毕业设计-镁合金超薄件压铸工艺研究及手机外壳压铸模具设计

单位代码02学号1101180042分类号密级毕业设计镁合金超薄件压铸工艺研究及手机外壳压铸模具设计院（系）名称工学院机械系专业名称材料成型及控制工程学生姓名指导教师2015年5月15日I页第Ⅳ第Ⅳ页54103.5模具温度 10234213.6成型收缩率 1165863.7液态镁合金的密度 11240683.8压铸用涂料 11151913.9压铸件的清理、浸渗、后处理和表面处理 12284794铸件基本参数的计算与压铸机的选用 14206294.1压铸机的种类和特点 14213344.2确定型腔数目及布置形式 15156084.3压铸机锁模力的确定 15142904.4确定压实压力 15142554.5核定投影面积 16245254.6压室实际容量的核算 16177994.7初步选定压铸机 17149855分型面的设计 18265325.1分型面的位置选择 18327386浇注系统和溢流、排气系统的设计 19196266.1浇注系统的结构 1923626.1.1浇注系统种类的选择 191256.1.2内浇口的设计 2148136.2溢流槽的设计 23140226.3排气槽的设计 24124276.4预测可能出现的压铸缺陷及处理方法 24283837模架与成形零件的设计 27232787.1模架的设计 27255517.2成形零件的结构设计 28234047.2.1成型零件的主要尺寸计算 297.2.2成型零件UG三维设计过程 3544827.3复位机构的设计 40239168模具的总体结构 41第Ⅴ第Ⅴ页第Ⅲ第Ⅲ页82878.1压铸模的技术要求 41204538.2压铸模外形F和安装部位的技术要求 41212219校核模具与压铸机的有关尺寸 43258849.1锁模力的校核 43115259.2铸件最大投影面积校核 43105149.3压室容量校核 4328809.4模具厚度的校核 44114289.5压实压力的校核 44204479.6开模行程的校核 442929210结论 4516059参考文献 472121致谢 481前言1.1课题的意义1.1.1零件的生产要求镁合金的特点是密度小，机械强度高，常用于既要求轻又要求有一定机械强度的场合。镁合金不易粘模。且镁合金手机外壳为日常生活中的常用件，对手机外壳零件的生产过程要求较高。对手机外壳零件的要求主要有以下几方面：（1）外观要求组织致密，具有比较高的强度和硬度；（2）外观尺寸精度要求高，要求表面粗糙度值低；（3）形状规则，轮廓清晰。1.1.2压铸的特点及应用范围压铸就是通常说压力铸造，它是在高的压力作用下，浇注过程中的液态或半液态金属液体将以较高的流速充填整个模具型腔的过程，在工业生产中我们通常会将它与其它铸造方法相比，在对比的过程中压力铸造突现出有很多特点：优点：（1）成型过程中压铸件表面的尺寸精度高（2）压铸材料利用率很高（3）利用压铸我们可以生产出结构复杂，尺寸清晰的零部件（4）压铸工艺生产的压铸件表面组织致密有序，强度硬度高（5)生产率极高缺点：（1）压铸件成型过程复杂，金属液流动过程常夹杂气孔及氧化物（2）不适合小批量生产（3）压铸件尺寸受到限制（4）压铸合金种类受到限制压铸在工业生产中占有很大比例，人们慢慢从探索阶段开始转向批量生产，目前生产工艺中，压铸生产可以生产用锌、铝、镁和铜合金1.1.3手机外壳生产工艺的选择镁合金手机是薄壁件选用压铸工艺成型，有较快的填充速度，冷却速度也快，也能满足很多性能要求，如较高的组织密度、轻质、尺寸精度较高等一下有点。所以选择压铸成型是较为合理的方法。1.2国内外研究的现状CAD/CAE模具是利用计算机作为辅助手段，能够快速有效处理零部件信息，帮助人们理解三维概念的模具设计。这种技术在近几年中发展很快，也受到人们的广泛关注。在国外发达国家，模具CAD/CAE系统的发展已经有20多年的历史，已经形成商业化程度高，可靠性强，功能多样化，集成性高的系统。我国的模具CAD/CAE正处于摸索探求中，在专业化方面还不能和外国发达国家比，在模拟仿真技术方面还很欠缺。压铸模CAD/CAE技术的发展趋势：（1）面向压铸件的建模技术；（2）压铸工艺并行设计系统模型；（3）ES技术与CAD技术结合；（6）结合数值模拟分析的评价知识系统；（7）网络化或协同化；1.3设计的内容和目标1.3.1主要内容（1）文献综述一份（不少于3000字）（2）压铸件测绘、三维建模、压铸件结构工艺分析。