基于UG的基座壓鑄模設(shè)計論文說明

1、. . . . 1 / 26畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目設(shè)計題目基于 UG 的基座壓鑄模設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） ，是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。. . . . 2 / 26作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明使用

2、授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳?。作者簽名： 日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識

3、到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日. . . . 3 / 26學(xué)位論文使用授權(quán)書學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注意事項1.設(shè)計（論文）的容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300 字左右） 、關(guān)鍵詞4）

4、外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 1.2 萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。. . . . 4 / 264.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體與大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字

5、書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它摘摘 要要壓力鑄造是目前成型有色金屬鑄件的重要成型工藝方法。壓鑄的工藝特點是鑄件的強(qiáng)度和硬度較高，形狀較為復(fù)雜且鑄件壁較薄，而且生產(chǎn)率極高。壓鑄模具是壓力鑄造生產(chǎn)的關(guān)鍵，壓鑄模具的質(zhì)量決定著壓鑄件的質(zhì)量和精度，而模具設(shè)計直接影響著壓鑄模具的質(zhì)量和壽命。因此，模具設(shè)計是模具技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵，也是模具發(fā)展的重要因素。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計了完

6、整的模具。設(shè)計容主要包括：澆注系統(tǒng)設(shè)計、成型零件設(shè)計、抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計以與模體結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)鑄件的形狀特點、零件尺寸與精度，選定了合適的壓鑄機(jī)，通過準(zhǔn)確的計算并查閱設(shè)計手冊，確定了成型零件以與模體的尺寸與精度，在材料的選取與熱處理要求上也作出了詳細(xì)說明，并在結(jié)合理論知識的基礎(chǔ)上，借助于計算機(jī)輔助軟件繪制了各部分零件與裝配體的立體圖和工程圖,以保障模具的加工制造。. . . . 5 / 26關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：壓力鑄造；壓鑄模具；鋁合金鑄件目目 錄錄1引言 11.1 課題意義 11.1.1 壓力鑄造的特點 11.1.2 壓鑄模具設(shè)計的意義 21.2 壓鑄發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與趨勢 21.2.1 壓

7、鑄的發(fā)展歷史 21.2.2 我國壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 31.2.3 壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢 41.3 畢業(yè)設(shè)計容 52 壓鑄模具的整體設(shè)計 62.1 鑄件工藝性分析 62.1.1 鑄件立體圖 62.1.2 澆注位置的確定 62.2 壓鑄成型過程與壓鑄機(jī)選用 62.2.1 臥式冷室壓鑄機(jī)結(jié)構(gòu) 62.2.2 壓鑄成型過程 72.2.3 壓鑄機(jī)型號的選用與其主要參數(shù) 82.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計 92.3.1 帶澆注系統(tǒng)鑄件立體圖 92.3.2 澆口設(shè)計 92.4 壓鑄模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 103 成型零件與斜滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計 123.1 成型零件設(shè)計概述 123.2 澆注系統(tǒng)成型零件設(shè)計 123.3 鑄件成型零件設(shè)計

8、143.4 斜滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計 144 推出機(jī)構(gòu)和模體設(shè)計 17. . . . 6 / 264.1 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計 174.2 模體設(shè)計 184.3 模具總裝圖與工作過程模擬 195 結(jié)論 20參考文獻(xiàn) 21. . . . 1 / 261 1引言引言隨著鋁制品在機(jī)械、電子、交通、國防、建筑、農(nóng)業(yè)等各行業(yè) 廣泛應(yīng)用，對壓鑄模具的需求日益增加，壓鑄模在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。以社會實際產(chǎn)品為課題，設(shè)計一副能夠生產(chǎn)所給壓鑄件、結(jié)構(gòu)合理、能保證制品的精度、表面質(zhì)量的壓鑄模具，能熟練使用 UG 、AUTOCA

