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電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 .1 ABSTRACT .2 1 引言 .3 2 壓鑄件結(jié)構(gòu)及工藝分析 .1 2.1任務(wù)介紹 .1 2.2壓鑄零件的分析 .1 2.3擬定模具結(jié)構(gòu)形式 .4 2.4壓鑄工藝分析及計(jì)算 .4 2.5壓鑄機(jī)的選用 .5 3 壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .6 3.1模具的結(jié)構(gòu)介紹 .6 3.2確定模具分型面 .6 3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .7 3.3.1內(nèi)澆口的設(shè)計(jì) .7 3.3.2直澆道設(shè)計(jì) .10 3.3.3橫澆道設(shè)計(jì) .11 3.4排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .13 3.4.1溢流槽的設(shè)計(jì) .13 3.4.2排氣道的設(shè)計(jì) .15 3.5 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .15 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 3.5.1行位的設(shè)計(jì) .15 3.6成型零件的設(shè)計(jì) .18 3.6.1成型零件的結(jié)構(gòu)形式 .18 3.6.2成型尺寸的確定 .20 3.6.3成型尺寸的計(jì)算 .21 4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .23 4.1 推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的選擇 .23 4.2 推桿的設(shè)計(jì) .23 4.3 推桿的配合 .25 4.4 推出機(jī)構(gòu)其他設(shè)計(jì) .25 5 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .26 5.1 模具結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì) .26 5.2壓鑄模的技術(shù)要求 .31 6 模具溫度及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .34 7 模具對(duì)壓鑄生產(chǎn)的影響 .35 總結(jié) .44 致 謝 .45 參考文獻(xiàn) .46 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 1 摘 要 壓鑄是一種近終形的成形方法，具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度高等特點(diǎn)， 在制造業(yè)，尤其是規(guī)?；a(chǎn)業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展。壓鑄件， 尤其是鎂、鋁、鋅合金壓鑄件，在汽車(chē)、通訊等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了電機(jī)殼體壓鑄模的設(shè)計(jì)。首先，對(duì)制件進(jìn)行了工藝 性分析，根據(jù)制件有長(zhǎng)寬比例相差懸殊的特點(diǎn)，采用了側(cè)澆道。其次，根 據(jù)鎖模力的計(jì)算，選擇了 DAM1113G型臥式壓鑄機(jī)；為了便于破損零部件 的更換，采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，對(duì)成型零部件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算；模具采 用導(dǎo)柱、導(dǎo)套實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，采用推桿推出制件。最后，對(duì)壓鑄機(jī)及模具的強(qiáng) 度進(jìn)行了校核，且借助 AutoCAD和 UG、PRO/E 三維設(shè)計(jì)軟件繪制了模具的 裝配圖和實(shí)體圖。 關(guān)鍵詞：壓鑄；模具；UG：鋁合金 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 2 Abstract Die casting is a near-shape processBecause of its characteristics of high efficiency and dimensional precision，it is used widely and developed rapidly in manufacturing， especially in mass-produced industriesDie castings，especially magnesium alloy, aluminum alloy, zinc alloy die castings，are used in various fields ，such as automobile and communication In the paper, a die casting die of Bracket is mainly designedFirstly，its processing properties are analyzedSide gate runner is used according the characteristics of the analysis of the length and of the width of the BracketSecondly ，die casting machine that the type is DAM1113G is selectedIn design， insert construction is used in order to replace spoiled partsThe design and calculation of molding parts are made in detailThe mold is guided by guide pillars and sleevesThe ejector pin is used to demoldThe side-core is drawn by inclined guide pillarFinally，die casting machine and mold strength are checkedThe assemble and physical drawings are finished by UG、PRO/E which is a kind of physical design software Keywords: die-casting; Mould; UG ;Aluminium alloy; 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 3 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) XXX XXXXXX 1 引言 在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認(rèn)識(shí)。 模具工業(yè)作為進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力之一，正推動(dòng)著整個(gè)工業(yè)技術(shù)向前邁 進(jìn)！模具就是“高效益”，模具就是“現(xiàn)代化”之深刻含意，也正在為人 們所理解和掌握。金屬壓鑄成型所用的模具稱(chēng)為壓鑄模，是用于成型金屬 壓鑄件的模具，它是型腔模中的一種類(lèi)型。隨著機(jī)械工業(yè)，尤其是汽車(chē)、 摩托車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)和儀器儀表工業(yè)的發(fā)展，金屬壓鑄件的需求量越來(lái) 越大，精度等質(zhì)量要求也愈來(lái)愈高，這就要求壓鑄模具的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與制 造的水平也必須越來(lái)越高。 眾所周知，材料被分為金屬與非金屬兩大類(lèi)。采用材料液態(tài)成形技術(shù) 成型機(jī)器的零部件或各類(lèi)產(chǎn)品，而且被廣為應(yīng)用在非金屬中的，數(shù)塑料的 注射成型和擠出成型為多；而在金屬材料中，數(shù)壓鑄為最。 1壓鑄成型和鑄造成型通常稱(chēng)之為型腔成型法 壓鑄的過(guò)程是將金屬熔煉成具有一定的流動(dòng)性的液態(tài)合金，然后澆入 具有一定幾何形狀和尺寸大小的型腔中，在重力場(chǎng)或外力場(chǎng)的作用下，液 態(tài)合金充滿型腔，待凝固冷卻后就成為所需要的機(jī)器零件或毛坯。 壓鑄是一門(mén)科學(xué)技術(shù)，也是歷史上最悠久的一種金屬成形工藝，它促 進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展。 (1) 壓鑄的種類(lèi)： 壓鑄的方法可分為：砂型鑄造和特種壓鑄兩大類(lèi)。 (2) 壓鑄合金 鑄造合金有：鋁合金、鎂合金、銅合金、鋅合金、鉛、錫、鑄鐵、鑄 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 4 鋼等的鑄造。 2 金屬壓鑄成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位 如前所述，模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā) 展的重要基礎(chǔ)之一。金屬壓鑄成型所用的模具稱(chēng)為壓鑄模，是用于成型金 屬壓鑄件的模具，它是型腔模中的一種類(lèi)型。隨著機(jī)械工業(yè)，尤其是汽車(chē)、 摩托車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)和儀器儀表工業(yè)的發(fā)展，金屬壓鑄件的需求量越來(lái) 越大，精度等質(zhì)量要求也愈來(lái)愈高，這就要求壓鑄模具的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與制 造的水平也必須越來(lái)越高。 壓鑄件的質(zhì)量與壓鑄模、壓鑄設(shè)備和壓鑄工藝這三項(xiàng)因素密切相關(guān)。 壓鑄模質(zhì)量最為關(guān)鍵，它的功能是雙重的，賦予熔化后的金屬液以期 望的形狀、性能、質(zhì)量；冷卻并推出壓鑄成形的制件。 模具是決定最終產(chǎn)品性能、規(guī)格、形狀及尺寸精度的載體，壓鑄模是 使壓鑄生產(chǎn)過(guò)程順利進(jìn)行，保證壓鑄件質(zhì)量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn) 壓鑄設(shè)備高效率、高性能和合理先進(jìn)壓鑄工藝的具體實(shí)施者，也是新產(chǎn)品 開(kāi)發(fā)的決定性環(huán)節(jié)。由此可見(jiàn)，為了周而復(fù)始地獲得符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求及 質(zhì)量穩(wěn)定的壓鑄件，壓鑄模的優(yōu)劣成敗是關(guān)鍵，它最能反映出整個(gè)壓鑄生 產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)含量及經(jīng)濟(jì)效果。 據(jù)資料表明，各類(lèi)模具占模具總量的比例大致如下： 沖壓模、塑料模約各占 35%40%； 壓鑄模約占 10%15%； 粉末冶金模、陶瓷模、玻璃模等其他模具約占 10%左右， 壓鑄模在各類(lèi)模具的應(yīng)用中占有“老三”的位置。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際的接軌，汽車(chē)工業(yè)、摩托車(chē)工業(yè)和航空工業(yè)的飛 速發(fā)展，壓鑄件的應(yīng)用大有快速上升的趨勢(shì)。壓鑄的應(yīng)用在世界范圍內(nèi)的 情況是：汽車(chē)部件約占 70%；摩托車(chē)部件約占 10%；農(nóng)業(yè)機(jī)械約占 8%；電 訊電器約占 7%；其他約占 5%。以上實(shí)際統(tǒng)計(jì)的數(shù)字表明，壓鑄成型工業(yè) 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 5 在基礎(chǔ)工業(yè)中的地位和對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響顯得日益重要。 對(duì)于一個(gè)模具專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，對(duì)壓鑄模的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一個(gè)大概 的了解。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用多學(xué)科理論、知識(shí)和技能，以 解決較復(fù)雜的工程實(shí)際問(wèn)題的能力，主要包括設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究方案的分析 論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹(shù)立 正確的設(shè)計(jì)思想，勇于實(shí)踐、勇于探索和開(kāi)拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì) 方法，適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要。 畢業(yè)設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)使我獨(dú)立承擔(dān)實(shí)際任務(wù)的全面訓(xùn)練，通過(guò)獨(dú)立 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的全過(guò)程，培養(yǎng)了我的實(shí)踐工作能力。另外，本次畢業(yè) 設(shè)計(jì)還必須具備一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都應(yīng)結(jié)合畢 業(yè)設(shè)計(jì)課題利用計(jì)算機(jī)編制相應(yīng)的工程計(jì)算、分析和優(yōu)化的程序，同時(shí)還 具備必要的計(jì)算機(jī)繪圖能力，如利用 AutoCAD2004 軟件進(jìn)行二維圖的繪 制。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)除了對(duì)知識(shí)和能力培養(yǎng)的收獲感受外，還得到思想道德 方面的鍛煉。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我感受到了作為一名高級(jí)工程技術(shù)人 員應(yīng)該具備的基本精神，需要強(qiáng)化的工程實(shí)踐意識(shí)，以及對(duì)設(shè)計(jì)工作的質(zhì) 量要負(fù)責(zé)，具有高度的責(zé)任感，樹(shù)立實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，并嚴(yán)格遵守規(guī) 章制度。 1 2 壓鑄件結(jié)構(gòu)及工藝分析 2.1任務(wù)介紹 主要內(nèi)容及基本要求： 1.完成電機(jī)殼體的模具設(shè)計(jì) 2.在 UG或其他三維軟件平臺(tái)上完成模具零件的三維建模 3.完成模具的裝配 4.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，字?jǐn)?shù)不少于 15000字。 2.2壓鑄零件的分析 本次設(shè)計(jì)的零件為電機(jī)殼體的模具設(shè)計(jì)，如下圖 2-1所示： 圖 2-1 電機(jī)殼體外部 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 2 圖 2-2 電機(jī)殼體產(chǎn)品圖 電機(jī)殼體是某種型號(hào)泵上的零件，生產(chǎn)批量 100，000 件，鑄件要求 無(wú)欠鑄、氣孔、疏松、裂紋等缺陷。 產(chǎn)品原始信息 產(chǎn)品大小 ： 96*96*39.5 產(chǎn)品平均壁厚：4M 材質(zhì) ： 鋁合金（YL108） 重量 ： 157.53g 縮水率： 1.005 YL108就是壓鑄鋁合金，其牌號(hào)是：YZAlSi12Cu2。標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 15115-1994。特性及適用范圍：可熱處理強(qiáng)化，具有較高的室溫和高溫力 學(xué)性能。該合金密度下，熱脹系數(shù)低 ，耐熱性好。其鑄造工藝性能優(yōu)良， 無(wú)熱裂傾向，氣密性高，線收縮小，但有較大的吸氣傾向，切削加工性較 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 3 差。且需要變質(zhì)處理。 其物理和力學(xué)性能為：密度 2.7m,固相線與液相線溫度分別為 538 C和 593C，抗拉強(qiáng)度 320 MPa,屈服強(qiáng)度 160 MPa，硬度 80HB，剪切強(qiáng)度 190 MPa，疲勞強(qiáng)度 140 MPa。壓鑄鋅合金的主要特點(diǎn)： 1. 密度較小，比強(qiáng)度高。 2. 在高溫和常溫下都具有良好的力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性尤其好。 3. 有較好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。機(jī)械切削性能也很好。 4. 表面有一層化學(xué)穩(wěn)定、組織致密的氧化鋅膜，故大部分鋁合金在 淡水，海水，硝酸鹽以及各種有機(jī)物中均有良好的耐腐蝕性。但這層氧化 鋅膜能被氯離子及堿離子所破壞。 5. 具有良好的壓鑄性能，較好的表面粗糙度以及較小的熱烈性。 綜上所述，該產(chǎn)品能用壓鑄成型完成。 壓鑄鋁合金的使用性能和工藝性能都優(yōu)于其他壓鑄合金，而且來(lái)源 豐富，所以在各國(guó)的壓鑄生產(chǎn)中都占據(jù)極重要的地位，其用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其 他壓鑄合金。