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XX2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 2015 屆 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 題 目： 鋁合金箱體壓鑄模具的設(shè)計(jì) 子 題： 學(xué)生姓名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 所在系（教研室）：機(jī)電與信息工程系 下達(dá)日期：2014年7月4日 完成日期：2015年5月8日 摘 要 壓鑄模具是鑄造液態(tài)模鍛的一種方法， 一種在專用的壓鑄模鍛機(jī)上完成的工藝。它的基本工藝過程是：金屬液先低速或高速鑄造充型進(jìn)模具的型腔內(nèi)，模具有活動(dòng)的型腔面，它隨著金屬液的冷卻過程加壓鍛造，既消除毛坯的縮孔縮松缺陷，也使毛坯的內(nèi)部組織達(dá)到鍛態(tài)的破碎晶粒。毛坯的綜合機(jī)械性能得到顯著的提高。 本文運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的知識(shí)，了解壓鑄模具的工作原理，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一款鋁合金箱體壓鑄模具。通過查找相關(guān)資料，了解鋁合金箱體壓鑄模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，構(gòu)建了鋁合金箱體壓鑄模具組成結(jié)構(gòu)的總的指導(dǎo)思想，從而得出了該鋁合金箱體壓鑄模具的優(yōu)點(diǎn)是高效，經(jīng)濟(jì)，并且運(yùn)行效果好，運(yùn)行平穩(wěn)的結(jié)論。 關(guān)鍵詞：鋁合金箱體壓鑄模具;型腔；效率；模具 1 Abstract The environment of global economic development, China industries affected by other countries advanced technology at the same time, foreign enterprises and brand spread to more and more Chinese has become an opportunity. Cap pressing machine in industry through a variety of ways have been working with the relevant technology, and constantly improve their own strength and core competitiveness, and narrow the gap with developed countries. In the new market demand, update the sleeve pressing machine is a pressing matter of the moment. The production of pipe pressing machine equipment manufacturing enterprises to fully tap the potential of the market, vigorously develop the sleeves of large low cost pressing special machinery and equipment, plays a positive role in the evolution of automatic assembly, the assembly of mechanical equipment. There is a large pipe equipment on equipment safety index has strict requirements of production. In the production equipment of enterprises, give full consideration to the possible problems in the operation of the equipment, so as to reduce the noise pollution caused by vibration or improper operation of equipment phenomenon and manufacturing of domestic pipe pressing equipment with global appeal, economic, security and stability of the theme consistent. Increase and production pipe pressing equipment of new energy saving. Key word: pneumatic manipulator； cylinder； pneumatic loop； Fout degrees of freedom. 