9、D 等 CAD,CAE 繪圖軟件。使學(xué)生在鋁壓鑄結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋁壓鑄成型工藝分析、鋁壓鑄模具數(shù)字化設(shè)計、鋁壓鑄模具零件的選材、熱處理、鋁壓鑄模具零件的制造，為縮短工作適應(yīng)期奠定堅實的基礎(chǔ)。1.1 課題意義1.1.1 壓力鑄造的特點高壓力和高速度是壓鑄中熔融合金充填成型過程的兩大特點。壓鑄中常用的壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕圍，有時甚至高達(dá) 500MPa。其充填速度一般在0.5120m/s 圍，它的充填時間很短，一般為 0.010.2s，最短的僅為千分之幾秒。因此，利用這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品有著其獨(dú)特的優(yōu)點?？梢缘玫奖”?、形狀復(fù)雜但輪廓清晰的鑄件。其壓鑄出的最小壁厚：鋅合金為 0.3mm；鋁合金為0.5m

10、m。鑄出孔最小直徑為 0.7mm。鑄出螺紋最小螺距 0.75mm。對于形狀復(fù)雜，難以或不能用切削加工制造的零件，即使產(chǎn)量小，通常也采用壓鑄生產(chǎn)，尤其當(dāng)采用其他鑄造方法或其他金屬成型工藝難以制造時，采用壓鑄生產(chǎn)最為適宜。鑄件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。鑄件的尺寸精度為 IT12IT11 面粗糙度一般為 3.20.8m，最低可達(dá) 0.4m。因此，個別壓鑄件可以不經(jīng)過機(jī)械加工或僅是個別部位加工即可使用。壓鑄的主要優(yōu)點是：(1)鑄件的強(qiáng)度和表面硬度較高。由于壓鑄模的激冷作用，又在壓力下結(jié)晶，因此，壓鑄件表面層晶粒極細(xì)，組織致密，所以表面層的硬度和強(qiáng)度都比較高。壓鑄件的抗拉強(qiáng)度一般比砂型鑄件高 25

11、%30%，但收縮率較低。(2)生產(chǎn)率較高。壓力鑄造的生產(chǎn)周期短,一次操作的循環(huán)時間約 5 s3 . . . . 2 / 26min ,這種方法適于大批量生產(chǎn)。雖然壓鑄生產(chǎn)的優(yōu)勢十分突出，但是，它也有一些明顯的缺點：(1)壓鑄件表層常存在氣孔。這是由于液態(tài)合金的充型速度極快，型腔中的氣體很難完全排除，常以氣孔形式存留在鑄件中。因此，一般壓鑄件不能進(jìn)行熱處理，也不宜在高溫條件下工作。這是由于加熱溫度高時，氣孔的氣體膨脹，導(dǎo)致壓鑄件表面鼓包，影響質(zhì)量與外觀。同樣，也不希望進(jìn)行機(jī)械加工，以免鑄件表面顯露氣孔。(2)壓鑄的合金類別和牌號有所限制。目前只適用于鋅、鋁、鎂、銅等合金的壓鑄。而對于鋼鐵材料，由

12、于其熔點高，壓鑄模具使用壽命短，故鋼鐵材料的壓鑄很難適用于實際生產(chǎn)。至于某一種合金類別，由于壓鑄時的激冷產(chǎn)生劇烈收縮，因此也僅限于幾種牌號的壓鑄。(3)壓鑄的生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用較高。由于壓鑄機(jī)成本高，壓鑄模加工周期長、成本高，因此壓鑄工藝只適用于大批量生產(chǎn)。1.1.2 壓鑄模具設(shè)計的意義模具是壓鑄件生產(chǎn)的主要工具，因此在設(shè)計模具時應(yīng)盡量注意使模具總體結(jié)構(gòu)與模具零件結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，便于制造生產(chǎn)，壓鑄模澆排系統(tǒng)需合理設(shè)計。模具的加工、裝配要到位，配合需適當(dāng)，壓鑄模具的優(yōu)化也是一個重要方面。壓鑄模具的優(yōu)良程度很大程度上取決澆注系統(tǒng)以與排溢系統(tǒng)的設(shè)計。壓鑄生產(chǎn)中，因為模具澆道形狀、澆口與排溢口位置與壓鑄

