压铸模具课题设计(共32页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上目录摘 要压力铸造是目前成型有色金属铸件的重要成型工艺方法。压铸的工艺特点是铸件的强度和硬度较高，形状较为复杂且铸件壁较薄，而且生产率极高。压铸模具是压力铸造生产的关键，压铸模具的质量决定着压铸件的质量和精度，而模具设计直接影响着压铸模具的质量和寿命。因此，模具设计是模具技术进步的关键，也是模具发展的重要因素。根据零件的结构和尺寸设计了完整的模具。设计内容主要包括：浇注系统设计、成型零件设计、抽芯机构设计、推出机构设计以及模体结构设计。根据铸件的形状特点、零件尺寸及精度，选定了合适的压铸机，通过准确的计算并查阅设计手册，确定了成型零件以及模体的尺寸及精度，在材料的选取

2、及热处理要求上也作出了详细说明，并在结合理论知识的基础上，借助于计算机辅助软件绘制了各部分零件及装配体的立体图和工程图,以保障模具的加工制造。关键词：压力铸造；压铸模具；锌合金铸件；底盘座第1章 压铸件分析1.1 压铸件结构分析压铸件的结构分析主要从压铸件的特点，根据压铸件的基本功能结构和材料设计出合理的压铸件结构，在满足使用功能的同时还需要能够满足生产工艺要求，同时保证产品的质量和使用的精度，尽量减少后续的加工。同时需要根据生产的批量合理的选择压铸的模具。1.1.1压铸件特点根据压铸件的二维图（图1.1）和三维图（图1.2），我们可以看到，制件的结构相对比较简单，壁厚相对比较均匀，对于模具的

3、复杂程度而言是相对简单的。制件为壳体压铸件，材料为YX040锌合金，相对尺寸不大。图1.1 制件二维图图1.2 制件三维图1.1.2压铸件基本结构薄壁铸件的致密性好，可以提高强度和耐磨性。太厚容易出现内部气孔，缩孔等缺陷，在保证铸件有足够的强度和刚度的前提下应该尽量减少壁厚，并保持各个截面的厚薄均匀一致。但是太薄对于铸件的填充有影响。根据压铸工艺及模具表4-1推荐值位位1.5-2.2mm，壳体铸件的厚度为2mm满足要求。铸件圆角位R1，根据锌合金相等壁厚圆角半径计算公式rmin=Kh=1/4*2=0.5mm；rmax=h=2mm；R=r+h=0.5+2=2.5mm；满足要求。拔模斜度1度，查表

4、满足要求。1.1.3压铸件精度分析压铸件的精度主要有尺寸精度、表面形状和位置公差。对于尺寸精度有长度尺寸、锥度尺寸和孔中心距尺寸。根据制件的的技术要求1.2压铸件材料分析YX040锌合金牌号为ZZnAl4Y，主要成分有Zn、Fe0.1%、Cu0.25 、Al3.54.3%。抗拉强度250N/mm2伸长率1%、布氏硬度80HB。铝是锌合金中的只要元素，它使锌合金强度提高和形成细晶粒组织。只有含铝的锌合金在液态不吸收铁和刚，所以它采用热压室压铸机进行生产。另一方面含铝还会提高晶间腐蚀性的敏感性。因此采用贴近亚共晶成分的合金进行压铸。第2章 分型面及浇注系统2.1确定分型面压铸模的定模与动模表面通常

5、称为分型面，分型面是由压铸件的分型线决定的。而模具上垂直于锁模力方向上的接合面，即为基本分型面。此壳体铸件的分型面选择现有2种方案如图2.1所示。图2.1分型面分析对比图2.1.1 分型面选择在这里，考虑分型后分模的简单和基本尺寸的容易保证，选择I-I分型面。2.1.2分型面方案对比选择面，使铸件整体放在定模中，保证了铸件的同轴度，有利于气体的排出，同时I-I面也是铸件的最大投影面。选择面，铸件的同轴度不易保证。综上分析决定选取I-I面为该铸件的分型面。2.2 初选压铸机为了制造的方便性，选择热室压铸机。热室压铸机基本组成如图2.2所示。图2.2热压室压铸机此类压铸机的基本结构分为5部分：(1

6、)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 控制系统控制柜指令液压系统和

7、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。 2.2.1 型腔数量及布局型腔采用一模两腔，如下图图2.3图2.3型腔图 2.2.2 锁模力计算锁模力是选用压铸机的主要确定参数，按照锁模力的计算公式计算如下：F锁=K（F主+F分）F主=Ap10查表p取20MPa，K=1.25.计算的F锁=1.4*1.4cm*20Mpa10*1.25*2=2463Pa 2.2.3 初选压铸机通过查压铸模设计手册在保证满足生产要求的前提下，考虑生产的经济性，在这里选择热压室压铸机J213B（25t）热压室压铸机。主要参数如下

