端盖压铸工艺及模具设计说明书

专业综合课程实践（模块二）题目：端盖压铸工艺及模具设计学院：姓名：学号：班级：2023年9月目录第1章绪论 11.1压铸模应用现状 41.2压铸模具存在的问题 41.3压铸生产过程分析 5第2章端盖压铸件结构分析及成型工艺设计 32.1压铸材料及特性 32.2压铸件结构分析 32.3压铸成型工艺设计 42.3.1压铸机选择及校核 42.3.2压铸工艺参数的选择 52.3.3成型方案选择 52.4浇注系统设计 92.4.1直浇道、浇口套及分流器设计 92.4.2内浇道设计 102.4.3横浇道设计 112.5溢流槽及排气槽设计 12第3章端盖压铸模镶块设计 143.1成型零部件尺寸计算 143.2定模镶块的设计 153.3动模镶块的设计 173.4动定模型芯设计3.5侧型芯设计第4章端盖压铸模具抽芯机构设计 194.1端盖压铸件的抽芯方案设计 194.2抽芯距及开模距离计算 204.3斜导柱抽芯机构设计 214.3.1斜导柱设计4.3.2滑块设计4.3.3压块设计4.3.4限位弹簧设计4.3.5限位板设计4.3.6楔紧块设计第5章端盖压铸模推出机构设计 235.1推出方案设计 235.2推出力及推出距离计算 235.2.1推出距离的确定 235.2.2推出力的确定 235.3推杆设计 24第6章端盖压铸模模架选择及结构零件设计 256.1模架选择 256.2结构零件设计 266.2.1定模套板与定模座板结构设计 266.2.2动模套板与支撑板结构设计 266.2.3推板及推杆固定板设计 266.2.4垫块设计 27第7章端盖压铸模选材及技术要求 287.1端盖压铸模选材 287.1.1压铸模使用材料的要求 287.1.2与金属液直接接触的零件 287.1.3滑动配合零件 287.1.4模架结构零件 297.2技术要求 29第8章端盖压铸工艺及模具结构的社会环境影响分析和成本预算 308.1端盖压铸工艺及模具结构的社会环境影响分析 31从设计规范化、标准化、标准模架（社会、法律法规意识）；组合式结构设计、材料（环保、经济意识）、锁模力、顶杆、模架等校核（安全意识）8.2端盖压铸模具成本预算 30包括材料费、加工费、能耗等总结与体会 33参考文献 34第1章绪论1.1压铸模应用现状模具在制造业中是相当重要的一部分，很大程度上决定了制造业的发展进程。在我们的日常中有各个方面的生活所需都依赖于模具的压铸成型，比如交通运输、通讯、国防、医疗器械、家电等等，这些产品中60%~80%的零件都依赖于模具成型。压铸成型相比于其他的制造方法具有加工效率高、生产成本低、加工精度高等一系列优点。目前国内的压铸模具制造水平已经相当可观，在产品的产量和质量上都有相当卓越的进步和成就，技术上已经能够紧跟国外先进制造工业国家的制造水平[1]。随着时代的发展，当今的产品不断地向轻量化、节能化、绿色化发展，铝、镁合金因其密度小、高性能而被广泛应用于工业生产中，并且应用范围和需求在不断扩大。据国家统计局数据显示，2017年中国的铝材产量高达5832万吨，同比增长9.5％[2]。于此同时，镁合金零件在汽车生产中使用的占比也在日益增加，镁合金的比重只有1.7kg/m3，仅是铝合金的2/3，钢的1/4，比重与塑料相似，而且强度和刚度不亚于铝合金，镁合金还具有良好的抗震性，优异的导电导热性能，并且可以全回收无污染[3]。据西方汽车工业界预测，在二十年后，每辆汽车的镁合金使用量将达到90~120kg。到那个时候，仅用在汽车上的镁合金含量将超过500万吨以上。由此可知，铝、镁零件的需求在不断地扩大，而以模具为基础的压铸生产是铝、镁合金零件最主要的成型方式，这为压铸模具的应用提供了广阔的市场[4]。1.2压铸模具存在的问题随着国内外对制造业重视程度的逐渐提升，模具技术作为制造业的核心近年来发展迅速，目前国产压铸模具总产量仅次于美国，已经成为了名副其实的压铸大国。虽然说我国的压铸模具产量高、需求大，但是模具技术的发展相比于国外先进国家仍然有差距，尤其是在模具制造精度和使用寿命方面的问题较为突出，但是值得注意的是，近年来在政府的大力支持以及科研人员的积极努力下，我国的模具技术发展已经有了空前的提升，未来可期[5]。1.3压铸生产过程分析以铝合金压铸车间生产工艺流程为例，一般包含熔炼、压铸、切边、去毛刺、抛丸、机械加工、清理。