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設(shè)計(jì)說明書 前 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型。隨著機(jī)械工業(yè)，尤其是汽車、摩托車工業(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越大，精度等質(zhì)量要求也愈來愈高，這就要求壓鑄模具的開發(fā)、設(shè)計(jì)與制造的水平也必須越來越高。 據(jù)資料表明，各類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， 壓鑄模在各類模具的應(yīng)用中占有“老三”的位置。 隨著我國經(jīng)濟(jì)與國際的接軌，汽車工業(yè)、摩托車工業(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。壓鑄的應(yīng)用在世界范圍內(nèi)的情況是：汽車部件約占70%；摩托車部件約占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)在基礎(chǔ)工業(yè)中的地位和對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的影響顯得日益重要。 對(duì)于一個(gè)模具專業(yè)的畢業(yè)生來說，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)了我樹立正確的設(shè)計(jì)思想，勇于實(shí)踐、勇于探索和開拓創(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，通過獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的全過程，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AutoCAD　2007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，樹立實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，并嚴(yán)格遵守規(guī)章制度。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我主要是完成產(chǎn)品零件的造型以及其模具設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，從金屬原材料的選用出發(fā)，對(duì)成型設(shè)備的選擇、對(duì)成型模具的設(shè)計(jì)與制造和成型工藝的制定等幾個(gè)必要的環(huán)節(jié)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。由于設(shè)計(jì)水平有限、時(shí)間倉促，此設(shè)計(jì)說明書中難免有錯(cuò)誤和欠妥之處，懇請各位老師批評(píng)指正。 II 設(shè)計(jì)說明書 目 錄　 前 言 I 第1章 緒論 - 3 - 1.1 鑄造成型 - 3 - 1.2 金屬壓鑄成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位 - 3 - 1.3 壓鑄技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 - 4 - 1.3.1 壓鑄模的現(xiàn)狀 - 4 - 1.3.2 壓鑄模技術(shù)的發(fā)展趨勢 - 5 - 第二章 鑄件及其材料分析 - 8 - 2.1壓鑄零件的分析 - 8 - 2.2 材料的成型特性與工藝參數(shù) - 9 - 3.1擬定模具結(jié)構(gòu)形式 - 11 - 3.2壓鑄工藝分析及計(jì)算 - 11 - 第4章 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 13 - 4.1 金屬鑄件在模具中的位置 - 13 - 4.2 分型面的設(shè)計(jì) - 13 - 4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 14 - 4.3.1內(nèi)澆口的設(shè)計(jì) - 14 - 4.3.2 橫澆道的設(shè)計(jì) - 17 - 4.3.4 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 17 - 4.4成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 - 18 - 4.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 19 - 4.4.2 成型零件的工作尺寸計(jì)算 - 19 - 4.4.3 定模座板的設(shè)計(jì) - 20 - 4.4.4 動(dòng)模模座板的設(shè)計(jì) - 21 - 4.4.5 模架的選取 - 21 - 第5章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 24 - 第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 26 - 第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 - 27 - 第8章 壓鑄機(jī)的校核 - 29 - 8.1工藝參數(shù)的校核 - 29 - 8.2安裝參數(shù)校核 - 29 - 第9章 壓鑄模的技術(shù)要求 - 30 - 9.1.壓鑄模結(jié)構(gòu)零件的配合公差 - 30 - 9.2 壓鑄模結(jié)構(gòu)零件的形位公差和表面粗糙度 - 30 - 9.3 壓鑄模模具結(jié)構(gòu)材料的選擇 - 31 - 9.4 壓鑄?？傃b的技術(shù)要求 - 32 - 9.5 延長壓鑄模具壽命的幾個(gè)關(guān)鍵問題 - 33 - 設(shè)計(jì)小結(jié) - 43 - 謝　辭 - 44 - 參考文獻(xiàn) - 45 - 第1章 緒論 眾所周知，材料被分為金屬與非金屬兩大類。采用材料液態(tài)成形技術(shù)成型機(jī)器的零部件或各類產(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)鑄造為最多。 1.1 鑄造成型 注射成型和鑄造成型通常稱之為型腔成型法。 鑄造的過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，在重力場或外力場的作用下，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。 鑄造是一門科學(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。 （一）、鑄造的種類： 鑄造的方法可分為：砂型鑄造和特種鑄造兩大類。 (二)鑄造合金 鑄造合金有：鋁合金、鎂合金、銅合金、鋅合金、鉛、錫、鑄鐵、鑄鋼等的鑄造。 1.2 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，是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。金屬壓鑄成型所用的模具稱為壓鑄模，是用于成型金屬壓鑄件的模具，它是型腔模中的一種類型。