8、图图2.4 J213B热室压铸机模板尺寸图图2.5 J213B热压室压铸机参数图2.3 浇注系统设计压铸模浇注系统是将压铸机压室内熔融的金属液在高温高压高速状态下填充入压铸模型腔的通道。它包括直浇道、横浇道、内浇口、以及溢流排气系统等。它能调节充填速度、充填时间、型腔温度，因此它决定着压铸件表面质量以及内部显微组织状态，同时也影响压铸生产的效率和模具的寿命14。 2.3.1 直浇道设计直浇道尺寸由浇口套尺寸决定。浇口套内径与压室内径相同，由于压铸机选择型号为J213B。选取24mm内径，其他尺寸根据情况自行设计，具体尺寸见图2.5图2.5 直浇道 2.3.2 横浇道设计（1）横浇道的形式及尺寸

9、根据铸件及内浇口特点，选用T形浇道，截面为矩形，浇道形状及尺寸图图2.6 横浇道为了防止金属液对型芯的正面冲击，横浇道与内浇口采用了端面联接的方式，见图2-7图2.7端面联接方式图2.5中具体尺寸为：h1=2.5mm；r2=3.5mm；h2=7mm；=45°。 2.3.3 内浇道设计（1）内浇口速度 由参考文献15查得，锌合金铸件内浇口充填速度Vn的推荐值为3050m/s，选取为40m/s。 （2）充填时间 经计算，压铸件的平均壁厚约为2mm，利用参考文献16中的经验公式。t=35(b-1) 式中t-充填时间，ms；b-压铸件平均壁厚，mm可求出t=35(2-1)=35ms0.05s

10、。（3）内浇口截面积的确定内浇口截面积的确定可由公式（2-2）得出：Ag=Ggt=vvnt 式中：Ag内浇口横截面积，；通过内浇口金属液的总质量，；液态金属的密度，； g内浇口流速，； t型腔的填充时间，；V通过内浇口金属液的体积，cm3；Vn型腔的充填速度，。计算得出数值如下：Ag=1014.74000×0.12.5cm2(4)内浇口厚度、长度、宽度的确定由内浇口厚度、宽度和长度的经验数值表，适当选取此锌合金铸件内浇口厚度为2.5mm，长度为22.5mm，宽度为100mm。 2.3.4 溢流槽设计排溢系统由排气道、溢流槽、溢流口组成。如图2-8所示，选用半圆形结构的排溢系统。图2.

11、8 排溢系统结构（1)溢流槽尺寸设计溢流槽尺寸选取：溢流口厚度h=0.5mm；溢流口长度l=4mm；溢流口宽度s=72mm；溢流槽半径r=15mm。（2）排气道设计排气道相关尺寸选取为：排气槽深度为0.12mm；宽度为15mm。2.4 排气系统设计排气道相关尺寸选取为：排气槽深度为0.12mm；宽度为15mm。第3章 成型零件设计3.1 成型零件尺寸计算成型零件表面受高温、高压、高速金属液的摩擦和腐蚀而产生损耗，因修型引起尺寸变化。把尺寸变大的尺寸称为趋于增大尺寸，变小的尺寸称为趋于变小尺寸。在确定成型零件尺寸时，趋于增大的尺寸应向偏小的方向取值；趋于变小的尺寸应向偏大的方向取值；稳定尺寸取平

12、均值。根据参考文献16，成型零件尺寸的计算公式如下： 式中：成型件尺寸；成型零件制造偏差；压铸件尺寸（含脱模斜度、加工余量）；收缩率；n补偿系数；压铸件尺寸偏差。n为损耗补偿系数，由两部分构成，其一是压铸件尺寸偏差的，其二是磨损值，一般为压铸件尺寸偏差的，因此。成型零件尺寸制造偏差=。已知铸件尺寸公差等级为CT5，根据参考文献查表可得铸件基本尺寸的相应尺寸公差。由铸件图可知型腔尺寸有：28，h10。中心尺寸有：L9。3.1.1收缩率成型收缩率是指铸件收缩量与成型状态铸件尺寸之比，收缩分三种情况（见图3-3）：（1）自由收缩 在型腔内的压铸件没有成型零件的阻碍作用，图中。（2）阻碍收缩 如图中，

