测试端盖铝合金铸件压铸模设计

1、中北大学2014届毕业设计说明书测试端盖铝合金铸件压铸模设计摘要压铸是制造业的一种工艺，能够成型复杂的高精度的金属制品，多用于汽车制造，机械制造等。本课题是对端盖进行模具设计并分析加工工艺。本文介绍了现代模具制造技术的现状及其发展方向，重点说明了铝合金零件压铸模具的设计过程。它主要从产品左端盖的工艺分析（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，并简要的介绍了压铸模具零件加

2、工过程中的相关问题。关键字：压铸工艺分析 压铸成型设备 模具结构 加工Die casting mold design of the test cap in aluminum castingAbstractDie-casting is a manufacturing process, it can mold the complex and high accurate metal product ,used in automobile manufacturing, machinery manufacturing and so on. The subject is about the design

3、of Aluminum shell mold and process analysis.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

4、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 (po

5、ur 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 in

6、jects the relevant problem in the part processing course of the mould.Key Words: Chassis Craft analysis Apparatus of shaping Mould structure Processing第II页 共III页目 录摘要IAbstractII目录III第一章 绪论11.1选题的目的和意义11.2国内外现状11.2.1国内研究现状及分析21.2.2国外研究现状及分析4第二章 压铸模具的整体工艺设计62.1铸件工艺性分析62.2铸件工艺参数82.2.1充填速度的选择82.2.2温度参数选

7、择82.2.3时间参数选择82.2.4脱模斜度92.2.5铸孔92.2.6表面粗糙度及表面质量102.3铸件的材料分析及尺寸精度：102.4型腔数目的确定：102.5分型面的确定：102.6压铸成型过程及压铸机选用：112.6.1卧式冷室压铸机结构112.6.2压铸成型过程122.6.3压铸机型号的选用及其主要参数13第三章 压铸模具的总体结构设计163.1浇注系统的设计163.1.1直浇道的设计163.1.2横浇道的设计183.1.3内浇口的设计203.1.4溢流槽的设计223.1.5排气槽的设计233.2推出机构设计243.2.1推杆263.2.2复位杆273.2.3导向装置283.3确定

8、各模板尺寸303.3.1定模座板的设计303.3.2套板边框厚度的确定303.3.3定模套板的设计313.3.4动模套板的设计323.3.5支撑板的设计323.3.6各模板尺寸统计333.4成形零件尺寸计算333.4.1成型收缩率333.4.2型芯、镶块结构形式333.4.3镶块固定形式及适用范围343.4.4型芯的固定形式343.4.5型腔和型芯成型尺寸计算343.4.6镶块尺寸计算373.5模具总装图40结束语41参考文献42致 谢43第III页 共III页中北大学2014届毕业设计说明书第一章 绪论1.1选题的目的和意义模具是一种重要的工艺装备，其使用性能的好坏、寿命的高低，直接影响着一

9、个企业产品的质量，更新换代的速度，以及经济效益和产品的市场竞争力。现代模具行业是技术、资金密集型的行业。近年来，我国模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度，塑料模和压铸模比例增大，面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展很快。在现代材料加工业中，压铸工业已成为国民经济中的一个非常重要的行业。压铸件由于尺寸精度高、组织致密、强度高，在机械行业中获得了较广泛的应用。许多新产品的开发和生产在很大程度上依赖于压铸模具的设计和制造技术，特别是在汽车、摩托车、轻工、仪表、电子和航空航天等

10、领域表现的尤为重要6。近些年来，我国的压铸模无论在制造工艺、产品外观质量和尺寸精度等方面，均有明显提高，但我国压铸模生产与国外的压铸模生产相比还是有较大差距，一些大型、精密压铸模具还需进口；国内的压铸件往往线条不清晰，表面光洁度也较差；国产模具的使用可靠性不稳定，运转中故障较多，返修量大，单产量不如进口模具高。所以本课题以铝合金测试端盖为研究对象，对其进行压铸模具设计具有十分重要的现实意义。1.2国内外现状压力铸造是近代金属加工工艺中，发展较快的一种先进的铸造方法。液态金属在高速高压作用下射入紧锁的模具型腔内，并保压、结晶直至凝固，形成半成品或成品。压力铸造作为一种终形和近终形的成形方法，高压

