踏板压铸模具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 摘要压铸模是用在金属加工中比较常见的生产方式，对于金属成型有着比较好的加工工艺，一般通过压铸进行加工出来的东西相对其他工艺来说，结构的优点比较好，无论是爱强度还是硬度上都非常的棒，并且能够成型很多独特外形结构的金属产品，有意思对一些壁厚尺寸比较小的产品来说的话，通过铸造加工就比较方便了。压铸在生产加工中有着比较优越的性能，生产的时间也比较短，加工成本比较低。所以被广泛的用到金属加工当中去。本次设计的踏板压铸件，主要就是分析零件产品的外形尺寸和结构，对压铸模的主要成型零部件和浇注系统进行设计，其中还包括了镶件以及顶出机构的设计部分，通过使用画图软件对整体模具的装配图进行绘制和零件图的绘制。关键词：压铸模;浇注系统;踏板压铸件;AbstractDie-castingdieisacommonproductionmethodinmetalprocessing.Ithasabetterprocessingtechnologyformetalforming.Generally,thethingsprocessedbydie-castinghavebetterstructuraladvantagesthanotherprocesses.Theyareverygoodinstrengthandhardness,andcanformmanymetalproductswithuniqueshapestructure.Itisinterestingtohavesomewallthickness.Forsmallerproducts,castingismoreconvenient.Diecastinghassuperiorperformanceinproductionandprocessing,shorterproductiontimeandlowerprocessingcost.Soitiswidelyusedinmetalprocessing.Thisdesignofpedaldie-castingismainlytoanalyzetheshapesizeandstructureoftheparts,designthemainformingpartsandgatingsystemofthedie-castingdie,includingthedesignofinsertsandejectionmechanism,anddrawtheassemblydrawingandpartdrawingofthewholediebyusingdrawingsoftware..Keywords:DieCastingDie;GatingSystem;PedalDieCasting第1章绪论1.1压铸的概念压力铸造通常情况下被我们叫做压铸，就是指的将我们需要加工的坯料进行高温加热到一定的状态，再把这些熔体的金属材料注射到我们的模具的成型部件内部去，金属材料在高温高压的作用下，能够快速成型编程我们需要的产品的外形结构，并且快读的进行冷却的效果。生产出我们需要的产品。1.2压铸成型的特点1.2.1压铸的优点压铸模生产针对的对象主要是金属材料，在压铸加工中，有着比较好的有点，主要就是表现在：能够实现各种复杂外形结构的金属产品，并且产品的壁厚比较小，可以复合加工要求。压铸是在高温高压作用下进行的，金属压铸的整体致密性非常的好，能够有着比较好的强度和硬度。压铸产品在相比很多锻造加工件来说，压铸件的精度非常的高，能够满足我们对于金属产品的精度的要求。压铸加工的生产的流程相对比较短，加工的工序也比较集中，可以满足大批量产品的集中加工，并且材料的使用率也高，经济性能好。