螺钉2*M5*16 GB/T 70.1六、压铸模的整体结构压铸模由定模和动模两大部分组成。定模固定在压铸机的定模安装板上，随动模固定板移动而与定模合模、开模。合模时，动模与定模闭合形成型腔，金属液通过

20、浇注系统在高压作用下高速充填型腔；开模时，动模与定模分开，推出机构将压铸件从型腔中推出。1、压铸模的技术要求1) 模具的外形尺寸350x350x515；2) 选用的机器型号J116型卧式冷室压铸机；3) 选用的压室直径为30mm. 4) 压铸机的顶出形式为液压中心顶出；5) 要求各个活动部位灵活可靠，无卡死现象；6) 浇注系统试模后修至填充良好，视情况开设溢流槽；7) 在动、定模的侧面打钢印：产品名称、模具图号、产品图号等。2、压铸模外形和安装部位的技术要求1) 各模板的边缘均应倒角245，安装面应光滑平整，不应有突出的螺钉头、销钉、毛刺和击伤等痕迹；2) 在模具非工作面上的醒目的地方打上明显的标记，包括以下内容：产品代号、模具编号、制造日期及模具制造厂家名称或代号；3