11、、高速填充压铸模型腔是压铸最大的特点。常用的压力为20200MPa，填充速度(内浇口速度)约为1570m/s，金属液填充模具型腔的时间极短，约为0.010.2s。压铸技术在现代工业中用于生产各种金属零件，具有独特的技术特点和显著的经济效益。具有生产效率高、经济指标优良、压铸件尺寸精度高和互换性好等特点。在制造业获得了广泛的应用和迅速的发展，压铸件已成为许多产品的重要组成部分。随着轿车、摩托车、内燃机、电子通信、仪器表、家用电器和五金等行业的飞速发展，压铸件的功能和应用领域不断扩大，从而促进了压铸技术不断发展，压铸合金品质不断提高8。1.2.1国内研究现状及分析(1) 压铸工艺及压铸模的研究现状

12、及分析建国60多年来，我国的压铸工业从无到有，压铸生产有了相当大的发展，改革开放之后更是发展迅速。随着我国汽车、摩托车、家用电器、计算机等工业的发展，对压铸件的需要量日益增加，国内出现了大批生产优质、精密、大型压铸件的压铸企业12。1980年代后，我国已能够自行设计并制造出成系列的压铸机，并开始将计算机技术应用到压铸工艺。近年来，由于汽车和摩托车工业的快速发展，极大地促进了我国压铸件的发展，完全能够满足国内各行业对压铸模零件的基本需求。另外，由于世界模具技术的高速发展及国内汽车制造产业的不断发展壮大，国内的压铸产业也呈现跨越式发展，它已发展成为一个新兴的产业，年增长率保持在8125。据统计，我

13、国摩托车生产连续多年来产量全球第一，2006年高达2 144万辆，年产百万辆以上的企业有8家，摩托车发动机所需的中型、复杂压铸模已经全部国内制造，向压铸模制造企业提供了持续、稳步增长的巨大需求4。当前，正值我国汽车工业进入高速增长期，产量连续多年大幅度增长，2006年产量超过700万辆，增大了对复杂、大型、精密压铸模的需求，压铸模具产业获得了前所未有的发展机遇3。经过几十年的发展，目前我国压铸模设计已经具有一定的水平，制造精度可达0.020.05mm，型腔表面粗糙度Ra0.40.2µm。模具制造周期：中小型的34个月，中等复杂的48个月，大型的812个月。模具寿命：铝合金铸件模具一般

14、为48 万次，国外可达815万次以上。模具价格国内约为引进价格的141379，我国已成为世界上压铸大国之一，但从技术和生产效率上看，我国的压铸业仍落后于日、德、美等发达国家，特别是一些大型、薄壁、精密压铸模具及技术含量高、制造难度大的压铸模一般需要进口，而且在引进技术的同时还需购买大型压铸机。然而同国外压力铸造业相比，我国压力铸造业仍然存在很多不足，主要表现在以下方面。一是模具寿命不长；二是外观质量不理想；三是液压系统无法实现压铸机的自动控制；四是国产压铸机大都存在漏油的现象，主要原因是密封件质量差和加工质量问题；五是模具可靠性较差，生产效率低。归根结底是压铸模标准化和专业化程度低造成的8。另

15、外，我国压铸模研究不多，新技术主要依赖于国外的技术，压铸模具技术水平较低，已经严重制约了我国压铸产业的发展，特别是一些大型、精密、复杂的压铸模，还主要依赖于进口。我国压铸业在工艺技术、管理水平、产品质量、企业素质等方面，与工业先进国家相比还存在差距，比如在模具设计、压铸机动力系统、压铸机钢度压射系统等方面还有很多不足，所以要成为压铸强国尚有一个非常艰苦而漫长的过程。我国的压铸模具水平完全可以满足摩托车、家电等行业的压铸模需求，汽车行业所用的压铸模国产化比例也越来越大，并开始研制镁合金模具，而且一些企业生产的模具还出口到工业先进国家。压铸模具已开始向复杂化、大型化、长寿命方向发展。（2）CADC

16、AM技术在压铸模生产中的应用及发展我国的压铸模CADCAECAM系统起步较晚，但由于借鉴了其他模具CADCAECAM的经验，发展速度也相当快。尤其是近几年有一大批模具企业推广应用了计算机技术，陆续引进了相当数量的CADCAECAM系统。如美国EDS公司的UG，美国PTC公司的ProEngineer，美国CNC公司的Master CAM，英国Deltacam公司的DUCT5，以及美国ACtech公司的Cmold，德国MAGMA公司的MAGMA SOFT等用于压铸模的专用软件8。压铸模CAD系统是集模具设计、绘图为一体的应用软件。摆脱了人工繁琐的计算、设计、绘图等，减轻设计者的工作强度，大大缩短设