1 目 錄 摘要 1 Abstract 2 第一章 緒論 3 1.1 模具介紹 4 1.2 模具在加工工業(yè)中的地位 4 1.3 模具的發(fā)展趨勢 4 1.4 本課題的意義 4 1.5 我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 4 第二章 鋁合金箱體壓鑄模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 2.1 材料的選擇 13 2.2 壓鑄件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 2.2.1 脫模斜度 15 2.2.2 產(chǎn)品斜度 15 2.2.3 產(chǎn)品壁厚 15 2.2.4 加強(qiáng)筋 15 2.2.5 圓角 15 2.2.6 壓鑄件的精度 15 2.3 分型面的確定 15 2.4 壓鑄機(jī)的初步選擇 15 2.4.1 壓鑄機(jī)鎖模力的確定 15 2.4.2 核定投影面積 15 2.4.3 實(shí)際容量的核算 15 2.4.4 選擇壓鑄機(jī) 15 第三章 模具設(shè)計(jì) 17 3.1 確定型腔數(shù)目及排列方式 19 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 3.3 內(nèi)澆口的設(shè)計(jì) 22 3.4 直澆道的設(shè)計(jì) 22 3.5 橫澆道的設(shè)計(jì) 23 第四章 成型零部件的設(shè)計(jì) 23 第五章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23 結(jié)論 24 致謝 25 參考文獻(xiàn) 26 25 XX2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章 緒論 1.1 模具介紹 當(dāng)今社會(huì)，模具工業(yè)無所不在，各種各樣的的產(chǎn)品都需要模具來生產(chǎn)，因?yàn)槭褂媚＞呱a(chǎn)，可以大大地提高生產(chǎn)效率和制造成本，同時(shí)，產(chǎn)品的加工精度等等都能夠得到保證。在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用模具的場合非常廣泛，例如飛機(jī)，輪船，以及一個(gè)機(jī)械零部件等各個(gè)領(lǐng)域都有用到。人類社會(huì)工業(yè)的發(fā)展離不開模具這樣一個(gè)重要的生產(chǎn)工具。隨著社會(huì)的進(jìn)步，工業(yè)的發(fā)展，模具工業(yè)同樣會(huì)日新月異，隨著時(shí)間的推移，相信會(huì)迎來一個(gè)新的革新時(shí)期。 1.2 模具在加工工業(yè)中的地位 在當(dāng)今社會(huì)，工業(yè)越來越發(fā)達(dá)，模具產(chǎn)業(yè)也在不斷地飛速發(fā)展著，隨著科技的發(fā)展，模具工業(yè)的進(jìn)步，模具在當(dāng)今工業(yè)化大生產(chǎn)中起到了越來越重要的作用。因?yàn)橛辛四＞?，使工業(yè)產(chǎn)品的加工精度和效率得到了保障，大大減少了人工繁雜的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。 1.3 模具的發(fā)展趨勢 隨著工業(yè)的發(fā)展，模具工業(yè)也在飛速發(fā)展著，針對(duì)當(dāng)今社會(huì)的工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，模具的發(fā)展主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面： (1) 模具的加工與制造的自動(dòng)化程度將會(huì)繼續(xù)提高。 (2) 結(jié)構(gòu)零部件的材料的制造費(fèi)用將會(huì)慢慢下降，同時(shí)加工結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)備的精度將會(huì)提高很多。 (3) 模具的樣式將會(huì)越來越多，從單工序模具到復(fù)合模具，一次性成型復(fù)雜工件的模具將會(huì)越來越多地被應(yīng)用和生產(chǎn)。 (4) 熱流道模具在模具工業(yè)中的位置和作用將會(huì)越來越突出，應(yīng)用的領(lǐng)域也將會(huì)越來越廣泛。 (5) 工業(yè)的發(fā)展將會(huì)引領(lǐng)高壓鑄模具也不斷地發(fā)展，模具生產(chǎn)工藝和加工工藝也會(huì)逐漸走向自動(dòng)化。 (6) 模具的結(jié)構(gòu)領(lǐng)部件將會(huì)更多地利用標(biāo)準(zhǔn)零件來代替非標(biāo)零部件，這樣就增加了模具之間的互換性。同時(shí)，也可以更好地保證模具加工出來的產(chǎn)品的精度，維修和使用也更加方便快捷。 (7) 隨著社會(huì)的發(fā)展和工業(yè)的進(jìn)步，車輛的不斷增多，所以壓鑄模具，沖壓模具也將會(huì)越來越普遍地應(yīng)用到各個(gè)生產(chǎn)加工領(lǐng)域。從單工序模到復(fù)合模的過渡是模具發(fā)展的必然趨勢。 1.4 本課題的意義 在傳統(tǒng)壓鑄模具設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)周期長，一般要二到三個(gè)月的時(shí)間；設(shè)計(jì)成本高，需要往返數(shù)次制模，修模；產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，對(duì)流體在模腔內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，冷卻狀況缺乏了解。 本文以鋁合金箱體的壓鑄模具設(shè)計(jì)為例，運(yùn)用UG軟件智能分模，不但保證了模具的精確性，而且分模簡單，是設(shè)計(jì)者可以節(jié)約時(shí)間，集中精力拆模做型腔；運(yùn)用CAE分析功能，對(duì)壓鑄過程進(jìn)行模擬分析，包括充模流動(dòng)模擬、保壓過程模擬、冷卻過程模擬及翹曲模擬分析。通過模擬分析可以預(yù)測制品填充不足、熔接線、氣泡和翹曲變形等缺陷，還可以測定最佳澆口數(shù)量和位置，測定壓鑄時(shí)注射壓力以及注射時(shí)間，溶體流動(dòng)前鋒的溫度變化等系列參數(shù)；運(yùn)用專家模架系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)直接選取標(biāo)準(zhǔn)模架，構(gòu)造模具三維實(shí)體。這樣設(shè)計(jì)出來的模具具有更高的質(zhì)量，更大的準(zhǔn)確性。 現(xiàn)代的模具設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)的平臺(tái)上，運(yùn)用CAD/CAE/CAM等軟件，使現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)具有了高質(zhì)量，高效率，低成本等特點(diǎn)。 1.5我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 經(jīng)過1990年代的高速發(fā)展，中國的模具產(chǎn)業(yè)已經(jīng)達(dá)到一定的水平，生產(chǎn)能力也有了相當(dāng)大的提高，模具市場的規(guī)模也正在逐步擴(kuò)大。過去十年，中國模具工業(yè)（主要集中在汽車、電子信息以及電器）以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。 到2005年，全國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)已達(dá)3萬多家，從業(yè)人員50多萬人；模具銷售總額高達(dá)610億元，比上年增長25%；模具生產(chǎn)企業(yè)總體上任務(wù)飽滿、訂單充足。2006年，業(yè)界預(yù)測中國汽車的年度銷售數(shù)量將會(huì)比前一年增長15%，年度銷售數(shù)量將會(huì)達(dá)到640萬臺(tái)。而汽車零部件市場比汽車整車的市場更大，可以預(yù)測汽車相關(guān)模具產(chǎn)業(yè)將會(huì)有高速發(fā)展。 與2004年相比，2005年中國的模具生產(chǎn)值增加了125%，以610億人民幣居世界第三位。其中，出口比前一年增加了150%，達(dá)到了7.4億美元。目前，國內(nèi)模具行業(yè)正隨著我國制造業(yè)特別是汽車和電子產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展而逐漸步入“黃金期”。 近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；壓鑄模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快。隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷深入，“三資”及民營企業(yè)的發(fā)展較快。 在注塑模具方面，2006年，注塑模具比例進(jìn)一步上升，熱流道模具和氣輔模具水平進(jìn)一步提高，注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量已超過50噸，最精密的注塑模具精度已達(dá)到2微米。在 CAD/CAM技術(shù)得到普及的同時(shí)，CAE技術(shù)應(yīng)用越來越廣，CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，專利數(shù)量增多。 