1.2.2压铸现存的问题压铸加工相对于其他的锻造加工来说，有着比较好的优点，但是也还是有着不少的问题在实际生产中。首先是压铸目前我们只能针对一些锌、铝、镁、铜这些材料以及合金材料进行加工，对于材料有一定的使用限制范围。并且模具的寿命相对与塑料模来说会短很多，在加工中模具的型腔部分容易收到磨损。1.3压铸的发展压铸加工使用的时间比较早，也还是有着将近两百年的立式了，在九十年代出第一台压铸机就被发明出来了，石由威廉姆博士研发出来的，那时候的压铸机不是用在对金属的加工的，是用来对铅字进行加工生产的，这种压铸机的使用效率非常高，随着后期人们对于金属材料的使用越来越多，进而不断的演变成金属的加工中去。1905年，多勒研发出来了最早的压铸机，用来对这种合金材料的加工，这个研发给我们工业的发展带来的革命性的意义。通过现在近百年的发展，压铸机的工艺也是越来越完善了，对于以前的简单的压力机存在的问题不断的改善，现在的压铸机在加工生产都比较容易操作，也是能够实现智能加工了，对于操作人员的要求也是比较简单。1.4毕业设计内容本次毕业设计的主要部分就是分析铝合金碗零件的结构特性和他的具体尺寸啊，还有精度要求，实际考虑，设计出一套符合要求的模具结构，并对模具的浇注系统结构和排溢结构，以及内部的成型部件和抽芯结构，产品的顶出结构进行合理的设计，并通过图纸进行表达出来。

第2章压铸材料与压铸件结构的分析2.1压铸合金的性能分析在设计压铸模的时候，我们首先要对自己选用的合金材料进行一定的性能分析才行。本次的金属碗零部件使用的材料是ZL104铝合金材料，这种材料属于强度比较高的铝合金材质，材料的密度为2.65g/cm3.。被广泛的用到压铸件上，成型的性能也比较好，成型之后产品的收缩性表现比较好，有着比较好的综合力学性能，能够满足我们材料的使用的要求。2.2铸件的立体图和工程图本次我们设计的踏板压铸件是属于方形的金属件，外形结构部件比较均匀，在踏板的边上有着两个矩形台阶面，台阶面处有两个侧控，需要进行侧抽，底部用到一个镶件进行成型，整体结构外形尺寸大小是117.5*70*63mm.中间部位只要进行上下开模就可以了；踏板零件整体的壁厚尺寸还算比较均匀，尺寸大小是4mm，该零件高度尺寸大小是63mm。压铸件的立体图见图2-1，工程图见图2-2。图2-1产品立体图图2-1产品3D图图2-2产品二维图2.3压铸件的尺寸精度在具体的加工当中，我们要按照对于产品的具体使用情况来确定产品的尺寸精度的，并且还要具体结合材料的性能来分析，本次设计中我们用的是ZL104材料，这种材料的成型性能比较好，能够满足我们对于精度的要求，因此我们要在产品能够符合使用要求的前提下，适当的把精度要求变低一点点，就能够节省不少的钱，本次我们决定使用的是CT4的公差等级。2.4脱膜斜度我们在这次的金属碗设计上，采用的是在型芯的方向的0.5度的脱模斜度大小。为什么要设计这么一个脱模斜度呢，这个是要从铸件产品在经过温度变化之后的一个变化来考虑的。压铸件件从高温的液体状态被我们快速冷却了以后，产品还在模具的里面，因为一下子从高温的情况到低温状态，会有一个收缩的现象，而且型芯结构是被产品给包住的。产品给包住了，那么在这个时候我们要强制性的拔出来，压铸件的内表面就会被我们拔坏了。外观就不好看。所谓的脱模斜度啊，就是在我们脱模的那个放心设计一定的小角度，这样能够方便我们把东西给拉出来，有一定的助推力的作用。那么如何去设计这个脱模斜度的大小呢，这个就要实际的跟我们的产品进行考虑了，要结合到产品的尺寸大小还有内部的结构这些，分析我们模具的粗糙度要求，。2.5压铸机的选用压铸机是我们在压铸上用到的主要工作机械结构，现在市面上的压铸机产品型号和种类都比较多，正常情况下我们可以根据压铸机的工作室的温度分成两种，主要就是热压室型号的压铸机，还有一种是冷压室型号的压铸机，按照压铸机的整体结构来分的话，目前用的最为普遍的就两种形式，立式和我是两种结构的压铸机。