按照压铸模具设计工作中浇注系统的充填理论对压铸件工艺性进行分析总结，在各个零件设计后进行校核尺寸确保准确无误。手机外壳零件的三维结构图1-1。图1-1手机外壳压铸件三维结构（3）对浇注系统的选择与计算、压铸机型号的选择。在确定工艺参数：浇注系统尺寸、内浇口尺寸、直浇口尺寸要根据压铸件尺寸精度及外观形状等因素确定。压铸机的选择与铸件的形状和浇注系统也有关系。（4）选择合理的模具结构,绘制装配图。在设计过程中模具标准模具的选择要根据实际情况来确定，压铸件生产需求量、压铸件的表面性能、精度要求及成型件的复杂程度等因素有关系。在设计中要注重压铸模的工作原理，准确绘制装配图及重要成形零件的零件图。设计完成后要注意效核重要零部件的强度。（5）绘制压铸模装配图一张和重要零部件的零件图1.3.2重点需要研究的问题（1）在充分了解液体金属液充填理论，能够分析本次设计中手机外壳充填位置，凝固顺序，凝固各个阶段的组织结构，准确设计出合理的压铸工艺流程。（2）CAD设计该件的压铸模具，优化设计模具结构。（3）对主要的成型零件进行强度校核，完成绘制装配图和零件工程图。（4）对大学阶段的知识进行总结和应用，培养创新能力1.3.3完成任务可能思路和方案本次设计为超薄件镁合金手机外壳，它的结构比较复杂，表面精度和尺寸精度的要求比一般成型件要高。本次设计选择的镁合金材料是AZ91D。因此在选择压铸件成型工艺要衡量全面因素，科学合理有效的选择。为保证零件质量，预采用一模一腔。由零件的结构分析并结合分型面设计原则，分型面应取在零件最大投影面上，即手机外壳的上表面所在平面。1.3.4设计的目标镁合金手机外壳压铸件整体结构比较复杂，对尺寸精度有要求的压铸件选用的材料为AZ91D，对其外观质量和内部质量要求严格等特点。在成型过程中要求保证该压铸件的质量要求，克服成型中缺陷的影响，在选择工艺中要科学合理有效，压铸模具也应具备良好的工艺性能。在设计过程中可以利用三维设计软件帮助，了解整个模具的框架和结构。通过仿真金属液体浇注过程达到优化浇注设计，满足充填理论减少了缺陷的产生。通过本此毕业设计的操作，初步掌握压铸成型的过程，及模具结构整体零件布局。明白设计步骤和说明书编写过程，在以后的工作实践中能够灵活运用可以达到从事压铸模具设计领域。2手机外壳压铸件设计2.1压铸镁合金的化学成分和力学性能压铸镁合金材料在目前市场中占有重要比例，而广泛使用的材料是镁锌合金。这是因为在成型中它具备良好的铸造性能、具备良好的刚度及强度。压铸镁合金的主要特点有：①密度较小，比强度高。②在填充过程中确保良好的流动性，可以生产出结构复杂，尺寸精度要求高的薄壁件。③镁合金物料性质决定了它具备较好的导电性和导热性。机械切削性能比一般件也要好。压铸镁合金的化学成分和力学性能：见表2-1。表2-SEQ表2-\*ARABIC1压铸镁合金的化学成分和力学性能（摘自GB／T15115-1994）合金牌号化学成分（质量分数）（%）力学性能（不低于）AlMnZnSiCuNiFe其它元素（每种）δ(%)硬度HBSAZ91D8.3~9.70.15～0.500.35～1.0≤0.10≤0.03≤0.002≤0.005≤0.022403702.2压铸件的尺寸精度影响镁合金压铸件尺寸精度的因素很多，它主要取决于压铸件的设计，选择模具结构的合理性。在通常设计过程中压铸件的尺寸精度要低于模具精度。压铸件的尺寸稳定性能主要取决于压铸工艺、操作规范、及模具的使用寿命等因素。影响压铸件的精度的主要因素①压铸件的空间轮廓尺寸②基本尺寸③模具结构设计的合理性对该尺寸的影响，往往取决于分型面或活动成形过程中的锁紧状况及脱模过程中的脱模斜度④合金种类⑤设计模具选用收缩率与该尺寸实际表现收缩率的差值⑥压铸工艺参数的变动，主要是模温和脱模时的铸件温度⑦模具直至达到工作寿命，制造维修对其精度的保证⑧压铸机合模系统的结构精度和刚性镁合金压铸件的尺寸公差及配合尺寸公差等级如表2-2表2-2压铸件尺寸公差等级压铸件材料压铸件空间对角线长度/mm~50＞50~180＞180~500＞500~50＞50~180＞180~500＞500可能达到的公差等级（GB1800-1979配合尺寸公差等级（GB1800-1979）镁合金1112~131412~1312~1314——2.3壁厚本次设计中压铸件要选择合理的壁厚，要充分考虑镁合金的性能及压铸工艺参数确定。为了满足性能需求，设计中要体现中壁厚均匀，填充完整。