據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括10個(gè)方面： (1)模具日趨大型化。 (2)模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達(dá)到2-3微米，1微米精度的模具也將上市。 (3)多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對(duì)鋼材的性能要求越來越高。 (4)熱流道模具在壓鑄模具中的比重也將逐漸提高。 (5)隨著壓鑄成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。 (6)標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。 (7)快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。 (8)隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。 (9)以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，壓鑄模具的比例將不斷增大。由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對(duì)壓鑄模具的要求也越來越高。 (10)模具技術(shù)含量將不斷提高。 從應(yīng)用趨勢方面分析，受用戶要求模具的生產(chǎn)周期縮短影響；快速經(jīng)濟(jì)模具的開發(fā)將被重視，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，且采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。 第二章 鋁合金箱體壓鑄模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 材料的選擇 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，但使壓鑄性下降。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，但降低了耐蝕性和壓鑄性，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)品的成型材料是鋁硅合金，合金牌號(hào)YZAlSi12,該材料鑄造性能好，密度小，強(qiáng)度高，耐蝕性、耐磨性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好。 2.2 壓鑄件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 合金壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性是指壓鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)成型工藝方法的適應(yīng)性。在壓鑄件生產(chǎn)過程中,一方面成型會(huì)對(duì)壓鑄件的結(jié)構(gòu),形狀,尺寸精度等諸方面提出要求,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度,保證生產(chǎn)出價(jià)廉物美的產(chǎn)品；另一方面,模具設(shè)計(jì)者通過對(duì)給定壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析,弄清壓鑄件生產(chǎn)的難點(diǎn),為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù)。 2.2.1脫模斜度 壓鑄件從凹模型腔中脫出或從型芯上推出時(shí),為了防止受阻力及劃傷其表面,在壓鑄件上所有與模具脫模方向平行的表面,須設(shè)計(jì)脫模斜度，脫模斜度的大小取決于壓鑄件的合金材料、壓鑄件的形狀及型芯或型腔的粗糙度等。鋁合金脫模斜度推薦的最小脫模斜度外表面為0015內(nèi)表面為0030，非配合面的最小脫模斜度外表面為0030內(nèi)表面為10。 2.2.2產(chǎn)品壁厚 壓鑄件應(yīng)該設(shè)計(jì)成合理的薄壁件，盡量壁厚均勻，同一壓鑄件上，最大壁厚與最小壁厚之比不要大于３：１.根據(jù)固定座各個(gè)面的面積大小和盡量使壁厚均勻得原則，設(shè)定固定座基本壁厚為2.5mm，兩空心圓筒之間的連接部位厚度為3mm。 2.2.3加強(qiáng)筋 螺栓固定座容易被拉斷，要設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋來增加它的強(qiáng)度和剛度。加強(qiáng)筋的高度為一毫米。 