17、计周期，提高设计结果的可靠性，从而节省原材料，减低成本，提高产品质量。系统操作方便、中文界面、实用、易于推广15。这系统软件的引进，使我国模具行业实现了CADCAECAM的集成，取得了一定的技术经济效益，促进与推动了我国模具CADCAECAM技术的发展。1990年代后，国内一些高等院校和学者逐渐开始对压铸模CAD技术进行尝试性开发与研究。哈尔滨科学技术大学提出“压铸模CAD系统”，华南理工大学和东南大学联合开发的“压铸工艺参数及缺陷判断的专家系统”，具有一定的综合优化作用；华中科技大学对压铸模CADCAM系统研究十多年，也取得了较好的效果5。企业在应用上也取得可喜的进展，如重庆渝江新高模具有限

18、公司几年前已建立了CADCAECAM计算机网络，模具制作全过程实现无图纸化生产；一汽铸造模具厂模具3D设计已达到95；广州市型腔模具制造有限公司与欧洲同行联合设计电梯梯级压铸模，以及一汽铸造模具厂与加拿大同行联合设计发动机齿轮箱壳体压铸模，着重在流道的设计，吸收了国外模具设计的新理念，优化了方案，收到了很好的效果4。与国外先进水平相比，我国压铸模CAD技术差距还很大，但随着压铸模CAD技术集成化、智能化、网络化的广泛运用，压铸模设计、制造的技术水平不断提高，可以展望我国压铸业将会有巨大的发展空间5。1.2.2国外研究现状及分析世界上许多国家，特别是一些发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展

19、模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平，已取得了显著的经济效益。国外发达国家的模具厂一般规模都不大，但专业化强，技术水平高，生产效率极高。大体分为两类：一类是独立的模具厂；另一类是隶属于一些大的集团公司的模具厂。国外模具企业对人员素质的要求较高，技术人员一专多能，设计人员一般能独立完成从工艺到工装的设计；操作人员也具备多种操作技能；营销人员对模具的了解和掌握也很深。国内模具企业分工比较细，缺乏具有较高综合素质的人员。 (1) 国外压铸模CAD发展经历国外模具企业对CAD/CAM/CAE技术的应用比较广泛。开展压铸工艺的计算机数值模拟技术的研究，掌握压铸过程中金属液的充型、凝固规律和

20、压铸模温度场的分布及变化，对于优化压铸工艺和模具设计、提高新产品的开发速度、缩短研制周期、提高铸件质量、降低生产成本具有重要意义13。CAD技术起始于1950年代末，经过几十年的发展，已由简单的线框式系统发展到参数化设计系统，目前正在朝向智能化、网络化、数字化、标准化方向发展。模具CAD系统已有30多年的发展历程，且发展快速。相对而言，压铸模CAD技术的研究起步较晚，但发展却十分迅速，且可以有效地借鉴其他模具CAD的开发经验，开发压铸模CAD系统。压铸模CAD技术的发展速度相当快，大致上经历了三个阶段。早期的压铸模CAD只是对压铸工艺参数进行选择，仅利用计算机的计算功能，以减轻设计人员的工作强

21、度，比较典型的是美国Enic Institute开发的锌压铸模CAD系统，该系统只是将浇注系统中的复杂计算加以简化，而不能实现图形的输入和输出。其后的压铸模CAD增加了压铸过程、金属填充数值模拟、压铸模温度场与应力场的数值模拟。并能进行压铸过程模拟与分析及输出数控加工纸带，形成CADCAM系统。最典型的是意大利比萨大学机械技术研究所开发的“Preheat”程序，此程序可通过二维数值方法求出压铸模型的温度分布，从而确定冷却管道的分布。较高级的压铸模CAD系统除了对压铸模设计进行参数计算、选择之外，还可以生成图形、输出图形，能进行压铸过程模拟与分析。并输出数控加工程序，形成功能较齐全的压铸模CAD

22、CAM系统。日本在这方面虽研究较晚，但发展十分迅速，不仅在研究方面，更重要的是在应用方面都取得了相当的成功。日本丰田汽车公司开发的压铸模计算机辅助设计工程系统(CADDES)；Sharp Precision Machinery公司开发了Scioure金属型和压铸模CADCAM系统；Yasaku公司拥有用于压铸模设计和制造的EVKUD CADCAM系统等211。大力发展计算机模拟技术，进行充型与凝同分析，并在此基础上形成专家系统，实现理想的型腔充填状态和模具热平衡状态，可预测压铸件气孔、缩孔等铸造缺陷和残余应力、变形情况以及模具寿命，确保设计质量的可靠性，以获得优质铸件和高生产率8。第二章 压铸

