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華東交通大學(xué)理工學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 開題報告 題 目 罩殼 壓鑄模具設(shè)計 分 院 機電分院 專 業(yè) 材料成型及控制工程 班 級 材料 2 班 學(xué) 號 20060410210210 姓 名 曾智洋 指導(dǎo)教師 莊文瑋 填表日期 2010 年 03 月 23 日 一 目 的 及 意 義 壓 鑄 是 一 種 合 金 液 在 高 壓 作 用 下 高 速 填 充 型 腔 并 在 高 壓 下 凝 固 形 成 鑄 件 的 特 殊 鑄 造 方 法 主 要 用 于 有 色 金 屬 如 鋅 合 金 鋁 合 金 鎂 合 金 銅 合 金 等 其 主 要 特 點 是 高 壓 和 高 速 常 用 壓 力 為 數(shù) 十 甚 至 上 百 兆 帕 填 充 速 度 內(nèi) 澆 口 速 度 約 為 16 80 米 秒 金 屬 液 填 充 模 具 型 腔 的 時 間 極 短 約 為 0 01 0 2 秒 作 為 一 種 少 無 切 削 的 成 形 方 法 壓 鑄 具 有 生 產(chǎn) 效 率 高 鑄 件 尺 寸 精 度 高 表 面 粗 糙 度 好 經(jīng) 濟 指 標 優(yōu) 良 的 優(yōu) 點 可 以 節(jié) 省 大 量 機 加 工 工 序 和 設(shè) 備 節(jié) 約 原 材 料 在 節(jié) 能 降 耗 追 求 可 持 續(xù) 發(fā) 展 的 浪 潮 中 壓 鑄 在 在 制 造 業(yè) 尤 其 是 規(guī) 模 化 產(chǎn) 業(yè) 獲 得 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 和 迅 速 的 發(fā) 展 就 世 界 范 圍 而 言 壓 鑄 業(yè) 發(fā) 展 的 主 要 推 動 力 是 汽 車 業(yè) 的 發(fā) 展 這 是 由 于 汽 車 生 產(chǎn) 商 追 求 整 車 輕 量 化 的 原 因 由 于 鋁 的 質(zhì) 量 比 較 輕 在 汽 車 業(yè) 中 鋁 合 金 是 應(yīng) 用 最 廣 泛 發(fā) 展 最 快 的 輕 金 屬 鋁 合 金 在 汽 車 工 業(yè) 中 的 應(yīng) 用 以 壓 鑄 為 主 要 工 藝 壓 鑄 占 全 部 鑄 造 方 法 的 55 左 右 我 國 鋁 合 金 壓 鑄 件 占 主 導(dǎo) 地 位 其 應(yīng) 用 范 圍 正 在 不 斷 擴 大 年 產(chǎn) 量 持 續(xù) 上 升 過 去 鋁 合 金 鑄 件 多 用 于 變 速 箱 汽 缸 頭 油 泵 化 油 器 等 不 受 強 烈 沖 擊 的 外 殼 由 于 汽 車 需 要 更 薄 壁 和 更 強 韌 的 結(jié) 構(gòu) 件 能 夠 熱 處 理 和 焊 接 的 高 品 質(zhì) 壓 鑄 件 的 應(yīng) 用 范 圍 也 越 來 越 大 采 用 鋁 合 金 真 空 壓 鑄 的 底 盤 結(jié) 構(gòu) 件 正 在 逐 漸 取 代 鋼 鐵 鑄 件 或 鍛 件 伴 隨 著 汽 車 壓 鑄 件 的 功 能 和 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 的 不 斷 擴 大 壓 鑄 業(yè) 獲 得 了 前 所 未 有 的 發(fā) 展 機 遇 市 場 競 爭 不 斷 加 劇 壓 鑄 件 正 在 向 大 型 化 復(fù) 雜 化 及 高 性 能 的 方 向 發(fā) 展 在 這 種 情 況 下 必 須 不 斷 提 高 壓 鑄 件 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 降 低 生 產(chǎn) 成 本 加 速 新 品 交 付 周 期 才 能 提 升 企 業(yè) 的 核 心 競 爭 力 壓 鑄 模 設(shè) 計 在 壓 鑄 生 產(chǎn) 中 起 著 至 關(guān) 重 要 的 作 用 高 新 技 術(shù) 特 別 是 計 算 機 技 術(shù) 在 壓 鑄 模 設(shè) 計 中 的 應(yīng) 用 明 顯 地 提 高 了 壓 鑄 設(shè) 計 質(zhì) 量 促 進 了 壓 鑄 業(yè) 的 飛 速 發(fā) 展 目 前 壓 鑄 生 產(chǎn) 常 用 的 計 算 機 技 術(shù) 包 括 CAD 計 算 機 輔 助 壓 鑄 模 設(shè) 計 技 術(shù) CAE 計 算 機 模 擬 分 析 技 術(shù) CAM 計 算 機 輔 助 制 造 技 術(shù) 以 及 RPM 快 速 原 型 制 造 等 這 些 技 術(shù) 是 改 造 傳 統(tǒng) 生 產(chǎn) 方 式 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 它 以 計 算 機 軟 件 的 形 式 為 用 戶 提 供 多種 有 效 的 輔 助 工 具 使 工 程 技 術(shù) 人 員 能 借 助 計 算 機 對 產(chǎn) 品 模 具 結(jié) 構(gòu) 壓 鑄工 藝 數(shù) 控 加 工 及 成 本 等 進 行 設(shè) 計 和 優(yōu) 化 其 中 CAD 改 變 了 壓 鑄 模 設(shè) 計 中 傳 統(tǒng) 的 手 工 畫 圖 的 模 式 不 僅 能 輕 松 完 成 復(fù) 雜 零 件 的 壓 鑄 模 設(shè) 計 拓 寬 了 壓 鑄 件 的 產(chǎn) 品 范 圍 而 且 減 輕 了 設(shè) 計 勞 動 強 度 將 設(shè) 計 人 員 從 從 繁 冗 的 繪 圖 和 計 算 中 解 放 出 來 以 從 事 更 多 的 創(chuàng) 造 性 工 作 同 時 CAD 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 為 后 續(xù) 的 CAM 和 CAE 奠 定 了 基 礎(chǔ) 從 而 為 提 高 壓 鑄 模 設(shè) 計 和 加 工 質(zhì) 量 提 高 新 品 開 發(fā) 速 度 降 低 壓 鑄 模 設(shè) 計 和 制 造 成 本 縮 短 壓 鑄 件 開 發(fā) 周 期 創(chuàng) 造 了 極 為 有 利 的 條 件 是 未 來 壓 鑄 模 設(shè) 計 的 發(fā) 展 方 向 本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計 正 是 利 用 CAD 技 術(shù) 來 完 成 閥 蓋 壓 鑄 模 的 設(shè) 計 通 過 本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計 不 僅 可 以 鞏 固 所 學(xué) 的 理 論 知 識 還 可 以 培 養(yǎng) 運 用 所 學(xué) 專 業(yè) 理 論 知 識 的 能 力 同 時 提 高 了 應(yīng) 用 Pro E 軟 件 的 能 力 因 而 是 一 次 很 好 的 理 論 和 實 踐 相 結(jié) 合 的 鍛 煉 機 會 本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計 源 于 生 產(chǎn) 實 際 對 于 我 們 今 后 從 事 實 際 技 術(shù) 工 作 有 很 大 的 幫 助 有 利 于 我 們 掌 握 壓 鑄 模 設(shè) 計 的 過 程 和 要 點 熟 悉Pro E 軟 件 在 壓 鑄 模 設(shè) 計 中 的 應(yīng) 用 步 驟 為 日 后 的 工 作 打 下 一 個 堅 實 的 基 礎(chǔ) 二 國 外 壓 鑄 現(xiàn) 狀 及 國 內(nèi) 壓 鑄 的 發(fā) 展 特 點 2 1 國 外 壓 鑄 業(yè) 現(xiàn) 狀 由 于 科 學(xué) 技 術(shù) 水 平 的 提 高 和 經(jīng) 濟 的 發(fā) 展 以 轎 車 為 主 體 的 汽 車 工 業(yè) 的 蓬 勃 發(fā) 展 加 速 了 壓 鑄 工 業(yè) 水 平 的 提 升 總 體 來 說 無 論 是 發(fā) 展 中 國 家 還 是 發(fā) 達 國 家 壓 鑄 工 業(yè) 都 是 在 發(fā) 展 中 以 美 國 日 本 德 國 等 為 代 表 的 工 業(yè) 發(fā) 達 國 家 雖 然 工 業(yè) 發(fā) 展 處 于 平 衡 或 有 時 下 降 特 別 是 鑄 造 業(yè) 在 上 世 紀 九 十 年 代處 于 產(chǎn) 量 降 低 時 期 但 由 于 汽 車 輕 量 化 日 益 受 到 重 視 許 多 鑄 鐵 件 已 被 鑄 鋁件 所 代 替 鎂 鑄 件 的 生 產(chǎn) 及 市 場 也 在 迅 速 擴 大 使 得 壓 鑄 業(yè) 的 技 術(shù) 上 平 和 生產(chǎn) 規(guī) 模 不 斷 上 升 美 國 是 名 符 其 實 的 壓 鑄 