如图1.1所示。图1.1生产工艺流程Fig.1.1Productionprocess①熔炼。熔炼通常分为中央集中熔炼和分体式熔炼，集中熔炼适用于大批量生产，材料型号品种单一，分体式熔炼适用于生产多品种铝锭牌号，切换材料较快。目前熔炼工艺为降低能耗、提高产能和质量，设备向大型化方向发展，蓄热式烧嘴系统成熔炼炉常用配置，磁搅拌器大量应用，基本配备收尘、烟气处理系统，余热回收系统。②压铸。压铸工艺是铝合金铸件生产最关键的加工工艺，大部分毛坯尺寸为最终产品尺寸，需要严格控制砂孔、合模匹配和调整稳定参数，防止造成铸造缺陷。压铸工艺流程一般先进行模具安装与调试，设备自动预热模具，温度达到设定值，喷涂脱模剂，合模保压、冷却凝固后开模，如图1.2所示。目前大部分压铸车间压铸工艺流程都由压铸单元自动完成。图2.2压铸工艺流程Fig.1.2Productionprocessofcasting③切边。切边为铝合金压铸车间的后处理工艺，切边加工根据切边难易程度，可以由加工人员直接手动切边，也可以由切边机加工，通常切边机布置在压铸机旁边，由加工人员完成切边步骤。④去毛刺。去毛刺为铝合金压铸车间的后处理工艺，用于去掉小的切边毛刺以及匕边的铸造缺陷，一般为人工去毛刺，采用锉刀（锉刀有人工锉刀和气动锉刀）、砂纸、砂带机、磨头等作为辅助工具。⑤抛丸。抛丸为铝合金压铸车间的后处理工艺，用于去掉铝合金铸件隐秘的毛刺、内部难以处理的氧化皮、赃物等杂质，可以有效改善铸件表面质量，消除应力，提高产品的强度，使铸件表面清洁、平滑、光亮。⑥机械加工。机加为铝合金压铸车间的后加工工艺，由于压铸模具及工艺流程的限制，有一些结构或较为精密的加工压铸无法完成，例如螺纹孔、溢流槽、浇口、铣面等，由机械加工完成。⑦清理。清理用于去除铝合金铸件表面油污、氧化物、粉尘等附着物，有一般清洗、超声波清洗、脱脂清洗、真空清洗等几种方式，铝合金压铸工厂较多使用一般清洗和超声波清洗两种方式[9]。压铸车间绿色生产过程以可持续发展为指导思想，全面开展精益生产管理，以提高精益管理水平、生产效率和产品质量为目标，强调生产过程的能源利用优化、废物减量化、无污染化和生产环境友好化[10]。参考文献[1]毛杰杰.基于CAE分析的压铸模具表面激光强化技术研究[J].浙江大学，2019（05）.[2]宋丹丹.铝合金压铸车间绿色生产过程精益评价及优化方法[J].重庆大学，2022（04）.DOI:10.27670/ki.gcqdu.2020.002859.[3]陈左建.D公司制造车间精益生产系统评价研究[D].华南理工大学,2017.[4]杨闯.基于微信平台的轨道交通装备精益生产水平评价研究[D].大连交通大学,2017.[5]Staedele,Andre,Sandra,etal.Knowledgebuildingaboutperformanceevaluationinleanproduction[J].JournalofManufacturingTechnologyManagement,2019,30(5):798-820.[6]林朝平.绿色生产过程的特性分析[J].机械研究与应用,2002,15(2):72-73.[7]王称.浅析我国模具技术与发展趋势[J].建筑机械，2018(07):14-16.[8]蔡紫金.我国压铸模制造的现状与发展[J].模具制造,2004(7):1-5.[9]廖西平.压铸模的表面强化技术[J].特种铸造及有色合金,2007,24(4):415-418.[10]杜家伟.生命科学与仿生学[J].生命科学,2004,16(05):59-65.第2章镶块压铸件结构分析及成型工艺设计2.1压铸材料及特性随着工业的发展，工业产品的种类和数量不断增加，市场对相关产品质量和外观的要求越来越高，因此产品制造也要精益求精。铝合金等金属压铸制造方式是最重要的金属构件生产形式之一，其优点是质量稳定、生产效率高、经济效益好，在支撑国民经济发展的许多产业建设中都得到了很好的应用。压力铸造成型过程很复杂，需要综合调控熔化的金属浆在充填后的形状和黏度，调整表面张力，与压铸过程的压力、铸造过程安排、铸模设计、金属浆液工艺参数、充填速度等因素密切相关。而压铸件材料的选择则是我们进行压铸件结构设计的第一步。以实物端盖的模具镶块为例，如图2.1所示。