13、力等控制參數(shù)選擇不合理導(dǎo)致壓鑄件縮孔、冷隔或者氣孔等缺陷的情況常有出現(xiàn)。而對澆道和排溢口的形狀、大小、位置以與壓鑄機(jī)壓射工藝參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化后可以大大減少這些缺陷。綜上所述，壓鑄模具的合理設(shè)計對于生產(chǎn)出高質(zhì)量的鑄件具有重要意義。1.2 壓鑄發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與趨勢1.2.1 壓鑄的發(fā)展歷史壓鑄始于 19 世紀(jì)，其最初被用于壓鑄鉛字。早在 1822 年，威廉姆喬奇（Willam Church）博士曾制造一臺日產(chǎn) 1.22 萬鉛字的鑄造機(jī)，已顯示出這種工藝方法的生產(chǎn)潛力。1849 年斯圖吉斯（J. J. Sturgiss）設(shè)計并制造成第一臺手動活塞式熱室壓鑄機(jī)，并在美國獲得了專利權(quán)。1885 年默根瑟（M

14、ersen-thaler）研究了以前的專利，發(fā)明了印字壓鑄機(jī)，開始只用于生產(chǎn)低熔點的鉛、錫合金鑄字，到 19 世紀(jì) 60 年代用于鋅合金壓鑄零件生產(chǎn)。壓鑄廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)還只是上世紀(jì)初，用于現(xiàn)金出納機(jī)、留聲機(jī)和自行車的產(chǎn)品. . . . 3 / 26生產(chǎn)。1904 年英國的法蘭克林（H. H. Franklin）公司開始用壓鑄方法生產(chǎn)汽車的連桿軸承，開創(chuàng)了壓鑄零件在汽車工業(yè)中應(yīng)用的先例。1905 年多勒（H. H. Doehler）研制成功用于工業(yè)生產(chǎn)的壓鑄機(jī)、壓鑄鋅、錫、銅合金鑄件。隨后瓦格納（Wagner）設(shè)計了鵝頸式氣壓壓鑄機(jī)，用于生產(chǎn)鋁合金鑄件。這種壓鑄機(jī)是利用壓縮空氣推送鋁合金經(jīng)過

15、一個鵝頸式通道壓入模具，但由于密封、鵝頸通道的粘咬等問題, 這種機(jī)器沒有得到推廣應(yīng)用。但這種設(shè)計是生產(chǎn)鋁合金鑄件的第一次嘗試。20 世紀(jì) 20 年代美國的 Kipp 公司制造出機(jī)械化的熱室壓鑄機(jī)，但鋁合金液有浸蝕壓鑄機(jī)上鋼鐵零部件的傾向，鋁合金在熱室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)受到限制。1927 年捷克工程師約瑟夫波拉克（Jesef Pfolak）設(shè)計了冷壓室壓鑄機(jī)，由于貯存熔融合金的坩鍋與壓射室分離，可顯著地提高壓射力，使之更適合工業(yè)生產(chǎn)的要求，克服了氣壓熱壓室壓鑄機(jī)的不足之處，從而使壓鑄技術(shù)向前邁出重要一步。20 世紀(jì) 50 年代大型壓鑄機(jī)誕生，為壓鑄業(yè)開拓了許多新的領(lǐng)域。隨著壓鑄機(jī)、壓鑄工藝、壓鑄型與潤