件 生 產(chǎn) 大 國 美 國 的 壓 鑄 工 業(yè) 很 發(fā) 達 產(chǎn) 量 和 技 術(shù) 都 屬 全 球 首 位 美 國 壓 鑄 業(yè) 的 發(fā) 展 對 全 球 有 一 定 的 影 響 近 年 來 保 持 略 有 增 長 由 于 汽 車 工 業(yè) 對 壓 鑄 件 需 求 的 急 劇 增 長 在 本 國 總 體 經(jīng) 濟 不 景 氣 的 背 景 下 日 本 壓 鑄 取 得 了 令 人 驚 異 的 增 長 速 度 壓 鑄 年 產(chǎn) 量 不 斷 創(chuàng) 出 新 高 德 國 鎂 壓 鑄 件 的 產(chǎn) 量 在 大 幅 度 的 增 加 另 一 方 面 企 業(yè) 之 間 的 兼 并 和 重 組 的 趨 勢 也 在 加 劇 為 緩 解 競 爭 壓 力 降 低 成 本 發(fā) 達 國 家 壓 鑄 廠 家 紛 紛 移 師 海 外 發(fā) 展 同 時 國 際 上 大 型 汽 車 廠 家 的 零 部 件 采 購 進 入 全 球 化 時 代 在 這 種 大 環(huán) 境 中 發(fā) 展 中 國 家 的 壓 鑄 業(yè) 獲 得 了 難 得 的 機 遇 近 10 年 來 的 發(fā) 展 非 常 迅 速 中 國 平 均 年 增 長 率 在 10 以 上 東 南 亞 地 區(qū) 和 中 國 臺 灣 地 區(qū) 都 非 常 活 躍 世 界 各 國 壓 鑄 件 的 產(chǎn) 量 及 市 場 狀 況 表 1 統(tǒng) 計 數(shù) 據(jù) 表 明 大 多 數(shù) 國 家 的 鋁 合 金 壓 鑄 件 占 總 量 的 70 左 右 鋅 合 金 壓 鑄 件 僅 次 于 鋁 合 金 壓 鑄 件 每 個 國 家 都 是 汽 車 制 造 業(yè) 驅(qū) 動 著 壓 鑄 行 業(yè) 汽 車 業(yè) 使 用 的 壓 鑄 件 不 低 于 48 美 國 多 者 可 達 80 日 本 表 1 世 界 各 國 壓 鑄 件 的 產(chǎn) 量 及 市 場 狀 況 壓鑄件產(chǎn)量 t D 或者 E 各行業(yè)所占的市場份額比例 國家 A B C D E E F G H I J K L 中國 2089 93 1724 7271 2 157 5 116 6 64 5 11 4 5 4 9 9 5 7 8 8 日本 7118 2120 4086 930 28 79 6 8 6 5 4 7 6 88 4 9 8 7 西班 牙 8600 0 2300 0 65 15 65 16 3 5 0 8 2 5 德國 2714 25 3872 6591 5 215 72 61 2 1 4 3 8 5 0 8 27 5 印度 1750 00 5200 250 60 5 10 20 墨西 哥 50 33 加拿 大 8205 6 1094 6 2150 0 60 11 49 5 13 2 美國 6118 12 2059 3 1737 28 430 160 48 11 8 11 澳大 利亞 5400 0 300 6000 90 80 20 注 A 鋁 合 金 B 鎂 合 金 C 鋅 合 金 D 壓 鑄 廠 數(shù) 量 E 壓 鑄 車 間 數(shù) 量 F 汽 車 G 日 用 器 具 H 機 械 工 業(yè) I 電 機 電 器 J 電 子 工 業(yè) K 國 防 工 業(yè) L 其 他 2 2 國 內(nèi) 壓 鑄 業(yè) 的 發(fā) 展 特 點 我 國 壓 鑄 業(yè) 經(jīng) 歷 了 半 個 世 紀 的 發(fā) 展 特 別 是 近 l0 余 年 來 由 于 國 民 經(jīng) 濟 的 高 速 發(fā) 展 汽 車 摩 托 車 工 業(yè) 的 突 飛 猛 進 推 動 了 壓 鑄 生 產(chǎn) 的 迅 速 增 長 壓 鑄 業(yè) 的 市 場 前 景 持 續(xù) 看 好 壓 鑄 企 業(yè) 和 從 業(yè) 人 員 增 多 規(guī) 模 擴 大 壓 鑄 件 正在 向 大 型 化 復(fù) 雜 化 薄 壁 化 高 性 能 化 高 精 度 化 以 及 集 成 化 方 向 發(fā) 展 如 東 風(fēng) 本 田 東 風(fēng) 日 產(chǎn) 以 及 上 海 皮 爾 伯 格 公 司 都 已 經(jīng) 實 現(xiàn) 轎 車 鋁 合 金 缸 體 的大 批 量 生 產(chǎn) 壓 鑄 市 場 的 發(fā) 展 得 益 于 壓 鑄 技 術(shù) 的 進 步 這 些 先 進 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 為 高 質(zhì) 量 壓 鑄 件 的 大 量 生 產(chǎn) 創(chuàng) 造 了 條 件 總 的 說 來 我 國 壓 鑄 業(yè) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 具 有 下 列 特 點 1 壓 鑄 設(shè) 備 能 力 提 升 壓 鑄 機 的 自 動 化 程 度 出 現(xiàn) 飛 躍 由 于 國 內(nèi) 制 造 水 平 的 整 體 提 高 和 引 進 先 進 的 計 算 機 控 制 技 術(shù) 我 國 的 壓 鑄 機 制 造 能 力 大 幅 提 升 出 現(xiàn) 了 許 多 具 備 較 強 技 術(shù) 實 力 的 大 型 壓 鑄 機 制 造 廠 商 如 深 圳 領(lǐng) 威 科 技 公 司 無 錫 新 佳 盛 公 司 等 2 壓 鑄 模 制 造 水 平 大 幅 提 高 壓 鑄 模 制 造 周 期 縮 短 壓 鑄 模 使 用 得 以 延 長 壽 命 除 了 選 用 優(yōu) 秀 的 熱 作 模 具 鋼 外 大 型 模 具 廠 家 紛 紛 采 用 數(shù) 控 加 工 電 火 花 線 切 割 和 模 具 拋 光 技 術(shù) 來 提 高 模 具 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 采 用 真 空 淬 火 等 熱 處 理 工 藝 來 提 高 模 具 的 硬 度 和 剛 性 3 大 量 壓 鑄 新 工 藝 得 到 應(yīng) 用 為 降 低 鑄 件 廢 品 率 改 善 壓 鑄 件 的 熱 處 理 性 能 和 焊 接 性 能 真 空 壓 鑄 技 術(shù) 半 固 態(tài) 技 術(shù) 擠 壓 鑄 造 技 術(shù) 被 應(yīng) 用 到 壓 鑄 生 產(chǎn) 中 4 壓 鑄 新 材 料 的 研 究 和 應(yīng) 用 得 到 推 廣 一 些 改 善 了 合 金 性 能 的 復(fù) 合 材 料 正 在 從 科 研 院 校 鑄 件 應(yīng) 用 到 企 業(yè) 生 產(chǎn) 實 踐 中 鎂 合 金 壓 鑄 的 應(yīng) 用 更 是 遍 地 開 花 從 熔 煉 壓 鑄 表 面 處 理 到 回 收 再 利 用 形 成 了 完 整 的 產(chǎn) 業(yè) 鏈 正 在 產(chǎn) 生 規(guī) 模 效 益 5 CAD CAM CAE 技 術(shù) 是 提 高 壓 鑄 技 術(shù) 水 平 的 重 要 途 徑 能 明 顯 提 升 企 業(yè) 的 競 爭 力 因 而 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 CAD CAM 技 術(shù) 在 國 內(nèi) 的 應(yīng) 用 日 益 成 熟 CAE 技 術(shù) 也 越 來 越 受 到 大 型 企 業(yè) 的 重 視 6 先 進 的 管 理 理 念 被 導(dǎo) 入 到 企 業(yè) 的 日 常 管 理 中 如 TS16949 質(zhì) 量 體 系 豐 田 模 式 日 產(chǎn) 模 式 等 加 強 了 壓 鑄 生 產(chǎn) 過 程 的 控 制 有 效 地 降 低 了 企 業(yè) 的 浪 費 三 主 要 研 究 內(nèi) 容 及 可 行 性 分 析 3 1 主 要 研 究 內(nèi) 容 根 據(jù) 圖 紙 對 罩 殼 零 件 進 行 工 藝 分 析 并 確 定 分 型 方 案 澆 注 系 統(tǒng) 位 置 和 大 小 抽 芯 方 案 頂 出 方 案 等 然 后 選 擇 合 適 的 壓 鑄 機 及 相 關(guān) 參 數(shù) 在 此 基 礎(chǔ) 上 進 一 步 確 定 模 具 整 體 結(jié) 構(gòu) 布 置 方 案 最 后 采 用 Pro E 軟 件 完 成 罩 殼 壓 鑄 模 的 模 具 設(shè) 計 3 2 可 行 性 分 析 該 壓 鑄 件 為 長 方 體 模 腔 較 深 頂 部 無 孔 內(nèi) 腔 有 長 凸 臺 壁 厚 較 薄 而 均 勻 一 般 為 2mm 材 料 采 用 zl102 鋁 合 金 為 了 做 好 本 次 設(shè) 計 本 人 查 閱 了 大 量 的 參 考 文 獻 從 理 論 上 做 好 充 足 的 準 備 進 行 了 模 具 設(shè) 計 與 制 造 專 業(yè) 學(xué) 習(xí) 同 時 學(xué) 習(xí) 了 材 料 成 型 原 理 等 課 程 并 做 過 