鋁合金的特點(diǎn)是：比重小、強(qiáng)度高；鑄造性能和切削性能好； 耐蝕性、耐磨性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好。鋁和氧的親和力很強(qiáng)，表面生成一 層與鋁結(jié)合得很牢固的氧化膜，致密而堅(jiān)固，保護(hù)下面的鋁不被繼續(xù)氧化。 鋁硅系合金在雜質(zhì)鐵含量較低的情況下，粘模傾向嚴(yán)重。鋁合金體收縮值 大，易在最后凝固處形成大的集中縮孔。 用于壓鑄生產(chǎn)的鋅合金主要是鋁硅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金三種。 純鋁鑄造性能差，壓鑄過(guò)程易粘模，但因它的導(dǎo)電性好，所以在生產(chǎn)電機(jī) 殼體時(shí)使用。 鋁合金中主要合金元素及雜質(zhì)對(duì)其性能影響如下： 硅：硅是大多數(shù)鋁合金的主要元素。它能改善合金在高溫時(shí)的流動(dòng)性， 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 4 提高合金抗拉強(qiáng)度，但使塑性下降。硅與鋁能生成固熔體，它在鋁中 的溶解度隨溫度升高而增加，溫度 577時(shí)溶解度為 1.65%，而室溫時(shí)僅 為 0.2%。在硅含量增加到 11.6%時(shí)，硅與其在鋁中的固溶體形成共晶體， 提高了合金高溫流動(dòng)性，收縮率減小，無(wú)熱裂傾向。二元系鋁硅合金耐蝕 性高、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性良好、比重和膨脹系數(shù)小。硅能提高鋁鋅系合金的 抗蝕性能。當(dāng)合金中硅含量超過(guò)共晶成分，而銅、鐵等雜質(zhì)又較多時(shí)，就 會(huì)產(chǎn)生游離硅，硅含量越高，產(chǎn)生的游離硅就越多。游離硅的硬度很高， 由它們所組成的質(zhì)點(diǎn)的硬度也很高，加工時(shí)刀具磨損厲害，給切削加工帶 來(lái)很大的困難。此外，高硅鋁合金對(duì)鑄鐵坩鍋熔蝕嚴(yán)重。硅在鋁合金中通 常以粗針狀組織存在，降低合金的力學(xué)性能，為此需要進(jìn)行變質(zhì)處理。 銅：銅和鋁組成固溶體，當(dāng)溫度為 548時(shí)，銅在鋁中的溶解度為 5.65%，室溫時(shí)降至 0.1%左右。銅含量的增加可提高合金的流動(dòng)性、 抗拉強(qiáng)度和硬度，但降低了耐蝕性和塑性，熱裂傾向增大。壓鑄通常不用 鋁銅合金，而用鋁硅銅合金。 該產(chǎn)品的成型材料是鋁合金，該材料密度小,熔點(diǎn)為 560660 度,強(qiáng) 度較高,耐磨性能較好,導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好，機(jī)械切削性能良好，但由于鋁 與鐵有很強(qiáng)的親和力，容易粘模，加入 Mg以后可得到改善。鋁壓鑄，其 鋁很容易就粘在模具表面上，造成鉚接柱拉傷、拉斷，澆注口堵塞現(xiàn)象. 2.3擬定模具結(jié)構(gòu)形式 1） 該壓鑄件尺寸為一般精度等級(jí)，為降低設(shè)計(jì)難度和設(shè)計(jì)周期， 應(yīng)采一模一腔，且需要對(duì)壓鑄件去除澆口廢料。 2） 根據(jù)產(chǎn)品的特征與提高成型效率采用側(cè)澆口。 3） 為了節(jié)約成本和方便加工與熱處理，型腔型芯均采用鑲件式結(jié)構(gòu)。 2.4壓鑄工藝分析及計(jì)算 根據(jù)壓鑄件的產(chǎn)品信息，產(chǎn)品生產(chǎn)所需的數(shù)量，產(chǎn)品的強(qiáng)度和精度有 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 5 較高要求，綜合實(shí)際考慮，該產(chǎn)品采用一模一穴的成型方法。 （1）鎖模力計(jì)算 根據(jù)壓鑄產(chǎn)品選擇壓鑄機(jī)，鎖模力通常的計(jì)算方式為用模具分型面上 承受金屬壓力的投影面積乘以鑄造比壓乘以安全系數(shù)。 鎖模力的計(jì)算如下： T=KAP (1-1) 其中： T 為鎖模力，單位為 N; K 為安全系數(shù)，冷室壓鑄機(jī)一般取 1.2 A 為鑄造投影面積，單位 mm （包括鑄件、料、頭、流道、 溢流井等， 約相當(dāng)于鑄件的 1.8倍） P 為壓射比壓，單位 Mpa。 單位換算 1T=10KN= 100000N 該產(chǎn)品的鑄件投影面積為 68101.8=12258 mm 由于該產(chǎn)品為壓鑄件，壓射比壓取值為 60Mpa 。 故該產(chǎn)品的鎖模力為： T=KAP=1.31225860/10100=956.124KN (1-2) 2.5壓鑄機(jī)的選用 根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇鎖模力大于 956.124KN的機(jī)臺(tái)即可，結(jié)合鋁合金機(jī) 臺(tái)設(shè)備考慮，本次模具設(shè)計(jì)采用的是冷壓室壓鑄機(jī)，其型號(hào)與主要技術(shù)規(guī) 格如下： 壓鑄機(jī)型號(hào)：DAM1113G 鎖模力/KN：1000 壓射力/KN：150200 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 6 3 壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1模具的結(jié)構(gòu)介紹 模具的結(jié)構(gòu)包括動(dòng)模結(jié)構(gòu)、定模結(jié)構(gòu)、動(dòng)模型芯、動(dòng)模型芯固定板、 定模型芯、定模型芯固定板等。首先根據(jù)電機(jī)殼體的產(chǎn)品要求確定模具的 分型面，接著設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，排氣道，模具溫度及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后 是成型零件和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 3.2確定模具分型面 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，這些可以分離部 分的接觸表面分開(kāi)時(shí)能夠取出制件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸 封閉，這樣的接觸表面稱(chēng)為模具的分型面。 如何選擇分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。比如說(shuō)要考慮制件在模 具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件的位 置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣等。因此，在選擇分型面時(shí)一 般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則： .分型面應(yīng)力求簡(jiǎn)單易加工 .有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) .應(yīng)容易保證壓鑄件的精度要求 .分型面應(yīng)用利于填充成型 .開(kāi)模時(shí)應(yīng)盡量使壓鑄件留在動(dòng)模一側(cè) .應(yīng)考慮壓鑄成型的協(xié)調(diào) .嵌件和活動(dòng)型芯應(yīng)便于安裝 以上闡明的是選擇分型面時(shí)的一般原則，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部 滿足上面所述的原則。綜合考慮各方面的因素，因此，分型面設(shè)置如圖 3- 3。 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 7 圖 3-3分型面方案 零件的大部分處于動(dòng)模內(nèi)，對(duì)零件的的同軸度精度有很好的保證，而 且有利于填充成型和金屬液的流動(dòng)，起模也比較容易，所以本次設(shè)計(jì)就選 擇上圖的分型面 3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)對(duì)熔融金屬流動(dòng)方向、壓力傳遞、模具溫度分布、充填時(shí) 間長(zhǎng)短起到重要的調(diào)節(jié)和控制作用，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接影響鑄件的機(jī)械性 能和模具壽命。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般步驟： 內(nèi)澆口設(shè)計(jì)澆道設(shè)計(jì)過(guò)水設(shè)計(jì)渣包設(shè)計(jì) 內(nèi)澆口寬度的選取及內(nèi)澆口設(shè)計(jì)的原則： 1. 金屬液從鑄件壁厚處向壁薄處填充 2. 金屬液進(jìn)入型腔后不宜立即封閉分型面，溢流面和排氣槽 3. 內(nèi)澆口的位置要使進(jìn)入型腔的金屬液先流向遠(yuǎn)離澆口的部位 4. 從內(nèi)澆口進(jìn)入的金屬液，不宜正面沖擊型芯 5. 澆口的位置應(yīng)便于切除 6. 避免在澆口部位產(chǎn)生熱節(jié) 7. 