顶盖压铸工艺设计

1、顶盖压铸工艺设计1铸件结构工艺分析1.1铸件材料分析 顶盖铸件所用材料为YL102，硬度60HBW，抗压强度b=220MPa，延伸率=2%，密度=2.66g/cm3，浇注温度610650。1.2铸件结构工艺分析顶盖铸件是一外形尺寸为162mm×111 mm×63mm 的壳体，底座出设机械加工余量1mm，如图1所示。其结构复杂，空腔尺寸相对较大，外形轮廓不规则，且壁厚不均匀（最大壁厚在18mm左右，最小壁厚仅4mm）。为了与其他零件配合，Ø17、Ø22、Ø30的孔必须满足一定的同轴度。带孔圆台的上端面必须底面保证一定的位置精度。R11半圆台轴线也

2、必须与Ø17孔的轴线保证一定的位置精度。同时，为了满足使用性能，铸件应无气孔、疏松、裂纹等缺陷。图1 顶盖零件图2分模面设计分模面是动模和定模的分界面。分模面的形式与位置对整个压铸模具的结构有重要影响。分模面确定后，压铸模具的基本结构随之确定。选择分模面应综合考虑铸件在开模后应留在动模、浇注系统和排溢系统的设计、铸件的顺利脱出、抽芯机构的设计、Ø17、 Ø22、 Ø30孔的同轴度、各尺寸定位及铸件的整体美观要求，要有利于金属液填充和排气，要便于模具的制造以及容易去除铸件飞边等问题。经过综合考虑，铸件分模面的选择如图2所示的I-I分模面。图2 分模面设计3

3、压铸机的选用压铸机是压铸生产过程中必不可少的重要设备。由于压铸机投资大，使用周期长，因此选用压铸机时需要认真论证。压铸机选用主要包括三项内容：1) 压铸机类型（热室压铸机或冷室压铸机）。2) 压铸机大小（吨位及技术参数）。3) 压铸机档次（压铸机的质量与性能）。3.1压铸机类型的选择由于热室压铸机仅适用于压铸锌合金、镁合金，铝合金及铜合金不能采用热室压铸机。而本例顶盖所用材料为铝合金，故只能采用冷室压铸机进行压铸生产。3.2压铸机档次的选择选择压铸机档次主要与以下两点有关：1） 产品要求。2） 企业目标与经济状况。由于本例顶盖铸件的复杂程度及成型难易程度一般，铸件产品不进入国际市场，企业规模一

4、般，故选用中等档次的压铸机即可满足要求。3.3压铸机吨位的确定 根据压铸件的结构特征及内部品质要求，结合模具的结构考虑，由下式可得到该压铸件 需要的锁模力： F 锁 K ( F主 + F分) ( 1 )式中，F锁为压铸机锁模力，kN；F主为主胀型力，kN；F分为分胀型力，kN；K为安全系数，一般取 K = 1.25。3.3.1主胀型力的计算 F主 = A p / 10 ( 2 )式中，A 为压铸件总投影面积，一般增加30%作为浇注系统及溢流排气系统面积，这里A 1.3 x (14.8x11.2)cm2=215.49 cm2；p为比压，按常用铝合金压射比压推荐值选取p = 65MPa。 计算得：

5、F主 = 1400.69kN3.3.2分胀型力的计算A芯是侧向活动型芯成形端面的投影面积，A芯=(1.7/2)2+(3.0/2)29.34cm2，楔紧块的楔紧角选取15°，由此算得：F分= A芯p x t an/1016.27kN ( 3 )3.3.3锁模力的计算根据式( 1 )式( 3 )，并取K值为 1.25，计算得 ：F 锁K ( F主 + F分)= 1771.2kN。为了有足够的锁模力保证铸件压射充型的内部质量，根据计算及现有的压铸机设备，采用一模一件，选用锁模力为2500 kN的卧式冷压室压铸机。4浇注系统设计压铸模的浇注系统决定了金属液在填充过程中的流动路径和状态 ,对于