2.2.4圓角 壓鑄件應(yīng)該設(shè)計(jì)成合理的圓角，以避免在壓鑄件上造成應(yīng)了力集中而產(chǎn)生裂紋，大大的降低壓鑄件的強(qiáng)度。圓角可以顯著提高壓鑄件的性能和壓鑄模具的強(qiáng)度，還可以使金屬液流動(dòng)暢通，少產(chǎn)生紋亂，減少壓力損失，使氣體容易排出等。 2.2.5壓鑄件的精度 尺寸精度是壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝的關(guān)鍵特征之一，它影響到壓鑄模的設(shè)計(jì)，壓鑄工藝的選擇和壓鑄的制造，從而關(guān)系到壓鑄件的質(zhì)量和成本。影響壓鑄件的尺寸精度的因素有：成型零件的制造誤差；合金收縮率導(dǎo)致的誤差；壓鑄模具在使用過程中磨損引起的誤差；壓鑄模的安裝和配合引起的誤差；壓鑄件在模具中不同的位置引起的誤差；壓鑄工藝變化引起的誤差等等。固定座產(chǎn)品圖如圖2.2.5所示： 2.3 分型面的確定 分型面的定義：壓鑄模的定模與動(dòng)模接合表面通常稱為分型面，分型面是由壓鑄件的分型線所決定的，而模具上垂直于鎖模力方向的接合面，即為基本分型面。 壓鑄件分型面設(shè)計(jì)的原則： （1）開模時(shí)，能保持鑄件隨動(dòng)模移動(dòng)方向脫出定模；使鑄件保留在動(dòng)模內(nèi)；并且為便于從動(dòng)模內(nèi)取出鑄件，分型面應(yīng)取在鑄件的最大截面上。 （2）有利于澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的合理布置。 （3）為保證鑄件的尺寸精度，應(yīng)使尺寸精度要求高的部分盡可能位于同一半壓鑄模內(nèi)。 （4）使壓鑄模的結(jié)構(gòu)簡化并有利于加工。 （5）其他：如考慮鑄造合金的性能，避免壓鑄機(jī)承受臨界負(fù)荷（或避免接近額定投影面積）。 由于固定座上下結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在對(duì)稱面的斷面輪廓最大，同時(shí)型芯放置在動(dòng)模上，可以做到壓鑄件對(duì)動(dòng)模上型芯的包緊力大于對(duì)定模的包緊力，所以選擇直線分型面，并且分型面設(shè)置在固定座中間的對(duì)稱面上。 2.4 壓鑄機(jī)的初步選擇 2.4.1壓鑄機(jī)鎖模力的確定 在一般情況下，壓鑄機(jī)的鎖模力可按下式計(jì)算: F鎖≥kp（A件+A澆）/10[2](2.1) 式中F鎖—壓鑄機(jī)的鎖模力，kN； k—安全系數(shù)，一般取k=1.25； p—壓射比壓，MPa； A件—壓鑄件在主分型面上的投影面積，cm2； A澆—澆注與溢流、排氣系統(tǒng)的正投影面積之和，一般也可取A澆=0.3A件，cm2；查表得，鋁合金常用壓射比壓的推薦范圍值為50~80MPa，取p=60MPa，A件=55cm2求得F鎖≥536KN。 2.4.2核定投影面積 應(yīng)滿足A總＜A澆(2.2) 式中A總為實(shí)際澆注的正投影面積，cm2；A澆為壓鑄機(jī)標(biāo)定的最大投影面積，cm2。 經(jīng)計(jì)算得A總=71.5cm2，A澆=110cm2。滿足要求。 2.4.3壓室實(shí)際容量的核算 應(yīng)滿足G澆＜（0.6～0.8）室[2](2.3) G澆=（V件+V澆+V余）p=126g G室=700g，滿足要求。 2.4.4選壓鑄機(jī) 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,經(jīng)查資料可選用選用J116D型臥式冷室壓鑄機(jī)，相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表2.1所示 第三章 模具設(shè)計(jì) 3.1 確定型腔數(shù)目及排列方式 1）由于該工件較小，然后考慮到注射機(jī)的成型鎖模力，我們采用一模一腔的設(shè)計(jì)思路來設(shè)計(jì)該模具。 2）同時(shí)考慮到注射機(jī)的額定注射量以及產(chǎn)品的制作精度，模具的型腔數(shù)不能太多，所以在這里綜合以上因素，決定采用一模一腔來制作該產(chǎn)品，故模具的型腔數(shù)目為一個(gè)。 一模一腔的模具所需要的鎖模力和注射量都在注射機(jī)額定的范圍內(nèi)，且制作出來的產(chǎn)品精度比較容易控制，外形不易變形，所以采用該型腔數(shù)目來制作加工鋁合金箱體這個(gè)產(chǎn)品。 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 將金屬液引入到型腔的通道為澆注系統(tǒng)。它是從壓室開始到內(nèi)澆口為止的進(jìn)料通道的總稱。一般有四部分組成：直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口、余料。選用的壓鑄機(jī)不同，采用不同的澆注系統(tǒng)。圖3.2是各類型壓鑄機(jī)所采用的澆注系統(tǒng)。 