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1、 900M双工滤波器腔体压铸模具设计【设计题目】设计要求：大批量生产，压铸件未注公差取CT5-Ct6级精度，产品原材料ALSI12，要求设计腔体模具。摘要 （略）对全文内容进行简要概括,字数应该控制在150200字左右。这是我对华为一款为900M双工滤波器腔体的压铸模具设计，这类产品要求高，一是整个产品都要机架，机架余量为0.8mm-8mm不等，机架位置不得有砂眼，气孔和夹杂。整个产品为电镀产品，因此要有极高的表面质量。由于是波的接收和过滤，然后放大再发送出去。整个产品密度、内部质量均匀性和产品各个特征的公差是非常重要的。有些公司为了保证质量选择压铸机台时候选择到了2000吨位了。大吨位使这款
2、产品成本极高。我司拿到这个项目时候，我们对于这个产品每一个特征都仔细分析，每一个特征需要的压铸条件我们都找出来。当时我司只有800吨压铸机，产品需要的压射速度、压力、成型时间、锁模力大小我们一一核算，最后确定我们的工艺能够保证产品质量。在这行业创造了先例。关键词 （略）35左右 900M双工滤波器腔体压铸模具1 引言 铝合金压铸产品发展趋势越来越精密化、轻量化、节能、环保、安全可靠、更优良的性能。由于压铸件有可塑性强，强度高、能进行热处理、焊接、化学稳定性高、外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱。压铸工业是新兴的工业，目前压铸制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域
3、。特别在汽车和航空行业用铝合金取代钢铁结构件，大大减轻汽车飞机的重量，减少油耗，也就减少了废气的排放对环境的污染，并使汽车、飞机有更好的性能、安全、和舒适感。随着机械工业电子工业，航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，压铸成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求压铸成型的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。本文也就对通讯设备用的滤波器模具设计过程进行阐述。2 压铸件的工艺性分析 这是一款通讯设备用的滤波器，要求压铸产品为ALSI12，符合ROHS要求。表面多处安装位置要求机加工，水压2.6兆帕不渗漏。外表面喷涂塑粉，内腔电镀镀银，电镀标准时9铜1银，零件公差按压铸公差C
4、T5到CT6级，许多位置甚至达到IT5-IT6级。要求是优良的气密性组织，加工表面无外漏沙孔、气孔，对于产品平整度和位置度都要求做到0.10.15.产品需要进行机加工和水压测试，产品就必须有较高的内部组织质量，优质环保的压铸材料和优质的压铸精炼工艺，要求如此高的内部质量压铸机设备性能必须优良，压射杆位移速度在快压射速度能够达到5M/S以上，内浇口速度要达到36-44M/S。产品零件尺寸大部分要求达到CT6级，许多尺寸也要求更高，因此模具加工工艺要保证模具尺寸达到IT8级以上。关于收缩率计算是否准确关系到模具零件尺寸的确定，物体热胀冷缩受许多条件影响，包括材料特性、受热方式、受热温度高低、冷却速
5、度、冷却速度，收缩是否受阻、零件壁厚不均使产品局部热载荷不一样都会影响产品收缩。因此对于此产品我们做了收缩率模拟实验，让初始条件相同：包涵产品尺寸接近、压力相同产品和模具温度相同、收缩受阻条件、冷却方式相同。得到实验数据是：靠近水口位置，产品壁厚最后模具温度最高，冷却缓慢，收缩率是1.0055.在水口末端产品壁厚最薄，模具温度最低，此处收缩率只有1.0047.为了达到客户要求还需对产品做变性处理，才能在不一样收缩率条件下达到准确的产品尺寸，（方法省略）综上所述：压铸工艺有方法满足产品要求。2.1 压铸件的原材料分析 铝硅12的结构特点是：线型结构属于结晶型材料，使用温度可达500，耐寒性好，脆