超薄件且面积较大的薄壁件成型过程复杂困难；但壁厚如果过大成型中容易产生缩松缩孔及裂纹的出现。根据设计零件要求，壁厚接近均匀。2.4铸件外侧边缘的最小壁厚在确保铸件能良好成形的情况下，外侧边缘壁的厚度应该保持一定的厚度，，边缘壁厚s与深度h的关系见下表2-3所示。表2-3边缘壁厚s与深度h的关系壁厚范围/mms≥(1/4～1/3)h当h＜4.5时，s≥1.5压铸件边缘深度h=2mm＜4.5，s≥1.5，经计算得压铸件平均壁厚为1.5mm。2.5铸造圆角半径设计铸造圆角在成型中可以使金属液能够流畅，气体也容易排出型腔。对于的厚，内圆角取值为：r取0.5～1mm。2.6脱模斜度脱模斜度选取与铸件的外关形状有关，如压铸件的高度、深度，壁厚、以及镶块。还与型芯型腔的粗糙度有关系。取手机外壳外表面脱模斜度α=30′，内表面脱模斜度β=1°。2.7压铸件的表面质量影响压铸件表面粗糙度主要因素是压铸模具中成形零件表面的粗糙度，在设计的一般情况中压铸件表面的粗糙度要高于成形零件表面的粗糙度。如果用新的模具压铸可以获得Ra0.8μm表面粗糙度的压铸件。在模具正常使用寿命范围内，镁合金压铸件大致在Ra3.2～Ra6.3μm范围。本设计中手机外壳外表面为1级，取值为Ra0.8μm；手机的内表面为2级，取值Ra1.6～Ra3.2μm；其他部位表面为3级，Ra3.2～Ra6.3μm。2.8加工余量在设计中当压铸件尺寸精度及行为公差不满足机械加工要求时，应当考虑进行整加工，这样可保留强度较高的致密层。加工余量，见表2-5。表2-SEQ表2-\*ARABIC5机械加工余量(单位：mm)尺寸～30＞30～50＞50～80＞80～120＞120～180＞180～260＞260～360＞360～500每面余量1.01.23金属压铸工艺金属压铸工艺过程是将压铸模具、压铸机和压铸合金液体三大基本要素协调起来运用的过程。而对压铸工艺则是将三大因素综合起来，并加以合适的调配应用，达到生产出合理压铸件的过程。3.1压射比压压射比压是金属液压室中单位面积所受到的压力。它反应的是是压铸机的压射力与压射冲头截面积之比。通常用于克服金属流动液体在浇注系统及型腔中的流动阻力。压射比压可按下面公式计算Pb=4Fy/πd2式中Pb—压射比压，Pa；d-压射冲头（或压室）直径,m。3.2内浇口速度熔融状态下的金属液通过内压铸机压射冲头压力作用下，压射冲头的速度会带动金属液体流经浇注系统直达内浇口处，然后充填整个型腔。在流经的统一条件下，熔融金属液体通过内浇口时的速度一般任务是不变化或者变化很小的，通过内浇口处的线速度称之为内浇口的速度。熔融的金属液体在通过内浇口进入型腔过程中，由于型腔的壁厚不均匀和形状的不同及压铸热状态的变化，它们的流动速度也随之会发生一定的变化，这种随环境变化而变化的速度称为在型腔某处的填充速度。内浇口速度对压铸件的表面粗糙度及内部组织的致密度会产生有很大影响。镁合金内浇口速度见表3-2。表3-SEQ表3-\*ARABIC2内浇口速度的推荐值/m·s-1压铸合金速度镁合金40～903.3填充时间填充时间是金属液体最初从内浇口压入型腔开始直到达到充满整个型腔所用的时间。填充时间主要取决于压铸件的壁厚和金属液的流动长度这两个因素。在一般情况下填充时间的推荐值见表3-3。表3-SEQ表3-\*ARABIC3填充时间推荐值压铸件平均壁厚b/mm填充时间/s1.50.01～0.031.80.02～0.042.00.02～0.062.30.03～0.072.50.04～0.093.00.05～5～0.125.00.06～0.23.4金属液浇注温度镁合金的浇注温度见表3-4。表3-SEQ表3-\*ARABIC4镁合金的浇注温度/℃合金铸件壁厚≤3mm铸件壁厚＞3mm结构简单结构复杂结构简单结构复杂镁合金640～680660～700620～660640～680通过表格提供的数据，本次浇注温度选择670℃。3.5模具温度模具温度分预热温度和工作温度。模具的预热温度是在开始压铸前，为了有利于金属液的填充，成型，提高压铸效率情况下，需要将压铸模加热到所需的某一温度，这一温度即为压铸模具的预热温度。模具工作温度在正常的压铸过程中，模具温度应该达到热平衡状态，使模具各部分应保持在一个适当的温度范围内。表3-SEQ表3-\*ARABIC5压铸模的预热温度和工作温度/℃合金铸件壁厚≤3mm铸件壁厚＞3mm结构简单结构复杂结构简单结构复杂镁合金预热温度150～180200～230120～150150～180连续工作温度180～240250～280150～180180～2203.6成型收缩率压铸件收缩率指的是铸件收缩量和铸件成型状态下直线尺寸的比值。