13、有固定型芯的阻碍作用。（3）混合收缩 如图中，这种情况较多。图3-3 压铸件收缩率的分类由参考文献16中查得锌合金的自由收缩率为0.6%0.8%，阻碍收缩率为0.3%0.4%，混合收缩率为0.4%0.6%。取YX041锌合金的自由收缩=0.7%，阻碍收缩为，混合收缩为3=0.5%。3.1.2型腔尺寸计算型腔的尺寸是趋于增大尺寸，应选取趋于偏小的极限尺寸。计算公式为：A0+，=(A+A-0.7)0+， 28-0.420:A0+，=(28+28×0.5%-0.7×0.42)00.425=27.830+0.08410-0.360:A0+，=(10+10×0.5%-0.7

14、×0.36)00.365=9.780+0.0723.1.3型芯尺寸计算(2)型芯尺寸计算由铸件图可知型芯尺寸有：24，h8，4X1.3，2X3。型芯的尺寸是趋于减小的尺寸，应选取趋于偏大的极限尺寸。计算公式为：A-,0=(A+A+0.7)-,0 80+0.36:A-,0=(8+8×0.5%+0.7×0.36)-0.3650=8.29-0.0720240+0.46:A-,0=(24+24×0.5%+0.7×0.46)-0.4650=24.44-0.09201.30+0.36:A-,0=(1.3+1.3×0.5%+0.7×0.3

15、6)-0.3650=1.56-0.072030+0.36:A-,0=(3+3×0.5%+0.7×0.36)-0.3650=3.27-0.0720 3.1.3 位置尺寸计算(3)中心距位置尺寸计算中心距离尺寸是趋于稳定的尺寸，其偏差规定为双向等值。公式为：A，±，=(A+A)±， 9:A，±，=9+9×0.5%±0.36÷5=9.045±0.0723.1.4 脱模斜度（1）脱模斜度的选取标准1）不留加工余量的压铸件。为了保证铸件组装时不受阻碍，型腔尺寸以大端为基准，另一端按脱模斜度相应减少；型芯尺寸以小端为

16、基准，另一端按脱模斜度相应增大。 2）两面均留有加工余量的铸件。为保证有足够的加工余量，型腔尺寸以小端为基准，加上加工余量，另一端按脱模斜度相应增大；型芯尺寸以大端 为基准，减去加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。3）单面留有加工余量的铸件。型腔尺寸以非加工面的大端为基准，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。型芯尺寸以非加工面的小端为基准，减去斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应放大。（2）脱模斜度的尺寸配合面外表面最小脱模斜度取，内表面最小脱模斜度取。非配合面外表面最小脱模斜度取， 内表面最小脱模斜度取1°。由于底座内腔深度>50mm，则脱模斜度可取小1

17、9。3.1.5 压铸件的加工余量由于铸件具有较为精确的尺寸和良好的铸造表面，所以一般情况下，可以不进行机械加工。同时，由于压铸件内部可能有气孔，所以应尽量避免再进行机械加工。但是，某些部位还是应该进机械加工。如装配表面、装配孔、成型困难没有铸出的一些形状，去除内浇口、溢流口后的多余部分等。底座铸件的加工余量选取根据参考文献15中推荐的加工余量选择，平面按最大边长确定，孔按直径确定。3.2成型零件结构设计成型零件是与高温金属液接触的零件，用于形成浇注系统和铸件。成型零件由浇注系统成型零件和铸件成型零件两部分组成。（1）浇注系统成型零件：浇道镶块、浇口套，用于形成浇注系统。（2）铸件成型零件：型芯

18、、镶块、斜滑块块，用于形成铸件。成型零件的结构形式主要可以分为整体式和组合式两类。1）整体式结构 型腔和型芯都由整块材料加工而成，即型腔或型芯直接在模板上加工成型。2）整体组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，装入模板的模套内，再用台肩或螺栓固定。3）局部组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，局部镶有成型镶块的组合形式。4）完全组合式结构 由多个镶拼件组合而成的成型空腔。成型零件直接接触高温、高压、高速的液态金属，受机械冲击、磨损、热疲劳和化学侵蚀的反复作用，热应力和热疲劳导致的热裂纹则是破坏失效的主要原因，所以对成形零件的尺寸精度的要求尺寸精度高3-4级，对粗糙度的要求比铸件粗糙度高2级。