分析我们本次的加工的具体情况，为我们是选用了J11113D型1250kN卧式冷压室压铸机。它的具体形式结构如图所示：图2-3压铸机结构图该压铸机的主要参数见表2-4：表2-4压铸机参数表一般来说我是冷压室压铸机有着一下几个特点：（1）压铸机的压铸冲通是水平的，结构也是这样的，这种结构的话，在压射过程中的压力损失比较小，压射质量比较好。（2）比较方便我们安装模具结构。（3）压铸机的使用和维护比较方便，生产的效率非常高。卧式冷压室内压铸机的结构相对比较简单，主要就是包括了压射机构和合模机构、顶出结构、传动结构和控制系统部分。压射机构主要就是把我们加热以后的金属材料进行高压的压射斤我们型腔部分的结构。合模机构就是控制模具的开合动作的部位，能够确保模具在开合模过程中不会产生偏移的情况。顶出结构就是在模具成型以后，要把金属产品给顶出来，蛀牙就是包括了顶出缸跟顶出杆这类结构。传动部分主要就是压铸机的电器部位，通过电器控制压铸机的各种动作，确保结构的正常运行。

浇注系统的设计压铸模的浇注系统，顾名思义，就是通过高压的作用，把金属液摄入压铸模的内部就是在压力的作用下，把加热以后的高温的金属液注入到我们的压铸模型腔里面，并且是通过压铸模中的直交道，横浇道和内浇道，以及排气溢流结构部分。这些通道对充填入型腔的金属液的流动和压力的传递以及排气效果等各方面起着十分重要的调节和控制作用，就上面所说的，浇注系统设计的是否合理，对压铸件的表面纹理质量和内部显微组织状态，都起着十分重要的作用。不单这样，浇注系统还关系着压铸生产的效率和模具的使用寿命。所以说，一个合理的浇注系统，对整个压铸模都有着非常重要的影响。压铸模具结构如下图3-1图3-1压铸模具3.1分型面的选取所谓的分型面呢，其实就是模具中的上下模的中间结合的地方，普遍来看的话，分型面基本是要选平面来做的，相对于一些比较普通的产品来说的话，一般是选在横截面比较大的地方做分型面的，对于一些复杂的产品的话，有可能是选在有台阶处。那么在选在分型面的时候，我们要考虑什么原则呢：主要是考虑几个方面：1、正常情况下，对于普通产品选在在截面的最大的地方。选在的面要能够确保产品的尺寸精度。3、要能够保证铸件的外观的产品质量，在产品的光滑平整的地方或者圆弧的曲面上，我们要尽可能的避免在这些地方选择分型面。4、考虑产品达到使用的基本要求。5、尽量减小铸件在合模平面上的投影面积，以减小所需锁模力。通过对产品进行分析，以及结合以上的选取原则，本次的踏板型面选取上我们用的是，把分型面设置在零件的下底面。3.2浇注系统各部分的设计浇筑系统是模具的关键的结构部分，也是我们的模具主流道跟成型部件的一段结构，浇注系统设计中主要考虑充填能力，浇筑系统太长的话，充填很容易造成不足的现象。通过具体分析产品以后，要对这些总体结构如何，横浇道、内浇口等这些装置的具体尺寸进行确定。3.2.1带有浇注系统的铸件立体图具体对铝合金碗的产品外观以及结构尺寸进行分析以后，我们使用的是一模一腔的结构设计形式，并且使用的是侧浇口的形式，对于浇口的位置确定，要能够满足我们充填的要求，尽可能的让流道短一些，这样就能保证冲调的效果比较好，本次对于铝合金完的浇口和浇道具体形式结构如下：图3-2产品浇口形式图3.2.2直浇道设计直胶道结构是关键的部位，是指的浇口到横交道那部分，会对我们金属材料的压力传递有着比较大的作用，如何设计直角道的尺寸呢，我们要具体分析浇口套的形式，以及选用的压力设备的尺寸。本次设计中我们用的是J11113D型压铸机，这这种设备的压室内的直径尺寸大小是70,80,100mm，因此在本次设计中我们浇口套的内径取为100mm，其他部位的具体尺寸可以根据实际情况来定，具体零部件尺寸可以见论文后面附录的零件图。3.2.3横浇道设计所谓的横交道结构主要就是指的我们值浇道到我们浇口的那部分位置，它的关键作用旧书把我们高温的液体带到内交道里面去，横浇道的蛀牙作用就是引流金属液，并且让模具预热起来的效果，能够传递压力。一般来说横交道的尺寸是收到压铸件的结构外形尺寸决定的，在本次设计中我们使用的是如下的横浇道，具体形状如图3-2，横浇道长边尺寸大小是22mm，T型边的斜度大小是80度，深度尺寸是7mm具体的尺寸请见后面的附录：图3-2横浇道形式图