23、模具的整体工艺设计考虑到生产批量和经济效益，还有铸件的精度等级本模具采用一模一腔。下面选择压铸机，主要从压室容量、锁模力等方面进行考虑。要确保铸件及浇注系统所需的压铸量不超过压铸机最大容量的80。接着对各个系统进行设计，首先是浇注系统。浇注系统分为直浇道、横流道、内浇口、余料等。直浇道的中心线与压铸机压室的中心线应在同一条直线上。另外由于直浇道与高温高压的熔融铝合金接触所以外面要加个浇口套。浇口套要进行淬火处理，这样可以延长模具的使用寿命。横浇道的截面积采用扁梯形。直浇道与横浇道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。横浇道表面不必很光，可以使金属液的冷却皮层固定，有利于保温。横浇道与

24、内浇口采用圆弧过渡，有利于金属液的流动及填充。内浇口主要有两个作用，一是起控制作用，二是压力撤销后封锁型腔，不产生倒流。余料主要是避免冷料进入型腔影响铸件的质量和堵塞浇口。本模具排气系统采用间隙排气。利用分型面的配合间隙自然排气。下面是推出机构的设计。推动的动力来源有手动推出、机动推出和液压推出机构。本模具设计采用压铸机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现铸件的自动脱模。接着是推出机构的设计。本模具设计采用铸件留在动模，要保证铸件不应推出变形或损坏，还要保证铸件的良好外观和结构可靠。2.1铸件工艺性分析压铸件的工艺分析主要是分析所铸件能否满足压力铸造的要求。测试端盖压铸件外形尺寸为107mm&

25、#215;71.4mm×17.9mm，制品俯视投影面积约为4692.87mm2,体积约为2.82×104mm3 ，重量为75.6g，属于小型压铸件；铸件平均壁厚为5.6mm，壁相对较薄，设置合理的浇注排溢系统能防止气孔和缩孔；压铸件一般不需要机加工，若要进行加工则本设计加工余量为0.5mm。综上分析测试端盖铸件符合工艺要求。测试端盖压铸件三维造型如图2.1所示：（a）（b）图2.1测试端盖压铸件的三维二维示意图2.2铸件工艺参数压铸生产是液态金属充填的过程，在影响充填的主要因素中，主要是压力、速度、温度和时间，各个因素相互制约，只有对这些参数合理选择，才能在保证其他条件良好

26、的情况下，生产出合格的压铸件。2.2.1充填速度的选择选择原则：对于简单厚壁或内部质量要求较高的铸件，应选择低充填速度。 对于薄壁复杂或表面质量要求高的铸件，应选择高充填速度根据表2.1结合铸件的特征选择充填速度为20m/s 。表2.1充填速度推荐值合金种类铝合金锌合金镁合金黄铜充填速度20603050409020502.2.2温度参数选择（1）浇注温度 铸件的平均壁厚3mm，为结构简单件，范围590630。取620。（2）压铸模温度 T型=t浇±t=×600±25 即范围在 175225 预热温度范围120°150° 取130°左右

27、。连续工作温度取160°左右。2.2.3时间参数选择定义：压铸时间包括充填、持压、以及压铸件在压铸模中停留的时间充填时间：从液态金属进入压铸模型腔开始到充满型腔为止所需的时间选择原则: 对大而简单的铸件，充填时间较长，对于复杂和薄壁铸件充填时间要短些测试端盖压铸件的平均壁厚为5.6mm，结合表2.2，选择充填时间为0.06s：表2.2压铸件的平均壁厚与充填时间的推荐值铸件平均壁厚/mm1.51.82.02.32.53.03.85.06.4型腔充填时间/s0.010.030.020.040.020.060.030.070.040.090.050.10.050.120.060.20.08

28、0.32.2.4脱模斜度脱模斜度主要是为了便于脱模。脱模斜度表如2.3所示，一般规律为：a铸件的壁厚大时，成形收缩大，脱模斜度要大；b形状复杂的部分要比形状简单的部分有较大的脱模斜度；d型腔的深沟槽部分需要较大脱模斜度。一般选取3°5°。表2.3脱模斜度合金配合面的最小脱模斜度非配合面的最小脱模斜度外表面a内表面外表面a内表面锌铝，镁铜0°100°150°300°150°300°450°150°301°0°451°1°30为了使铸件易于从模具内脱出，必须保