對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本原則： （1）了解鋁合金的成型性能 （2）盡量避免或減少熔接痕 （3）有利于型腔中氣體排出 （4）防止型芯的變形和嵌件的位移 （5）盡量采用較短的流程充滿型腔 （6）流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核 為了提高成型效率和綜合考慮以上的基本設(shè)計(jì)原則并結(jié)合制件質(zhì)量要求，本模具應(yīng)采用潛伏澆口，由產(chǎn)品底部進(jìn)料。 澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算d=（0.14～0.20） 式中 d—澆口直徑（mm） —壓鑄件在澆口處的壁厚（mm） A—型腔的表面積㎜2 d=（0.14～0.20）20303.8≈1.0mm (澆口直徑也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取 d=1.0mm)澆口錐角取 ;澆口傾斜角取 。 3.3 內(nèi)澆口的設(shè)計(jì) 內(nèi)澆口是指橫澆道到型腔的一段澆道，其作用是是使橫澆道輸送出來的低速金屬液加速并形成理想的流態(tài)而順序地填充型腔，它直接影響金屬液的填充形式和鑄件質(zhì)量，因此是一個(gè)主要澆道。 設(shè)計(jì)內(nèi)澆口時(shí)，主要是確定內(nèi)澆口的位置和方向，并預(yù)計(jì)合金充填過程的流態(tài)，可能出現(xiàn)的死角區(qū)和裹氣部位，以便設(shè)置適當(dāng)?shù)囊缌鞑酆团艢獠邸? 內(nèi)澆口設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1、從內(nèi)澆口進(jìn)入型腔的金屬液，應(yīng)首先填充深腔處難以排氣的部位，然后充填其他部位，并注意不要過早的封閉分型面、排氣槽，以便于型腔中的氣體能夠順利排除。 2、金屬液進(jìn)入型腔后，不正面沖擊型壁和型芯，力求減少動(dòng)能損耗，避免因沖擊而受侵蝕發(fā)生粘?，F(xiàn)象，致使該處過早損壞。3、應(yīng)盡可能采用單個(gè)內(nèi)澆口而少用分支澆口（大型鑄件、箱體和框架類以及結(jié)構(gòu)形式特殊的鑄件除外），以避免多路金屬液匯流互相撞擊，形成渦流，產(chǎn)生裹氣和氧化物夾雜等缺陷。對(duì)有加強(qiáng)肋的鑄件，應(yīng)使內(nèi)澆口導(dǎo)入金屬液的流向和加強(qiáng)肋方向一致。 4、形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，應(yīng)采用較薄的內(nèi)澆口，以保證有足夠的填充速度。對(duì)一般結(jié)構(gòu)形狀的鑄件，以保證最終靜壓力的傳遞作用，應(yīng)采用較厚的內(nèi)澆口，并設(shè)在鑄件的厚處。 5、內(nèi)澆口設(shè)置位置應(yīng)使金屬液充填壓鑄型腔各部分時(shí)，流程最短，流向改變小，以減少填充過程中能量的損耗和溫度降低。 此外，還要考慮到鑄件的加工、粗糙度及切除澆口是否對(duì)技術(shù)要求有影響等有關(guān)問題。 內(nèi)澆口的主要形式如圖3.6所示。其中圖a因除去內(nèi)澆口時(shí)易損傷鑄件，因此較少采用。圖b、c適應(yīng)于平板類鑄件。圖d適用于壁厚鑄件，圖b、c、d在去除澆口時(shí)都不會(huì)損傷鑄件。圖e、f、g、h適用于深腔鑄件（其中圖f制造較困難），因?yàn)樗鼈兙哂泻侠淼慕饘僖阂敕较?，有利于型腔排氣及避免金屬液進(jìn)入型腔時(shí)沖擊型芯 。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： An=180G（3.1）式中An為內(nèi)澆口面積,mm2）; G為壓鑄件質(zhì)量，kg 求得An約為11.34mm2 內(nèi)澆口的厚度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為1.0～1.8mm：內(nèi)澆口的寬度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為壓鑄件邊長的0.6～0.8倍。選用內(nèi)澆口的厚度為1.5mm，寬度為16.5mm，長度為2mm。 3.4直澆道設(shè)計(jì) 直澆道是指從澆口套到橫澆道為止的一段澆道，它是傳遞金屬液壓力的首要澆道，其尺寸大小可以影響金屬液的流動(dòng)速度、充型時(shí)間、氣體的儲(chǔ)存空間和壓力損失的大小，起著能否使金屬液平穩(wěn)引入橫澆道和控制金屬液充型條件的作用。選用壓鑄機(jī)的類型不同，直澆道的結(jié)構(gòu)也不同。圖3.5為臥式冷室壓鑄機(jī)用直澆道的結(jié)構(gòu)，它又壓鑄機(jī)上的壓室和壓鑄模上的澆口套組成，在直澆道上的一段稱為余料，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： 1、根據(jù)所需壓射比壓和壓室充滿度選定壓室和澆口套的內(nèi)徑D。 