在批量生产中，铸件质量合格率的高低，作业循环的快慢，以及模具制造的难易及使用寿命，在很大程度上受压铸模结构设计是否正确、合理、先进和适用程度的制约。图2.1箱块三维图因此我们主要以铝合金为选择对象。铝合金密度小、强度大，其抗拉强度与密度之比为9~15，在高温或低温下工作时，同样保持良好的力学性能。铝合金具有良好的耐腐蚀性和抗氧性，大部分铝合金在淡水、海水、浓硝酸、硝酸盐、汽油、及各种有机物中均有良好的耐蚀性。铝合金的导热性、导电性、切削性能较好。铝合金压铸时易粘膜，压铸铝合金铁的含量一般控制在0.8%~0.9%可减轻粘膜现象。铝合金线收缩较小，但收缩体积较大，易在最后凝固处生成大的缩孔现象。因此端盖材料可选择共晶铝硅合金，牌号YZAlSi12，该合金具有良好的抗热裂性能和很好的气密性，以及很好的流动性，不能热处理强化，抗拉强度低，用于承受低负荷、形状复杂的薄壁铸件。2.2压铸件结构分析根据实物画出端盖的二维图如图2.2.1所示。图2.2.1端盖二维图端盖的三维图如图2.2.2所示。图2.2.2端盖三维图2.3压铸成型工艺设计2.3.1压铸机选择及校核一、确定压铸机的锁模力主胀型力计算铸、浇、排、溢在主分型面投影面积A=33.28cm2（浇排溢投影面积取铸件的30％）由手册表3-1知压射比压P取40MPaF主=AP10=分胀型力计算侧型芯成型端面的投影面积A芯=0.1416cm2斜导柱抽芯角度α取15°F分=∑A芯Ptanα10压室容量估算及校核根据F锁≥K(F主+F分)，F锁≥166.59kN由手册表3-13选择J113A型卧式冷室压铸机，F合>F锁J113A压铸机的压室直径D室=30mm=3cm，压室长度L=250-60+10=200mm=20cm,ρ铝=2.4g/cm3，压室充满度K=50%，余料长度H取1/2D室=1.5cm，铸件质量G铸=0.026kg压室容纳金属液的质量G室=π4D室2LρK/1000=（3.144×32×20×2.4×0.5）/1000余料质量（余料高度H取1/2D室）G余=π4D室2Hρ/1000=（3.144×32×0.5×3×2.4）/1000每次浇铸质量（浇排溢取铸件质量的30％）G浇=G铸+G浇排溢+G余=0.026×（1+30％）+0.025=0.0558kg根据G室>G浇，该压铸机满足校核要求。J113A型卧式冷室压铸机压室长度尺寸如下（L=250-60+10=200mm=20cm）图2.3.1J113A型卧式冷室压铸机压室尺寸J113A型卧式冷室压铸机主要参数如表1所示。表1J113A型卧式冷室压铸主要参数项目名称数值项目名称数值合型力（kN）250最大金属浇注量（kg）（铝）0.3拉杆之间的内尺寸（水平×垂直）（mm）240×240压室法兰直径（mm）70拉杆直径（mm）-压室法兰突出高度（mm）10动模座板行程（mm）200冲头跟踪距离（mm）60压铸模厚度（mm）120-320液压顶出器顶出力（kN）-压射位置（mm）0；-30液压顶出器顶出行程（mm）15-70压射力（kN）35一次空循环时间（s）4压室直径（mm）25/30管路工作压力（MPa）7压室比压（MPa）48.7油泵电机功率（kW）7.5铸件投影面积（cm2）85外形尺寸（长×宽×g高）（mm）3030×1060×13102.3.2压铸工艺参数的选择一、压铸充填时间及速度的选择由图2.3.2知铸件壁厚b=1.6mm图2.3.2UG分析数据表2压铸充填时间推荐值铸件平均壁厚b/mm型腔充填时间（s）铸件平均壁厚b/mm型腔充填时间（s）1.50.01～0.032.30.03～0.071.80.02～0.042.50.04～0.092.00.02～0.063.00.05～0.10查表2取t=0.03s表3压铸充填速度推荐值合金的种类铝合金锌合金镁合金黄铜充填速度（m/s）20～6030～5040～9020～50由表3知v充=20~60m/s，取v充=20m/s由图2.3.3UG分析数据知V=10614.68mm3；由公式A内=V/tv充有：V溢≥20%V件，一般取20%~30%，这里取V溢=30%v=3184.4mm3；则A内=[（10614.7+3184.4）·10-9]/(0.03·20)=22.9mm2图2.3.3UG分析数据二、温度参数及其选择1.合金浇注温度合金浇注温度是指金属液从压室进入型腔的平均温度。