隨著機(jī)械工業(yè)，尤其是汽車、摩托車工業(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越大，精度等質(zhì)量要求也愈來愈高，這就要求壓鑄模具的開發(fā)、設(shè)計(jì)與制造的水平也必須越來越高。 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鑄件。 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)品開發(fā)的決定性環(huán)節(jié)。由此可見，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)過程的技術(shù)含量及經(jīng)濟(jì)效果。 據(jù)資料表明，各類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， 壓鑄模在各類模具的應(yīng)用中占有“老三”的位置。 隨著我國經(jīng)濟(jì)與國際的接規(guī)，汽車工業(yè)、摩托車工業(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。壓鑄的應(yīng)用在世界范圍內(nèi)的情況是：汽車部件約占70%；摩托車部件約占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)在基礎(chǔ)工業(yè)中的地位和對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的影響顯得日益重要。 1.3 壓鑄技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.3.1 壓鑄模的現(xiàn)狀 應(yīng)用：壓力鑄造是目前鑄造生產(chǎn)中最先進(jìn)的工藝方法之一，因其產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)率高和經(jīng)濟(jì)效益佳被普遍應(yīng)用于各類制造行業(yè)。以鋅合金為代表的低熔點(diǎn)合金壓鑄件應(yīng)用較為廣泛，如電表骨架、汽車連桿、殼體、照相機(jī)零件等；鋁合金壓鑄件應(yīng)用日益增多，大多使用在紡織機(jī)械配件、汽車缸體、車門、離合器、水泵外殼、減壓閥、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱、電機(jī)轉(zhuǎn)子等；飛機(jī)零件中因?qū)Σ牧系谋葟?qiáng)要求較高而常常釆用鎂合金壓鑄件較多。 現(xiàn)狀：為了適應(yīng)我國機(jī)械制造工業(yè)迅速發(fā)展的需要，壓力鑄造這項(xiàng)少切削、無切削成型工藝巳經(jīng)被積極推廣。但對(duì)壓鑄件質(zhì)量與壓鑄模、壓鑄設(shè)備和壓鑄工藝等相互關(guān)系還缺乏完整系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尤其是在壓鑄模的制造精度、模具標(biāo)準(zhǔn)化程度、制造周期、模具壽命以及壓鑄機(jī)的自動(dòng)化程度和精度等方面與國外工業(yè)先進(jìn)國家相比，仍有一定的差距。一般認(rèn)為，我國模具技術(shù)水平大約落后于國外工業(yè)先進(jìn)國家15～20年，許多精密技術(shù)、大型薄壁和長壽命壓鑄模具（例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)殼體壓鑄模）自主開發(fā)的生產(chǎn)能力還較薄弱。目前，應(yīng)在模具先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的制造技術(shù)和開發(fā)研制優(yōu)質(zhì)的模具材料等方面下功夫，以提高模具的整體制造水平和模具在國內(nèi)、國際的市場競爭能力。 1.3.2 壓鑄模技術(shù)的發(fā)展趨勢 在過去的10余年，我國的模具工業(yè)和模具技術(shù)得到了快速發(fā)展，但是，還不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要?？疾靽鴥?nèi)外模具工業(yè)的現(xiàn)狀及我國國民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代工業(yè)品生產(chǎn)中模具的地位，從壓鑄模的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)實(shí)踐和制造技術(shù)出發(fā)，大致有以下幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢。 1. CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用 經(jīng)過多年的推廣應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)“軟件化”和模具制造“數(shù)控化”巳經(jīng)在我國模具企業(yè)（包括民營企業(yè)）中成為現(xiàn)實(shí)。釆用CAD技術(shù)是模具生產(chǎn)的一次革命，是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)。引用模具CAD系統(tǒng)后，模具設(shè)計(jì)借助計(jì)算機(jī)完成傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作，大部分設(shè)計(jì)與制造信息由系統(tǒng)直接傳送，圖紙不再是設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)的分界線，也不再是制造、生產(chǎn)過程中的唯一依據(jù)，圖紙將被簡化，甚至最終消失。近年來，國外CAD技術(shù)發(fā)展主要有如下特點(diǎn)： CAD技術(shù)及其應(yīng)用日趨成熟，發(fā)達(dá)國家機(jī)械制造業(yè)中CAD覆蓋率超過60%；注重CAD專業(yè)應(yīng)用軟件的開發(fā)；開放式、分布工作站網(wǎng)絡(luò)上的CAD/CAM集成化系統(tǒng)迅速發(fā)展，以工作站、微機(jī)為基礎(chǔ)的CAD系統(tǒng)已成為應(yīng)用主流，并組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了資源共享和信息集成，降低成本，提高效率；CAD系統(tǒng)朝智能化專家系統(tǒng)的方向發(fā)展。 在大型復(fù)雜壓鑄模設(shè)計(jì)過程中，澆注系統(tǒng)的金屬流動(dòng)模擬顯得必不可少。因此，CAE技術(shù)的應(yīng)用對(duì)壓鑄模技術(shù)的發(fā)展，起到十分重要的作用，今后一段時(shí)期內(nèi)，國內(nèi)的模具企業(yè)要提高CAD/CAE/CAM技術(shù)在壓鑄模設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用層次。 2. 大力發(fā)展快速原型制造 快速原型制造（RPM）技術(shù)是一種綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展成果，采用分層增材制造的新概念取代了傳統(tǒng)的去材或變形法加工，是當(dāng)代最具有代表性的制造技術(shù)之一?？焖僭椭圃旃に嚪椒ㄓ羞x區(qū)激光燒結(jié)、熔融堆積造型和疊層制造等。