金屬液進(jìn)入型腔后的流向要沿著鑄件上的肋和散熱片 8. 選擇內(nèi)澆口位置時(shí)，應(yīng)使金屬液流程盡可能短 3.3.1內(nèi)澆口的設(shè)計(jì) 內(nèi)澆口的類(lèi)型 根據(jù)零件的外形和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將內(nèi)澆口開(kāi)在通孔上，在成型孔的型芯 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 8 上設(shè)置分流錐，金屬液從型腔中心部位導(dǎo)入。 它的特點(diǎn)如下： a 、金屬液流流程短，而各部的流動(dòng)距離也比較為接近，可縮金屬液 的填充時(shí)間和凝固時(shí)間。 b 、減少模具分型面上的投影面積，并改善壓鑄機(jī)的受力狀況。 c 、模具結(jié)構(gòu)緊湊。 d 、周邊的溢流槽可聚集不良冷污的金屬液，并有利于排氣，提高填 充效果。 內(nèi)澆口面積的計(jì)算 鑄件設(shè)計(jì)完成后，測(cè)量澆鑄體積（產(chǎn)品+溢料）的體積，在壓鑄件的 填充時(shí)間及填充數(shù)度選定后，內(nèi)澆口面積可采用下式計(jì)算： Ag=V/Vg*t (3-1) 其中： Ag 內(nèi)澆口截面積（mm） V 鑄件的體積 （mm）（包括渣包和產(chǎn)品） Vg充填速度 （m/s） t 充填時(shí)間（s） 對(duì)應(yīng)參數(shù)的計(jì)算： 充填時(shí)間的計(jì)算 充填時(shí)間是指熔融金屬自到達(dá)澆口(gate)起算，至模穴(cavity)及溢 流井完全充填完畢為止，所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。理論上，充填時(shí)間是越短越好； 但實(shí)際上，充填時(shí)間受以下限制： (a) 逃氣 (b) 模具沖蝕 (c) 機(jī)器性能 以下列公式(NADCA)計(jì)算出填充時(shí)間： 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 9 tk(TiTfSZ)/(TfTd)T (3-2) 其中 k0.0346 秒/mm Ti熔湯進(jìn)入模具溫度，取 650C Tf合金最低流動(dòng)溫度，取 595C S容許凝固百分率，取 0% Z轉(zhuǎn)換系數(shù) 2.5C/% Td模具溫度，取 240C T鑄件厚度，取 5.0mm t0.0346 (6505950.02.5)/(595240) 3 (3-3) 0.033(秒) 鑄件體積的計(jì)算 V= 69147*1.8=124465.54 mm （包括渣包和產(chǎn)品） (3-4) 內(nèi)澆口充填速度的計(jì)算 對(duì)于不同壁厚的鎂、鋁、鋅壓鑄合金的充填速度不同： 本產(chǎn)品平均壁厚為 4, 材質(zhì)為鋁合金，內(nèi)澆口填充速度為 45m/s 本產(chǎn)品的內(nèi)澆口面積為： Ag=V/Vg*t=143031/45000*0.03395 mm (3-5) 考慮到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，內(nèi)澆口寬度 L取值為 63mm,所以?xún)?nèi)澆口厚度 H= Ag/L=95/631.5mm (3-6) 實(shí)際上，由于客觀的影響因素較多，確定最合理的內(nèi)澆口截面積是很 困難的。因此，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)男拚嗔?，即?nèi)澆口的初始尺寸選取較小值， 為以后試模后進(jìn)行修正和調(diào)整留有余地。 3.3.2直澆道設(shè)計(jì) 直澆道是金屬液從壓室進(jìn)入型腔前首先經(jīng)過(guò)的通道。臥室冷壓室壓鑄 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 10 模直澆道的由灌嘴、澆道鑲塊和澆道推桿組成。灌嘴與壓鑄機(jī)的壓室端面 密封對(duì)接。灌嘴在壓鑄模的澆注系統(tǒng)中起著承前啟后的作用，直澆道就是 在灌嘴中形成的。 1.灌嘴與壓鑄沖頭的連接方式 灌嘴與沖頭的連接方式，根據(jù)灌嘴結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為連接式和 整體式。本次設(shè)計(jì)采用整體式結(jié)構(gòu)即將壓室與灌嘴制成整體，這樣易于內(nèi) 孔的精度容易保證。 2.灌嘴參數(shù)的確定 直澆道由壓鑄模上灌嘴構(gòu)成，能保證壓射沖頭動(dòng)作順暢，有利于壓力 傳遞。 直徑 D：根據(jù)壓鑄件重量、所需比壓、在壓室的充滿度(一般占 2/3) 來(lái)選擇沖頭直徑，也就是直澆道的直徑 D。 厚度 H：稱(chēng)為余料，取直徑的 1/21/3，為了易脫模，設(shè) 5斜度。 3.灌嘴的配合精度 灌嘴的配合精度有：灌嘴與模板孔的配合精度、灌嘴內(nèi)孔與壓射沖頭 的配合精度和定位孔與壓鑄機(jī)壓室法蘭的配合精度。 (1)灌嘴與模板孔的配合精度為 （H7/h6）1D (2)灌嘴內(nèi)孔與壓射沖頭的配合精度： 由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)2表 1-14查得 DAM1113G壓鑄機(jī)壓室直徑為 50mm， 由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2-1 查得灌嘴內(nèi)孔與壓射沖頭的配合精度如下表 3-2所 示： 表 3-2 灌嘴內(nèi)孔與壓射沖頭的配合精度 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 11 尺寸偏差 壓室基 本尺寸 灌嘴 D（F8) 壓室 Do(H7) 壓射沖頭 d(e8) 3050 +0.064 +0.025 +0.025 0 -0.050 -0.089 (3)定模座板或灌嘴的定位孔與壓鑄機(jī)壓室法蘭的配合精度為 （E8）2D 3.3.3橫澆道設(shè)計(jì) 圖 3-4 扁梯形 橫澆道的尺寸參數(shù)如下： D=（58）T (3- 8) =（34） (3-rAn 9) W=D + /D (3-10) tar 其中 -橫澆道截面積 mm2rA -脫模斜度 =0()015 D-橫澆道深度(mm） T-內(nèi)澆口厚度 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 12 W-橫澆道寬度（mm） 取 D=5T=7.5mm =3 =320.3=60.9 mm2 rAn (3-11) W=D + /D=5 +60.9/5=13.06mm (3-tar0tan1 12) 至此，整個(gè)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢，各部位參數(shù)均已選定，進(jìn)而繪制出模 具澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖 3-5所示： 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 13 圖 3-5澆注系統(tǒng) 3.4排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.4.1溢流槽的設(shè)計(jì) 設(shè)置溢流槽可作為接納型腔中的氣體、氣體夾雜物及冷污金屬，還可 以作調(diào)節(jié)型腔局部溫度、改善充填條件以及必要時(shí)作為工藝搭子頂出鑄件 之用。 渣包的作用： 1. 排除型腔中的氣體、涂料、殘?jiān)壤湮劢饘僖?，與排氣槽配合， 迅速將型腔內(nèi)的氣體引出； 2. 控制金屬液充填的流動(dòng)狀態(tài)，防止局部產(chǎn)生渦流； 3. 轉(zhuǎn)移縮孔、酥松、氣孔和冷隔的部位； 4. 調(diào)節(jié)模具各部位的溫度，改善模具熱平衡狀態(tài)，減少鑄件表面流 痕、冷隔和澆不足的現(xiàn)象； 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 14 5. 幫助鑄件脫模頂出，防止鑄件變形或在鑄件表面有頂針痕跡； 6. 溢流槽的總體積占合金量的 10%30%，根據(jù)型腔體積，鑄件壁厚來(lái) 考慮，溢口面積為水口面積的 60%75%；溢口厚度：0.20.5mm，溢口厚度 不應(yīng)大于內(nèi)澆口厚度以保證增壓效果。溢流槽與排氣槽連接，減小型腔內(nèi) 壓力，排出氣體。數(shù)量根據(jù)需要位置的多少來(lái)決定。 過(guò)水設(shè)計(jì)原則： 1. 改善湯流阻力 2. 增加產(chǎn)品強(qiáng)度便于后 3. 加工不影響產(chǎn)品外觀 溢流槽設(shè)計(jì)及參數(shù)的確定 在分型面上設(shè)置溢流槽是一種簡(jiǎn)單適用的常用方式。為了后序工藝的 需要，而保持溢流包與壓鑄件的整體連接，將溢流槽開(kāi)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。溢 流槽的截面形狀一般有三種，橢圓形、方形和梯形，本次設(shè)計(jì)采用方形形 溢流槽，如下圖 3-6所示： 圖 3-6溢流槽 根據(jù)模具設(shè)計(jì)手冊(cè)資料確定溢流槽的相關(guān)尺寸: 根據(jù)相關(guān)資料確定溢流槽的相關(guān)尺寸: 溢流口厚度 h=0.10.8mm,取 0.4mm; 溢流口長(zhǎng)度 l=615mm,取 12mm; 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 15 溢流口寬度 S=615mm,取 8mm; 溢流槽圓角 r=0.53mm,取 2mm; 溢流槽長(zhǎng)度中心距 b(1.52)S,取 b1.5S=12mm。 