由于对压室的液体金属温度测量不方便，通常用保温炉内的温度表示，一般高于合金液相线20~30℃。表4各种压铸合金浇注温度合金压铸件壁厚≤3mm简单结构复杂结构压铸件壁厚≥3mm简单结构复杂结构含Si的610~630640~680590~630610~630铝合金含Cu的620~650640~700600~640620~650含Mg的640~660660~700620~660640~670由于端盖属于含Si的铝合金材料且为简单结构，壁厚小于3mm，所以浇注温度范围在610~630℃，取tj=620℃。2.压铸模的温度压铸模预热的作用有以下三个方面：避免高温液体金属对冷压铸模的“热冲击”而导致过早热疲劳失效，以延长压铸模的使用寿命；避免液体金属在模具中因激冷而很快失去流动性，使压铸件不能顺利充型，造成浇不足、冷隔、“冰冻”等缺陷，或即使成形也因激冷增大线收缩，引起压铸件产生裂纹或表面粗糙度增加等缺陷。压铸模工作温度可根据表5查得。表5不同压铸合金的压铸模工作温度（单位：℃）合金压铸件壁厚≤3mm简单结构复杂结构压铸件壁厚＞3mm简单结构复杂结构铝合金预热温度150~180200~230120~150150~180连续工作保持温度180~240250~280150~180180~200取工作温度tm=180℃三、时间参数及其选择1.充填时间最佳的充填时间取决于压铸件的体积、壁厚的大小及压铸件的形状的复杂程度、内浇口处的面积和充填速度等。表6压铸件的平均壁厚与充填时间的推荐值压铸件平均壁厚b/mm充填时间t/s10.010~0.0141.50.014~0.02020.018~0.026查表6可知，铸件壁厚1.6mm，充填时间可选择0.016t/s。2.持压时间持压时间长短取决于压铸件的材料和壁厚。对于熔点高、结晶温度范围大的厚壁压铸件，持压时间应长些，若持压时间不足，易造成疏松；对熔点低、结晶温度范围小的薄壁压铸件，持压时间可以短些。表7生产中常用的持压时间（单位：s）合金压铸件壁厚＜2.5mm压铸件壁厚2.5~6mm锌合金1~23~7铝合金1~23~8镁合金1~23~8铜合金2~35~10查表7可知，持压时间可选择1~2s范围内，取2s。3.留模时间留模时间是指持压时间终了到开模推出压铸件的时间。留模时间应根据压铸件的合金性质、压铸件壁厚和结构特性参考表8选择。以推出压铸件不变形、不开裂的最短时间为宜。表8各种压铸合金常用留模时间（单位：s）合金铸件壁厚＜3mm铸件壁厚3~4mm铸件壁厚≥5mm锌合金5~107~1220~25铝合金7~1210~1525~30镁合金7~1210~1515~25铜合金8~1515~2025~30壁厚1.6mm铝合金的留模时间范围在7~12s，可取10s。2.3.3成型方案选择我所选择的三种分型方案如图2.3.4所示图2.3.4端盖分型方式分型方案一若在A面分型，示意图如图2.3.5所示。脱模时铸件全部在动模上，方便脱出。但下方需要单独设计一个抽芯装置。此方案不会使铸件上形成分型线，且方便顶出。图2.3.5分型方式一示意图分型方式二若在B面进行分型，示意图如图2.3.6所示。型腔大部分在动模部分，压铸件对动模型芯包紧力大，能保证铸件在留在动模上，但是需要设置复杂的两头抽芯装置，且分型面为阶梯型，增加了模具的复杂性。图2.3.6分型方式二示意图分型方式三若在C面进行分型，示意图如图2.3.7所示。分型结构较为复杂且分型面也为阶梯型，型腔大部分在动模部分，但底部型腔有凹槽，且有一大型抽芯部分，加工难度大。图2.3.7分型方式三示意图最终确定最优方案为第一种分型方式，另外两种都要设置两个或多个侧向抽芯，模具结构更加复杂加工难度更大。2.4浇注系统设计2.4.1直浇道、浇口套及分流器设计直浇道的直径D=30mm；厚度H取D的1/3~1/2，这里取1/2D，则H=15mm；表2-4-1浇口套常用尺寸DF基本尺寸354045506070偏差+0.053+0.064+0.076Dℎ基本尺寸455060657580偏差−0.039−0.046−0.046−0.054b162016201624162420302030h8810101212L视需要定表2-4-2分流器常用尺寸Dℎ基本尺寸354045506070偏差−0.039−0.046dℎ基本尺寸81012偏差+0.022+0.027l152025b162016201624162420302030R121314152020L视需要定查表2-4-1浇口套尺寸取D30F8/h8，h=6mm，b=10mm；查表2-4-2分流锥尺寸取D=30mm，d=8mm，l=10mm，b=10mm，R=11mm。