按找百分比情况描述，这个比值称为铸件成型收缩率为Ψ′。（1）压铸件收缩率影响因素如下：①压铸合金的种类②压铸件结构影响。形状复杂的，收缩率较小，反之则收缩率较大。③薄壁的压铸件收缩率较小，壁厚的压铸件收缩率较大。④模具温度高，与室温的温差越大，则收缩率也越大。（2）镁合金的计算收缩率见表3-6。表3-SEQ表3-\*ARABIC6镁合金的计算收缩率Ψ合金种类收缩条件自由收缩阻碍收缩混合收缩镁合金0.8～1.00.4～0.60.6～0.83.7液态镁合金的密度液态镁合金的密度：=1.65g/cm3。3.8压铸用涂料压铸涂料的作用：(1)高温能保持良好的润滑作用；(2)预防粘模；压铸用涂料及配制方法如表3-7压铸用涂料及配制方法。表3-SEQ表3-\*ARABIC7压铸用涂料及配制方法涂料名称配比(%)配制方法适用范围胶体石墨(油剂)成品用于铝合金，防粘型效果好；压射冲头、压室和易咬合部分。石墨机油5-1095-90将石墨研磨过筛加入40℃左右的机油中搅拌均匀用于铝合金部件；压射冲头、压室部分效果良好。聚乙烯煤油3-597-95将聚乙烯小块泡在煤油中，加热至80℃左右熔化而成。用于铝合金、镁合金成形部分。氧化锌水玻璃水51.293.8将水和水玻璃一起搅拌，然后倒入氧化锌搅匀。用于大中型铝合金、锌合金铸件。硅橡胶汽油铝粉3-5余量1-3硅橡胶融于汽油中，使用时加入1%-3%铝粉用于铝合金、表面要求光洁场合。综合考虑压铸涂料选择聚乙烯煤油。3.9压铸件的清理、浸渗、后处理和表面处理压铸件的清理包括过程包括取出浇口、排气槽、飞边及毛刺等，有时还需要修整经上述工序后留下的痕迹。压铸件的清理是一项十分繁重的工作，其工作量往往是压铸工作量的几倍乃至十几倍。（1）压铸件浸渗处理压铸件内部的缺陷如气孔、针孔或疏松等情况的出现，可以压入适量的密封剂增加其耐压性能，这种方法被称之为浸渗处理。（2）压铸件的表面处理为了提高压铸件的耐蚀性和美观，有时进行表面处理。（3）压铸件的后处理指的是时效退火及负温时效处理过程，目的是为了消除内应力影响，稳定整个铸件的尺寸精度，提高了力学性能状态，适应负温下工作等，其处理如表3-8。表3-SEQ表3-\*ARABIC8压铸件时效退火和负温时效处理规范合金处理方法加热温度/℃保温时间/h冷却方法镁合金时效175±52.0～3.0空冷4铸件基本参数的计算与压铸机的选用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。4.1压铸机的种类和特点压铸机的种类和型号很多。一般说来，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两中（1）立式冷压室压铸机的特点：①压射冲头位置和直浇道位置方向保持一致，金属液体进入整个型腔流程比较短，压力的损失和热量的损失都较小。②压射冲头在垂直方向上运行，运动过程平稳。③模具是水平放置，活动型芯及其嵌件放置方便、可靠。④模具的占地面积相对比较少。（2）卧式冷压室压铸机的特点：①压室与压射冲头的位置采用水平放置，在金属液体进入型腔过程时，浇道转折比较少，压力损失也会降低。②模具的安装简单，一般卧式压铸机设有中心和偏心等多个浇注位置，或在偏心和中心间设置调节位置扁孔。③压室内金属液体暴露在大气中表面积较大时，在压射过程中易将空气、氧化产物以及其它杂质带入到型腔中，会引起压铸缺陷。机壳压铸件的生产要求很高的生产效率且自动化程度要求高，综合考虑，选用卧式冷压室压铸机。4.2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。4.3压铸机锁模力的确定锁模力是确定压铸机首选参数，它是作用主要是克服压射中的反压力。锁模力必须大于金属液冲击模具的帐型压力。所以，由于手机外壳成型时需要侧抽芯，压铸机锁模力可按式4-1计算：=K(F主+F分)（4-1）F主=A件P(4-2)当有侧抽机构时组成侧向活动型芯时，此时的F分的计算如下（4-3）F分=∑（A芯tana）（4-3）式中：——压铸机的锁模力，kN；——安全系数，一般取k=1.25；——压射压力，MPa；--楔滑块的楔紧角（）——压铸件在主分型面上的正投影面积，多型腔模则为各型腔正投影面积之和，cm2；即＝11.5×5.7=65.55cm2A芯——侧向活动型芯成形断面的投影面积（设计要求为0.1A件）=1.25×65.55×40+1.25∑（0.1×65.55×40tana）852.15（KN）4.4确定压实压力压实压力是确保铸件质量的重要参数之一，根据合金种类并按铸件特征及要求选择。