模 具 設(shè) 計 的 課 程 設(shè) 計 能 熟 練 使 用 Pro E 軟 件 進 行 建 模 裝 配 開 模 和 出 圖 此 外 指 導(dǎo) 本 次 設(shè) 計 的 老 師 在 工 廠 從 事 過 技 術(shù) 工 作 有 大 量 的 實 踐 經(jīng) 驗 相 信 在 我 們 的 共 同 努 力 下 一 定 能 做 好 本 次 設(shè) 計 四 設(shè) 計 方 案 進 行 工 藝 分 析 完 成 鑄 件 CAD 建 模 和 鑄 件 圖 估 算 出 鑄 件 體 積 與 質(zhì) 量 選 擇 壓 鑄 機 設(shè) 計 澆 注 系 統(tǒng) 型 腔 鑲 塊 導(dǎo) 向 機 構(gòu) 模 板 推 出 機構(gòu) 等 并 選 用 材 質(zhì) 最 后 完 成 模 具 設(shè) 計 輸 出 全 套 圖 紙 五 預(yù) 期 達 到 目 標 查 閱 相 關(guān) 文 獻 完 成 開 題 報 告 采 用 Pro E 軟 件 按 照 壓 鑄 模 設(shè) 計 流 程 圖 完 成 罩 殼 壓 鑄 件 全 套 模 具 設(shè) 計 輸 出 完 整 的 圖 紙 并 撰 寫 設(shè) 計 說 明 書 在 這 個 過 程 中 鞏 固 以 往 所 學(xué) 的 理 論 知 識 熟 悉 壓 鑄 模 結(jié) 構(gòu) 掌 握 壓 鑄 模 的 設(shè) 計 方 法 和 Pro E 軟 件 在 壓 鑄 模 設(shè) 計 中 的 應(yīng) 用 步 驟 提 高 動 手 能 力 為 將 來 從 事 具 體 的 技 術(shù) 工 作 打 下 良 好 的 基 礎(chǔ) 圖 2 設(shè) 計 流 程 圖 六 關(guān) 鍵 技 術(shù) 難 點 本 次 設(shè) 計 的 罩 殼 零 件 具 有 形 狀 復(fù) 雜 壁 薄 加 工 面 多 和 氣 密 性 要 求 高 的 特 點 熔 融 金 屬 進 入 模 具 型 腔 中 氣 體 也 隨 其 一 起 進 入 到 型 腔 它 不 僅 阻 礙 熔 融 金 屬 的 流 動 而 且 合 金 凝 固 后 留 在 鑄 件 中 會 形 成 氣 孔 特 別 是 對 此 類 薄 壁 但 形 狀 復(fù) 雜 的 零 件 型 腔 對 收 縮 的 阻 力 大 其 成 型 過 程 復(fù) 雜 液 體 金 屬 在 流 動 過 程 中 極 易 裹 氣 好 形 成 紊 流 鋁 合 金 材 料 的 熔 點 溫 度 高 粘 模 嚴 重 流 動 時 對 型 腔 的 沖 刷 和 侵 蝕 也 較 嚴 重 而 澆 注 系 統(tǒng) 的 位 置 和 大 小 是 解 決 這 些 問 題 的 關(guān) 鍵 因 為 通 過 控 制 內(nèi) 澆 口 的 截 面 尺 寸 可 以 不 僅 保 證 合 金 液 的 流 向 還 可 以 使 其 具 有 一 定 的 流 量 流 速 和 壓 力 零 件 在 成 型 過 程 中 表 面 能 得 到 很 好 的 冷 卻 形 成 較 厚 的 冷 凝 層 這 也 是 保 證 氣 密 性 的 重 要 途 徑 因 此 本 次 設(shè) 計 的 難 點 在 于 深 刻 理 解 澆 注 系 統(tǒng) 和 鑄 件 成 型 的 關(guān) 系 冷 卻 系 統(tǒng) 和 氣 孔 粘 模 的 關(guān) 系 合 理 設(shè) 計 澆 注 系 統(tǒng) 和 冷 卻 系 統(tǒng) 七 工 作 計 劃 序 號 設(shè)計 論文 各階段名稱 日 期 1 制定工作計劃 了解并學(xué)習(xí)相關(guān)知識 壓鑄機 壓鑄模 壓鑄鋁合金 Pro E 軟件等 1 18 2 25 2 熟悉課題任務(wù)要求 收集有關(guān)設(shè)計資料 查閱 相關(guān)文獻 掌握相關(guān)壓鑄知識和 Pro E 軟件 完成開題報告和英文翻譯 2 25 3 19 3 進行工藝分析 完成鑄件 CAD 建模 輸出鑄件圖 3 20 根據(jù)評審結(jié)果進行修改 3 28 4 選擇壓鑄機 布置模具結(jié)構(gòu) 輸出模具裝配草 圖 并提交評審 3 29 4 13 5 完成模具設(shè)計 輸出全套圖紙 4 14 5 20 6 完善設(shè)計 撰寫設(shè)計說明書 準備答辯 5 21 6 10 7 畢業(yè)答辯 6 11 6 18 8 畢業(yè)設(shè)計資料整改和完善 6 19 6 20 參考文獻 1 駱柟生 許琳 金屬壓鑄工藝與模具設(shè)計 北京 清華大學(xué)出版社 2004 2 肖乾 Pro Engineer Wildfire 3 0 中文版實用教程 北京 中國電力出版 2008 3 肖乾 周慧蘭 Pro Engineer Wildfire 3 0 中文版模具設(shè)計與制造實用教程 北京 中國電力出版 2008 4 王伯平 互換性與測量基礎(chǔ)第 2 版 北京 機械工業(yè)出版社 2007 5 鄒玉堂 路慧彪 王躍輝 AUTOCAD2006 實用教程 北京 機械工業(yè)出版 2008 華東交通大學(xué)理工學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計 任務(wù)書 題 目 罩殼壓鑄模具設(shè)計 題目來源 省部級以上 校級 橫向 自選 題目性質(zhì) 理論研究 應(yīng)用與理論研究 應(yīng)用研究 分 院 機電分院 專 業(yè) 材料成型及控制工程 班 級 學(xué) 號 20060410210210 學(xué)生姓名 曾智洋 起訖日期 2009 年 3 月 9 日 指導(dǎo)老師 莊文瑋 職稱 副教授 審核日期 說 明 1 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書由指導(dǎo)老師填寫 并經(jīng)分院審定 下達 到學(xué) 2 學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)老師下達的任務(wù)書獨立完成開題報告 于 3 周內(nèi)提交給知道老師批閱 3 本任務(wù)書在畢業(yè)設(shè)計完成后 與論文一起交給指導(dǎo)老師 作為論文批閱和畢業(yè)設(shè)計答辯的主要檔案資料 是學(xué)士 學(xué)位論文成冊的主要內(nèi)容之一 一 畢業(yè)設(shè)計的要求和內(nèi)容 包括原始數(shù)據(jù) 技術(shù)要求 工作 要求 確定分型面 有兩個以上方案比較 確定澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng) 有計算或查表 計算型芯 型腔高度和徑向尺寸 確定推出機構(gòu) 和側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 選擇 標準模架 并校核模板側(cè)壁和底面厚度 確定加熱于冷卻系統(tǒng) 確定和校核型腔數(shù)目 校核注射量 校核塑件在分型面上的投影面積和鎖模力 校核注射壓力 校核開模行程 校核模具與注射機安裝部分尺寸 校核頂出裝置 選 擇注塑機 二 畢業(yè)設(shè)計圖紙內(nèi)容及張數(shù) 1 模具裝配圖一張 附零件圖 2 模具零件圖若干張 五張以上 三 畢業(yè)設(shè)計實物內(nèi)容及要求 設(shè)計圖樣全部用計算機繪制 二維和三維的 先手繪裝配圖草圖 符合最新制圖標準 投影正確 表達完整 布局合理 注重模具結(jié)構(gòu)和裝配要求 功能滿足 實用可靠 理論分析完整清楚 設(shè)計推導(dǎo)簡明扼要 計算正確可靠 避免冗長 反對抄襲 四 畢業(yè)設(shè)計進度計劃 序號 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 備注 1 壓鑄件工藝分析 2010 3 9 開始分析壓鑄件 2 計算壓鑄件的體積 2010 3 18 計算壓鑄件體積 3 確定壓鑄工藝參數(shù) 2010 3 25 計算相關(guān)工藝參數(shù) 4 選擇壓鑄機校核 2010 4 8 壓鑄機選擇 5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 2010 4 17 設(shè)計模具結(jié)構(gòu) 6 型芯及型腔計算 2010 4 27 計算型芯及型腔 7 畫圖 2010 5 10 畫出相關(guān)零件圖裝 配圖 8 編寫設(shè)計說明書 2010 5 18 完成說明書 五 主要參考資料 1 駱柟生 許琳 金屬壓鑄工藝與模具設(shè)計 北京 清華大學(xué)出版社 2004 2 肖乾 Pro Engineer Wildfire 3 0 中文版實用教程 北京 中國電 力出版 2008 3 肖乾 周慧蘭 Pro Engineer Wildfire 3 0 中文版模具設(shè)計與制造 實用教程 北京 中國電力出版 2008 4 王伯平 互換性與測量基礎(chǔ)第 2 版 北京 機械工業(yè)出版社 2007 5 鄒玉堂 路慧彪 王躍輝 AUTOCAD2006 實用教程 北京 機械工業(yè)出版 