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1、压铸工艺及模具设计说明书上盖压铸成型工艺及模具设计起止日期： 2014 年 12 月 29 日 至 2015 年 01 月 09 日学生姓名 班级 学号 成绩指导教师(签字)机械工程学院2015年 01 月 07 日摘 要本课题主要是针对上盖压铸件的模具设计,通过对铸件进行工艺的分析和比较, 最终设计出一副压铸模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、压铸机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此铸件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是上盖压铸模具的设计，也
2、就是设计一副压铸模具来生产上盖铸件产品，以实现自动化提高产量。通过模具设计表明该模具能达到上盖的质量和加工工艺要求。本文主要运用 Pro/ENGINEER wildfire5.0及其AutoCAD2007来完成整个设计工作。从中学习到了许多的模具设计的知识和对在校所学知识的深化。关键词：上盖压铸件；压铸模具设计；斜销侧抽芯；一模一腔。目 录第1章 压铸件分析51.1 压铸件结构分析6 1.1.1 压铸件特点和基本结构6 1.1.2 压铸件精度分析61.2 压铸件材料分析6第2章 分型面及浇注系统72.1确定分型面7 2.1.1 分型面选择7 2.1.2 分型面方案对比72.2 初选压铸机7 2
3、.2.1 型腔数量及布局7 2.2.2 锁模力计算7 2.2.3 初选压铸机82.3 浇注系统设计9 2.3.1 直浇道设计9 2.3.2 横浇道设计9 2.3.3 内浇道设计10 2.3.4 溢流槽设计102.4 排气系统设计11第3章 成型零件设计123.1 成型零件尺寸计算12 3.1.1 型腔尺寸计算12 3.1.2 型芯尺寸计算13 3.1.3 位置尺寸计算133.2 成型零件结构设计13 3.2.1 型腔结构设计13 3.2.2 型芯结构设计13第4章 模架选择及设计144.1 支撑及固定零件设计144.2 导向零件设计144.3 冷却系统设计15第5章 侧抽芯机构设计165.1
4、侧抽芯方案的确定165.2 抽芯力及抽芯距的确定165.3 抽芯机构设计16 5.3.1 抽芯机构组成及原理17 5.3.2 斜导柱的设计17 5.3.3 滑块的设计17 5.3.4 锁紧装置设计18 5.3.5 复位装置设计18第6章 推出机构设计196.1 推出力的确定196.2 推出零件设计19 6.2.1 尺寸设计19 6.2.2 结构设计196.3 导向和复位装置设计20第7章 校核压铸机217.1 压室容量校核217.2 开模行程校核21第8章 模具零件材料和涂料的选择22第9章 模具总体结构及工作原理23第10章 压铸工艺参数的选择25参考文献26第1章 压铸件分析（a）三维图技
5、术要求：1.未注圆角R2；2.未注公差IT14；3.材料YL102（b）二维图图1.1零件图1.1 压铸件结构分析 1.1.1 压铸件特点和基本结构上盖压铸件的形状为一般复杂，主要部分是板件结构，再者，有中心大孔和侧壁两个小孔。其中侧壁小孔的成型会比较困难，且脱模结构中，需要设置侧抽芯机构，板壁相对较薄。 1.1.2 压铸件精度分析 压铸件能达到的尺寸精度是比较高的，其稳定性也很好，基本上依压铸模制造精度而定，而压铸铝合金的精度可达CT4-6级。该零件的尺寸精度要求较高，用压铸方法生产该零件完全能达到精度要求。未标注的铸造圆角一律按照图纸标示为R2。1.2 压铸件材料分析压铸件所选用材料为YM