29、证铸件的内外壁具有足够的脱模斜度。根据根据上面脱模斜度表参照压铸模设计手册可选择脱模斜度内外表面均取（0°30，）。2.2.5铸孔可压铸出的最小孔径如表2.4所示：表2.4铸孔最小孔径以及孔径与深度的关系合金最小孔径d/mm深度为孔径d的倍数经济上合理的技术上可能的不 通 孔通 孔d>5d<5d>5d<5锌合金1.50.86d4d12d8d铝合金2.52.04d3d8d6d镁合金2.01.55d4d10d8d铜合金4.02.53d2d6d3d端盖压铸件铸孔的直径为3.3的通孔，由表2.4两种孔均可铸出。但是考虑到工艺可行性和经济性，两孔均不铸出。2.2.6表面

30、粗糙度及表面质量用新模具压铸可以获得Ra0.8um表面粗糙度的压铸件，在模具的正常使用寿命内，锌合金压铸件有可能保持在Ra1.63.2um范围内；铝合金压铸件大致在Ra3.26.3um范围内；铜合金压铸件表面最差，受模具龟裂的影响很大，以表面粗糙度为依据的压铸件表面质量分级。压铸件表面粗糙度如表2.5所示：表2.5压铸件表面粗糙度级别使用范围备注1级要求高的表面，需镀烙、抛光、研磨的表面，相对运动的配合面，危险应力区表面Ra1.6um2级涂料要求一般或要求密封的表面，镀锌、阳极化、油漆、不打腻，以及装配接触面Ra 3.2um3级保护性涂装表面及禁固接触面、油漆打腻表面，其他表面Ra 6.3um

31、根据上述结合铸件特征，确定铸件表面质量为2级2.3铸件的材料分析及尺寸精度：该铸件件选择ZL102材料，铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在1025。有时添加0.20.6镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。铸件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，但还必须充分考虑铝合金的性能及成型工艺的特点。由于该铸件要求其外表面光滑，既不会在使用过程中对人造成伤害，还要必须考虑其外形的美观。因此该铸件取精度等级为3级。2.4型腔数目的确定：型腔数越多时，精度也相对地降低。这不仅由于型腔加工精度的参差

32、，也由于金属液在模具内的流动不匀所致。所以精密铸件尽量不用多腔模形式。按照SJ/T 1062895标准中规定，端盖铸件采用一模一腔。2.5分型面的确定：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所决定的。而模具上的垂直于锁模力方向上的接合面，即为分型基面。合理地确定分型面，不但能够简化压铸模的结构，而且能保证铸件的质量。确定分型面时，主要依据以下原则：1）开模时，能保持铸件随动模移动方向脱出定模，使铸件保留在动模内。为便于从动模中取出铸件，分型面应取在铸件的最大截面上。2）有利于浇注系统和排溢系统的合理布置。3）为保证铸件的尺寸精度，应使加工尺寸精度要求高的部分尽可能位于同

33、一半压铸模内；4）使压铸模的结构简化并有利于加工；5）其他：如考虑铸造合金的性能、避免压铸机承受临界负荷（或避免接近投影面积）。分型面位置如图2.2所示：图2.2分型面位置示意图根据分型面选择原则，开模后，铸件尽量留在动模上，考虑模具加工的方便及脱模的难易程度，选择-分型面，如上图所示。2.6压铸成型过程及压铸机选用：2.6.1卧式冷室压铸机结构卧式冷室压铸机基本组成如图2-3所示：图2.3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

34、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

35、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。2.6.2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2.4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

36、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。2.6.3压铸机型号的选用及其主要参数1）压铸压力的选择在保证铸件成型和使用要求的前提下，选用较低的比压，此件为一般件，范围为3050Mpa，选用35Mpa。2）投影面积核定（1）铸件在分型面上的投影面积：A1=4692.87mm2（2）浇道系统的投影面积：A2=(0.150.30)×A1,其中范围取0.2；则A2=0.2×4692.87=938.574

37、（3）余料的投影面积：A3=3.14×d2/4;：选压室直径d为40mm,则A3=3.14×402÷4=1256mm2（4）排溢系统：A4=(0.10.2)×A1,范围定为0.15,则A4=0.15×4692.87=703.93mm2（5）总投影面积A总=A1+A2+A3+A4=7591mm2（6）铸件是一般铸件，选压射比压：Pb=35MPa F胀=35×7591=265.69KN F锁KF胀=1.25×265.69=332.11KN所以可初选用锁模力为630KN的J116型压铸机。采用J116压铸机，参数如下：锁模力 63