2.4.2内浇道设计内浇道厚度：壁厚b=1.6mm，简单件。表2-4-3内浇口厚度的经验数据铸件壁厚（mm）0.6～1.5＞1.5～3＞3～6合金种类复杂件简单件复杂件简单件复杂件简单件内浇口厚度（mm）铝、镁0.5～1.00.6～1.20.8～1.51.0～1.81.5～2.51.8～3.0由表2-4-3可知取Dg=1.2mm；表2-4-4内浇口宽度的经验数据[19]内浇口进口部位铸件形状内浇口宽度说明矩形板件铸件边长的0.6~0.8倍指出铸件中轴线处侧向注入，如离轴线一侧的端浇口或浇口则不受此限圆形板件铸件外径的0.4~0.6倍内浇口以割线注入圆环件圆筒件铸件外径和内径0.25~0.3倍内浇口以切线注入方框件铸件边长的0.6~0.8倍内浇口从侧壁注入由表2-4-4可得矩形板件内浇口宽度可取铸件边长的0.6~0.8倍，这里取0.7倍。内浇道宽度：Wg=0.7·50=35mm；截面积：Ag=Dg·Wg=42mm2；长度取L=2mm。2.4.3横浇道设计1.计算内浇口尺寸Ag，Dg，WgAg=42mm2；Dg=1.2mm；Wg=35mm2.选择扇形浇道入口面积Ar与Ag之比，取（1.2~2.0）：1，计算Ar取Ar：Ag=1.5：1，则Ar=63mm23.选择扇形浇道入口处宽度Wr与厚度Dr之比，取（2~3）：1，计算Wr，Dr表2-4-3横浇道尺寸的选择截面形状计算公式说明Ar=（3~4）Ag（冷室压铸机）Ar=（2~3）Ag（热室压铸机）D=（5~8）T（卧式冷室压铸机）D=（8~10）T（立式冷室压铸机）ａ=10~15°W=Ar/D+tgａ·Dr=2~3Ag—内浇口截面积（mm2）Ar—横浇道截面积（mm2）D—横浇道深度（mm）T—内浇口厚度（mm）ａ—出模斜度（°）r—圆角半径（mm）W—横浇道宽度（mm）由表2-4-3可知取Wr:Dr=3:1，ａ=15°，则W=Ar/D+tgａ·DDr=4.7mm，Wr=14.1mm4.确定扇形浇道的长度LL=1/2D+（15~20）mm，D=30mm，L=15+17=32mm如图2.4.3所示图2.4.3扇形截面积图图2.4.4扇形浇道在分型面的投影图图2.4.5深度图2.5溢流槽及排气槽设计

1.溢流槽设计由公式V溢=20%V可计算出V溢=2123mm3。一共设置了4个溢流槽。在金属液最先冲击的部位和内浇道两侧汇合处（下方2个）设置了2个溢流槽，可以排除金属液前部气体，稳定流态，减少涡流，在最后充填的部分（上方2个）也设置2个溢流槽以改善模具热平衡状态，改善充填、排气条件。每个溢流槽的体积V溢每=2123/4=0.531cm2表2-5-1推荐的梯形溢流槽尺寸A/mma/mmH/mmh/mmc/mmb/mmB/mmFV铝合金12560.60.68121.580.8910162.171.2316670.70.810162.891.91查表2-5-1有：取Vy=0.89cm3，A=12mm，a=5mm，H=6mm，h=0.7mm，c=0.6mm，b=8mm，B=12mm，Fy=1.58cm2图2.5.1溢流槽结构2.排气槽设计表2-5-2排气槽的尺寸合金种类排气槽深度mm排气槽宽度mm说明铅合金0.05~0.108~251、排气槽在离开型腔20~30mm后，可将其深度增大至0.3~0.4mm，以提高其排期效果。2、在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，以防金属液溅出。锌合金0.05~0.12铝合金0.10~0.15镁合金0.10~0.15铜合金0.15~0.20黑色金属0.20~0.30查表2-5-2，该材料为铝合金，深度0.10~0.15mm，取h=0.12mm；宽度8~25mm，取b=16mm。第3章端盖压铸模镶块设计3.1成型零部件尺寸计算一、压铸件二维图及成型尺寸的计算（一）绘制的压铸件标准二维图如图3.1所示：图3.1铸件结构尺寸标号计算压铸件的成型尺寸：1.压铸件收缩率的选择：对于铝合金，由表3-1-1可知，其收缩率一般取0.6%，即φ=0.6%。