6、5，为压铸铝合金。铝合金在许多方面特别是使用性能方面比锌合金优越。铝合金具有良好的压铸性能，密度较锌合金较小（2.5-2.9g/cm3），比强度大，高温力学性能也很好，在低温下工作时同样保持良好的力学性能（尤其是韧性）。YM5的主要成分为含Si1013,其余为Al，其他含量不超过2.3%。此材料适用各种薄壁铸件，所以YM5适合用作压铸该零件的材料。第2章 分型面及浇注系统2.1确定分型面 2.1.1 分型面选择图2.1 分型面选择分型面可选择在A-A面，如图2.1所示，因为选在A-A处使铸件大部分在模具同一侧成型，易于保证尺寸的精度。一般意义上来讲，分型面应取水平投影面最大处，避免采用过多的侧
7、抽芯。2.1.2 分型面方案对比如图2.1所示，如果分型面选在B-B处，虽然可以使得铸件整体在模具的同一侧成型，保证其尺寸精度，但是必然要进行二次或者多次推出，显然会增加推出机构的设计难度。故，相对于本铸件，选择A-A分型面优于B-B分型面。2.2 初选压铸机2.2.1 型腔数量及布局分型面确定以后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。一般来说，大中型塑件和塑件精度要求较高的小型塑件优先采用一模一腔的结构。但对于精度要求不高的小型塑件(没有配合精度要求)，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模可使生产率大为提高且降低成本。结合塑件的批量、质量要求、塑料的品种形状尺寸、塑件的生产成本及所选
8、用的技术要求和规范，本套模具选择一模一腔。且采用中心浇注。 2.2.2 锁模力计算 确定主胀型力 （2.1）查表：比压推荐值3-2取该零件的压射比压p 为50Mpa，投影面积可以从三维软件中读出A=50.16所以 ：浇注系统与溢流排气系统面积增加30% 确定斜滑块抽芯时的分胀型力 （2.2）楔紧角取 =45.7KN 经校核得出实际所需的锁模力为465。 2.2.3 初选压铸机初选压铸机为卧式冷室压铸机。规格与参数：2.3 浇注系统设计 2.3.1 直浇道设计 图.直浇道直浇道设计如图.所示，其中直径根据压铸机确定为，直浇道厚度（），直浇道脱模斜度取。 2.3.2 横浇道设计图.横浇道横浇道采用
9、圆周多支式，如图.所示。 2.3.3 内浇道设计内浇道使用侧浇道形式，其一般开设在分型面上，浇道去除方便，应用最为普遍。由公式 （.）得：查表得内浇道厚度，取。宽度取.。长度去。 2.3.4 溢流槽设计溢流槽的布置应有利于排除型腔中的气体，排除混有气体和被涂料残余物污染的前流冷污金属液。可改善模具的热平衡状态。图2.4 溢流槽设置在分型面上的溢流槽结构简单，加工方便，应用广泛，如图2.4所示。截面形状采用半圆形，便于球头立铣刀加工，开设在定模部分。查表可确定各部分尺寸：R取5，H取4，a取4，c取0.5，h取0.6，A取9.8，b取10，B取20。2.4 排气系统设计排气槽用于从型腔内排出空气
10、及分型剂挥发产生的气体，其设置的位置与内浇口的位置及金属液的流态有关。为使型腔内的气体在压射时尽可能被压铸的金属液排出，要将排气槽设置在金属液最后填充的部位。排气槽一般与溢流槽配合，布置在溢流槽后端以加强溢流和排气的效果。在有些情况下也可在型腔的必要部位单独布置排气槽。此模具的排气槽采用分型面上布置排气槽的结构形式。查表：排气槽尺寸，得到排气槽深度和宽度，根据压铸件材料为铝合金，所以选用深度为0.15mm,排气槽的宽度选10mm 。排气槽的截面积： 2.2410-3V/tk （2.4） 式中：排气槽总的截面积mm2 V型腔和溢流槽的容积cm3 t气体的排除时间s k 充型过程中排气槽的开放系数