利用快速成型技術(shù)不需任何工裝，可快速制造出任意復(fù)雜的工件以及甚至連數(shù)控設(shè)備都極難制造或根本不可能制造出來的產(chǎn)品樣件，這樣大大減少了產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和加工費(fèi)用，縮短了研制周期。 3. 研究和應(yīng)用模具的快速測量技術(shù)與逆向工程 在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)與制造過程中，設(shè)計(jì)與制造者往往面對(duì)的并非是由CAD模型描述的復(fù)雜曲面實(shí)物樣件，這就必須通過一定的三維數(shù)據(jù)采集方法，將這些實(shí)物原型轉(zhuǎn)化為CAD模型，從而獲得零件幾何形狀的數(shù)學(xué)模型、使之能利用CAD、CAM、RPM等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行處理或管理。這種從實(shí)物樣件獲取產(chǎn)品數(shù)學(xué)模型的相關(guān)技術(shù)，稱為逆向工程或反求工程技術(shù)。對(duì)于具有復(fù)雜自由曲面零件的模具設(shè)計(jì)，可采用逆向工程技術(shù)。首先獲取其表面幾何點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后通過CAD系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并考慮模具的成形工藝性再進(jìn)行曲面重構(gòu)以獲得模具的凹模和凸模的型面，最后通過CAM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控編程，完成模具的加工。原型實(shí)樣表面三維數(shù)據(jù)的快速測量技術(shù)是逆向工程的關(guān)鍵。三維數(shù)據(jù)采集可采用接觸式（如三坐標(biāo)測量機(jī)測量和接觸掃描測量）和非接觸式（如激光攝像法等）方法進(jìn)行。采用逆向工程技術(shù)，不但可縮短模具設(shè)計(jì)周期，更重要的是可提高模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高企業(yè)快速應(yīng)變市場的能力。逆向工程是一項(xiàng)先進(jìn)現(xiàn)代模具成形技術(shù)，目前，國內(nèi)能采用該項(xiàng)技術(shù)的企業(yè)還不多，應(yīng)逐步加以推廣和應(yīng)用。 4. 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和采用先進(jìn)的表面處理技術(shù) 模具材料的選用在模具的設(shè)計(jì)與制造中是一個(gè)涉及到模具加工工藝、模具使用壽命、壓鑄件成型質(zhì)量和加工成本等的重要問題。國內(nèi)外的模具工作者在分析模具的工作條件、失效形式和如何提高模具使用壽命的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量的研究工作，開發(fā)研制出具有良好使用性和加工性能好、熱處理變形小、抗熱疲勞性能好的新型模具鋼種，原來壓鑄模成型零件所使用的3Cr2W8V鋼已逐漸被H13鋼（美國牌號(hào)）等其他新型鋼種所代替，取得了較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。另外，模具成型零件的表面拋光處理技術(shù)和表面強(qiáng)化處理技術(shù)方面的發(fā)展也很快，國內(nèi)的許多單位進(jìn)行了研究與工程實(shí)踐，取得了一些可喜的成績。目前，上述的研究與開發(fā)工作還在不斷地深入進(jìn)行，已取得的成果也正在大力推廣。 5. 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 模具的標(biāo)準(zhǔn)化的水平在某種意義上也體現(xiàn)了某個(gè)國家模具工業(yè)發(fā)展的水平。釆用標(biāo)準(zhǔn)模架和使用標(biāo)準(zhǔn)零件，可以滿足大批量制造模具和縮短模具制造周期的需要。目前，我國壓鑄模標(biāo)準(zhǔn)化工作有了一定的進(jìn)展，GB/T4678.1—1984～GB/T4678.15—1984是壓鑄模零件的15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)；GB/T4679—1984是壓鑄模零件技術(shù)要求的標(biāo)準(zhǔn)；GB/T8844—1988是壓鑄模技術(shù)要求的標(biāo)準(zhǔn)；GB/T8847—1988是壓力鑄造模具術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)。但與國外工業(yè)先進(jìn)國家的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度相比較，在標(biāo)準(zhǔn)體系、標(biāo)準(zhǔn)件的品種和規(guī)格以及標(biāo)準(zhǔn)化的管理工作等方面仍有較大的差距?！　? 模具只有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，這樣才能縮短制模周期，提高模具通用零件的互換性，便于模具零件的更換、維修和檢測。實(shí)現(xiàn)模具標(biāo)準(zhǔn)化和提高模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率，有助于形成整個(gè)模具工業(yè)的行業(yè)優(yōu)勢，提高整體競爭力。 6. 模具的復(fù)雜化、精密化與大型化 為了滿足壓鑄件在各種工業(yè)產(chǎn)品中的使用要求，壓鑄成型技術(shù)正朝著復(fù)雜化、精密化與大型化方向發(fā)展，例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的壓鑄件的壓鑄成型。大型的壓鑄件模具需要開發(fā)研制大型的自動(dòng)化壓鑄機(jī)，更需要采用先進(jìn)的模具CAD／CAE／CAM技術(shù)來設(shè)計(jì)與制造模具，否則，這類投資上百萬元以上的模具研制將難以獲得成功。 此外，在壓鑄件模型腔和型芯的銑削方面，高速（每分鐘1～4萬轉(zhuǎn)）數(shù)控銑削機(jī)床已經(jīng)在許多模具企業(yè)中得到推廣和應(yīng)用，這對(duì)于提高成型零件的表面質(zhì)量和縮短模具制造周期起到了十分重要的作用。 第二章 鑄件及其材料分析 2.1壓鑄零件的分析 如圖2.1所示，方形支架體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不算非常復(fù)雜，所要求的精度一般，所用的材料為鋁合金，且批量生產(chǎn)。 圖2.1 壓鑄件三維圖 方形支架體是某設(shè)備上的零件，鑄件要求無欠鑄、氣孔、疏松、裂紋等缺陷。 產(chǎn)品原始信息 產(chǎn)品大小 ： 179.200 X 50.700 X 42.300 單位：MM 產(chǎn)品平均壁厚：2.5 2MM 材質(zhì) ：鋁合金（ADC12） 重 量 ：182.734g 縮水率： 1.005 ADC12其物理和力學(xué)性能為：密度2.64～2.67g/cm3,固相線與液相線溫度分別為381 oC和387oC，抗拉強(qiáng)度283MPa,屈服強(qiáng)度414 MPa，硬度82HB，剪切強(qiáng)度214 MPa，疲勞強(qiáng)度476 MPa。 