2008 執(zhí)行任務(wù) 書時間 2010 3 8 完成畢業(yè) 設(shè)計時間 2010 5 23 外文資料翻譯 系 別 XXXXXXX 專 業(yè) XXXXX 班 級 XXXX 姓 名 XXX 學(xué) 號 XXXXX 指導(dǎo)教師 XXXXXX 2010 年 4 月 1 Compression casting craft and compression casting mold design main point Abstract The die casting machine the mold and the alloy three take press the casting as this among the compression casting craft penetration their conformity is organically a effective system causes the die casting machine and the mold obtains the good match plays the optimization to press the casting structure the optimal die casting machine the optimization presses the mold design enhances the craft operating point the flexible role thus provides the reliable guarantee for the compression casting production Therefore the compression casting craft lies within in the mold saying depth of the connotation is self evident Key word Die casting machine Mold Compression casting craft The mold designs 1 Die casting machine mold alloy system Die casting machine the mold and alloy these three factors in presses in the casting production process they constituted a system namely the die casting machine mold alloy system it is take presses the casting as this among the craft penetration entrusts with the system vigor and the efficiency but the mold is the craft enters the system the platform The die casting machine the mold and the alloy three relations expressed vividly as shown in Figure 1 The die casting machine mold alloy system main performance is 1 Ingate position influence backfill metal melt flow direction and the condition with the backfill die space quality have the decisive influence to the mold structure and the craft this is the key is at 2 Designation best sufficient time this is extremely important one step affects to sufficient time metal melt rate of volume flow Q also is the sufficient power according to the above and computation ingate size 3 Choice exhaust overflow position and size except outside normal exhaust pollution discharge and temperature balance but also may reduce the impact pressure avoids the metal splashing and producing the burr 4 Heating and cooling balanced mold temperature maintenance operating temperature 2 Compression casting crafts and the mold design key technologies When compression casting the ingate position influence presses the casting the structural design the quality and the compression casting mold design may obtain the 2 correct establishment ingate position prompt through the inquiry material As a result of the casting structure multiplicity must choose the ingate the correct position is very difficult but also has some basic requests like thought generally the establishment ingate must cause sufficient when the metallic jet has as far as possible compared the long distance by the open jet in the die space average also is the correct ingate position the shape the size flows to angle to coordinate the compression casting parameter to be possible to obtain the metallic jet to expand along the wall unceasing order to change and continuously expands to the terminus The die space majority i e branch die space completes by the jet flow backfill only then a small part of die space i e non branch die space by the metal melt branch supplemented completes or collides by the metal melt stock class completes the backfill and overflows the system elimination vestiges through the platoon Figure 2 is in the pouring position and branch die space schematic drawing 1 The identical pressure casting choice different ingate position and flows to the angle when may obtain the area percentage which the different branch die space the non branch die space and hold respectively Figure 2 the shell compression casting because the ingate position is different obtains the different branch die space and the non branch die space The chart 2a ingate is vertical to one side wall because the components crown long square edged orifice separates two sidewalls the result is only then one side for the branch die