见表4-1。表4-SEQ表4-\*ARABIC1压实压力推荐值(单位：MPa)合金种类镁合金一般件30～50承载件50～80耐气密性件或大平面薄壁件80～1004.5核定投影面积在选择压铸机工作是时，必须使实际浇注的投影面积小于压铸机标定的成型面积，只有这样才能获得较好的浇注效果。即应满足下列要求：（4-3）式中：——实际浇注的正投影面积(cm2)；——压铸机标定的最大投影面积(cm2)。则＝65.55+0.3×65.55＝85.22cm24.6压室实际容量的核算在选用压铸机时，应根据压铸机和浇注系统的总体积之和，并换算出它们的总质量，从而核算出压铸机的压室容量是否能满足注射金属液质量。那么（4-4）式中——每次浇注时所需的金属液的质量，g；——压铸件的体积,cm3；——浇注（含溢流槽）系统的体积和，cm3；——余料的体积，cm3；——金属液的密度，g/cm3。镁=1.65g/cm3。则通过UG建模分析测得单个压铸件体积=，一模一腔浇注系统及溢流槽总体积。从而可算出质量为25.4g。4.7初步选定压铸机初步选定J1118H型（180t）1800kN卧式冷室压铸机。J1118H型（180t）1800kN卧式冷室压铸机主要技术参数见表4-2。表4-SEQ表4-\*ARABIC2J1118H型卧式冷室压铸机主要技术参数参数名称数值参数名称数值合模力/kN1800一次金属注入量（铝）/kg2.2动模座板尺寸/mm720×700铸件投影面积/cm2360拉杆内间距/mm480×450压实压力（小～大）/MPa50～101模具厚度（最小/最大）200/550压射行程/mm350动模座板行程/mm350空循环周期/s7顶出行程/mm80管路工作压力/MPa12顶出力/kN100电动机功率/kW15压射力/kN200～140机器重量/kg6700压室直径/mm50、60机器外形尺寸（长×宽×高）/mm5280×1420×22405分型面的设计分型面的选择：方由零件的结构分析并结合分型面设计原则，分型面应取在零件最大投影面上，即手机外壳的上表面所在平面，手机外壳上的卡槽采用侧抽芯机构进行脱模。根据铸件结构，选用单分型面，分型面位置选在铸件最大投影面处。实际选用位置为图示棕色面所在平面。图5-1分型面位置6浇注系统和溢流、排气系统的设计压铸模具的浇注系统、排气系统是影响铸件表面精度的主要因素。它是模具设计中最重要的环节。6.1浇注系统的结构浇注系统是由直浇道、横浇道、内浇道等几部分所组成。6.1.1浇注系统种类的选择由筒壳压铸件的结构分析知，筒壳为环形铸件。浇注系统可采用以下几种形式：切向浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口。侧浇口的特点：(1)适应性能比较强，可按照压铸件的结构特点，一般布置在外侧面；（2）为了改善其充填条件，可以设置外侧分支浇口作为辅助作用；（3）压铸件的内孔占有足够多的位置时，可以布置在内侧面上，可以增加模具结构的紧凑性，又能保持良好热平衡条件；(4)适用于多腔模具，能够提高生产效率；(5)去除浇口方便快捷。中心浇口的特点：（1）金属液是由铸件的顶部充填进入型腔，流程短而且比较均匀；（2）响压铸件的表面质量；由于压铸件的表面质量要求很高，则中心浇口不适用。切向浇口适用于中小型环形铸件，而本设计中的铸件为矩形件，所以切向浇口在此不适用。环形浇口排气良好，但浇注系统金属消耗量大，浇口需要切除，不利于自动化生产。侧浇口的适应性强，去除浇口较方便。综合分析，浇注系统采用侧浇口形式，侧浇口布置在铸件的分型面上。6.1.2内浇口的设计（1）浇口速度有参考文献查得，镁合金金属液内浇口充填速度推荐值为30~80m/S，选取50m/S(2)填充时间经前面计算压铸件的平均壁厚1.5mm，利用经验公式t=50(b-1)≈0.1s（6-1）(3)内浇口截面积的确定内浇口截面的确定由公式（6-2）得出Ag=G/ρVgt(6-2)计算值如下Ag=13/1.65×0.1×50≈1.5cm2(4)内浇口厚度浇口厚度的经验数据见表6-1。