2、澆口套的長度應(yīng)不小于壓鑄機(jī)壓射沖頭的跟蹤距離，便于余料從壓室中脫出。 3、橫澆道入口應(yīng)開設(shè)在壓室上部內(nèi)徑三分之二以上部分，避免金屬液在重力作用下進(jìn)入橫澆道，提前開始凝固。 4、分流器上形成余料的凹腔的深度等于內(nèi)澆道的深度，直徑與澆口套相等，沿圓周的脫模斜度約為5。 5、有時(shí)將壓室和澆口套制成一體，形成整體式壓室。整體式壓室內(nèi)孔精度高，壓射時(shí)阻力小，但加工復(fù)雜，通用性差。 6、采用深導(dǎo)入式直澆道（圖3.4），可以提高壓室的充滿度，減小深型腔壓鑄模的體積，當(dāng)使用整體式壓室時(shí)，有利于采用標(biāo)準(zhǔn)壓室或先有的壓室。 圖3.4 7、壓室和澆口套的內(nèi)孔，應(yīng)在熱處理和精磨后，在沿軸線方向進(jìn)行研磨，其表面粗糙度不大于Ra0.2。 直澆道部分澆口套的結(jié)構(gòu)見圖3.5。圖a裝拆方便，壓室同澆口套同軸度偏差較大。圖b裝拆方便，壓室同澆口套同軸度偏差小，但澆口套耗料較多。圖c裝卸不便，壓室同澆口套同軸度偏差較大。圖d澆口套通冷卻水，模具熱平衡好，有利于提高生產(chǎn)率。圖e采用整體壓室時(shí)點(diǎn)澆口的澆口套。圖f用于臥式冷壓室壓鑄機(jī)，采用中心澆口的澆口套。 圖3.5 3.5橫澆道設(shè)計(jì) 橫澆道是指由直澆道到內(nèi)澆口的一段澆道，它的作用是將金屬液引入內(nèi)澆口，并可以借助橫澆道中的打體積金屬液來預(yù)熱模具，當(dāng)鑄件冷卻收縮時(shí)用來補(bǔ)縮和傳遞靜壓力。 橫澆道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1、橫澆道的的截面積應(yīng)從直澆道其到內(nèi)澆道為止逐漸縮小，如在橫澆道中出現(xiàn)截面積擴(kuò)大的情況，金屬液流過這里時(shí)則會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓，必會(huì)吸收分型面上的空氣，增加金屬液流動(dòng)過程中的渦流。 2、橫澆道應(yīng)具有一定得厚度和長度，若橫澆道過薄，則熱量損失大；若過厚是冷卻速度慢，影響生產(chǎn)率，增大金屬消耗。保持一定長度的目的在于對(duì)金屬液起到穩(wěn)流和導(dǎo)向的作用。 3、橫澆道截面積在任何情況下都不應(yīng)小于內(nèi)澆口截面積。多腔壓鑄模主橫澆道截面積應(yīng)大于各分支橫澆道面積之和。 4、根據(jù)工藝上的需要可布置盲澆道，以改善模具熱平衡條件，容納冷污金屬液、余料殘?jiān)蜌怏w。 5、對(duì)于臥式冷室壓鑄機(jī)，在一般情況下，橫澆道入口應(yīng)位于直澆道的上方，防止壓室中的金屬液過早流入橫澆道。 6、對(duì)于熱室壓鑄機(jī)，橫澆道截面積應(yīng)小于噴嘴口小端截面積。 第四章 成型零部件的設(shè)計(jì) 4.1成型零件的性能要求 經(jīng)查有關(guān)資料可知ZZnAI4Cu1Y的收縮率是0.3%～0.8% 平均收縮率為: S=（0.3%+0.8%）/2=0.55% 型腔工作部位的尺寸： 型腔徑向尺寸 型腔深度尺寸 型芯徑向尺寸 型芯高度尺寸 中心距尺寸 式中 L—壓鑄件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm） l—壓鑄件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm） H—壓鑄件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） h—壓鑄件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm） C—壓鑄件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） x—修正系數(shù)，取0.5～0.75 △—壓鑄件公差（mm） —模具制造公差，?。?/3～1/4）△。 各工作部位尺寸計(jì)算結(jié)果詳見相應(yīng)零件圖紙所標(biāo)明 4.2 成型零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算 為了方便加工和熱處理，其型芯整體鑲嵌式，型腔為整體鑲嵌式。因此，型腔的強(qiáng)度和剛度按型腔整體式計(jì)算。由于型腔壁厚計(jì)算比較麻煩，也可參考經(jīng)驗(yàn)推薦數(shù)據(jù)。 4.3.強(qiáng)度、剛度計(jì)算 設(shè)計(jì)好一套模具，必須考慮到它的強(qiáng)度和剛度方面，因?yàn)槟＞呤窃诟邷叵旅孀鳂I(yè)的，并且高壓，所以校核各個(gè)結(jié)構(gòu)零部件的強(qiáng)度和剛度是必須的。只有這樣，才能更好地使模具應(yīng)用的時(shí)間長，使用方便，維修少。 