space Must fill another one side wall must pass through the running channel both sides attachment point the final two liquid flow gathering completes the packing this part is the non branch die space Because the branch die space accounts for the area percentage not to be high therefore can produce the massive waste products like chart 2a1 In chart 2b the ingate position does not make the change only is wall thickness and so on crown rectangle Kong Yong craft muscles connects like this fills when the metal melt changes fills another one side wall along the muscle board caused two sidewalls both to become the branch die space increased the branch die space to account for the percentage the casting quality also large scale enhances like chart 2b1 In chart 2c the components and chart 2a are same the crown square edged orifice does not add the craft muscle but establishes the ingate in a components end such metal melt simultaneously carries on the backfill from two sidewalls thus expanded the branch die space percentage had guaranteed the quality enhanced the qualified rate This is the identical components three kind of ingate establishment plan the proof ingate position crucial nature Although the computer technology is helpful to the designation ingate position but the computer technology is only one method but the ingate position design did not lose was still a key technologies Between 3 compression casting craftmain point 3 1 metal pressures the speed and the current capacity relations In the principle the die casting machine are a liquid metal pump it transports under the pressure the metal melt to the compression casting model cavity in The 3 pump characteristic is transports the power rate of volume flow is the pressure function this aspect as early as in the 70 s first makes the valuable development work by Australian Asia CSIRO has established a useful tool with the pQ2 chart according to the casting i e mold request decided the machine the adjustment value is originally uses in the hot cell die casting machine the zinc base alloy pressing in the casting but very quick expands to Leng Shiji on In principle now the pressure and the rate of volume flow relations which knew very well from the hydromechanics principle shifts to the die casting machine practical application The metal pressure is higher is also quicker in the spray nozzle and the ingate place metal melt flow rate but also must consider victory flow resistance which as a result of the flowing section change the direction change and the wall roughness existence produces xi expresses sum of the these resistance with the friction coefficient If the known immeasurable steel coefficient xi may calculate the metal pressure which certain ingate speed needs according to the compression casting alloy and the casting request the ingate speed has an empirical value should observe see Table 1 therefore needs the die casting machine to provide the corresponding speed Table 1 ingate speed selection Table 1 Choice of velocity at ingate Project A1 Mg Cu Zn a m s 1 25 60 40 90 30 45 30 50 The low value uses in the relatively thick casting the high value uses in the relatively thin casting common magnesium alloy casting ingate speed compared to aluminum high25 Time the vacuum die casting ingate speed is 15 30m s 3 2 Take the casting as this optimizes the die casting machine mold alloy system enhances the craft flexibility In the die casting machine mold alloy system through the adjustment craft parameter may improve presses the casting the quality and the performance These craft parameter defined with work window OW This indicated OW is these craft parameter limit chart In the compression casting craft the sufficient time the ingate speed and the final metal static pressure use to define OW these parameters and sufficient phenomenon related relies on in the mold design and the die casting machine performance Designs when the mold in OW all spots were considered all is equal and does not have the