表6-SEQ表6-\*ARABIC1内浇口厚度的经验数据铸件壁厚＞0.6～1.5＞1.5～3合金种类复杂件简单件复杂件简单件内浇口厚度/mm镁0.6～1.00.6～1.20.8～1.51.0～1.8根据铸件结构，内浇口的厚度a取1.0mm。(5)内浇口宽度由内浇口截面积的经验公式：A=0.18G=0.18×0.013Kg×9.8N/Kg=2.3宽度b：2.3/1.0=2.3mm综合考虑内浇口宽度取为10mm合适，同时为了减少压力损失，内浇口长度：2～3mm,取=3mm。直浇道的设计：(1)直浇道的设计要点：1)直浇道直径D确定是压射比压和及压室充满度来确定。D=50mm；2)直浇道厚度H一般取直径D的～。H=25mm；(2)直浇道部分浇口套的结构形式如图6-1所示：图6-1浇口套的三维结构(3)浇口套、压室和压射冲头的配合尺寸见表6-3：表6-SEQ表6-\*ARABIC3浇口套、压室和压射冲头的配合尺寸(单位：mm)压室基本尺寸D0尺寸偏差浇口套D(F8)压室D0(H7)压射冲头d(e8)50+0.076+0.030+0.0300-0.060-0.106(1)横浇道的设计要点：要按照设计手册，准确设计出浇口截面积，浇口长度、宽度。(2)横浇道的截面形状本设计中采用主横浇道和过渡横浇道均采用梯形的设计方案(3)横浇道的设计横浇道的深度和宽度可分别采用式6-2，6-3计算：h(1.5～2))H(6-2)式中h——横浇道深度(mm)；H——压铸件平均壁厚(mm)；b=(6-3)式中b——横浇道宽度(mm)；A——内浇道截面积(mm2)；所以可以得到：取横浇道深度h=5mm；横浇道宽度b=10mm，横浇道长度=50mm。6.2溢流槽的设计溢流槽的作用：1）必须要排出型腔中夹杂的气体杂质。2）能够控制金属液体充填流动状态，防止产生局部涡流产生。3）要转移缩孔、缩松、涡流裹气和产生冷隔的凝固部位。溢流槽的结构形式溢流槽的布置形式应该符合实际生产需求。溢流槽的尺寸溢流槽的三维结构图如图6-2所示。图6-2溢流槽的三维结构6.3排气槽的设计排气槽的布置应该在溢流槽后端作用是强化溢流作用和排气效果。根据经验可知，手机外壳铸件壁厚较小，质量不大，可通过型腔及溢流槽间隙达到排气目的，不需增设排气槽。6.4预测可能出现的压铸缺陷及处理方法手机外壳压铸件的材料为压铸镁合金。由于压铸镁合金的体积收缩率较大，在压铸件冷却凝固时易在最后凝固处形成较大的集中缩孔。预测压铸过程中可能出现的压铸缺陷有：（1）缩孔当金属液填充不足时会产生组织结构不均匀表面粗糙的空洞。这种现象称为缩孔。解决的方法如下。①控制金属液的过热温度在50℃以下。②增加内浇口厚度。③增加金属的浇注量。（2）冷隔在浇注过程中也经常出现。常出现在压铸件开模时的线性纹路中。解决的方法如下。①适当提高浇注温度。②提高压射比压，缩短填充时间。（3）粘模金属液凝固后很难从模具中脱模。解决的方法如下。①降低金属液的浇注温度和模具温度。②修改内浇口的位置，避免金属液正面冲击成型零件。③调整合金中铁的含量。（4）飞边压铸件在分型面边缘上出现金属薄边。解决的方法如下。①检验锁模力和增压情况，调整压铸工艺参数。②修整成型零件的分型面。③清理分型面上的杂物或突出部位。

7模架与成形零件的设计7.1模架的设计选择标准模架时要了解模架的组成结构，选择前确定基本参数。本文设计中选用的标准模架如下面所示。选用模架结构形式见图7-1。图7-SEQ图7-\*ARABIC1模架的结构形式选用的压铸模模架尺寸见表7-1。表7-SEQ表7-\*ARABIC1选用的压铸模模架尺寸（单位：mm）主要尺寸W270L280定模座板A25定模套板B30动模套板C30支承板D35动模座板F25垫块W160E270推板W2270G20推杆固定板W3270H15复位杆直径Ф15导柱导套导向段直径ф40固定段直径ф50推板导柱导向段直径ф25定模套板螺钉6×M16推板螺钉M10模座螺钉6×M167.2成形零件的结构设计成形零件设计要满足加工工艺简单合理性、保证成形零件的强度刚度要求、成形零件与金属液接触部位采用优质耐热钢，以提高成形零件的使用寿命、镶拼式结构应避免横向拼接，便于压铸件的脱模。7.2.1成型零件的主要尺寸计算有参考文献可查得铸件对应的尺寸公差，有三维数模开图可获得压铸件型腔尺寸。型腔尺寸：57h12（）型芯尺寸：型腔、型芯均采用镶拼式结构。