表3-1-1常用压铸合金的计算收缩率（来自压铸手册）合金种类收缩条件阻碍收缩混合收缩自由收缩计算收缩率（％）铅锡合金0.2~0.30.3~0.40.4~0.5锌合金0.3~0.40.4~0.60.6~0.8铝硅合金0.3~0.50.5~0.70.7~0.9铝硅铜合金铝镁合金镁合金0.4~0.60.6~0.80.8~1.0黄铜0.5~0.70.7~0.90.9~1.1铝青铜0.6~0.80.8~1.01.0~1.22.压铸件上已标注尺寸公差者转换为标准标注形式，未注者公差取IT14。将图3.1中的尺寸公差取IT14，查标准公差表GB/T1800.1-2020即可得各项尺寸的IT14值。表3-1-2按铸件公差所推荐的模具制造公差（mm）基本尺寸1~30.2500.0630.053~60.3000.0750.066~100.3600.0900.07210~180.4300.1080.08618~300.5200.1300.10430~500.6200.1550.12450~800.7400.1850.14880~1200.8700.2180.174120~1801.0000.2500.2其中序号为型腔的尺寸：EQ\o\ac(○,2)EQ\o\ac(○,3)EQ\o\ac(○,4)EQ\o\ac(○,5)EQ\o\ac(○,6)EQ\o\ac(○,7)EQ\o\ac(○,8)EQ\o\ac(○,9)EQ\o\ac(○,10)EQ\o\ac(○,11)EQ\o\ac(○,12)EQ\o\ac(○,13)EQ\o\ac(○,14)序号为型芯的尺寸：EQ\o\ac(○,1)EQ\o\ac(○,10)EQ\o\ac(○,11)EQ\o\ac(○,12)EQ\o\ac(○,14)EQ\o\ac(○,15)EQ\o\ac(○,16)EQ\o\ac(○,19)EQ\o\ac(○,20)EQ\o\ac(○,21)EQ\o\ac(○,22)EQ\o\ac(○,23)其中EQ\o\ac(○,10)受分型面影响而增大，所得到的公称尺寸应减去0.05mm（1）型腔尺寸的计算：,式中D’，H’—型腔尺寸或型腔深度尺寸（mm）；D，H—铸件外形的最大极限尺寸（mm）；ψ—压铸件的计算收缩率（%），一般取计算收缩率为0.6%；Δ—铸件基本尺寸偏差（mm）；Δ’—成型部分基本尺寸（型腔尺寸）的制造偏差（mm），铸件精度为IT14~IT16时的Δ’=Δ/4制造公差等级为IT14，由表3-1-2各尺寸标注尺寸公差及计算结果如下：计算公式：D,①52②3③38④25⑤20⑥19⑦51（2）型芯尺寸的计算式中、—型芯尺寸或型芯高度尺寸（mm）；、—铸件外形的最小极限尺寸（mm）；—压铸件的计算收缩率（%），一般取计算收缩率为0.6%；—铸件基本尺寸偏差（mm）；—成型部分基本尺寸（型芯尺寸）的制造偏差（mm），铸件精度为IT14~IT16时。Δ’=Δ/4公差等级为IT14，各尺寸标注尺寸公差及计算结果如下：计算公式：d,⑧43⑨39⑩42⑪38⑫22⑬17⑭40⑮14⑯22⑳10位置尺寸计算公式：L,⑲7±0.18:(7+7×0.6%)±3.2定模镶块的设计由图2.2.2可知型腔长边尺寸L1=52mm，L2=51mm，型腔深H1=25,查压铸设计手册196页表6-22镶块壁厚尺寸推荐值，可取镶块壁厚h=25mm，镶块底厚H=19mm。（1）镶块长：2h+L1=2×25+52=102mm（2）镶块宽：2h+L2=2×25+51=101mm（3）镶块深：H1+H=25+19=44mm表3-2镶块壁厚尺寸推荐值（来自手册）型腔长边尺寸L型腔深度H1镶块壁厚h镶块底厚H≤805~5015~30≥15综上：定动模镶块总尺寸为：长×宽×高=102×101×44mm；定模镶块三维图如图3.2所示。图3.2定模镶块三维图3.3动模镶块的设计动模镶块的尺寸同定模镶块一致。镶块三维图如图3.3所示。图3.3动模镶块三维图冷却水道的设计1.计算压铸过程中金属液传入模具的热流量Q1：根据Q1q是压铸合金从浇铸温度到压铸件推出温度散发出的热量，取Q铝合金=888kJ/kg为每小时压住次数，根据实际生产设计，连续生产一般可取100~120，取n=110。