3.2.4内浇口的设计一般来说内浇口也就是最后一部分到型腔的位置，对于成型比较关键，一般对于内浇口的设计，要具体结合产品的外形结构，以及产品的尺寸来分析，设计内浇口的时候要注意几个关键的地方：（1）正常情况下是字产品的壁厚的地方设计内浇口，有利于液体的流动。（2）高温的料经内浇口填充的时候，最好是能够先到型腔去，方便内部的气体比较好的排出来，对产品的成型质量有比较好的作用。对于我们的内浇口尺寸确定：内浇口结构的具体尺寸关键是收到它的截面积影响的，对于一般结构外形比价普通的产品来说，一般都是通过一下的公司进行计算的：（3-3）其中以上，指的是截面积的发小；是充填速度的大小；为液态金属的密度大小；G是指的金属液质量的大小；t是指的充填时间长短。按照加工中的经验来看的话，我们能够晓得，铝合金的充填速度范围大概是20~60m/s,在这边我用的是30m/s，充填时间t我们能够选1.2s，使用软件的测算，经运算，我们可以晓得=22。关于内浇口的厚度尺寸部分，通过计算我们可以知道大概是2mm，经过简单的修正和我们零件的本身特点，内浇口的厚度尺寸上我们能够取大小是2mm，宽度尺寸是22mm；3.2.5排溢系统设计所谓的排溢结构主要就是指的排气部分和移液结构，这个结构跟浇筑系统是分不开的，在浇筑过程中本身金属液的温度比较高，会产生比较多的气体，同事也有部分的金属残渣，我们要把这些气体及时的排出来。不然会造成产品内部结构疏松，而且残渣也得通过排溢结构来处理，尤其是一些冷污金属液体的存储作用。一下是关于溢流结构和排气系统的设计：（1）溢流槽设计由于了铝合金的碗零件的在成型过程中，气体比较多，而且有不少的金属污液体，所以要设计一个溢流槽来进行收藏这些东西，设置1个溢流槽。溢流槽的形状选用矩形。对于溢流槽具体尺寸部分我们是选用的。我们的滑块刚好设计在进浇口的对面，有利于压铸过程中的拍气排渣因此没有再设计溢流槽。（2）排气槽设计由于我们压铸机器的是经过高温加工的金属，有很多的其他存在里面，在把这些高温的东西打到模具的型腔内部去的话，会产生很多的高温的其他的，这些气体如果没有及时的被我们弄出来的话，会对铸件产品产生各种质量问题，最常见的就是铸件件有很多气孔在表面，内部结构还酥松，一点都不紧密，这种产品生产出来基本就是废品了。所以一定要有模具的排气系统才行一般而言，大部分的压铸件都选择把排气槽设置在分型面上，这样的话，产品就能够比较好的排气了。一般我们对于排气槽的尺寸设计为：深度尺寸大小是2mm，宽度尺寸大小是5mm。因该产品的滑块刚好在进浇口的对面，就不再设计排气槽。3.2.6总浇筑量计算通过UG的3D软件对产品的总注射量进行计算。具体结果如图如图，总注射量为79029.5mm3约为79cm3。3.3浇注系统成型零件的材料和硬度的要求由于在压铸过程中，使用的是高温高压的环境，金属液的温度比较高，也有一定的腐蚀性能，因此对于成型零件的要求也比较多，尤其是对于硬度方面的要求，本次的铝合金碗的压铸模具设计中，我们根据国家标准选用的是4Cr5MoSiV1材料,热处理要求为44～48HRC。