11、，k=0.11，取k为0.2。第3章 成型零件设计3.1 成型零件尺寸计算 3.1.1 型腔尺寸计算压铸件尺寸精度受压铸件本身结构及合金材料，压铸工艺，压铸模具设计制造，压铸机床性能等多方面的影响。确定成型尺寸时，应综合考虑各影响因素：1、成型零件制造误差的影响成型尺寸的公差也受成型零件的机加工、装配公差的影响。制造公差小，模具制造困难，成本增加。过大，则为要保证铸件公差，压铸工艺的稳定性要求就越高。一般成型尺寸制造公差不超过压铸件尺寸公差的1/51/4。具体规律如下：当压铸件为IT11IT13级精度时，=1/5；当压铸件为IT1416级精度时，=1/4。2、压铸件收缩率的影响压铸过程中，合金
12、的凝固收缩时影响压铸件尺寸精度的主要因素。对合金冷却的收缩规律和收缩量掌握得越全面越准确，则计算出成型尺寸准确程度越高。铝合金的自由收缩率（0.,70.9）%，受阻收缩率（0.30.5）%。3、型腔磨损对尺寸的影响成型零件的磨损主要来自金属液对它产生的冲击和摩擦以及脱模时压铸件对它的刮磨，尤其是后者的影响最大。压铸件对成型零件的刮磨只发生在与脱模方向平行的部位，而与脱模方向垂直的部位上的磨损在设计成型零件时通常不予考虑。成型零件的磨损与合金种类、模具材料、模具成型部分的表面状态、模具使用时间及压铸件产品结构形状等诸多因素有关。成型零件成型部分磨损后，成型出的铸件尺寸将与磨损前成型出的压铸件尺寸
13、存在偏差。成型尺寸磨损量=1/6。4、模具结构及压铸工艺影响对于同一个压铸件，分型面的选取不同，压铸件在模具中的位置就不同，压铸件上同一部位的尺寸精度就有差异。另外，选择活动型芯还是固定型芯，抽芯部位及滑动部位的形式与配合精度对压铸件在该部位的尺寸精度也有影响。在压射过程中，采用较大的压射比压时，有可能使分型面胀开而出现微小的缝隙，因而从分型面算起的尺寸将会曾大。涂料涂刷的方式、涂料涂刷的量及其均匀程度也会影响压铸件尺寸精度。（1）型腔径向尺寸的计算：查压铸模具设计手册表126得：YL102（0.50.7）%，平均收缩率为：Scp=0.6%考虑到实际的模具制造条件和工件的实际要求，成型零件是公
14、差等级取IT12级。型腔各尺寸的计算：由公式： （2.5） （2.6） 型腔尺寸有：44，114，8算出其对应的尺寸为： 3.1.2 型芯尺寸计算公式： （2.7） （2.8）型芯尺寸有：42，36，4，108,3,9,16算出其对应的尺寸为： 3.1.3 位置尺寸计算 （2.9）算出其对应的尺寸为：。3.2 成型零件结构设计 3.2.1 型腔结构设计由于本铸件的外形尺寸不是很大，型腔可采用整体式，可保证型腔的刚度和强度。 3.2.2 型芯结构设计由于铸件中心带有一个较大的中心孔，可以采用镶拼式结构。以简化型芯的加工，节省资金。第4章 模架选择及设计4.1 支撑及固定零件设计图4.1 型芯型腔
15、的支撑与固定镶块固定时必须保持与相关的零件有足够的稳定性，还要便于加工和装卸。镶块通常安装在模具的套板内，型芯的固定采用通孔台阶式结构。4.2 导向零件设计 图4.2 导向零件（导柱，导套）导向零件的作用是引导动模按一定得方向移动，保证动定模在安装和合模时的准确对合，防止型芯，型腔错位。最常用的导向零件为导柱和导套。如图4.2所示。导柱和导套的具体尺寸在零件图中可以表达清楚。导柱尺寸： （4.1） 取12mm，导套尺寸：4.3冷却系统设计冷却水道的设计和布置形式，如图4.3所示。图4.3冷却水道第5章 侧抽芯机构设计5.1 侧抽芯方案的确定本模具利用机动抽芯，利用开模时，压铸机的开模力和模具动
16、模定模之间的相对运动，通过抽芯机构改变运动的方向，将侧型芯抽出。特点是：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。简图如下：图5.1 侧抽芯机构5.2 抽芯力及抽芯距的确定 （5.1）算得，抽。5.3 抽芯机构设计 5.3.1 抽芯机构组成及原理如图.可知，本模具采用斜导柱抽芯机构进行侧抽芯。是目前使用最广泛的抽芯机构。主要由：斜导柱，滑块，活动型芯，锁紧块及限位装置等组成。活动原理为：压铸结束后的合模状态，侧滑块由楔紧块锁紧；开模时，动模部分向左侧运动，铸件包在凸模上随着动模一起运动，在斜导柱的作用下，侧滑块带动侧型芯在推件板上的导滑槽内向上侧作侧向抽芯。在斜导柱的作用下，