priority may think the best operating point exists in OW unknown lights in presses the mold installs on the die casting machine in front of the experimental mold is unable to find it In the mold design stage guaranteed easy to find the good operating point is based on the flexible consideration the flexibility is obtains in OW through the adjustment Therefore divides into the craft parameter the soft parameter and the hard 4 parameter two kinds the soft parameter is refers through the operation or a control device carries on the adjustment the parameter like parameters and so on power level metal pressure melt temperature mold temperature and cycle time The die casting machine which the hard parameter is refers to which one kind to have to revise the mold or simultaneously must revise like drift diameter ingate area air discharge duct and so on Soft parameter when experimental mold easy to change and to obtain successfully the hard parameter changes then both the difficulty and costs a great deal of money time consuming needs to disassemble the mold frequently in order to revise Therefore the optimized method is and expands the OW internal assignment integral point based on the soft parameter the flexibility thus provides the great scope for the mold experiment avoids the time consuming expensive mold change 3 3 shoots the curve from the pressure to mention Now die casting machine Chang Peiyi three level of compression casting systems The level advances gradually for the drift idling speed pushes the metal melt to the ingate namely the so called slow pressure shoots the stage The second level is the drift by high speed the metal melt through the ingate fills the die space in the stipulation time namely sufficient stage The third level for the casting which not yet completely coagulates under the high pressure starts pressure intensifier to carry on the coagulation and by the compaction namely compaction stage Shown in Figure 17 for the model three levels of pressures shoots the curve schematic drawing attempts the curvature to divide into the level slow pressure to shoot two levels sufficient and three level of turbo charged compaction three stages Some pressures shoot the system to shoot the level pressure divide into two small parts the first part is the drift seals up the pouring material mouth shown in Figure 18 the X1 line first the second part shoots the stage for the slow pressure then carries on the light again and the compaction this became four levels of pressures to shoot the system like this except might avoid the melt splashing the pouring material mouth might raise the compression chamber initial fullness 3 3 1 Slow pressures shoot the stage Slow pressure to shoot the stage mainly are elect in the craft to control the slow pressure to shoot the speed the goal are wells up when the metal melt to the ingate presses in the room the gas to be able completely from the runner to enter the die space but by the metal melt package does not avoid in the casting forming the blowhole Therefore needs to choose a critical drift speed may be the constant acceleration also may be the constant speed said generally the constant acceleration effect is good The overseas die casting machine matches by Parashot or SIMUI the constant acceleration slow pressure shoots the speed elects to control the system Figure 19 chart 20 2 may take elects to control the slow pressure to shoot reference the speed 5 3 3 2 Sufficient stages This stage most should pay attention in the craft The sufficient time the pressure shoot the speed the ingate speed and the air pressure shoot the speed the reciprocity and mainly wants the parameter the choice 3 3 2 1 Best sufficient time The sufficient time is the metal melt has flowed the ingate by the high ingate speed fills the die space before the metal melt stop flowing the time This time is very short is an extremely essential parameter selects the die casting machine carries on foundation which the technological design and