同时，由UG计算可知m浇道=0.002439kg，m型腔=0.025538kg，m分流锥=0.002335kgQ1(浇道)=0.002439×888×1103600Q1(型腔)=0.025538×888×1103600Q1(分流锥)=0.002335×888×1103600表3-3-1压铸合金从浇注温度到压铸件推出温度散发出的热量压铸合金分类锌合金铝硅合金铝镁合金镁合金铜合金q/（kJ·kg-1）208888795712452（2）计算冷却水道的长度（直通式水道)根据L=Q1/Q2，其中Q2是单位长度冷却水道从模具中吸收的热量。对于一般孔径设计为8-12mm，取冷却水道的孔径为10mm。查表3-3-2得Q2（浇道）=0.105kW/cm，Q2（型腔）=0.052kW/cm，Q2（分流锥）=0.105kW/cm。表3-3-2单位长度冷却水道从模具中吸收的热量工作区域冷却水道直径/mm单位长度冷却水道冷却能力/（kW·cm-1）分流锥13~150.1399~110.10580.081浇道13~150.1399~110.10580.081型腔13~150.0709~110.05280.041结合上述所算的Q1，代入可得：L浇道=0.06620.105L型腔=0.69290.052L分流锥=0.06340.1053.铝合金压铸模具冷却水道主要要素由上述，冷却水道孔径取10mm，查表3-3-3可知冷却水道中心距A=15mm，与成型表面的距离S=19mm，与分型面的距离P=16mm，与推杆孔的距离E=13mm，与镶块边缘的距离R=13mm。表3-3-3冷却水道与相关结构件的最小距离类别最小距离连接管螺纹1/8管1/4管3/8管冷却水道的直径φ7.911.114.7与成型表面的距离S锌合金压铸模15.0铝合金压铸模19.0镁合金压铸模铜合金压铸模25.0与冷却水道中心距A14.017.022.0与分型面的距离P16.0与推杆孔的距离E与镶块边缘的距离R锌合金压铸模6.5铝合金压铸模13.0镁、铜合金压铸模冷却水道三维示意图如图3.3所示图3.3冷却水道三维示意图3.4动定模型芯设计1.动模型芯设计图3.4.1动模型芯长度测量图3.4.2动模型芯宽度测量图3.4.3动模型芯深度测量图3.4.4动模型芯深度测量由测量结果可知，动模的型芯长宽尺寸为42×41mm，深度为15mm/20.2mm。2.定模型芯设计定模型芯的尺寸只需要在动模型芯尺寸的基础上加上壁厚，则定模的型芯长宽尺寸为43.6×42.6mm，深度为16.6mm/21.8mm。3.5侧型芯设计由于设计的斜导柱抽芯机构是采用销钉链接型芯，螺钉紧固的方式，故应查压铸设计手册表6-26，由于该型芯成型的孔径为∅20，则可得型芯成型段直径d为20mm，由此可查出：型芯成型部分长度l取侧孔高度，即l=6mm；型芯成型部分拔模斜度取0.3°；型芯与镶块配合部分直径为d+（0.4~1）mm，取0.8mm，可得配合直径d=0.8mm，长度即为镶块壁厚，故型芯与镶块配合部分长度为25mm；型芯与滑块配合段直径取16mm，长度取18mm。型芯固定部分长度l不小于15，由上述设计可得型芯配合部分总长度l=25+18=43mm。侧型芯的三维图如图3.5所示：图3.5侧型芯的三维示意图第4章端盖压铸模具抽芯机构设计4.1端盖压铸件的抽芯方案设计由于端盖侧面有个小型侧凸起部分影响了铸件垂直于分型面方向的脱模，必须在开模前或开模过程中脱离压铸件。设计采用斜导柱抽芯机构对压铸件进行抽芯。斜导柱抽芯机构复杂但抽芯力大，精度较高，生产效率高，易实现自动化操作，因此应用广泛。斜导柱抽芯机构装配图的二维示意图：图4.1斜导柱抽芯机构装配图二维示意图4.2抽芯距及开模距离计算抽芯距离S=h+（3~5）mm，h为侧孔深度，根据图4.2.1测量，h=3.3mm，取h=4mm，则抽芯距离S=h+（3~5）mm=4+4=8mm根据开模距离H=Stanα，其中抽芯距离S=8mm，α=15°~20°，取α=20°，H=Stanα=图4.2.1侧孔深度抽芯力计算根据F抽=F阻cosα-F包sinα=AlP（μcosα-sinα），其中：P为挤压应力，对于铝合金，一般取10~12Mpa，取P=12MPa；μ为压铸合金对型芯的摩擦系数，一般取0.2~0.25，取0.2；α为型芯成形部分的出模斜度，一般取0.5°~2°，取1°；A为被压铸件包紧的型芯成形部分分断面周长（mm），A=29mml为被压铸件包紧的型芯成形部分长度（mm），l=10mm抽芯力F抽=F阻cosα-F包sinα=AlP（μcosα-sinα）=29×10×12×（0.2×cos1°-sin1°）=636N。