17、侧向成型块在推件板上的导滑槽内向下侧作侧向分型。侧向分型结束，斜导柱脱离侧滑块，侧滑块在弹簧的作用下紧贴在限位挡块上，侧向成型块由于自身的重力紧靠在挡块上，以便再次合模时斜导柱能准确地插入侧滑块的斜孔中，迫使其复位如图.所示。 5.3.2 斜导柱的设计图.斜导柱斜导柱倾角取。 （5.2）为 5.3.3 滑块的设计图.滑块的整体式导滑槽 5.3.4 锁紧装置设计滑块的锁紧采用整体式定模楔紧。 5.3.5 复位装置设计 图5.4 复位装置本模具采用螺杆-弹簧式复位。第6章 推出机构设计6.1 推出力的确定脱模力的估算： （6.1）其中K取1.2， （6.2）P取12MPa，=54.6N6.2 推出
18、零件设计 6.2.1 尺寸设计推出零件的主要尺寸为推杆截面面积，根据公式： （6.3）铝合金取50MPa，为52KN，n为4根，算得，A=9.1mm取10mm。 6.2.2 结构设计 图6.1 推杆截面形状为圆形，加工方便。设置4根推杆共同推出，使铸件受力均匀，不至于使其变形。6.3 导向和复位装置设计 图6.2 复位杆在压铸的每一个循环中，推出机构将铸件推出后在下一个压铸循环前，推出原件必须准确的回到原来的位置。这一动作通常由复位机构来实现，本模具中的复位杆兼有导向的作用。挡钉在最后定位，使推出机构处于准确可靠的位置。第7章 校核压铸机7.1 压室容量校核可按以下公式进行校核： （7.1）
19、（7.2）经计算的500g40g， 所以压室容量满足要求。 7.2 开模行程校核开模行程需要进行以下三个方面的校核： 将各数据代入以上公式得知，该压铸机的最小开模行程，最大开模行程等都在此范围之内，所以该压铸机满足要求。第8章 模具零件材料和涂料的选择涂料选用：硅橡胶35%，汽油（余量），铝粉13%，配置的涂料，主要用于铝合金表面光洁场合。第9章 模具总体结构及工作原理图9.1 模具总体结构工作原理：模具在压铸机的作用下锁紧模具，金属液体经喷嘴由压铸机压入型腔进行充模，等铸件冷却成型后，动模往左运动进行开模，同时，抽芯机构在斜销的作用下进行侧向分型，等分开一定距离后，顶出机构作用在推件板上将铸
20、件推出。完成后，模具又进行合模，准备下一轮压铸。第10章 压铸工艺参数的选择压铸工艺参数选择主要包括：压铸压力的选择，压铸速度的选择，温度参数的选择，充填、持压和开模时间。压铸压力的选择：压射比压为70MPa。压铸速度的选择：10m/s。温度参数的选择：浇注温度640， 压铸模温度300。充填、持压和开模时间：充填时间一般比较短，在整个压铸过程中占的比例很小，可以忽略不计。 持压时间 5S。 开模时间12S。参考文献1 袁庆龙.候文义.Ni-P合金镀层组织形貌及显微硬度研究.太原理工大学学报.2001.32(1):51-53.2刘国钧.王连成.图书馆史研究.北京:高等教育出版社.1979:15-18.31.3 孙品一.高校学报编辑工作现代化特征.中国高等学校自然科学学报研究会.科技编辑学论文集(2).北京:北京师范大学出版社.1998:10-22.4 张和生.地质力学系统理论.太原:太原理工大学.1998.5 冯西桥.核反应堆压力容器的LBB分析.北京:清华大学核能技术设计研究院.1997.6 姜锡洲.一种温热外敷药制备方案.中国专利:881056078.1983-08-127 GB/T 161591996.汉语拼音正词法基本规则S.北京:中国标准出版社.1996.8 谢希德.创造学习的思路.人民日报.1998-12-25(10).