the mold design The sufficient time must be short the goal is sufficient when does not have the early time in the casting smallest spot or the liquid flow far end to coagulate avoids the casting appearing lacks flaws and so on meat cold shot The sufficient time is shorter the sufficient speed is higher can enlarge the die space to wear but but also possible to splash because of zhang the metal and to produce the edge The sufficient speed is high can enable in the die space the gas not to have the enough time to transgress from the die space The sufficient time correct choice only then the overall evaluation can obtain Table 3 gave has chosen the sufficient time and ingate speed correlation factor 4 The metal melt had decided from the operating temperature to the temperature of solidification release quantity of heat it maintains the castability under the same thermal conductivity time therefore this kind of thermal then achievement determines its may imitate the time criterion most greatly The release quantity of heat and the sufficient time are proportional compared to may obtain several kind of alloy sufficient time relations according to the quantity of heat The Mg alloy the Zn alloy the A1 alloy and the Cu alloy under the same coagulation condition from the operating temperature to the temperature of solidification release quantity of heat respectively are 261 329 509 918kCal dm3 then they the time ratio is Mg Zn AI Cu 0 51 0 65 1 1 8 In other words Mg 0 51 AI Zn 0 65 AI Cu 1 8 AI When compression casting obvious molten metal in die space not superheat the people observe the melt to flow have certain quantity solid phase when the solid phase rate achieved30 80 In the die space the bath movement only can through the high rate of inflow when best sufficient time according to type 17 computation quite Yu Fzhi is70 80 The best sufficient time speaking of each kind of magnesium alloy shoots when the pressure must the aluminum alloy be quicker than at least 2 times the copper alloy best sufficient time and the alloy composition element related the leaded brass CuZn37Pb and the magnesium alloy is close the silicon brass CuZnl5Si4 and the aluminum alloy is close 6 The casting surface quality quantity increases along with the sufficient time changes the sufficient time is short the pressure shoots the power to be big sufficient is quick but because of the ingate thickness limit the excessively short sufficient time causes the casting the factor of porosity increase Figure 22 is the sufficient time presses the casting quality to the aluminum influence 7 Chart 23 3 8 is one kind which the recent years proposed to the aluminum the magnesium presses the casting wall thickness and the sufficient time relations relational graph The superficial quality requests to choose the short sufficient time high 3 3 2 2 Pressure shoots the speed the sufficient speed and the air pressure shoots the speed 1 Pressure shoots the speed drift speed The pressure to shoot the speed drift speed is in the sufficient stage unit time drift displacement In traveling schedule curve sufficient stage no matter what chooses two spots the survey traveling schedule distance and the sufficient time then obtain the pressure to shoot the speed survey the distance mm pressure to shoot time ms 2 Sufficient speed ingate speed The sufficient speed is the ingate speed concerns with the drift speed and the drift area In presses in the room mold this loop system take the sufficient time metal passes the ingate rate of volume flow Q as the foundation Only then after designated generally the die casting machine can determine the drift area the ingate speed may according to Table 1 selection The ingate speed is the important parameter has the important influence to the casting quality and the mold life The ingate speed excessively is high can increase the die space surface because corrodes sticks the probability which the mold receives damages Although the low ingate speed is advantageous in