2.2 材料的成型特性與工藝參數(shù) 壓鑄鋁合金的主要特點(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、組織致密的氧化鋁膜，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。但這層氧化鋁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，而且來源豐富，所以在各國的壓鑄生產(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)的鋁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，壓鑄過程易粘模，但因它的導(dǎo)電性好，所以在生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(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， 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560～660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. 第3章 壓鑄機(jī)選擇 在選擇現(xiàn)有的設(shè)備中，首先選擇合適的壓鑄機(jī)。根據(jù)制品體積選取壓鑄機(jī)。由前面分析得，零件體積為Ｖ＝68.44㎝3，Ｍ＝182.734ｇ。為了保證壓鑄質(zhì)量和充分發(fā)揮設(shè)備的功能，根據(jù)壓鑄模一次成型的金屬質(zhì)量（零件與流道凝料之和）應(yīng)在壓鑄機(jī)理論澆注量的10％～80％之間，最好應(yīng)在50％～80％之間。 3.1擬定模具結(jié)構(gòu)形式 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。 3.2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=K*A*P 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mm2 （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 3103.54*1.8=5586.372 mm2 由于該產(chǎn)品為壓鑄件，壓射比壓取值為50Mpa 。 故該產(chǎn)品的鎖模力為： T=K*A*P=1.2*5586.372*50/10*100≈325.182 KN 根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇鎖模力大于325.182 （KN）的機(jī)臺(tái)即可，結(jié)合鋁合金機(jī)臺(tái)設(shè)備考慮。 查《金屬壓鑄模設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例》表1－14，可初選臥式冷壓室壓鑄機(jī)型號(hào)為：J1113G。其主要的技術(shù)規(guī)格如下表3.1。 表3.1　壓鑄機(jī)主要技術(shù)規(guī)格 壓室直徑 mm 40；50； 動(dòng)座板行程mm 350 壓射壓力Mpa 30～120 拉桿內(nèi)空間水平*垂直 mm 420*420 鎖模力KN 1250 壓室定位高度mm 10 最大澆注投影面積cm2 416 最大澆注量kg 1.6 模具厚度mm 200～500 液壓頂出器頂出行程mm 100 機(jī)臺(tái)資料圖片 第4章 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1 金屬鑄件在模具中的位置 1..型腔數(shù)量及排列方式 模具中的型腔數(shù)目的確定是一項(xiàng)綜合項(xiàng)目。通過前面金屬鑄件的分析和所選定的材料，初步確定型腔數(shù)量為 2. 為了避免鑄件尺寸的差異、應(yīng)力形成及脫模等問題，型腔布局采用平衡式，其特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)均衡進(jìn)料和同時(shí)充滿型腔的目地。 4.2 分型面的設(shè)計(jì) 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時(shí)能夠取出鑄件及澆注系統(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。比如說要考慮鑄件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、鑄件的結(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： ①.分型面應(yīng)力求簡單易加工 ②.有利于簡化模具結(jié)構(gòu) ③.應(yīng)容易保證壓鑄件的精度要求 ④.分型面應(yīng)用利于填充成型 ⑤.開模時(shí)應(yīng)盡量使壓鑄件留在動(dòng)模一側(cè) ⑥.應(yīng)考慮壓鑄成型的協(xié)調(diào) ⑦.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，將分型面設(shè)在方形支架體的中部，具體請看三維圖裝配圖。 4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指金屬熔液從壓鑄機(jī)壓射沖頭壓射后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。它對(duì)于獲得優(yōu)良性能和理想外觀的金屬鑄件以及最佳的成型效率有直接影響。澆注系統(tǒng)一般由直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口和溢流槽、排氣道組成。下面依次對(duì)它們進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。 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)→過水設(shè)計(jì)→渣包設(shè)計(jì) 4.3.1內(nèi)澆口的設(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 （1）內(nèi)澆口的類型 根據(jù)零件的外形和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將內(nèi)澆口開在通孔上，在成型孔的型芯上設(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。 （2）內(nèi)澆口截面積的確定 通過計(jì)算或?qū)嵺`推薦得出的壓鑄參數(shù)，如內(nèi)澆口速度、填充時(shí)間、內(nèi)澆口截面積的大小等，在使用時(shí)過于復(fù)雜，也不十分準(zhǔn)確。因此，人們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)尋找出一種簡便的方法，稱為“經(jīng)驗(yàn)公式”。如W.達(dá)瓦可提出的壓鑄鋁合金的近似公式 An=180G 式中 An----內(nèi)澆口截面積，cm2 G-----壓鑄件質(zhì)量，kg 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嗔浚磧?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。 