為了便于脫模，溢口脫模斜度做成 ，溢口與鑄件連接處應(yīng)有0345 (0.31)mm 的倒角,以便清除。045 3.4.2排氣道的設(shè)計(jì) 排氣道是在填充過(guò)程中讓型腔和澆注系統(tǒng)內(nèi)的氣體得以逸出的通道。 為使型腔內(nèi)的氣體盡可能地被金屬液有序有效地排出，應(yīng)將排氣道設(shè)置在 金屬液最后填充的部位。 結(jié)合實(shí)際情況，選用在分型面上開(kāi)設(shè)排氣道，這種布局易于加工和修 正而且排氣效果也很理想。 本次設(shè)計(jì)在分型面上開(kāi)設(shè)的排氣道的截面形狀是扁平狀的，由模具設(shè) 計(jì)手冊(cè)2 表 5-8 可查得推薦的尺寸如下： 排氣槽深度：0.100.5mm 排氣槽寬度：825mm 為了便于溢流和余料的脫模，扁平槽的周邊也應(yīng)有 的斜角或0345 過(guò)渡圓角。 3.5 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.5.1行位的設(shè)計(jì) 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)行位，用來(lái)成型具有外側(cè)凸起、凹槽和孔的 塑件；成型殼體制品的局部凸起、凹槽和肓孔。因?yàn)閭?cè)抽機(jī)構(gòu)的注射模， 其可動(dòng)零件多，動(dòng)作復(fù)雜。因此，側(cè)抽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量可靠、靈活和高 效。本產(chǎn)品圖需要抽芯位置如圖所示紅色面所示： 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 16 圖 3-7 A. 行位及其組件的性能要求 行位有相對(duì)于其他零件的運(yùn)動(dòng)而且行位還是產(chǎn)品成型結(jié)構(gòu)部分，因此 行位及與其想配合的零件不僅滿足一定的耐磨性要求還必須具有一定成型 零件的性能。 行位及其組件的性能必須滿足如下幾點(diǎn)： （1）高耐磨性：滑塊表面硬度必須大于 HRC50，以保證其耐磨性能。 （2）硬度差：行位與其配合的零件如下模鑲件、行位驅(qū)動(dòng)塊、行位 壓緊塊、耐磨片之間必須有 HRC510 的差值，因此不可以用同種材料以 防止粘著磨損。此次設(shè)計(jì)滑塊鑲件采用預(yù)硬模具鋼 8407，其他與行位有接 觸的零件均采用 TOOLOX44 耐磨鋼。他們通過(guò)不同的熱處理方式可以達(dá) 到此項(xiàng)要求。 （3）加工性：除行位以外的零件都是單一簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)零件，熱處理變 形小，可加工性?xún)?yōu)異。而行位的成型部分可以通過(guò)電火花加工，其余結(jié)構(gòu) 對(duì)于傳統(tǒng)加工也容易保證其加工精度。 （4）配合要求：行位與壓板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其配合采用 H7/f7 的間隙配 合。與下模鑲件的的配合以保證不溢料盡量保證動(dòng)作穩(wěn)定靈活。詳細(xì)見(jiàn)模 具總裝的配合要求。 B.本設(shè)計(jì)采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型機(jī)構(gòu) 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 17 結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。其一般由以下五個(gè)部分組成： 1、動(dòng)力零件:采用斜導(dǎo)柱； 2、鎖緊零件:楔緊塊； 3、定位零件:擋塊+ 彈簧； 4、導(dǎo)滑零件：滑塊導(dǎo)向塊； 5、成型零件: 側(cè)抽芯、滑塊等。 圖 3-8 C. 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 1、斜導(dǎo)柱傾角 a ：15a25；滑塊斜面傾角 b= a+23； 2、抽芯距 S S=鑄件側(cè)向凹凸深度 +1.55鑄件需要抽芯距離為 4.1，加上 安全距離則設(shè)計(jì)需要抽芯距離為 10； 3、斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度 L 方法一：通過(guò)公式計(jì)算 L=S/sina+H/cosa 方法二：采用圖解法確定 1）計(jì)算斜導(dǎo)柱傾斜角 斜導(dǎo)柱傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的重要參數(shù)， 大小對(duì) 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 18 斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距、受力狀況等有直接影響。最常用的是 1225。本模具采用 =15，則楔緊塊的楔緊角 ， =17。 2) 計(jì)算斜導(dǎo)柱直徑 由于計(jì)算比較復(fù)雜，為了方便，用查表的方法來(lái)確定斜導(dǎo)柱的直徑。 先按已經(jīng)求得的抽撥力 和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角 在模具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表最CF 大的彎曲力 ，然后根據(jù) 和 以及斜導(dǎo)柱傾斜角 在模具設(shè)計(jì)手冊(cè)查WWH 表中查出斜導(dǎo)柱直徑 D=16。 3) 計(jì)算斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度采用圖解法確定，L=146.8 3.6成型零件的設(shè)計(jì) 成型零件包括：型腔、固定型芯、活動(dòng)型芯等。它們是根據(jù)壓鑄件的 不同結(jié)構(gòu)形式和模具制造工藝的需要，將相互對(duì)應(yīng)的幾何構(gòu)件組合在一起， 形成成型空腔的。因此，成型零件的拼接形式、尺寸精度、幾何形狀、機(jī) 械強(qiáng)度等因素，對(duì)壓鑄件的質(zhì)量有直接的影響。 3.6.1成型零件的結(jié)構(gòu)形式 成型零件的結(jié)構(gòu)形式，大體可以分為整體式和組合式兩類(lèi)。由于型腔 外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采用整體結(jié)構(gòu)很難加工，所以可選擇完全組合式結(jié)構(gòu)。 A 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔是裝在定模板里的鑲件，用以成型塑件的外表面。型腔有整體式 和組合式兩種。組合式型腔的剛性不及整體式，且易在塑料塑件表面留下 痕跡，影響外觀，模具的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。考慮到本塑件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，外 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 19 觀質(zhì)量要求高，故采用整體嵌入式型腔設(shè)計(jì)。型腔的形狀為矩形，采用 4 顆 M1080L內(nèi)六角螺釘緊固在型腔板上其中結(jié)構(gòu)如圖 3-9所示。 圖 3-9 型腔 B 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯是裝在動(dòng)模板里的鑲件，用以成型塑件的內(nèi)表面，也有整體式和 組合式兩種。由于型芯高出分型面許多，考慮到加工方便和節(jié)約材料降低 模具成本，故采用整體嵌入式型芯設(shè)計(jì)。型芯的形狀為矩形，采用4顆 M10110L內(nèi)六角螺釘緊固在動(dòng)模板上，而型芯鑲件采用掛臺(tái)固定于型芯 上，其中結(jié)構(gòu)如圖3-10所示。 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 20 圖3-10 型芯 3.6.2成型尺寸的確定 成型零件上構(gòu)成壓鑄件形狀的相關(guān)尺寸為成型尺寸，成型尺寸的確定 對(duì)壓鑄件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸精度有直接影響。 成型尺寸可按以下四點(diǎn)來(lái)確定： (1)選擇合適的成型收縮率。 由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)鋁鎂合金的計(jì)算收縮率為 0.5% (2)分析成型零件受到?jīng)_蝕后的變化趨勢(shì)。 行腔內(nèi)腔 D及其深度 H的尺寸趨于損耗變大，是趨于增大尺寸，應(yīng)向 偏小的方向取值，即應(yīng)選取接近最小的極限尺寸；型芯外廓 d及其高度 h 的尺寸趨于損耗變小，是趨于變小尺寸，應(yīng)向偏大的方向取值，即應(yīng)選取 接近最大的極限尺寸；中心距離及位置尺寸 c不會(huì)因損耗而變化，稱(chēng)為穩(wěn) 定尺寸，應(yīng)保持成型尺寸接近于最大和最小兩個(gè)極限尺寸的平均值。 (3)消除相對(duì)位移或壓射變形產(chǎn)生的尺寸誤差。 成型零件在相對(duì)移動(dòng)時(shí)，由于種種原因會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)不到位或壓射變形 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 21 的現(xiàn)象，從而引起壓鑄件尺寸變化，如高度尺寸和側(cè)孔的中心距尺寸會(huì)由 于飛邊的出現(xiàn)而變大，而側(cè)孔的深度也會(huì)由側(cè)抽芯沒(méi)有回復(fù)到原來(lái)位置而 變淺，所以說(shuō)由相對(duì)位置產(chǎn)生的誤差也有趨大或趨小之分，因此，在確定 這些部位的成型尺寸時(shí)，應(yīng)采取必要的補(bǔ)償措施。 (4)脫模斜度尺寸取向的影響。 為便于脫模，幾乎所以的成型零件都在脫模方向上設(shè)置脫模斜度，一 般設(shè)置脫模斜度 = 。0.53 3.6.3成型尺寸的計(jì)算 （1）由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以下 一些性能: 1. 必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度，以承受塑料熔體的高壓； 2.有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損。通常進(jìn)行熱處 理，使其硬度達(dá)到 HRC50以上； 3. 對(duì)于成型會(huì)產(chǎn)生腐濁性氣體的塑料還應(yīng)選擇耐腐濁的合金鋼理； 4. 材料的拋光性能好，表面應(yīng)該光滑美觀。表面粗造度應(yīng)在 Ra0.4 以 下； 5. 切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好； 6. 熔焊性能要好,以便修理； 7. 成型部位應(yīng)須有足夠的尺寸精度。孔類(lèi)零件為 H8H10，軸類(lèi)零件 為 h7h10。 （2） 型腔、型芯工作部位尺寸的確定 經(jīng)查有關(guān)資料可知鋅合金塑料的收縮率是 0.3%0.7% 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 22 平均收縮率為: S=（0.3%+0.7% ）/2=0.5% (2-13) 1）型腔的徑向和深度尺寸 (3-14)0 0.7Z ZmZLL （ ） （ 1+k） (3-15)Z ZH（ ） （ ） 式中 模具型腔的徑向尺寸；m 壓鑄件外部形狀的徑向尺寸；ZL 模具型腔的深度尺寸；mH 壓鑄件外部形狀的高度尺寸；Z k壓鑄件平均收縮率； 壓鑄件尺寸偏差； 模具的制造偏差。Z 2）型芯的徑向尺寸和高度尺寸 0 0.7Z ZmZ （ l） （ 1+k） L (3-16) 0 0.Z ZmZ （ h） （ ） (3-17) 式中 模具型芯的徑向尺寸ml 壓鑄件內(nèi)部形狀的徑向尺寸Zl 模具型芯的高度尺寸mh 壓鑄件內(nèi)部形狀的深度尺寸Z 3）中心距尺寸 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 23 22ZZm（ C） （ 1+k） (3-18) 式中 模具上型腔或型芯的中心距尺寸；m 壓鑄件凸臺(tái)或凹槽的中心距尺寸ZC 各工作部位尺寸計(jì)算結(jié)果見(jiàn)零件圖紙 通常，壓鑄件中 1mm 和小于 1mm 并帶有大于 0.05mm 公差的部位以 及 2mm 和小于 2mm 并帶有大于 0.1mm 公差的部位不需要進(jìn)行收縮率計(jì) 算 4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1 推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的選擇 本次模具設(shè)計(jì)采用一次推出機(jī)構(gòu)。一次推出機(jī)構(gòu)是指壓鑄件在固化成 型開(kāi)摸后，通過(guò)單種或多種推出元件，用一次推出動(dòng)作，即可將壓鑄件推 出的機(jī)構(gòu)。最常用的結(jié)構(gòu)形式有推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、卸料板推 機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)等。本次模具設(shè)計(jì)即采用推桿推出機(jī)構(gòu)。 4.2 推桿的設(shè)計(jì) 1.推桿形式的選擇 推桿推出端的端面形狀根據(jù)壓鑄件被推出時(shí)所作用的部位不同而不同， 分為平面 2.推桿截面形狀的選擇 推桿推出段的截面形狀根據(jù)壓鑄件被推出部位的形狀、成形鑲塊鑲拼 的實(shí)際情況，常見(jiàn)的推桿推出段的截面形狀有圓柱形、扁平形和半圓形。 圓柱形推桿是最常用的一種形式，易于加工、易于更換和維修，又容易保 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 24 證尺寸配合精度和形位精度的要求，同時(shí)還具有滑動(dòng)阻力小，不易卡滯等 特點(diǎn)；扁平形推桿多用于深而窄的立壁和立肋的壓鑄模中；半圓形推桿多 在壓鑄件外邊緣和成型零件鑲縫處采用，以加大推桿的推出面積，半圓形 推桿易于加工，但推桿孔加工較為困難。根據(jù)設(shè)計(jì)零件端蓋的特點(diǎn)，采用 圓柱形推桿。 3.推桿尺寸的設(shè)計(jì) 推桿直徑按推桿端面在鑄件上允許承受的許用應(yīng)力決定。推桿數(shù)量根 據(jù)鑄件形狀、大小考慮，推桿布置應(yīng)使鑄件各部位受頂壓力均衡。 由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)3表 4-1 可查得本次模具設(shè)計(jì)所選推桿的尺寸參數(shù)如 下表 4-3 所示： 表 4-1常用推桿的尺寸系列 mm 基本尺寸 2A (f9) 偏差 -0.006 -0.031 推桿截面積可按下列公式計(jì)算： (4-1)FnpA推 式中 A- 推桿前端截面積 2m -推桿承受的總推力 NF推 n-推桿數(shù)量， p-許用受推力 Mpa，由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)3表 4-21查得 p=50Mpa 4.3 推桿的配合 推桿與推桿孔的配合精度與壓鑄合金有關(guān)，其確定以保證推桿順利 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 25 導(dǎo)滑推出并且不溢料為原則。由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得具體配合尺寸如下表 4-1： 表 4-1推桿的配合 4.4 推出機(jī)構(gòu)其他設(shè)計(jì) 1.復(fù)位桿的設(shè)計(jì) 復(fù)位桿是控制推出機(jī)構(gòu)在合模狀態(tài)時(shí)，回復(fù)到原來(lái)位置的主要零件之 一,其結(jié)構(gòu)如圖 4-1所示： 圖 4-1復(fù)位桿 2.導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 動(dòng)、定模的導(dǎo)柱和導(dǎo)套，主要是保證在安裝和合模時(shí)的正確位置，在 配合部位 配合精度及參數(shù) 推桿與孔的配合精度 H7/e8 推桿與孔的導(dǎo)滑封閉長(zhǎng)度 /mm1L=151L 推桿加強(qiáng)部分直徑 D/mm D=d+4 推桿前端長(zhǎng)度 L/mm L= + +10 10d1s推 推板推出距離 /mm3L= +5 3L推 23L 推板固定板厚度 15 h 30 推桿臺(tái)階直徑與厚度 、 /mm2D1h=D+b， =482D1 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 26 合模過(guò)程中保持導(dǎo)柱、導(dǎo)套首先一起定向作用，防止型腔、型芯錯(cuò)位，其 結(jié)構(gòu)如圖 4-2，4-3 所示： 圖 4-2導(dǎo)柱 圖 4-3導(dǎo)套 5 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1 模具結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)件有定模座板、動(dòng)模板、動(dòng)模支撐板、墊塊以及模 座等。 1.模板尺寸的估定 確定模板尺寸時(shí)，一般先按基本的結(jié)構(gòu)考慮，即假定沒(méi)有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)， 或模板上未開(kāi)有大的缺口槽的情況下，大體估算有關(guān)尺寸。 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 27 (1) 模板的厚度 H H=h/C (5- 1) 式中 H-模板的厚度 ,mm h-壓鑄件的高度, mm C-經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ,通常為 0.50.67,取 C=0.5 經(jīng)測(cè)量壓鑄件的高度 h =39.5 mm, 則 H=h/C=39.5/0.5=79 mm (2) 模套尺寸 根據(jù)壓鑄件在分型面上的投影的最大外廓尺寸,每邊加一個(gè)距離 e,從 而決定模套尺寸 ab，通常取 e=2050 mm。 