the gas discharges from in vivo but also can cause the casting mechanics performance and the surface quality goes bad The casting volume flaw often appears by the uniform distribution micro hole or by the big hole in the casting high ingate speed compression casting strength ratio low ingate speed low is helpful in forms the micro hole in the casting causes the casting surface to be brighter and cleaner the organization is more compact Ingate speed and casting wall thickness related but decided by the ingate thickness the actual same wall thickness casting possibly has the different thickness ingate from this also can use the different ingate speed to come the compression casting But has to ingate structure experience graph 2 confirmed the ingate structure and the ingate speed when to casting quality influence recommendation fine casting operating point region thin walled casting in choice neighbor chart grid area Obviously when very thin ingate because the ingate parameter is the low value 7 the need higher ingate speed Sufficient time drift speed o excessively high besides to mold life and casting quality influential but also can because the sufficient end time drift impact function has caused to move to decide the mold to push when is pushed the slit to surpass 0 05 0 15 mm but also can produce the molten metal the phenomenon which splashes from the mold comes out Sufficient time ingate speed a with casting wall thickness and metal melt in die space flow length related as shown in Figure 27 3 Biggest air pressure shoots the speed Biggest air pressure to shoot speed ot max is presses in the room not to have in the situation which the metal also the governor valve all start in unit time drift displacement It is the cold room die casting machine important technical parameter to has the metal sufficient time drift speed 0 in the running channel speed a and presses the casting quality to have the important influence a Compression casting machine pressed shoots the power which the system can provide For in the short sufficient time introverted die space to fill the large capacity metal melt needs the high drift speed and in the running channel speed this must entrust with the die casting machine high biggest air pressure to shoot the speed The modern Europe die casting machine biggest air pressure shoots the speed to achieve 11m s Japan recent years also appeared 10m s the supervelocity die casting machine b Air pressure shoots the speed Air pressure to shoot the speed is the die casting machine adjustable parameter Because presses the room die space system resistance the existence the sufficient time drift speed always shoots the speed the air pressure to be much smaller than May know by chart 30 4 when certain in running channel area ot max increases from 4m s to 8m s but the sufficient time drift speed o enhances from 2 4m s I to 3 1 m s II does not look like ot max such to enhance 1 time Theoretically when the pressure shoots the output is biggest 02 ot max2 Q2 Q at max2 1 3 then 0 ot max2 Q Qot max 0 577 as shown in Figure 31 Then 0 0 577 upsilon ot max The cold press room die casting machine must have the high level most greatly spatial Pressure to shoot the speed like this may improve the craft operating point spiriactiveness The graphic solution may help us to choose the die casting machine supposes counts the compression casting mold and enhances the craft flexibility thus proposeshe high craft success ratio 3 3 3 Compaction stages 1 From the pressure curve looked the pressure shoots when pressure 8 Chart 36 2 shows machine pressed for the compression casting shoots in the cylinder the pressure curve The figure shows the compression casting process pressure has approximately the sufficient pressure the final pressure two levels of pressures shoot when was equal to accumulator pressure three levels of pressures shoot when has added on increase of pressure but also has is the sufficient conclusion the piston speed the impact pressure which