內(nèi)澆口面積的計(jì)算： 鑄件設(shè)計(jì)完成后，測量澆鑄體積（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 其中： Ag— 內(nèi)澆口截面積（mm2） V — 鑄件的體積 （mm3） （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： t＝k[(Ti－Tf＋SZ)/(Tf－Td)]×T 其中k＝0.0346 秒/mm Ti＝熔湯進(jìn)入模具溫度，取650oC Tf＝合金最低流動(dòng)溫度，取595oC S＝容許凝固百分率，取0% Z＝轉(zhuǎn)換系數(shù) 2.5oC/% Td＝模具溫度，取240oC T鑄件厚度，取4.0mm t＝0.0346× [(650－595＋0.0×2.5)/(595－240)]×4.0 ＝0.022(秒) 鑄件體積的計(jì)算 V= 60476*1.8=108857 mm3 （包括渣包和產(chǎn)品） 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2.52MM, 材質(zhì)為鋁合金，內(nèi)澆口填充速度為40m/s 本產(chǎn)品的內(nèi)澆口面積為： Ag=V/Vg*t=108857/40000*0.022=124 mm2 考慮到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)問題，內(nèi)澆口寬度L取值為40mm,所以內(nèi)澆口厚度H= Ag/L=124/40=3mm 　　　　　　 4.3.2 橫澆道的設(shè)計(jì) 由于是采用側(cè)澆口，且是多型模具，則橫澆道根據(jù)需要可對(duì)稱布置在直澆道的周側(cè)。橫澆道的截面積一般比內(nèi)澆口截面積大，實(shí)踐證明，以內(nèi)澆口截面An為基準(zhǔn)數(shù)時(shí)，橫澆道的截面積Ar為 冷壓室壓鑄機(jī) Ar=（3～4）An 3. 直澆道的設(shè)計(jì) 由于是采用側(cè)澆口形式，此時(shí)，要求直澆道偏于澆口套的內(nèi)孔上方，以避免壓射沖頭還沒工作時(shí)金屬液流入型腔。 澆口套在壓鑄模的澆注系統(tǒng)中起著承前啟后的作用。直澆道就是在澆口套中形成。 為了去除澆口套中的余料，在定模部分增加一個(gè)分型面，采用定距分型以及切除余料的措施。 4.3.4 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排溢系統(tǒng)是熔融的金屬液在填充型腔過程中，排除氣體，冷污金屬液以及氧化夾雜物的通道和儲(chǔ)存器，用以控制金屬液的填充流態(tài)，消除某些壓鑄缺陷，是澆注系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將溢流槽設(shè)置在分型面上。 為了后序工藝的需要，而保持溢流包與壓鑄件的整體連接，將溢流槽開設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。當(dāng)壓鑄件對(duì)動(dòng)、定模的包緊力接近或相等時(shí)，為了在開模時(shí)使壓鑄件留在動(dòng)模，將溢流槽開設(shè)動(dòng)模一側(cè)，可增大對(duì)動(dòng)模的包緊力。 溢流槽的截面形狀才用梯形，為便于溢流包脫模，采用周邊均為10～15°的脫模斜度。 溢流槽的相關(guān)尺寸： 溢流口厚度h取0.5～0.8mm， 溢流口長度l取2～3mm， 溢流口寬度s取8～12mm。 過水、渣包設(shè)計(jì)原則： 渣包的作用： 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 控制金屬液充填的流動(dòng)狀態(tài)，防止局部產(chǎn)生渦流 轉(zhuǎn)移縮孔、酥松、氣孔和冷隔的部位 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 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 溢流槽的總體積占合金量的10%~30%，根據(jù)型腔體積，鑄件壁厚來考慮，溢口面積為水口面積的60%~75%；溢口厚度：0.2~0.5mm，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)需要位置的多少來決定。 過水設(shè)計(jì)原則： 改善湯流阻力 增加產(chǎn)品強(qiáng)度 便于后加工 不影響產(chǎn)品外觀 4.4成型零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 所謂成型零件是模具中決定鑄件幾何形狀和尺寸的零件，它包括型腔、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與金屬液接觸，承受金屬熔液的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與鑄件間還發(fā)生磨擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。 設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)金屬液的特性和鑄件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。 4.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1).凹模 凹模是成型鑄件外表面的成型零件。分析零件，其外部結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，考慮各方面因素，采用整體嵌入式凹模，它能節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼，嵌入模板后有足夠的強(qiáng)度與剛度，使用可靠且置換方便。　 　 (2). 凸模和型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模和型芯都是用來成型金屬制品的內(nèi)表面的成型零件。它們的結(jié)構(gòu)有所不同，因此其凸模和型芯結(jié)構(gòu)也不同。在此，分別進(jìn)行分析。 對(duì)于零件主體來說，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單。它有一個(gè)通孔，需要用型芯跟推管一起完成，其結(jié)構(gòu)樣式可以參考后面的裝配圖。 對(duì)于零件方底來說，其兩側(cè)兩個(gè)孔，用兩個(gè)圓柱凸臺(tái)可形成，其結(jié)構(gòu)樣式可以參看后面的裝配圖。 (3). 成型零件鋼材選用 選用鋼種時(shí)，應(yīng)按零件制品生產(chǎn)批量、金屬品種及鑄件件精度與表面質(zhì)量要求來確定。分析零件可知，凹模和主型芯采用8407，型芯與鑲件采用8407。 4.4.2 成型零件的工作尺寸計(jì)算 成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成鑄件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸(包括矩形和異形零件的長和寬)，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。 （1）.型腔和型芯工作尺寸的計(jì)算 ①.型腔徑向尺寸 模具型腔板尺寸和厚度的計(jì)算 壓鑄模具型腔在成型過程中受到熔液的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低鑄件尺寸精度并影響順利脫模。 （2） 模具型腔板尺寸的計(jì)算，根據(jù)壓鑄件在分型面上投影的最大外廓尺寸，每邊加出一個(gè)距離e，從而決定型腔板尺寸a×b。在通常情況下，去e=20～50mm，一般情況下，留出足夠的溢流槽即可。所以型腔板的尺寸為400×300mm。 （3） 模具型腔板的厚度H H=h/c =100mm 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0.5～0.67，一般情況下c＜0.75。 具體尺寸看圖紙。 （4）套板的邊框的厚度 其邊框厚度可按下式計(jì)算： S≥[F2+（F2+8H[σ]F1L1）?]/4H[σ] =60mm 式中： F1----邊框長側(cè)面受的總壓力，F(xiàn)1=pL1H1， N； F2----邊框短側(cè)面受的總壓力，F(xiàn)2=pL2H1， N； L1----型腔長側(cè)面的長度，mm； L2----型腔短側(cè)面長度，mm； p-----壓射比壓，MPa； H1----型腔深度，mm； H-----套版厚度，mm； [σ]---模具材料的許用強(qiáng)度。 4.4.3 定模座板的設(shè)計(jì) 定模座板與定模套板構(gòu)成壓鑄模定模部分的模體，由于它與壓鑄機(jī)的固定模板大面積接觸，一般不作強(qiáng)度計(jì)算。臥式壓鑄機(jī)用定模座板，其厚度H可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。 4.4.4 動(dòng)模模座板的設(shè)計(jì) 動(dòng)模座板與墊塊組成動(dòng)模的模座。壓鑄時(shí)，動(dòng)模部分模體通過動(dòng)模座板連接固定在壓鑄機(jī)的移動(dòng)模板上，因此動(dòng)模座板上也必須留出安裝壓板或緊固螺釘?shù)奈恢谩Ｒ话闱闆r下，鎖模力與墊塊支承面的面積之比應(yīng)控制在8～12MPa，如果太大，墊塊容易被壓塌，墊塊寬度常在40～60mm內(nèi)選取，另外，還可以用墊塊的厚度來調(diào)節(jié)模具的合模高度。 4.4.5 模架的選取 模架的選取應(yīng)綜合考慮型腔的大小與布置、凸凹模結(jié)構(gòu)形式、推出機(jī)構(gòu)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等方面。盡量選取標(biāo)準(zhǔn)模架。在本次設(shè)計(jì)中，模具采用了一模一腔，采用側(cè)澆口。另外，采用推桿和推管推出。綜合以上分析，選用模架設(shè)計(jì)為單分型的二板式結(jié)構(gòu)。定模板為100㎜，動(dòng)模板為110㎜，墊塊為120mm，動(dòng)模座板為30mm。B×L為400×300。 4.5 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.5.1行位的設(shè)計(jì) 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)簡稱行位，用來成型具有外側(cè)凸起、凹槽和孔的鑄件；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4.5所示紅色面所示： 圖4.5 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HRC5~10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)中行位采用8407，下模鑲件采用預(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單結(jié)構(gòu)零件，熱處理變形小，可加工性優(yōu)異。而行位的成型部分可以通過電火花加工，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) 結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.6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(與型芯做成一體)； 5、成型零件: 側(cè)抽芯、滑塊等。 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 ：15°＜a＜25°；滑塊斜面傾角b= a+2～3°； 2、抽芯距S S=膠件側(cè)向凹凸深度 +1.5～5㎜，鑄件需要抽芯最大距離為19.5㎜，加上安全距離則設(shè)計(jì)需要抽芯距離為23㎜； 圖4.6 抽芯結(jié)構(gòu) 3、斜導(dǎo)柱的長度L 方法一：通過公式計(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)斜導(dǎo)柱的有效工作長度、抽芯距、受力狀況等有直接影響。最常用的是12°≤α≤25°。本模具采用α=23°，則楔緊塊的楔緊角α,=25°。 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)手冊查表最大的彎曲力，然后根據(jù)和以及斜導(dǎo)柱傾斜角在模具設(shè)計(jì)手冊查表中查出斜導(dǎo)柱直徑D=18㎜。 3) 計(jì)算斜導(dǎo)柱長度 斜導(dǎo)柱有效長度采用圖解法確定，L=118㎜ 第5章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 所謂脫模機(jī)構(gòu)就是使鑄件從模具成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)。讓固化的成型零件完好的從模具中頂出，取決于脫模機(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)時(shí)一般要綜合考慮以下選用原則： ①.盡可能讓鑄件留在動(dòng)模，使脫模機(jī)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)； ②.不損壞鑄件，不因脫模而使鑄件質(zhì)量不合格； ③.鑄件被頂出位置應(yīng)盡量在鑄件內(nèi)側(cè)，以免損傷鑄件外觀； ④.脫模零件配合間隙合適，無溢料現(xiàn)象； ⑤.脫模零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度； ⑥.脫模零件要工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造容易，配換方便。 另外，為實(shí)現(xiàn)壓鑄生產(chǎn)的自動(dòng)化，必要時(shí)不但鑄件要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)墜落，還要使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料能脫出并自動(dòng)墜落。 鑄件在成形時(shí)，由于有尺寸上的收縮，所以對(duì)模具的凸出部位有包緊力。而脫模機(jī)構(gòu)的負(fù)荷就是這種包緊力對(duì)脫模方向上形成的阻力。 脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 脫模機(jī)構(gòu)為很多種，簡單脫模機(jī)構(gòu)有推桿機(jī)構(gòu)、推管機(jī)構(gòu)、推件板機(jī)構(gòu)，及這些機(jī)構(gòu)的組合。困為推桿位置的設(shè)置有較大的自由度，因而用于推頂箱體等異型制品，以及鑄件局部需較大脫模力的場合。而對(duì)于中心有孔的圓形套類鑄件，通常都會(huì)選用推管機(jī)構(gòu)。