38、0KN开模力 70KN压射力 60KN压室直径 30/40/45mm压射比压 35MP压室内最大合金容量 铝合金 0.6kg 铸件最大投影面积 95cm2压射冲头回程力 2-5吨模具最大尺寸 360x450mm模板最大间距 570mm合模行程 320mm压室偏心距离 60mm3）注射量校核（1）铸件净重，ZL102铝合金的密度为=2.68g/cm3;所以 G1=28.2×2.68=75.6g （2）浇道的重量：G2=V2=9.39×0.6×2.68=15.1g（3）余料G3:设余料厚度为30mm;G3=V3=12.56×3.0×2.68=101

39、g （4）排溢系统G4 设溢流槽的深度为5mm:G4=7.03×0.5×2.68=9.42g（5）浇入的总量：G浇=G1+G2+G3+G4=201.1g 选J116时，冲头直径40mm的浇注量为G室=，L查得为19.3cm；D为0.4cm；k为充满度为4075。得G室=325g>G浇所以充满度符合要求。4）模具闭合高度和开模距离的校核压铸模具的厚度H为222mm，Hmin+10mmHHmax-10mm 也就是（150+10）mm222mm（350-10）mm，所以模具的厚度符合要求。压铸机开模后，应使压铸机动模座板行程（L）大于或等于能取出铸件的最小距离L取，由于动模

40、座板行程L为320mm，取出铸件的最小距离L取L芯+L件+k ，L芯为型芯的距离，L件为铸件的距离，K一般取10mmL取17mm+17mm+10mm=44mm，因为320mm44mm，所以也符合要求。第三章 压铸模具的总体结构设计3.1浇注系统的设计将金属液引入到型腔的通道称为浇注系统。它是从压室开始到内浇口为止的进料通道的总称，一般由直浇道、横浇道、内浇口、余料组成。在设计浇注系统时应考虑以下设计原则：a. 浇口要设在不影响铸件外观质量的地方及部位；b浇注系统应适应成型特性，以保证成型周期及铸件质量；c. 浇注系统根据型腔数的多少和布局确定；d. 浇注系统根据成型铸件的形状及尺寸确定；e.

41、浇注系统尽量采用短流程，以减少热量和压力的损耗及节约原材料；f. 浇注系统应有利于良好的排气，并防止型芯的变形及嵌件的位移。浇注系统示意图如图3.1所示：图3.1 浇注系统示意图3.1.1直浇道的设计直浇道是传递金属液压力的首要浇道，其尺寸大小可以影响金属液的流动速度，充型时间，气体的储存空间和压力损失的大小，起着能否使金属液平稳引入横浇道和控制金属液充型条件的作用。本模具设计采用卧式冷式压铸机，它由压铸机上的压室和压铸模上的浇口套组成。浇口套如图3.2所示：图3.2 浇口套示意图直浇道如图3.3所示：图3.3 直浇道示意图直浇道直径。所选取J116型压室直径为35 40 可选。选取40。直浇

42、道厚度 H=（12 13 ）D=1217 取H=15压室与浇口套连接方式采用图3.4所示的连续式压室。图3.4 连续式压室浇口套尺寸偏差为上偏差为+0.064，下偏差为 +0.020.压室直径Do偏差为+0.025。压射冲头d 偏差为上偏差-0.050，下偏差-0.089。壁厚取10。其设计要点如下：a.根据所需压射比压和压室充满度选定压室和浇口套的的内径Db.浇口套的的长度一般应小于压铸机的压射冲头的跟踪距离，便于余料从压室中脱出。c.道入口应开设在压室上部内径三分之二以上部位，避免金属液在重力作用下进入横浇道，提前开始凝固。d.压室和浇口套的内孔，应在热处理和精磨后，再沿轴线方向进行研磨，

43、其表面粗糙度不大于Ra0.2um。本模具设计采用的压铸机是J116，取压室直径为40mm。为使浇口套中的金属液容易脱离直浇道，应设有脱模斜度，这个斜度一般最小不小于1°，最大不超过4°。直浇道的脱模斜度不能过大，否则在压铸时会产生涡流和流速过慢等现象。主流道应保持光滑的表面，避免留有影响金属液流动和脱模的尖角毛刺等。3.1.2横浇道的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缺觉于内浇口的结构、位置、方向和流入口的宽度，而这些音速的根据压铸件的形状、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）