6、化温度-200以下；化学稳定性：化学稳定性一般，不耐酸、碱、等，抗氧化性能优良。性能特点：导电性能好，强度高，抗压能力强密封性能好，有一定的频遮性能，但不如镁合金，可热处理，吸水性小，但水敏性强，遇水容易起霉，对模具腐蚀性强。力学性能很好，强度，硬度高，但塑性较差，抗冲击抗蠕变性能较差延伸率只有2%，耐磨性好；成型特点：熔融温度高需要600摄氏度以上才可以融化，熔体粘度大，流动性差（溢边值为0.07mm），流动性对温度变化特别敏感，冷却速度快， 成型收缩率小，（一般是千分之五到千分之七）模具包紧力大，易产生应力集中2。 根据上面的原材料的特点再结合所制造铸件的形状得到以下结论： 1熔融温度高且
7、熔体粘度大，对于大于6公斤的铸件应用冷室机成型，严格控制模具温度，一般在180240为宜，（有条件的可以使用模温机）模具应用铝合金压铸模专用材料，这次设计建议使用瑞典一胜白的8407并真空淬火，三次至四次回火。 2此材料模具亲和力强，因此建议。模具表面软氮化处理。 3易产生应力集中，严格控制成型条件，铸件成型后需退火处理，消除内应力；铸件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取1.5-2。2.2 铸件的尺寸精度分析该铸件尺寸精度有特殊要求，大部分尺寸均为IT6级，可按铸件公差IT6查取公差，其主要工作尺寸公差标要求达到IT5-6级（单位均为mm）：如此高的要求只能用以下几个方
8、面来保证：（1）模具零件公差必须达到IT8级或者无公差制作，所有模具配件都要用高精密检测设备检验，包括千分尺，三坐标测量仪等。（2）要有一套确保模具精度的模具制造工艺。精度高的加工设备和刀具保证按图加工无差错。要对每一步加工的零件进行检测，符合图纸要求才可以进行下道工序。（3）模具图纸尺寸必须精确，由于产品的复杂性，产品在生产过程中冷却收缩条件不一样而致使产品收缩率不一样。所以要对产品的收缩进行模拟实验找准不同部位的收缩率大小，再根据不同的收缩率对产品每一个特征分开放收缩率。有了准确的压铸产品收缩前的图纸尺寸，模具图纸尺寸准确就有保证了。（收缩率实验方法：找一款已经做好的模具，他们产品尺寸接近
9、然后让初始条件相同：压力相同产品和模具温度相同、收缩受阻条件、冷却方式相同。得到的收缩率就是我们要做的产品收缩率）（4）严格的生产工艺保证以后压铸生产按实验的初始条件进行生产：保证和实验相同的条件进行生产，相同的模具温度、铝水温度、冷却方式、冷却时间、接近的压力和速度等来保证收缩率处于理想状态下、。（5）铸件件外形正投影面积：（455X362+455X49.5Xtg23）X1.2=209057MM （6）铸件所需压射比压：38-40mpa （铸件壁厚在3-5毫米之间，局部40毫米，要求用到35mpa以上压射比压）（7）压铸机合模力计算：209057x38/10000=7940千牛顿 所以需要8
10、00吨以上的压铸机生产。模具外形尺寸与800吨压铸机校核：模具最大外形为880x1050,压铸机杠间距为920X920, （略）综上所述，产品尺寸可以用压铸成型来保证2.3 铸件表面质量分析 该铸件要求内外表面要求美观，内外表面皆不能有水纹、流痕、沙孔、气孔、卷气、夹杂、拉模、拉伤、缺肉、多肉，表面打磨过120#砂带，先抛丸再喷砂，顶针痕迹只能凸起不可凹陷、信号腔不允许有顶针痕迹。表面粗糙度可取Ra3.2m。要达到这些就要按它的图纸要求进行产品后处理，在压铸时压铸的参数需要能够保证产品外观达到以上要求。2.4 铸件的结构工艺性分析（1）从图纸上分析，该铸件的外形四方体，壁厚不均匀，脱模斜度内腔
11、单边1.5，外腔单边1，最小壁厚1.2，符合最小壁厚要求。以上符合压铸要求，虽有难度，还是可以做到。（2）铸件型腔较大，有尺寸不等的方孔圆孔，所有孔位按照图纸要求都是要机加工的4以下全部模具不做出，符合最小孔位要求。，（3）在铸件侧边有四个深孔和几个四方形沉台。因此，需要考虑油缸侧抽装置。 结论：综上所述，该铸件可采用压铸成型加工。 2.5 确定成型工艺参数 试模按以下参数参照调试，修正后结果填入工艺参数表。表2.1 成型工艺参数-初始条件大气压力1.013e6初始条件模具温度220250空气温度2540压射时间0.0160.02s压射比压3540mpa冷却时间23s增压比压90110mpa循