因此，根據(jù)脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則，以及考慮零件的結(jié)構(gòu)，我采用了推桿推管的綜合機(jī)構(gòu)。確定了脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式后，就要對(duì)推桿的位置以及采用的截面形狀進(jìn)行分析設(shè)置。 推桿的截面形狀有圓形、矩形或半圓的等。由于使用圓形推桿的地方，較容易達(dá)到推桿和模板或型芯上推桿孔的配合精度，另外，圓形推桿還具有減少運(yùn)動(dòng)阻力、防止卡死現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，損壞后還便于更換，且圓柱己有國家標(biāo)準(zhǔn)，更換也方便。因此，此次設(shè)計(jì)中我使用圓形截面的推桿。下面對(duì)推桿的位置進(jìn)行全理的設(shè)置。 推桿的位置分布得合理，鑄件就不致于產(chǎn)生變形而被頂壞。一般把推桿設(shè)在脫模阻力大、鑄件強(qiáng)度剛度較大的地方，且推桿應(yīng)均勻布置。對(duì)于零件來說，結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)置一根推管，多設(shè)置一些推桿，其截面直徑為3㎝，其布置示意圖如圖5.1所示。 另外，由于采用中心進(jìn)料，為了取出澆注余料，必須設(shè)置順序分型脫模機(jī)構(gòu)。定距方式是采用固定在定模板上的定距拉板的內(nèi)槽底部與設(shè)在動(dòng)模上的圓柱止動(dòng)銷在模板相對(duì)時(shí)的相碰，使動(dòng)模定距移動(dòng)。 　　為了使生產(chǎn)過程中零件的更換方便，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般選取標(biāo)準(zhǔn) 零件或通過標(biāo)準(zhǔn)零件加工的零件。根據(jù)脫模力的估算，以及選用的推桿推管數(shù)量，根據(jù)查表選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)尺寸的推桿推管。推桿和推管的材料為T8A（GB1298－77），整體淬火或工作段局部淬火為HRC50～55，表面粗糙度為0.8μm。 脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位　 為了保證脫模機(jī)構(gòu)的在工作過程靈活、平穩(wěn)，每次合模后，推出元件能回到原來的位置，因此，還要設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。因此，在推桿固定板上設(shè)有復(fù)位桿，一般為四根，均采用圓形截面，根據(jù)所選模架，取Φ25的復(fù)位零件。 圖5.1 推桿位置 第6章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?；蛏舷履：夏r(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?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。 承受一定的側(cè)向壓力：金屬熔液在充型過程中可能產(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)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出8～12㎜，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Ｔ8鋼，硬度為50～55ＨＲＣ。導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱直徑的1～1.5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Ｈ7／ｋ6的過渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用Ｈ7／ｆ7配合。其詳細(xì)情況可參看模架結(jié)構(gòu)圖。 第7章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 模具溫度及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在生產(chǎn)過程中，模具溫度對(duì)鑄件質(zhì)量和模具壽命影響很大，溫度太高易產(chǎn)生粘模、鑄件表面粗糙、縮孔和裂紋等缺陷，由于粘模，開模時(shí)摩擦力增大，使局部拉力成倍提高，使模具動(dòng)作不能準(zhǔn)確自如，造成模具損壞。模具溫度最好是控制在180oC至280oC之間。 金屬鋁液的溫度高達(dá)650oC左右，隨著壓鑄循環(huán)次數(shù)的增加，模具溫度也會(huì)越來越高。為了能夠壓鑄出高品質(zhì)的鑄件，使用普通的冷卻方式難以達(dá)到要求，必須在模具不同部位采取局部冷卻方式。 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。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)效率及鑄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： ①.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； ②.冷卻水道的直徑一般在7.9～14.7mm之間選??； ③.冷卻水道與相關(guān)結(jié)構(gòu)件的距離應(yīng)適當(dāng)； ④.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； ⑤.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； ⑥.冷卻水道在并聯(lián)連通時(shí)，應(yīng)保證流程相等； ⑦.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)； ⑧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，型腔較淺，而且鑄件體積也較小，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，布置如圖7.1所示。 圖7.1 水路 第8章 壓鑄機(jī)的校核 8.1工藝參數(shù)的校核 （1）.澆注量校核 所選壓鑄機(jī)最大的澆注量M＝1.6kg，而零件總體積為Ｖ＝68.44㎝3，Ｍ＝182.734ｇ所以M遠(yuǎn)大于零件和流道的總體積，滿足要求。 （2）.鎖模力校核 校核公式為L1Fs≥1.25（L1+e）Fz=1.25L2Fz ， 式中：Fs----壓鑄機(jī)額定鎖模力（KN）； Fz----壓鑄時(shí)脹型力之和； L1----模具邊緣至壓鑄機(jī)中心的距離； L2----模具邊緣至型腔脹力合力作用中心的距離； 根據(jù)前面計(jì)算并查相關(guān)手冊，取各參數(shù)，代入公式計(jì)算得： Fs＝1250 KN≥325.182 KN，滿足要求。 8.2安裝參數(shù)校核 （1）.模具厚度校核 模具厚度Hｍ也稱閉合高度，必須滿足Hｍａｘ≤Hｍ≤Hｍｉｎ。所選壓鑄機(jī)的Hｍａｘ為500㎜ ，Hｍｉｎ為200㎜。 而設(shè)計(jì)的模具厚度 H＝360.2㎜。滿足要求。 （2）.