44、横浇道截面积应大于内浇口截面积，否则用压铸机压力-流量特性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，转弯处应采取圆弧过渡。（3）金属液通过横浇道的热损失应尽可能的小，保证横浇道比压铸件和内浇口后凝固。（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。这点卧式压铸件较立式压铸机易于做到。如果在浇道中出现节流现象，金属液流过时会产生负压，必然会吸入分型面上的空气，从而增加了金属液流动过程中的涡流，降低了内浇口前的压射压力，致使金属液供应不充分，充填结束时增压上升缓慢。但实际上，横浇道的设计在许多情况下并没有遵循这一原则，尤其在那些大而扁平的压

45、铸件上进行横浇道截面积和内浇口截面积协调是比较困难的。但是，在一般情况下应尽可能不违背这一原则。为了避免金属液在流动过程中产生紊流，一般采用收敛截面的形式如图3.5所示：图3.5 扇形浇道形式通常Ar=(1.22.0)Ag式中：Ar为扇形浇道入口处截面积，Ag为内浇口截面积。扇形浇道开口角90°扇形浇道长度L内浇口宽度Wg，L与Wr的比值越大，则越小。扇形浇道入口处的宽度Wr与深度Dr之比越大，则越小，有利于防止涡流产生，但金属液热量易损失，一般取（23）：1设计步骤1）先计算内浇口尺寸，再计算出其他尺寸。 内浇口面积Ag=63.3mm2； 内浇口厚度Dg=1.5mm； 内浇口宽度W

46、g=42mm； 2）据内浇口面积Ag来确定扇形浇道入口处截面积Ar。 Ar：Ag=2：1； Ar=2×63.3=126.6mm2 3）扇形浇道入口处宽度Wr，厚度Dr， Ar=126.6mm2 Wr：Dr=3:1； Wr=19.5mm； Dr=6.5mm。 4）扇形浇道长度L的确定 L：Wg1，选1.34； Wg=42mm； L=42×1.34=56.3mm。3.1.3内浇口的设计设计内浇口时，主要是确定内浇口的地位置和方向，并预计合金充填过程的流态，可能出现的死角区和裹气部位，以便设置适当的溢流槽和排气槽。内浇口的主要形式如图3.6所示。其中图a因除去内浇口时易损伤铸件，

47、因此较少采用。图b、c适用于平板类铸件。图适用于厚壁铸件，图b、c、d在去除浇口时都不会损伤铸件。图e、f、g、h适用于深腔铸件（其中图制造比较困难），因为它们具有合理的金属液引入方向，有利于型腔排气及避免金属液进入型腔时冲击型芯。图3.6 内浇口的形式内浇口截面积的计算按式3.1计算：An = G / (Vg t ) 式（3.1）式中 An 内浇口的截面积，m²G 通过浇口的金属液总质量，g 液态金属的密度，g/cm3Vg内浇口流速， 内浇口的尺寸确定： An=G/Vgt =201.1/（2.65×20×0.06）=63.3mm2内浇口厚度的经验数据如表3.1所

48、示：表3.1 内浇口厚度的经验数据铸件壁厚（mm）0.61.5>1.53>36>6合金种类复杂件简单件复杂件简单件复杂件简单件为铸件壁厚%内浇口厚度（mm）铅、锡0.40.80.41.00.61.20.81.51.02.01.52.02040锌0.40.80.41.00.61.20.81.51.02.01.52.02040铝、镁0.51.00.61.20.81.51.01.81.52.51.83.04060铜0.81.21.01.81.02.01.83.02.04.04060内浇口厚度确定：表3.1选内浇口厚度为1.5mm。内浇口宽度确定：s为内浇口截面积 Ag与内浇口厚度之

49、比，故为42.2mm。3.1.4溢流槽的设计溢流槽的作用：排除型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的冷污金属液，与排气槽配合，迅速引出型腔中的气体，增强排气效果，转移缩松缩孔，涡流裹气和产生冷隔的部位。控制金属液的充填流态，防止局部产生涡流。调节模具各部位的温度，改善模具热平衡状态，减少留痕，浇不足等现象。作为铸件脱模时推杆推出的位置，防止铸件变形或在逐渐的表面的留下推杆痕。在动模上设置溢流槽可以增大动模的抱紧力，使铸件在开模时随动模带出。溢流槽设计时要便于从铸件上去除，而不损坏铸件的外观形状。在溢流槽上设置排气槽时，应合理设计溢流口，避免过早堵塞排气槽。注意避免在溢流槽和铸件间产生热节。避免