6、减少气孔和杂质、获得组织致密的压铸件起着重要作用。本例顶盖所采用的是锥形切线浇注系统。4.1内浇道的位置选择内浇道的设计主要是确定内浇道的位置、形状和尺寸。内浇道的设置应使金属液从铸件厚壁处向薄壁处填充，要使进入型腔的金属液流向远离浇道的位置，在金属液进入型腔后不宜过早封闭分型面、溢流槽和排气槽，并应尽量使内浇道设置在壁厚处，便于切除，同时薄壁压铸件的浇道厚度要小一些，以保持必要的充填速度， 避免在浇道部位产生热节。如图3所示，即为本例顶盖铸件所设置的浇注系统的位置。图3 浇注系统位置设计4.2内浇道截面尺寸的计算 Ag = G/( · Vg· t ) ( 4 )式中 Ag

7、 内浇道截面积，mm2；G 通过内浇道的金属液质量，g； 液态金属的密度，2.66 g/cm3；Vg 内浇道处金属液的流速，2060m/s；t 型腔的充填时间，s。取Vg =30m/s，t = 0. 08s，铸件体积 V450.72cm3，按 G=V，代入式( 4 )得Ag( 2. 66x450.72)/( 2. 66x3000x0.08)=188mm2。本例内浇道与型腔采用端部搭接的形式进行连接。查相关手册得内浇道尺寸:厚度取2mm，长度取3mm，宽度取188/2=94 mm。4.3横浇道的设计横浇道是金属液从压室通过直浇道之后流向内浇口之间的通道，其作用是将金属液引入内浇口。同时还能借助于

8、横浇道中体积较大的金属液预热型腔，改善模具的热平衡；压铸件冷却凝固时起到补缩和传递静压力的作用，因此横浇道的设计对获得合格的铸件起着重要的作用。本设计采用的横浇道为锥形横浇道其结构形式如图3所示。浇道与型腔的连接形式如图4所示。为了提高压铸件的质量，在成型过程中要排除型腔中的气体与混有气体和被涂料残余物污染的前流冷污金属液, 所以设计中采用了溢流排气系统。将排气槽开设在溢流槽的后面实际上是把溢流与排气作为一个整体来考虑。图4 浇道与型腔的连接形式4.4直浇道的设计查阅所选冷室压铸机的压室直径，确定直浇道直径为60mm，起模斜度取1°，长度为15mm，直浇道尺寸如图5所示。直浇道位于浇

9、道套内孔的上方，以防止金属液在压射前流入型腔。 图5 直浇道尺寸4.5排溢系统的设计排溢系统在压铸模具中不可缺少，其主要作用是排出和储存型腔中的气体、涂料残余物、前污冷金属、大道转移或减少压铸件中的缩孔缩松、裹气及氧化夹杂以及冷隔等缺陷。本例顶盖设计中溢流排气系统的布置如图3所示。将排气槽开在溢流槽的后面实际上是将溢流和排气作为一个整体来考虑，这样的设置可以提高压铸件质量，最大限度地消除局部紊流带来的缺陷。排气槽开在溢流槽的后面，深0.1mm。在设计排气槽时一定要注意其方向不能对着操作者的方向，以免伤人。为了保证溢流比内浇道早凝固，使型腔中正在凝固的熔融合金形成一个与外界不相通的密闭部分而充分

10、得到最终压力的压实作用，溢流口厚度应小于内浇道厚度，故溢流口厚度设计为1mm 。查阅相关资料，确定排溢系统的具体尺寸如图6所示。图6 排溢系统的具体尺寸5压铸模具结构设计5.1抽芯机构设计本例顶盖压铸件由于左侧分布有1个Ø17的通孔，右侧分布有1个Ø22的沉头孔，故考虑采用侧向抽芯机构完成其侧向型芯抽出及复位；同时，顶盖压铸件上还有1个Ø17的垂直通孔，可以直接通过静模上的型芯成型；底座上对称分布着4个Ø10的底座安装孔，可以直接通过动模上的型芯成型。5.1.1侧向抽芯斜销抽芯机构是机械抽芯机构中最常用的的形式，其结构及组成如图7所示。考虑到模具结构及生