19、3.2.1 型腔结构设计采用整体组合式型腔结构，这样可以节省贵重材料，节约成本。如下图3.1图3.1型腔尺寸图 3.2.2 型芯结构设计如下图3.2图3.2型型尺寸图第4章 模架选择及设计4.1 支撑及固定零件设计构成模体的支撑及固定零件：定模座板、定模板、动模板、动模压板、支承板、垫块、动模座板。（1）定模座板除不通孔的模体结构外，凡通孔的模体结构均应设置定模座板。在设计定模座板时，考虑到以下问题：浇口套安装孔的位置与尺寸应与压铸机压室的定位法兰配合。定模座板上应留出紧固螺钉或安装压板的位置。（2）定模板定模板的主要作用：成型镶块、成型型芯以及安装导向零件的固定载体。设置浇口套，形成浇注系统

20、的通道。承受金属液填充压力的冲击，而不产生型腔变形。在不通孔的模体结构中，兼起安装和固定定模部分的作用。（3）动模板动模板的主要作用是：固定成型镶块、成型型芯、浇道镶块以及导向零件的载体。设置压铸件脱模的推出元件，如推杆、推管、卸料板以及复位杆等。设置侧抽芯机构。在不通孔的模体结构中，起支承板的作用。（4）动模压板动模压板主要作用是：在通孔的模体结构中，将成型镶块压紧在动模板内。（5）动模支承板动模支承板的主要作用是：承受金属液填充压力的冲击，而不产生不允许范围内的变形。因此，不通孔的模体结构，有时也可设置支承板。（6）模座模座是支承模体和模体承受机器压力的构件，其主要作用是：1)与动模板、动

21、模支承板连成一体，构成模具的动模部分。2)与压铸机的动座板连接，并将动模部分紧固在压铸机上。3)模座的底端面，在合模时承受压铸机的合模力，在开模时承受动模部分自身重力，在推出压铸件时又承受推出反力。因此，模座应有较强的承载能力。4)压铸机顶出装置的作用通道。（7推出板推出板包括推杆固定板和推板。 在设计推出板时，主要考虑到以下几点：1)推出板应有足够的厚度，以保证强度和刚度的需要，防止因金属液的间接冲击或脱模阻力产生的变形。2)推出板各个大平面应相互平行，以保证推出元件运行的稳定性24。4.2 导向零件设计模具的导向零件有导柱导套和复位杆。模板导向零件的尺寸和位置，如图4-9所示。导柱导滑段直

22、径,d=40mm。导柱导滑长度, e=170mm。导向位置设置在模板的四个角上。起模槽深度n=3mm，便于将动、定模撬开。排气槽c=0.5mm，以消除合模时导向孔内的气体反压力。图4.1 导向机构布置图图4-9 模板导向零件（1）零件表面粗糙度模体构件件表面粗糙度选取：动模和定模座板与压铸机的安装面，排气槽表面，其他非配合面。（2）材料选择导柱、导套的材料选用T8A,热处理要求5055HRC,其他零件的材料选用45钢，热处理要求2532HRC。4.3 加热及冷却系统设计模热平衡及冷却水道的设计在每一压铸循环中，模具从金属液得到热量，同时通过热传递向外界散发热量。如果单位时间内吸热与散热达到平衡

23、，就是模具的热平衡。其关系为：          Q=Q1+Q2+Q3                                    

24、;在式中，Q-金属液传给模具的热流量（kJ/h）；     Q1-模具自然传走的热流量（kJ/h）；     Q2-特定部位传走的热流量（kJ/h）；      Q3-冷却系统传走的热流量（kJ/h）； （1）每小时金属传给模具的热量Q在金属压铸工艺与模具设计查得公式4.11：         Q=Nmq   

25、0;              N-压铸生产率（次/h）m-每一次压铸的合金质量（kg） q-凝固热量（kJ/kg），其中锌合金的凝固热量q值887.6kJ/kg。 预定压铸生产率为45次/h，经过初选压铸机的计算知道，每次压铸浇入的铝合金实际质量为0.126kg，因此，根据公式可以计算出Q值：  Q=Nmq=45X0.126X887.6=5032.7kJ/h （2）模具自然传走的热量Q1  在金属压铸工艺与模具设计查得公式&

26、#160;           Q1=Amf1 Am-模具散热的表面积（m2）f1-模具自然传热的面积热流量kJ/（m2²h） 27  锌合金f1值为6280.2 kJ/（m2²h）。经过计算，得Am为0.9 m2，因此，根据公式可以计算出Q1值： Q1= Amf1=0.9X6280.2=5652.2 kJ/h       （3）特定部位