型腔尺寸的计算：由铸件成型尺寸计算得：1）=（115+115×0.6%-0.75×0.35）mm=115.43mm，取115.4mm2）57h12（）=（57+57×0.6%-0.75×0.3）mm=57.12mm，取57.1mm3）=（25+25×0.6%-0.75×0.21）mm=24.993mm，取25.0mm4）=（15+15×0.6%-0.75×0.18）mm=14.955mm取15.0mm5)=（13+13×0.6%-0.75×0.18）mm=12.933mm取12.9mm6)=（12+12×0.6%-0.75×0.18）mm=11.937mm取11.9mm7)=（10+10×0.6%-0.75×0.15）mm=10.947mm取10.9mm8)=（7+7×0.6%-0.75×0.15）mm=6.940mm取6.9mm9)=（6+6×0.6%-0.75×0.12）mm=6.946mm取6.9mm10)=（4+4×0.6%-0.75×0.12）mm=4.934mm取4.9mm因受分型面的影响，增大了尺寸，故应减去0.05mm，取53.1mm型芯尺寸的计算1)=（6+6×0.6%+0.75×0.090）mm=6.104mm，取6.1mm2）=（3+3×0.4%+0.75×0.060）mm=3.057mm，取3.1mm3)=（28+28×0.6%+0.75×0.130）mm=28.266mm，取28.3mm4)=（22+22×0.6%+0.75×0.130）mm=22.229mm，取22.2mm5)=（17+17×0.6%+0.75×0.110）mm=17.185mm，取17.2mm6)=（14+14×0.6%+0.75×0.110）mm=14.1665mm，取14.2mm7)=（12+12×0.6%+0.75×0.110）mm=12.1545mm，取12.2mm8)=（11+11×0.6%+0.75×0.110）mm=11.1485mm，取11.1mm9)=（10.9+10.9×0.6%+0.75×0.110）mm=11.0479mm，取11.0mm10)=（9+9×0.6%+0.75×0.090）mm=9.122mm，取9.1mm11)=（8+8×0.6%+0.75×0.090）mm=8.116mm，取8.1mm12)=（7.5+7.5×0.6%+0.75×0.090）mm=7.613mm，取7.6mm13)=（7+7×0.6%+0.75×0.090）mm=7.110mm，取7.1mm14)=（6.4+6.4×0.6%+0.75×0.090）mm=6.506mm，取6.5mm15)=（2.5+2.5×0.6%+0.75×0.060）mm=2.560mm，取2.6mm16)=（3+3×0.6%+0.7×0.060）mm=3.06mm，取3.1mm17)=（0.5+0.5×0.6%+0.7×0.060）mm=0.542mm，取0.54mm7.2.2成型零件UG三维设计过程（1）开模1）根据对铸件的分析，设置模具型腔镶块大小，并输入零件的平均收缩率0.6%。模具毛坯见图7-2。图7-SEQ图7-\*ARABIC2模具毛坯2)建立模具模型，设置并分割分型面。开模分型面见图7-2。图7-SEQ图7-\*ARABIC3开模分型面3）定义分割块间距，完成开模。（2）进入UG模具制造中设计各模具零件。1)定模定模型腔的三维结构分别如图7-4。图7-4定模型腔的三维结构2）动模动模型芯的三维结构图分别如图7-5所示图7-5动模型芯的三维结构3)模具其余零件的三维视图，如图7-6所示:动模座板的三维结构定模座板的三维结构浇口套的三维结构定模套板的三维结构导套的三维结构导套的三维结构推板的三维结构推板固定板的三维结构动模套板的三维结构动模支撑板的三维结构推板导柱的三维结构推板导套的三维结构垫块的三维结构复位杆的三维结构顶料杆的三维结构限位钉的三维结构图7-6模具零件图7.3复位机构的设计本模具采用四只规格为的复位杆进行复位。复位杆三维结构分别如图7-7所示。图7-7复位杆的三维结构8模具的总体结构压铸模具的组成由定模模具和动模模具组成，定模安装在压铸机定模安装版上，动模固定板移动直接带动动模、定模形成空的压铸型腔。