11、产成本，本例顶盖压铸件左侧分布的1个Ø17的通孔及右侧分布的1个Ø22的沉头孔的成型，即是采用的此种抽芯机构。 当压铸模具打开时，滑块及活动型芯随动模一起以速度v开模做开模动作。同时，在斜销的导引下，滑块及活动型芯还具有向上的速度分量v抽芯进行抽芯动作。当压铸模具打开一定距离后，型芯从压铸件中抽出，滑块脱离斜销，完成抽芯动作。活动型芯及滑块在弹簧和限位块的作用下停留在规定的位置。当合模至一定位置时，斜销重新进入滑块导孔，引导滑块及型芯复位。图7 斜销抽芯机构1 定模套板 2楔紧块 3斜导柱 4斜滑块 5螺母 6垫片 7弹簧 8限位块 9螺栓 10活动型芯 11动模套板 12

12、销钉5.1.2抽芯力及抽芯距的计算由于影响抽芯力的因素很多，精确计算很困难。根据型芯受力分析如图8所示，进行估算：式中 A被铸件包紧的型芯成型部分断面周长（mm）；L被铸件包紧的型芯成型部分长度（mm）； 图8 型芯受力分析P挤压应力（单位面积的包紧力），锌合金P=（68MPa）铝合金P=（1012MPa），铜合金P=（1216MPa）；压铸合金对型芯的摩擦因数（0.20.25）；a型芯成型部分的脱模斜度。 本例取P=10MPa，=0.2，a=1°。如图9所示，为侧向成型孔抽芯，抽芯后型芯应完全脱离铸件的成型表面，使铸件顺利脱模，故设计抽芯距S抽。1） 对于左侧Ø17的通孔

13、 图9 侧向成型孔抽芯取A1=53.4mm，L1=h1=25mm。计算得： F抽1=2436.6N，S抽1=28mm。2） 对于右侧Ø22的沉头孔取A2=69.1mm，L2=h2=22mm。计算得：F抽2=2774.6N，S抽2=25mm。5.2顶出机构设计 顶出机构的作用是将压铸件从压铸模具中顶出。当压铸件凝固并冷却一定时间后，压铸模具打开，压铸模具打开，压铸件由于包紧力的作用随动模移动。附于动模之上的压铸件需要借助顶出机构将其推离动模，以便取出。因此，顶出机构都设置在动模上。由于本例压铸件结构较为复杂，在顶出时会有一定困难，因此要设置比较多的推杆。压铸件的底座周围均匀设置4个圆形

14、截面推杆；7个溢流槽上各设置1根圆推杆。推杆印痕高度约为0.3 mm，推杆截面为Ø5的圆，推杆的分布如图10所示。 图10 推杆分布5 . 3冷却系统设计为保证压铸生产的连续性，提高压铸生产效率及压铸件内在质量，防止压铸件产生气孔、缩孔、疏松等缺陷，同时考虑到模具成形零件尺寸较大，特别是模具的型芯温度在生产过程中极易升高，易造成粘模、拉伤，因此，为保证模具的热平衡，在动、定模镶块及型芯上分别设置了不同类型的循环水冷却系统用以调节模温。设置冷却水道应尽可能布置在型腔内温度最高、热量比较集中的区域，流路要畅通，且在镶拼结构的水道相接处采用密封措施，防止泄漏。本例模具设计采用水道直径为8mm 。5.4模具动作说明本例顶盖压铸件模具的装配如图11所示。合模，金属