27、传走的热流量Q2  在金属压铸工艺与模具设计查得公式Q2=Atf2At-特定部位冷却通道的表面积（m2） f2-特定部位冷却通道壁传热的面积热流量kJ/（m2²h） 浇口套、喷嘴、压室取f2=209.3X103kJ/（m2²h），压射冲头和压铸定模安装板冷却通道壁传走的热量可在压铸过程中对每一台机进行测定。取At=0.01 m2。  因此，利用公式计算，得：Q2=Atf2=0.01X209.3X10420930 kJ/h （4）计算动定模上的冷却水道 Q3 =Q- Q1- Q

28、2=5032.7-5652.2-20930=-21549.5kJ/h  经过以上的计算，可以知道该模具不需要设置冷却水道，但是在浇注系统附近，尤其是在浇口附近，局部的高温也会对模具造成很大的损害，所以在浇注系统附近设置一些水道，冷却局部的高温，平衡模具的散热。 在动模板和定模板分别设计一条水道，并且把水道放在浇口附近，水道直径为6mm。设置了以上的冷却水道，基本符合了模具的模热平衡要求。第5章 推出机构设计6.1 推出力的确定根据参考文献查得，锌合金的许用受推力p为40MPa，设计中共使用4个限位板，而F推可由公式：F推>KF包确定，其中K=1.2，而F包=2463N，因此取F

29、推=2956N。6.2 推出零件设计 6.2.1 尺寸设计限位板尺寸见图6.1图6.1 限位板 6.2.2 结构设计图6.2 推出机构结构图6.3 导向和复位装置设计采用如图6.3的导向布局，采用导柱导套配合导向。图6.3 导向布局图复位杆采用图6.4的方式图6.4 复位杆第6章 校核压铸机7.1 压室容量校核压铸机初步选定后，压射比压和压室直径相应尺寸应得到相应的确定，压室可容纳的金属液的质量也为定值，但是否能够容纳每次浇注的金属液质量，必须按照公式进行核算，即G室>G浇式中，G室是压室容纳金属液质量（kg）；G浇是每次浇注质量（kg），等于铸件质量及排溢系统质量之和（kg）。G室=4

30、D室2LpK/1000式中，D是压式直径（cm）；L是压室长度（cm），包括浇道套长度（cm）；p是液态合金的密度（g/cm3）;K是压室充满度一般取60%80%。通过计算满足要求7.2 开模行程校核通过查手册已知J213B3B热压室压铸机的压铸模厚度最大/最小为120/320cm,设计的模具最小厚度为170cm，开模所需要的最小厚度为210cm。满足要求。第7章 模具零件材料和涂料的选择在金属的压力铸造生产过程中，压铸模直接与高温高压高速的金属液相接触。一方面它受到金属液的直接冲刷，磨损、高温氧化和各种腐蚀；另一方面由于生产的高效率，模具温度的升降非常的剧烈，并形成周期性变化。所以对于模具的

31、材料要求非常高，通过查表选择的材料如下表零件型腔、型芯浇道套、分流锥导柱、导套复位杆模架结构原件材料3Gr2W8V3Gr2W8VT8AT8A45第8章 模具总体结构及工作原理图8.1 模具装配图注射机开合模机构带动下，动模向下移动，模具从动模和定模分型面分开。制件包在凸模上随动模一起后移，移动一定距离后在限位板的作用下，推板停止向下运动，凸模和分流锥继续向下运动，在推板的作用下将制件从凸模中推出。模具合模时，在开合模机构的带动下，由于复位杆和导柱的作用下，进行精确复位。第10章 压铸工艺参数的选择10.1压铸压力的选择 从压铸工艺出发，如何合理的确定和选择压射比压和填充速度是一个重要的问题。为

32、了提高铸件的致密性，增大压射比压无疑是有效的。但是过高比压会使压铸机模受熔融合金流的强烈冲刷和增加合金粘膜的可能性，降低压铸模的使用寿命。在当前的压铸条件下，压射比压得选择应该根据压铸件的形状、尺寸、复杂程度、壁厚、合金的特性、温度及排溢系统等确定，一般在保证压铸件成形和使用要求的前提下选用较低的比压。根据压铸模设计手册压铸速度的选择15m/s。10.2温度参数的选择 浇注温度是指从压室进入型腔时液体金属的平均温度。浇注温度过高，合金收缩大，使铸件容易产生裂纹，铸件晶粒粗大，还能造成脆性；浇注温度过低，易产生冷隔、表面流纹和浇不足等缺陷。因此，浇注温度应与压力、铸型温度及填充速度同时考虑。根据锌合金简单结构件选择420440度。 压铸模在使用前要预热一定的温度，预热的作用有两个方面：其一是避免高温液体金属对冷压铸模的“热冲击”，以延长压铸模使用寿