經(jīng)測(cè)量：壓鑄件在分型面上的投影的最大外廓尺寸為 96.48mm96.48mm，則模套尺寸為 200mm200mm。 2.模板的強(qiáng)度計(jì)算 在壓鑄成型過(guò)程中，壓鑄模從合模到填充以及增壓保壓階段，模具均 受到高壓的沖擊。模具主要承受由壓射壓力和增壓壓力形成的脹型力，從 而引起模具結(jié)構(gòu)的變形。 本次設(shè)計(jì)的型腔形狀為矩形,同樣選擇矩形套板,則矩形套板在某處邊 長(zhǎng)的側(cè)壁厚度可按下列公式計(jì)算: (5-2) 2184FHFLt =p h =p h (5-1L2 3) 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 28 式中 ( )-在邊長(zhǎng)為 ( )的側(cè)面所承受的總壓力 N1F21F2 ( )-套板內(nèi)腔的邊長(zhǎng) mmL p-壓射比壓,Mpa, p =30120 Mpa h-型腔深度,mm t-矩形套板在邊長(zhǎng)為 的側(cè)壁厚度,mm1L H-套板厚度，mm -模具材料的許用強(qiáng)度，鋁合金材料 =82100 Mpa 經(jīng)測(cè)量零件有 = =82mm，h=73mm, H=160mm1L2 則 =p h=304226.7=33642N= (5-4)F2F 2184HLt (5-5) = 23681036424 =10.36mm 3.導(dǎo)向和定位設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定模或上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。在 此次設(shè)計(jì)中我采用了導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。它有如下功能： 定位作用：模具閉合后，保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ徽_，保證型腔的形 狀和尺寸精確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過(guò)程中也起了定位作用，便于裝配和 調(diào)整。 導(dǎo)向作用：合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模或上下模準(zhǔn)確 閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 29 承受一定的側(cè)向壓力：塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力， 或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，以保證 模具的正常工作。 在設(shè)計(jì)中，導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出 812， 在此次設(shè)計(jì)中取 10，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo) 柱的前端做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。所選的導(dǎo)柱導(dǎo)套材料 為 SUJ2鋼，硬度為 5961。導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱 直徑的 11.5 倍，在此次設(shè)計(jì)中取 1倍。 導(dǎo)柱固定端與模板之間采用76 的過(guò)渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采 用77 配合。其詳細(xì)情況可參看模架結(jié)構(gòu)圖。 4. 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射成型每一循環(huán)中，鑄件必須準(zhǔn)確無(wú)誤的從模具的凹模中或型芯上 脫出，完成模具脫模。 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述原則： 1） 、鑄件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模 動(dòng)作，致使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 2） 、防止鑄件結(jié)構(gòu)變形或損壞，正確分析鑄件對(duì)模腔的粘附力的大小 及所部位，有針對(duì)性的選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心 相重合。由于鑄件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯， 同時(shí)推出力應(yīng)施于鑄件剛性和強(qiáng)度最大部位，作用面積也盡可能大一些， 以防鑄件變形或損壞。 3） 、由于鑄件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯， 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 30 同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大部位，作用面積也盡可能大一些， 以防塑件變形或損壞。 4） 、力求良好的塑件外觀，在選擇頂相互位置時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi) 部或?qū)λ芗绊懖淮蟮牟课?。在采用推桿脫模時(shí)，尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。 5） 、結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模結(jié)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，更 換容易，且有足夠的強(qiáng)度和剛度。 6） 、根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)置 11根普通的圓頂桿即可。普通的圓 形頂桿按 GB4169.1984選用，均可滿足頂桿剛度要求。經(jīng)查相關(guān)資料， 選用圓型頂桿 9根。頂出位置如圖 5-1所示。 圖 5-1頂出機(jī)構(gòu) 5.2壓鑄模的技術(shù)要求 具精度是影響壓鑄成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度， 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 31 壓鑄模具制造時(shí)應(yīng)達(dá)到以下技術(shù)要求： a、組成壓鑄模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面 均應(yīng)符合相應(yīng)圖樣的要求。 b、組成模架的零件應(yīng)達(dá)到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應(yīng)活動(dòng) 自如，并達(dá)到規(guī)定的平行度和垂直度要求 c、模具的功能必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求 d、為了鑒別壓鑄成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試 模，并根據(jù)試模存在問(wèn)題進(jìn)行修整，直至試出合格的成型件為止。 1. 加工要求 1）模具分型面及組合件的結(jié)合面應(yīng)很好貼合，局部間隙不大于 0.02mm 2）模具成型表面的內(nèi)外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時(shí)允許不大 于 0.5mm圓角（分型面及結(jié)合面除外） 。當(dāng)不允許有圓角時(shí),應(yīng)在圖樣上注 明。 3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按 GB1804標(biāo)準(zhǔn)即孔按 H13，軸按 h13，長(zhǎng)度按 J14來(lái)加工。 4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按 GB1184附錄 一的 5級(jí)。 5）導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔對(duì)模板平面的垂直度公差按 GB1184附錄一的 4級(jí)。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的配合按 H8/f8。 6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于 2mm，或相應(yīng)各孔配作。 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 32 7）導(dǎo)柱(直導(dǎo)柱、臺(tái)肩導(dǎo)柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差 t按 GB1184附錄一的 5級(jí)。 