第4章成型零件与结构零件的设计在压铸模中，对压铸件进行成型的部件被我们叫做成型零件，压铸件的精度和外观质量都是收到成型零件影响的，金属液在压铸当中是跟我们的成型零件直接接触的，用的时间久了的话，成型部件比较容易被破坏，因此成型零件的寿命有一定的期限的。4.1成形零件结构及分类如今市面上用的比较多的成型零件主要有两种形式，一种是整体结构还有一种是采用的拼装结构形式。1.整体式结构，所谓的整体式的结构主要就是说成型零部件是在一个部件上进行加工出来的，这种结构相对来说加工比较简单，制造的价格也比较低，整体式在刚度和强度上表现都比较好，成型出来的压铸件的表面质量也比较好。但是这种结构主要是针对一些尺寸比较小的产品的成型。对于大型的模具来说的话就不太适用了2.镶拼式结构，所谓的瓶装式的成型部件就是采用的想快拼装起来的，这种结构相对来说会比较麻烦一些，在加工以及工艺上的要求比较高，相对成本也高，适合大型尺寸的模具的设计。考虑到本次我们的踏板压铸件的结构尺寸不是很大，外形也比较简单，没有比较特别的要求，我们采用的是整体结构的成型零部件的形式。4.2成型零件的尺寸确定4.2.1影响压铸件尺寸的因素对于压铸件的尺寸影响的因素相对比较多，主要就是表现在一下：（1）成型收缩导致的尺寸误差（2）成型零件的制造误差（3）压铸时金属液收缩的波动（4）结构件移动引起的误差（5）冲蚀误差4.2.2压铸件的收缩率压铸件在成型后会在温度变化下产生一定成都的收缩，一般来说收缩是跟产品的种类有关的，通过查询材料的收缩率，我们能够晓得铝合金材料的阻碍收缩率是0.3~0.5%，混合收缩率大概在0.5~0.7%，自由收缩率大概在0.7~0.9%，在这边我们取的ZDL401铝合金的阻碍收缩率为0.4%，混合收缩率是0.6%，自由收缩率是0.8%。4.2.3脱模斜度当产品成型完毕以后产品会紧紧的抱着型芯结构，我们想要顺利的把东西拿下来的话，要设计一定的脱模斜度才行，这样的话，不会使产品在顶出的时候，表面被拉伤了。一般来说脱模斜度的设定要具体结合压铸件的产品的类型，还有结构尺寸，壁厚这些。在这边我们考虑到压铸件的壁厚相对比较大一些，我们用的脱模斜度大小是0.5°。4.2.4成型尺寸的计算对于成型零件的尺寸计算主要就是包括型芯和型腔的部分的计算：成型尺寸的计算要点如下：在型腔磨损后，型腔的尺寸会有所变大，所以在计算型腔尺寸的时候，要把压铸件的外形无限往最小极限尺寸逼近。在型芯受到磨损以后后，型芯的尺寸会有所变小，所以在计算型芯尺寸的时候，要把压铸件的内形无限向最大极限尺寸逼近。两个型芯或型腔之间的中心距离，不会受到位置或者磨损的影响，所以，压铸件尺寸取最大极限尺寸和最小的极限尺寸的平均值就可以。对于型腔部分尺寸计算：(4-2)分析我们的踏板压铸件可以晓得，型腔的尺寸主要有：70mm,117.5mm,46mm,通过用以上的公司我们可以晓得对应的尺寸大小是：70+0.13，117.5+0.22,46+0.09,关于型芯的尺寸计算：(4-3)型芯的主要尺寸大小分别是70mm,117.5mm,通过计算，我们可以晓对应的型芯尺寸大小是：70-0.132,117.5-0.23

脱模机构的设计5.1镶件机构的设计镶件在压铸中用的比较普遍，由于一些产品在开模方向的垂直方向，或者跟开模的方向不一样。这样的话就要用到镶件成型才可以。本次的踏板压铸件中一侧需要采用滑块抽芯具体的结构图5-1：图5-1滑块示意5.2推出机构的设计脱模结构就是指的我们模具在开模以后，把产品顺利的脱出来的一个过程，对于脱模机构主要指的是对产品顶出来的推出零件，以及固定这些结构的板，还有一些导柱导套的定位结构。现在模具行业中用到比较多的推出机构，主要是推杆跟推板两种形式。对于如何选择这两种形式的推出机构，还是要具体考虑产品的尺寸和要求的，推杆推出比较适合产品尺寸比较大的薄壁的产品，推板推出适合一些尺寸比较小的尺寸，我们的闹钟外壳产品属于薄壁的产品，要求对产品进行平衡的推出，所以我们用的是推杆的推出的形式。5.2.1推杆的设计在这里，我们使用圆形截面的推杆，图5-2就是这种推杆图5-2推杆形式图推杆尺寸的设计推杆端面受到压铸件的挤压力，这是推杆直径最主要的设计标准。