12、环完成时间40s慢射速度0.6-08m/s外观后处理打磨120#砂带快压速度4m-5m/s抛丸0.3不锈钢丸建压时间0.001s喷砂0.3玻璃砂 3 成型零部件的设计3.1 型腔尺寸的确定 型腔可采用整体式或组合式结构。由于该铸件件尺寸较大，投影面积接近1700m，且形状复杂，有许多深腔筋位和散热筋，还有许多极难成型的小孤岛。虽然采用整体式型腔，加工和热处理都较困难。但还得按此方法制作，因为只有整体式型腔结构更能保证产品尺寸精度，镶拼结构由于多次加工会有累积误差。再者整体结构利于热传导。 根据资料ALSI12收缩率为=0.50.7，实验所得壁厚处收缩率为：Q=0.55.壁薄位置：Q=0.47
13、，此模具按产品不同特征进行不同收缩率计算模具尺寸，对产品进行变形处理。根据铸件尺寸公差要求，模具的制造公差IT6选取。表3.1 型腔尺寸已知条件：平均收缩率SCP =0.0055mm；模具的制造公差取Z=3。（这里取最小公差）类别零件图号模具零件名称铸件尺寸计算公式型腔工作尺寸型腔的计算900m双工器（型腔1）小端对应的型腔455.4-0.5Lm=（Ls+LsScp%-3/4）0+Z457.9-0.5362363.9913.2 型芯尺寸的确定 型芯型腔可采用整体式结构。局部镶件采用分体式结构。 表3.2 型芯尺寸已知条件：平均收缩率SCP =0.006mm；模具的制造公差取Z=3。类别零件图号
14、模具零件名称塑件尺寸计算公式型芯工作尺寸型腔的计算件25镶针（型腔1）内凸对应的型芯9lm=（ls+lsScp%+3/4）0-Z9.04954 浇注系统的设计 这套模具的产品重量包含水口部分已经达到7公斤左右，投影面积达到1700MM，根据压铸工艺要求，内浇口速度必须达到55m/s以上，锤头速度选择5m/s.压射比压38Mpa,增压选择80Mpa,根据内浇口截面积计算公式：Ag=G/vt(Ag为内浇口截面积mm,G=产品重量含水口部分，=金属液体密度，v=内浇口速度m/s，t=充填时间s. Ag=G/vt=7000g(2.4g/cmX60m/Sx0.06S)=810.18 mm另外据经验公式A
15、g=（3-5）总重量的开平方=419.15mm这里我们按第一个公式。经验公式一般用在比较和定第一个公式选择的范围，一般在试模以前先做最小的浇口截面积，再根据情况加大浇口截面积。需要达到一个理想的流态，内浇口面积范围是一定的，也就是说内浇口长度是一定的。所以一般控制都是控制内浇口厚度，所以根据这两个公式内浇口厚度我们初始设计为1.6毫米。4.1 分型面的选择在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出铸件，只有一种选择，按照产品脱模斜度方向确定前后模分模面。但在产品分型后将产品位置外分型面做了一个整体提升10毫米，是因为此产品有一部分抱紧力前模的大过后模的，
16、利用排渣的剪切力将产品扣在后模。在辅助流道分型面有些变异是为了内浇口位置不直接冲刷型腔，减少流动阻力。 4.2 确定浇口形式及位置 由于该铸件外观质量要求较高（需要电镀和喷粉），而选择的压铸机台是比较小的，压射比压可选择性较小，所以浇口的位置和浇口截面积应以尽量减少能量损失为前提，然后尽可能使模具结构更简单。浇口位置在铸件表面上，尽可能使去除浇口方便。 这套模具采用锥形流道和扇形辅助流道这种浇口，可达到需要的流速和压射比压，且能量损失为最小。但是模具需要设计成油缸滑块结构，在滑块上设置分流锥。虽然增加复杂程度，但能保证铸造件成型要求。 综合对压铸成型性能和浇口的分析比较，确定成型该铸件的模具采
17、用的混合浇口形式。4.3 设计主流道及分流道形状和尺寸4.3.1 主流道设计 根据力劲800吨型压铸机资料查得以下有关尺寸：压射室直径径=110mm 定位法兰：d=200mm主流道（详细见模具三维图）4.3.2 分流道的设计 分流道的形状及尺寸与铸件的体积、壁厚、形状的复杂程度、压射速度，压射比压等因素有关。该铸件的体积比较大，但形状太复杂，且壁厚不均匀，壁厚不均造成压射时填充阻力不一样，从而金属液容易达到壁厚位置，最后才充填阻力大的薄壁区，使流态紊乱。本例从便于加工和铸件要求方面考虑，采用截面形状为梯形的锥流道外加一个扇形辅助流道。流道的截面积大小依据经验4.3.3 排气的设计 依据排气占据