8）導(dǎo)套（直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套）外圓與內(nèi)孔的同軸度公差 t按 GB1184 附錄一的 5級(jí)。 9）主流道襯套的中心錐孔應(yīng)研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺 陷。 10）成型零部件：為了保證導(dǎo)向作用，動(dòng)、定模的導(dǎo)柱，導(dǎo)套孔的孔 距精度應(yīng)控制在 0.01mm以?xún)?nèi)。因此，必須用坐標(biāo)鏜床對(duì)動(dòng)、定模鏜孔。 在缺少坐標(biāo)鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動(dòng)、定模合在一起，在 車(chē)床、銑床或鏜床上進(jìn)行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼，強(qiáng)度高，耐 磨性好，熱處理變形小，要求耐腐蝕，調(diào)質(zhì)淬火低溫回火55HRC。 型芯的加工：把成型面的曲面圖通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑進(jìn)行數(shù) 控銑外形加工，再銑小型芯孔和凹臺(tái)，鉆推桿孔，加工澆口。再用電火花 加工成型。 型腔的加工：把成型面的曲面圖通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑，留余 量在數(shù)控銑上加工成型，再用電火花加工成型。 2. 裝配要求 1）頂出制品的推桿的端面與所在的相應(yīng)型面保持齊平，允許推桿端 面高出型面不大于 0.1mm。 2）壓鑄模的復(fù)位桿，其端面應(yīng)與模具分型面齊平，允許低于分型面 大于 0.03mm。 3）型芯、凸模、鑲件等，其尾部高度尺寸未注明公差時(shí)，其端面應(yīng) 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 33 在裝配后與其配合的零件齊平。 4）制品同一表面的成型腔分布在上、下模或兩模時(shí)，裝配后沿分型 面的錯(cuò)邊不大于 0.05mm，并其組合尺寸不超過(guò)型腔允許的極限尺寸。 5）凸模與凹模裝配后的配合間隙，應(yīng)保持周?chē)鶆颉?6）需保持同軸的兩個(gè)以上零件，其同軸度必須保證裝配要求，使各 配合零件能順利裝卸，活動(dòng)自如。 7）模具導(dǎo)向件的導(dǎo)向部分，裝配后保證滑動(dòng)靈活，無(wú)卡滯現(xiàn)象。 8）模具中供兩次分型用的拉桿、拉板裝配后，各工作面應(yīng)在同一平 面內(nèi)，允許其極限偏差為0.1mm。 9）模具裝配后，兩安裝平面應(yīng)保持平，其平行度公差按按 GB1184附 錄一的 6級(jí)。 3. 綜合要求 1）模具、模架及其零件的工件表面，不應(yīng)有碰傷、凹痕、裂紋、毛 刺、銹蝕等缺陷。 2）經(jīng)熱處理后的零件，硬度應(yīng)均勻，不允許有脫碳、軟點(diǎn)、氧化斑 點(diǎn)及裂紋等缺陷。熱處理后應(yīng)清除氧化皮，臟物油污。 3）配通用模架模具，裝配后兩側(cè)面應(yīng)進(jìn)行同時(shí)磨削加工，以保證模 具能順利裝入模架。 4）模具的冷卻水道應(yīng)保證暢通。 6 模具溫度及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 壓鑄成型是在高速高壓下，將熔融的金屬液沖入型腔后冷卻固化成型。 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 34 金屬液的冷卻固化是由模具溫度和金屬液的澆注溫度的溫差實(shí)現(xiàn)的，即模 具溫度越低，它們的溫差越大，金屬液冷卻固化的時(shí)間越短。溫度對(duì)金屬 熔液的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及制件的形狀和尺寸精度都有很重 要的影響。壓鑄模中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)控制模具溫度， 使壓鑄成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。因此，在此次設(shè)計(jì)中， 進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是必要的。在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮以下選用原則： .冷卻水道的流動(dòng)方向與金屬液填充的流動(dòng)方向大體一致； .冷卻水道的直徑一般在 7.914.7mm 之間選??； .冷卻水道與相關(guān)結(jié)構(gòu)件的距離應(yīng)適當(dāng)； .根據(jù)壓鑄件的具體情況，可適當(dāng)調(diào)整冷卻水道的間隔距離； .對(duì)尺寸和形位精度要求較高的壓鑄件，應(yīng)在動(dòng)模和定模上分別單 獨(dú)設(shè)置冷卻效果相同的冷卻裝置； .冷卻水道在并聯(lián)連通時(shí)，應(yīng)保證流程相等； .冷卻水道應(yīng)防止漏水，特別是不能滲漏到成型區(qū)域內(nèi)； 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)本著節(jié)約用水的原則，應(yīng)設(shè)置冷卻水的循環(huán)供 水裝置，使冷卻水做到循環(huán)使用。 冷卻水道回路的布置 分析此模具，因?yàn)榘寄２捎玫氖乔度胧降?，且凹模較窄長(zhǎng)，型腔較淺， 而且塑件體積也較小，故對(duì)冷卻系統(tǒng)要求不是很高。綜上所述，冷卻水道 設(shè)置成單層的即可，布置零件圖 6-1紅色所示。 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 35 7 模具對(duì)壓鑄生產(chǎn)的影響 壓鑄模是壓鑄生產(chǎn)三大要素之一，結(jié)構(gòu)正確合理的模具是壓鑄生產(chǎn)能 否順利進(jìn)行的先決條件，并在保證鑄件質(zhì)量方面（下機(jī)合格率）起著重要 的作用。由于壓鑄工藝的特點(diǎn)，正確選用各工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的決 定因素，而模具又是能夠正確選擇和調(diào)整各工藝參數(shù)的前提，模具設(shè)計(jì)實(shí) 質(zhì)上就是對(duì)壓鑄生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的各種因素預(yù)計(jì)的綜合反映。如若模具設(shè) 計(jì)合理，則在實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題少，鑄件下機(jī)合格率高。反之，模具 設(shè)計(jì)不合理，例一鑄件設(shè)計(jì)時(shí)動(dòng)定模的包裹力基本相同，而澆注系統(tǒng)大多 在定模，且放在壓射后沖頭不能送料的灌南壓鑄機(jī)上生產(chǎn)，無(wú)法正常生產(chǎn)， 鑄件一直粘在定模上。盡管定模型腔的光潔度打得很光，因型腔較深，仍 出現(xiàn)粘在定模上的現(xiàn)象。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須全面分析鑄件的結(jié)構(gòu)， 熟悉壓鑄機(jī)的操作過(guò)程，要了解壓鑄機(jī)及工藝參數(shù)得以調(diào)整的可能性，掌 握在不同情況下的充填特性，并考慮模具加工的方法、鉆眼和固定的形式 后，才能設(shè)計(jì)出切合實(shí)際、滿足生產(chǎn)要求的模具。剛開(kāi)始時(shí)已講過(guò)，金屬 液的充型時(shí)間極短，金屬液的比壓和流速很高，這對(duì)壓鑄模來(lái)說(shuō)工作條件 極其惡劣，再加上激冷激熱的交變應(yīng)力的沖擊作用，都對(duì)模具的使用壽命 有很大影響。 模具的使用壽命通常是指通過(guò)精心的設(shè)計(jì)和制造，在正常使用的條件 下，結(jié)合良好的維護(hù)保養(yǎng)下出現(xiàn)的自然損壞，在不能再修復(fù)而報(bào)廢前，所 壓鑄的模數(shù)（包括壓鑄生產(chǎn)中的廢品數(shù)） 。實(shí)際生產(chǎn)中，模具失效主要有 三種形式：熱疲勞龜裂損壞失效；碎裂失效；溶蝕失效。致使模具 失效的因素很多，既有外因（例澆鑄溫度高低、模具是否壓鑄設(shè)備工程師 電機(jī)殼體成型工藝分析及壓鑄模具設(shè)計(jì) 36 經(jīng)預(yù)熱、水劑涂料噴涂量的多少、壓鑄機(jī)噸位大小是否匹配、壓鑄壓力過(guò) 高、內(nèi)澆口速度過(guò)快、冷卻水開(kāi)啟未與壓鑄生產(chǎn)同步、鑄件材料的種類(lèi)及 成分 Fe的高低、鑄件尺寸形狀、壁厚大小、涂料類(lèi)型等等） 。也有內(nèi)因 （例模具本身材質(zhì)的冶金質(zhì)量、坯料的鍛制工藝、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、模具機(jī)（電加工）加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、模具的 熱處理工藝、包括各種配合精度和光潔度要求等） 。模具若出現(xiàn)早期失效，