成形零件设计要满足加工工艺简单合理性、保证成形零件的强度刚度要求、成形零件与金属液接触部位采用优质耐热钢，以提高成形零件的使用寿命、镶拼式结构应避免横向拼接，便于压铸件的脱模。8.1压铸模的技术要求（1）选择合适的压室内径、压射比压和合适喷嘴直径（2）选用压室的内径、比压或喷嘴直径；（3）推出过程中行程；（4）标住明确的冷却系统；（5）浇注系统及主要尺寸；（6）特殊运动机构的运动过程示意图。8.2压铸模外形的二维图和三维数模图手机外壳压铸模具工程图及模具三维图分别如图8-1,图8-2所示:图8-SEQ图8-\*ARABIC1机壳压铸模具二维结构图8-SEQ图8-\*ARABIC2模具三维结构9校核模具与压铸机的有关尺寸9.1锁模力的校核压铸机应有的锁模力式中——安全系数（一般=1.25）——主胀型力，[1.25×40×（65.55+0.3×65.55）]/10+1.25×（65.55+0.3×65.55）×40/10852.15（KN）由表4-2得，J1118H型（180t）1800kN卧式冷室压铸机的合模力为1800kN。符合设计要求。9.2铸件最大投影面积校核＝+＝65.55+0.3×65.55＝85.22cm2——压铸件在主分型面上的最大正投影面积；——压铸件在主分型面上正投影面积。——浇注系统及溢流排气系统正投影面积之和，一般情况下也可取=0.3cm2。由表4-2得压铸机允许的铸件最大投影面积为360cm2，符合设计要求。9.3压室容量校核型腔和浇注系统、溢流槽的总体积：。则压室容量为：M=V=1.65g/cm3×15.4cm3=25.4g≈0.0254kg。由表4-2得压铸机的一次金属注入量为2.2kg。符合设计要求。9.4模具厚度的校核模具厚度H=25+30+30+60+25+35=205mm。由表4-2得，J1118H型（180t）1800kN卧式冷室压铸机的模具厚度最小为200mm，最大为550mm。符合设计要求。9.5压实压力的校核镁合金手机外壳压铸件为一般件，由表4-1得，压实压力约为30～50MPa。由表4-2得，压铸机的压实压力为50～80MPa。符合设计要求。9.6开模行程的校核本次设计中铸件和浇注系统顶出所需的距离为2+5=7mm，由表4-2得，压铸机的动模座板行程即开模行程为350mm，符合设计要求。10结论此压铸模由以下五部分组成。基于本模具的设计特点，分别对此手机外壳压铸模各部分作了文字说明：1)成型部分这部分设计是确保零件精度的主要零件。在设计过程中要精确它尺寸。2)浇注系统浇注系统是熔融金属液体进入压实型腔的过程。减少了气孔、浇不足等缺陷的产生。3)推出机构将压铸件和浇注余料从模具上脱出的机构压铸件采用推管推出，浇注系统采用推杆推出。由于铸件的形状比较复杂，且推出力较大，铸件的表面质量要求高，所以采用推杆推件。同时，为了使推出机构平稳可靠移动在，模具中设置了具有自身导向零件的推板导柱及推板导套的辅助。同时为了便于清理杂物的存在或防止杂物影响推板正确复位，在推板底部还设置了限位钉。参考文献[1]潘宪曾．压铸模设计手册[M]．机械工业出版社．2006．[2]林慧国、火树鹏、马绍弥．模具材料应用手册[M]．北京：机械工业出版社，2004．[3]模具标准选编组．模具标准汇编[M]．北京：中国标准出版社，1992．[4]叶君．实用紧固件手册[M]．北京：机械工业出版社，2002．[5]吴和保、樊自田、黄乃俞、田学峰、张大付．可控气压下镁合金消失模铸造工艺参数的研究[J]．铸造，2004，53(8)：642-644．[6]高明轩、白根发．铸件中气孔的形成及防止[J]．机械管理开发，2004，4．[7]范金辉、魏兵、汪峰．铸件热节系统与动态性的研究[J]．中国铸造装备与技术，2000，3．[8]田雁晨、田宝善、王文广.金属压铸模具设计技巧与实例[J]．化学工业出版社，2005，12.[9]零点工作室、程联军、李丽华.UGNX6.0模具设计行业应用实践[J]．机械工业出版社，2010,9.[10]姜彬.UG压铸模具设计入门与提高[J]．电子工业出版社，2008,5.[11]王卫卫.材料成形设备[J]．机械工业出版社，2011,6.致谢

本次设计是在导师朱世杰的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树了远大的学术目标，掌握了基本的研究方法，学到了很多工作实践中的知识，而且是我明白实事求是、细心在工作中的重要性。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！曾瞧2015年5月15日于黄河科技学院基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发HYPERLINK"/detail.htm