18、内浇口截面积20-50%，确定排气的截面积，此产品壁厚较厚，空气储存量较大，因此选择50%内浇口截面积为排气截面积。约为405 mm，为了排气顺畅，我们设计了一套激冷式排气快，利用铝水需要一定温度才能流动的原理，加大排气厚度，使排气顺畅。5 推出机构的设计5.1 推杆的设计根据铸件的形状和结构特点，模具型腔在动模部分，开模后，铸件留在后模型腔。推出机构可采用扁顶针或推杆推出。扁顶针结构可靠，顶出力较大，可以顶出这类大包紧力的产品。圆顶针加工方便。这套模具采用二者综合。5.2 侧抽芯机构的设计抽芯距的计算 S抽=h+(610)= 40+10 =50mm滑块倾角的确定 本例抽芯距较小，选择=10。
19、确定抽芯方式： 此模具滑块较大，考虑到滑块运动的平稳性和抽芯力较大，采用油缸抽芯。油缸抽芯结构大滑块座子6 压铸机的选择6.1 计算铸件的体积和重量1 计算塑件的体积：V=2227289.303（过程略）2 计算塑件的重量：根据有关手册查得=2.7/c3 所以，塑件的重量为：W=V6.014k 根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选冷室800吨压铸机。6.2 模具闭合高度的确定和校核6.2.1 模具闭合高度的确定 根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其他零件尺寸：定模座板H定=195mm，无压板（压板与座板整体式的）后模座板：255mm
20、模脚H模=175mm 模具闭合高度： H闭=195+255+175=625mm6.2.2 模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为880mm920mm ，yzm8000kn型压铸机模板最大杠间距尺寸为920920， 故能满足模具安装要求。 Yzm8000kn型压铸机机所允许模具的最小厚度为Hmin=350mm，最大厚度Hmax=1200mm即模具满足HminHHmax的安装条件。6.3 模具开模行程校核经查资料型注射机yzm-800kn的最大开模行程s=700mm,满足下列所需的出件要求：1：产品顶出距离为50mm,2 ；滑块开模抽芯行程为50m,但采用油缸结构，与开模行程无关。 经验证XS-Z
21、Y-500型注射压铸机能满足使用要求，故可以采用。7 模架的选择 本铸件采用偏心式锥形流道射成型，滑块结构采用油缸抽芯结构。根据其结构形式，选择sch型压铸模架。图7.1 模架7 结论这套模具是通讯设备一个900兆双工滤波器的模具，在市面上较多这类型东西，像华为，中兴、京信、摩比都在做这类产品，900兆双工滤波器的模具设计结构有很多，有设计在2000吨机上生产的，有设计1600吨机上生产的，也有选择1250吨机上生产的，唯独我这套模具是在800kn机上生产，生产出来产品合格率也是最好的，达到了100%。其余据我所知都有些不同问题，当时模具产品一试样在通讯行业造成不小轰动。有两家公司多给我们10
22、万开同类型模具（比较其他公司）。这套产品的模具，投影面积达到了锁模力的极限值，因此必须控制压射比压，当生产时提高了压射比压锁模力就会不够，因此设计之初，就锁定以后只能用多大的压射比压生产，为了让压射比压达到理想值我专门做了一个110料室。其二，根据产品壁厚情况和内部结构，锁定内浇口速度为36m/s.然后就确定了内浇口截面积。根据压射需要的状态我设计成锥形流道和扇形流道相结合的分流道，为了提高模具温度设计成梯形截面积的流道，使它给模具的热载荷最大。这个产品要求变形小，做了以下几个改良：(a )在模架上我采用刚度最好的SCH模架，模架全部做调质处理，提高他的耐磨性和抗变形的强度，模架厚度安全值我调
23、到200%。(b)采用一个整体面式进料，产品在收缩和成型过程比较可控，从而降低收缩引起的变形，(c)产品顶出变形也是这能否保证产品变形的关键所在，顶出时顶针板如果变形大就会使顶针不在一个面上，局部不在设计位置，低下去的位置就会顶出不同步，先动作的顶针就会把产品顶变形。采用的方法是加厚顶针板，厚度为要求的两倍，然后对顶针板热处理增加强度。 这套模具结构虽不复杂，但运用的知识面广，做出来后的效果是同行业中最好的，生产成本最低，合格率是最好的。是理论结合实践比较完美的一幅作品。【参考文献】1 机械设计手册2 压铸模具设计手册。3 压铸成型工艺 附 图注：此处要将非标准的零件图和模具装配图附在此处。（零件图要用A4纸，装配图用A2纸，可以电脑绘图，也可以手绘）。12