壓鑄件成型過程中不產(chǎn)生溢料 保證壓鑄件的尺寸精度 壓鑄件尺寸 經(jīng)驗(yàn)公式[δ] <10 Δi/3 >10～50 Δi/[3(1+Δi)] >50～200 Δi/[5(1+Δi)] 第五章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1脫模力的估算 脫模力的估算: tF=KXpXA (3.4) 式中tF—壓鑄件脫模所需的脫模力，N； P—擠壓力，鋁合金一般?。?0～12); A—壓鑄件的包緊型芯的側(cè)面積，cm2； K—安全系數(shù)，一般取1.2左右; tF=1.2（11610）=392.7N; 壓鑄成型每一循環(huán)中，壓鑄必須準(zhǔn)確無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、壓鑄件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作，致使模具結(jié)構(gòu)簡單。 2、推桿設(shè)置不能影響模具的強(qiáng)度。防止壓鑄件結(jié)構(gòu)變形或損壞，正確分析壓鑄件對(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。 3、推桿應(yīng)設(shè)置在壓鑄件受包緊力最大的地方。由于壓鑄件收縮 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)施于壓鑄件剛性和強(qiáng)度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防壓鑄件變形或損壞。 4、推桿應(yīng)與型芯的表面齊平。力求良好的壓鑄件外觀，在選擇頂 相互位置時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在壓鑄件內(nèi)部或?qū)鸿T件影響不大的部位。在采用推桿脫模時(shí)，尤其要注意這個(gè)問題。 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。根據(jù)制件的形狀，本模具可以設(shè)計(jì)為推桿推出。 結(jié) 論 通過這段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度。本文所設(shè)計(jì)的是鋁合金箱體壓鑄模具的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 時(shí)間過得真快啊，一轉(zhuǎn)眼就思念大學(xué)時(shí)光就過去了，著這四年里，我學(xué)會(huì)了很多知識(shí)，也讓我懂的了很多做人的道理。 參考文獻(xiàn) [1] 鄭淑芳 機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究與探討 北京：科學(xué)出版社，2004.5 [2] 黃長藝 壓鑄模具概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [3] 周宏甫 壓鑄模具的創(chuàng)新設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004.3 [4] 姜繼海，宋錦春，高常識(shí). 鋁合金箱體壓鑄模具工作原理.高等教育出版社，2002.8 [5] 張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4 [6] 錢平. 加工專機(jī)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [7] 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Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space 致 謝 至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時(shí)，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個(gè)愛貪玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認(rèn)真加負(fù)責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達(dá)開朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，查找了各類的鋁合金箱體壓鑄模具的設(shè)計(jì)資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動(dòng)和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識(shí)，在此對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。