4.3斜导柱抽芯机构设计4.3.1斜导柱设计可知：选取斜导柱角度为20°，F抽=636N。滑块受力中心垂直距离h=12d+（5~15）mm，（一般取10~15mm），这里取13mm，d为侧型芯与滑块配合部分的直径，即为16mm，则h=斜导柱直径的计算采用查表法，根据斜导柱角度，α=20°，F抽=636N，查压铸设计手册表7-12可得对应的最大弯曲力F弯=1000N，再根据最大弯曲力F弯=1000N，h=21mm，查压铸设计手册表7-13可得斜导柱直径d=10mm；斜导柱固定段台阶直径D=d+（6~8）mm，取7mm，得D=10+7=17m；斜导柱长度只需要计算工作长度L，总长度一般由作图确定。工作长度L=Ssinα=84.3.2滑块设计楔紧角度一般比斜导柱大3°，则楔紧角度为23°；抽单型芯时，滑块宽度C=B=2h=2×21=42mm；滑块长度部分设计如图：图滑块长度部分设计示意图l1：安装活动型芯部分，一般取（15~25）mm，取20mml2：一般取（5~10）mm，取8mm；l3：斜导柱孔投影尺寸，l3=Btanα+D，D为斜导柱孔径，则得l3=42×tan20°+10=25mml4：一般取（10~20）mm，取15mm；则总长L=l1+l2+l3+l4=20+8+25+15=68mm；部分厚度B2一般取（15~25）mm，取20mm，导滑部分宽度B3一般取（6~10）mm，取8mm；抽单型芯时，应使型芯在滑块中心但不应碰到台阶。滑块的三维图如图所示：图滑块的三维示意图4.3.3压块设计压块长度L’＞2/3滑块长度+抽芯距离，滑块长度L=68mm，抽芯距离S=8mm，则压块长度L’＞54mm。压块固定处宽15~25mm，压块压滑块处宽5~10mm，压块高度15~20mm。综合考虑可取压块长55mm、宽18mm、高15mm。4.3.4限位弹簧设计1．计算弹簧总长L适用于中载荷且滑块抽芯用的红色弹簧，查表可知红色滑块弹簧使用寿命不低于50万次时的压缩比为28.8％，由前述设计可知抽芯距S=8mm，预压量为0.1L，因此，弹簧自由长度L=（行程+预压量）/压缩比=（8+0.1L）/28.8％，L=53mm，加上5mm安全系数为58mm，查模具弹簧规格表确定长度规格为60mm，则预压量为6mm。2．计算弹簧所需要的刚度（弹簧载荷=弹簧的刚度×预压量）滑块使用弹簧限位时，向上抽芯时弹簧载荷应取滑块和侧型芯自重的（2~2.5）倍数值，取2.2倍，由于滑块及型芯为钢制，则设置密度为7.8g/cm3，由滑块和型芯的总重量0.956kg，弹簧载荷≥0.956×2.2=2.1032kgf=21.032N，因此需要的弹簧刚度应≥2.1032/6=0.35kgf/mm，查模具弹簧规格表，依据自由长度60mm，刚度≥0.35kgf/mm，以及红色弹簧限位拉杆直径最小为8mm的条件，可确定弹簧规格为外径∅16mm，内径∅8mm，刚度2.66kgf/mm。3.校核弹簧载荷所选弹簧刚度=2.66×6=15.96N>滑块载荷=23.9N，故本弹簧载荷校核结果表明可行。4.3.5限位板设计由于弹簧内径是正公差，所以，弹簧内径为8mm，限位拉杆直径为8mm,弹簧也可以装上去，因此确定限位拉杆直径为8mm；拉杆长度=自由长度一行程―预压量+限位板厚度+行程+两端螺纹长度1.5d，限位板厚度（10~15）mm，取15mm，拉杆长度=60-8-6+15+8+1.5×4×2=81mm，60-8-6=46mm为限位板外侧拉杆长度。4.3.6楔紧块设计锁紧块斜角α'＞斜导柱斜角α+2~3°。楔紧面保证有70%的接触面，楔紧面的高度H1必须超过滑块成型面的2/3，否则在压铸时，滑块可能会引起翻转，造成铸件不良。斜导柱斜角为α为20°，则锁紧块斜角α查楔紧块尺寸设计表4-3-6可知，H取35mm，h取25mm。表4-3-6楔紧块尺寸（mm）A（f7）B（m6）Hh公称尺寸偏差公称尺寸偏差32-0.025-0.05012+0.018+0.007302035254030453550401630203525403045355040第5章端盖压铸模推出机构设计5.1推出方案设计推出机构设计是否合理，对压铸件的成形质量有直接影响。因此，设计推出机构时需要考虑所需的推出力