推杆的截面积计算，可以通过下面公式5-5来求得：（5-5）A—推杆的截面积，QUOTE；QUOTE是推力，N；n是推杆的数量；[p]—许用受推强度。铝合金的许用受推强度是，共设计了4个推杆，QUOTE能够通过公式5-6求得：（5-6）其中K=1.2，而QUOTE=9000N，所以可以算出QUOTE=12000N。到了这里，截面积就可以由计算公式求出，推杆的截面积大小要大于等于75QUOTE,在我们的设计中，推杆的长度比较长，为了稳定性的考虑我们选取推杆的直径为26mm，配合精度为H7/f7，其他的具体尺寸见附录的零件图。图5-3顶杆结构图5-5顶杆结构布置图5.3复位机构的设计复位机构是在顶杆推出和回位的关键结构，模具在开模的时候复位杆和推出结构一块向前运动，在合模的时候，定模板是最早碰到复位杆的，并且复位杆向后移动，这样的话，就会让顶出结构复位的效果。具体的复位杆布置图如下：图5-11复位杆结构图5.4推出、复位零件的表面粗糙度、材料及热处理后的硬度5.4.1零件表面粗糙度推杆结构跟金属液接触的表面的粗糙度要求是，推杆，复位杆和推板导柱配合的表面粗糙度的等级要求是，推板和推板固定板配合表面粗糙度等级是，其他非工作的非配合表面粗糙度要求等级是。5.4.2材料及热处理后硬度对于导杆和复位杆结构的采用，我们在这边选用的是T8A，并且进行一定的热处理，强度能够达到50~55HRC左右，推杆结构我们使用的是4Cr2W8材料,经过热处理后要求强度大小是45~50HRC,推板和推板固定板我们都是使用的45钢，热处理要求是进行回火处理加工。

模架的设计6.1模架设计概述压铸模结构主要是用来对成型零部件，以及浇筑系统，镶件结构，导向机构进行固定安装的部分，对于模架的设计部分，包括了动定模板结构、支撑柱、顶针板和一些紧固零件等结构元件的设计。因此在进行模架设计的时候，我们要对这些结构进行一定的计算，合理的选择，这样的话生产的成本才会更少一些。（1）定模板定模套板使用来安装成型的型芯结构和镶件，以及导向结构，在加工当中能够承受的起巨大的冲击力，不至于因为冲击力左右产生变形的情况：如图6-1图6-1定模板（2）动模套板动模套板主要是用来固定这些推出结构的部分，如图6-2动模板图6-2动模板（3）动模支承柱动模支承柱的作用在金属液的冲击下，不出现影响铸件尺寸要求的变形。如图图6-3支撑柱（4）顶针板顶针板主要是用用来固定推杆的主要结构，具体结构尺寸如下：图6-4顶针板6.2模架的尺寸设计每个地方的模架零件尺寸，请见后面附录里面的工程图。6.3模板导向部分零件的尺寸设计动模模板和定模模板上面的导柱和导套尺寸，和在模板上的具体位置，我在图6-5中已经表现了出来。导滑段的直径，我们取d=15mm。导柱导滑的长度,我们取e=78mm。动定模套板导向位置分别设置在四个角上。起模槽深度n=10mm，一方面有利于模具分型面的结合，另一方面也是为了便于将动、定模撬开。如图6-5图6-5分型槽

结论整个压铸模的设计，在刚开始把，拿到题目还真的是不太动，平时在学校也不会那么详细去研究这个东西。但是随着课题的开始，老师给我点拨，教我怎么去查资料以后，才慢慢进入正轨，我天天跑到图书室去找压铸模的书本看，还有看一些软件工具书。把一些比较经典的案列给记下来慢慢研究。在经过前期时间的一些学习之后，我们在对产品进行绘图和分析，分析这种压铸件的要求和特点，不懂的经常去问下老师，最后才有一个初步的想法，艰难的把方案给定下来了。在后期的计算和画图上还是遇到不少问题，一波三折都在老师的指点和同学们的互相帮助下，还是顺利的完成了图纸的绘制，并写了整套模具设计的说明书：

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