50、金属业倒流。溢流口的截面积应大于连接在溢流槽后的排气槽截面积，否则排气槽的截面积将被削减。根据金属压铸工艺与模具设计，全部的溢流槽的溢流口截面积的总和An应等于内浇口截面积Ag的60%70%，即Ag=63.3×0.6=38mm2。溢流槽采用分布在分型面上的溢流槽形式，截面为半圆形。结构如图3.7所示：图3.7 溢流槽结构铝合金溢流槽经验尺寸如下：溢流口宽度 b=812mm 取10mm溢流槽半径 R=510mm 取 5mm溢流口长度 a=23mm 取2mm溢流口厚度h=0.50.8mm 取 0.6mm溢流槽长充中心距 B（1.52）b=18mm(4个)另外，在金属液最后填充的部位，合金

51、温度和模且的温度都有较低，气体与夹渣较集中，排气也集中，故布置于此处的溢流槽尺寸要大些。 可取b=12mm,R=7mm,a=3mm,h=0.8mm,B=20mm（1个）3.1.5排气槽的设计排气与溢流槽相配合，布置在溢流槽后端，也在分型面上。由表3.2所示，排气槽深度为0.100.15mm。宽度为8-25mm。表3.2 排气槽的尺寸合金种类排气槽深度/mm排气槽宽度/mm说明铝合金0.050.108251.排气槽在离开型腔2030mm后，可将其深度增大至0.30.4mm，以提高其排气效率。2.需要增加排气槽面积时，以增大排气槽的宽度和数量为宜，不宜过分增加其深度，以防止金属液喷出锌合金0.05

52、0.12铝合金0.100.15镁合金0.100.15铜合金0.150.20黑色金属0.200.30排气槽的面积一般为内浇道截面积的2050，也可按下式3.2进行计算：Aq=0.00224 式（3.2）式中，Aq是排气槽截面积（mm2）；V是型腔和溢流槽的容积（cm3）；t是气体的排出时间（s），可近似按充填时间选取；K是充型过程中排气槽的开放系数，K=0.11。选取K值时应考虑下列因素：当压铸件小，金属液流速低，排气槽位于金属液最后充填处时，K值取大些；反之，K值小些。Aq=0.00224=1.61（mm2）铸件的三维造型如图3.8所示：图3.8 铸件三维造型3.2推出机构设计推出机构的作用是

53、铸件成型后，顺利地把铸件及浇道凝料推出模外。推出机构一般由推杆、推管、推板、推杆固定板等零件组成。在设置推出机构时，首先需要确定当模具开启后，推出机构必须是建立在制品所滞留的模具部分中。通常，由于压铸机的推出机构设置在动模板一侧，因此大多数模具的推出机构是安装在动模中的。A推出机构的设计原则：a. 模具的推出机构必须有足够的强度及刚度，使铸件出模后不致于变形；b推力要均匀。推力面尽可能要大，其推力应设计在铸件承受力较大的地方如筋部、凸缘及壳体壁部等部位；c推件不应设计在零件外表面，以免影响铸件外观质量；d推出系统要动作灵敏可靠、动作平稳并便于更换与维修。B推出机构的类型：a. 推杆推出机构的结

54、构特点：铸件成型后，能一次被推出。设计要点：推杆的直径不要过细，应有足够的强度承受推力；推杆的端面应距离型腔或镶件的平面0.08-0.1mm；推杆应作淬硬处理。b. 推管推出机构 适用于环形、桶形铸件或铸件上中心带孔部分的顶出，过薄的铸件尽量不要用这种机构，因为过薄的推管加工困难，且易损坏。c.推板推出机构 其主要特点是在制件表面不留下顶出痕迹，同时铸件受力均匀，顶出平稳，适用于各种容器、桶形制品及中心带孔铸件。d.气压推出机构 它是推出薄壁深腔壳型铸件最简单有效的方法，特别是成型车间设有压缩空气管路，采用此法更加经济合理。根据以上原则及推出机构的类型，以及制品的结构特征，选用推杆推出机构。推杆推出部位设置要点1）推杆应合理分布，使铸件各部分的受推力均衡；2）铸件有深腔和包紧力大的部位，要选择推杆的直径和数量，同时推杆兼排气溢流槽的作用；3）避免在铸件重要表面设置推杆，可以在增设的溢流槽上设置推杆；4）推杆的推出位置尽可能避免与活动型芯发生干涉；5）必要时，在浇道上应合理布置推杆；有分流锥时，在分流锥部位