開模行程校核 Sｍａｘ≥S＝H1＋H2＋5～10㎜； 式中：H1－推出距離（㎜）； H2－包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的鑄件高度； 因?yàn)镾＝65＋43＋5～10＝113～118（㎜）； 而所選注射機(jī)的動(dòng)模板行程Sｍａｘ＝350㎜，滿足要求。 綜上所述，所選的注射機(jī)滿足此次設(shè)計(jì)的要求。 第9章 壓鑄模的技術(shù)要求 9.1.壓鑄模結(jié)構(gòu)零件的配合公差 金屬壓鑄模在高溫狀態(tài)下工作，因此，各結(jié)構(gòu)構(gòu)件在組裝配合時(shí)，不僅要求在室溫下達(dá)到一定的配合精度，而且要求在高溫工作條件下，仍能保證個(gè)部分結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定、動(dòng)作可靠。 (1)結(jié)構(gòu)零件的徑向配合精度 端蓋屬于固定零件,故由壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊[2]表9-4查得固定零件的徑向配合精度如下表9-1所示： 表9-1 固定零件的徑向配合精度 工作條件 配合精度 典型配合零件舉例 受熱較小的零件 導(dǎo)柱、斜銷、定位銷等的固定部位 (2)結(jié)構(gòu)零件的軸向配合精度 結(jié)構(gòu)零件的軸向配合應(yīng)保證在結(jié)構(gòu)件組裝后,不應(yīng)有超出允許范圍的軸向竄動(dòng)。 在組裝時(shí)，成型鑲塊的分型面應(yīng)允許高出套板分型面0.05～0.10mm。 9.2 壓鑄模結(jié)構(gòu)零件的形位公差和表面粗糙度 (1) 壓鑄模結(jié)構(gòu)零件的形位公差 形位公差是零件表面形狀和位置的偏差, 由壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊[2]表9-6可確定壓鑄模結(jié)構(gòu)零件的形位公差精度等級(jí),如表2-5所示： 表2-5 壓鑄模結(jié)構(gòu)零件的形位公差精度等級(jí) 有關(guān)要素的形位要求 選用高度 套板兩平面的平行度 5級(jí) 鑲塊上型芯固定孔的軸心線對(duì)其分型面的垂直度 7～8級(jí) 鑲塊分型面對(duì)其側(cè)面的垂直度 6～7級(jí) 導(dǎo)柱固定部位的軸線與導(dǎo)滑部分軸線的同軸度 5～6級(jí) 導(dǎo)套內(nèi)徑與外徑軸線的同軸度 6～7級(jí) 鑲塊的分型面、滑塊的密封面、組合拼塊組合面的表面粗糙度 ≤0.05 (2) 壓鑄模結(jié)構(gòu)零件的表面粗糙度 壓鑄模結(jié)構(gòu)零件的表面粗糙度直接影響到壓鑄模的正常運(yùn)作和使用壽命。成型零件應(yīng)有較高的表面質(zhì)量，并沿著壓鑄件脫模的方向研磨，不允許有劃傷等表面缺陷。 壓鑄模各工作部位結(jié)構(gòu)零件的表面粗糙度，由壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊[2]表9-7可確定，如下表9-2所示： 表9-2 壓鑄模各工作部位結(jié)構(gòu)零件的表面粗糙度 結(jié)構(gòu)零件 表面粗糙度 成型零件表面和澆注通道的所有表面 0.1～0.2 成型零件和澆注系統(tǒng)各零件的配合表面 ≤0.4 導(dǎo)向零件、推桿、斜銷等零件的配合表面 ≤0.8 模具分型面、各模板間的結(jié)合面 ≤0.8 結(jié)構(gòu)零件的支撐面和臺(tái)肩表面 ≤1.6 非工作的非配合表面 ≤6.3 9.3 壓鑄模模具結(jié)構(gòu)材料的選擇 除成型零件外，模具結(jié)構(gòu)的常用材料應(yīng)能保證模具結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度要求和在壓鑄過程中不產(chǎn)生不允許的變形。 模具結(jié)構(gòu)的常用材料及熱處理要求，由壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊可確定，如下表9-3所示： 表9-3 模具結(jié)構(gòu)的常用材料及熱處理要求 模具結(jié)構(gòu)零件 模具結(jié)構(gòu)材料 熱處理要求 導(dǎo)柱、導(dǎo)套、斜銷等 SUJ2、T8A、T10A 50～55HRC 推桿 4Cr5MoV1Si,3Cr2W8 45～50HRC T8A、T10A 50～55HRC 復(fù)位桿 SUJ2、T8A、T10A 50～55HRC 動(dòng)、定模套板 45鋼 調(diào)質(zhì)220～250HB 模座、定模座板、推板等 30～45鋼、Q235 回火 9.4 壓鑄?？傃b的技術(shù)要求 壓鑄?？傮w裝配的技術(shù)要求如下： (1) 模具分型面對(duì)定、動(dòng)模座板安裝平面的平行度 模具分型面對(duì)定、動(dòng)模座板安裝平面的平行度可查壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊確定，如下表9-4所示： 表9-4 模具分型面對(duì)座板安裝平面的平行度規(guī)定 被測面最大直線長度 ≤160mm 公差值 0.06 (2)在分型面上，定模鑲塊和動(dòng)模鑲塊應(yīng)分別與定模套板和動(dòng)模套板齊平或允許略高，但高出量在0.05～0.10mm范圍內(nèi)。 (3)模具安裝在壓鑄機(jī)上合模后，成型鑲塊上的分型面應(yīng)保持良好的閉合狀態(tài)，允許有不大于0.05mm的局部間隙。 (4)導(dǎo)住、導(dǎo)套對(duì)定、動(dòng)模座板安裝平面的垂直度 導(dǎo)住、導(dǎo)套對(duì)定、動(dòng)模座板安裝平面的垂直度可查壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊確定，如下表9-5所示： 表9-5 導(dǎo)住、導(dǎo)套對(duì)定、動(dòng)模座板安裝平面的垂直度規(guī)定 有效導(dǎo)滑長度 ≤40mm 公差值 0.015 (5)各安裝面應(yīng)光滑平整，各模板的邊緣均應(yīng)倒角 9.5 延長壓鑄模具壽命的幾個(gè)關(guān)鍵問題 壓鑄模具生產(chǎn)對(duì)于大量復(fù)雜，高韌性的鋁、鋅、鎂、銅合金零件的生產(chǎn)提供了一種經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方式。壓鑄生產(chǎn)的不斷發(fā)展，很大程度上取決于汽車工業(yè)中壓鑄件的大量使用，在汽車工業(yè)中，減輕汽車的重量顯得越來越重要。在長期的生產(chǎn)中，人們都把焦點(diǎn)放在怎樣延長模具壽命方面。 在過去的十年中，ASSAB公司在發(fā)展壓鑄模具鋼來滿足這種要求方面起了主導(dǎo)作用，開發(fā)了VIDAR SUPREME，8407 SUPREME和QRO 90 SUPREME。壓鑄模使用商通過使用這些優(yōu)質(zhì)的模具鋼材及與之緊密相聯(lián)的熱處理工藝，在生產(chǎn)和模具使用成本方面中受益。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到良好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)及壓鑄生產(chǎn)條件的日益改善，能進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。 下面就一些常見問題作一些探討： 一：設(shè)計(jì)方面： a:冷卻水道 冷卻水道應(yīng)處于使整個(gè)模腔表面溫度盡可能均勻的位置，從冷卻和力學(xué)角度看，管道表面需光滑