16、滑劑的發(fā)展，壓鑄合金也從鉛合金發(fā)展到鋅、鋁、鎂和銅合金，最后發(fā)展到鐵合金，隨著壓鑄合金熔點的不斷增高而使壓鑄件應(yīng)用圍也不斷擴(kuò)大。1.2.2 我國壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展我國壓鑄工業(yè)在近半個世紀(jì)的發(fā)展中有了長足的進(jìn)步。作為一個新興產(chǎn)業(yè)，其每年都以 8%12%的良好勢頭快速發(fā)展。目前，我國擁有壓鑄廠點與相關(guān)企業(yè) 2600 余家，壓鑄機(jī)近萬臺，年產(chǎn)壓鑄件 50 余萬噸。其中鋁壓鑄件占67.0%、鋅壓鑄件 31.2%、銅壓鑄件 1.0%、鎂壓鑄件 0.8%。我國的壓鑄廠點與相關(guān)企業(yè)中，壓鑄廠點 2000 余家，占企業(yè)總數(shù)的 80%以上，壓鑄機(jī)與輔助設(shè)備企業(yè)、模具企業(yè)、原輔材料企業(yè)近 398 家，占 13.7%，

17、科研、大專院校、學(xué)會等其他單位合計 112 個，占總數(shù)的 3.8%。壓鑄機(jī)生產(chǎn)方面，我國約有壓鑄機(jī)生產(chǎn)企業(yè) 20 多個，年生產(chǎn)能力超過 1000 臺，壓鑄機(jī)的供應(yīng)能力很強(qiáng)。其中的中小型壓鑄機(jī)的質(zhì)量較好，大型壓鑄機(jī)、實時控制的高性能的壓鑄機(jī)仍需進(jìn)口，2000 噸以上的壓鑄機(jī)正在研制中。種種情況表明，中國的壓鑄產(chǎn)業(yè)已經(jīng)相當(dāng)龐大。但是，與壓鑄強(qiáng)國相比，中國的壓鑄業(yè)還有著較大的差距。中國壓鑄企業(yè)的規(guī)模較小，企業(yè)素質(zhì)不高，技術(shù)水平落后，生產(chǎn)效率較低。雖然與美國、日本等壓鑄先進(jìn)國家相比，我國壓鑄件的生產(chǎn)占有一定的數(shù)量優(yōu)勢，但我國壓鑄企業(yè)以小型工廠為主，因此在管理水平和工作效率上，較之有很大的差距。另外，雖

18、然我國生產(chǎn)的中小型壓鑄機(jī)質(zhì)量較好，但大型壓鑄機(jī)、實時控制的高性能的壓鑄機(jī)仍需進(jìn)口，每年進(jìn)口壓鑄機(jī) 100 臺以上6。由此可見，我國不能算. . . . 4 / 26作壓鑄強(qiáng)國，只能是壓鑄大國。近年來，由于中國工業(yè)的迅速發(fā)展，壓鑄產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐漸向很多市場邁進(jìn)。以中國的轎車工業(yè)壓鑄市場為支柱，中國的壓鑄業(yè)已經(jīng)向摩托車行業(yè)、農(nóng)用車行業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)市場、玩具市場、家電產(chǎn)業(yè)等多個方向快速拓展，其勢頭方興未艾。1.2.3 壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢由于整個壓鑄過程都是在壓鑄機(jī)上完成，因此，隨著對壓鑄件的質(zhì)量、產(chǎn)量和擴(kuò)大應(yīng)用的需求，開始對壓鑄設(shè)備提出新的更高的要求，傳統(tǒng)壓鑄機(jī)已經(jīng)不能滿足這些要求，因此，新型壓鑄機(jī)以

19、與新工藝、新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。例如，為了消除壓鑄件部的氣孔、縮孔、縮松，改善鑄件的質(zhì)量，出現(xiàn)了雙沖頭（或稱精、速、密）壓鑄；為了壓鑄帶有鑲嵌件的鑄件與實現(xiàn)真空壓鑄，出現(xiàn)了水平分型的全立式壓鑄機(jī)；為了提高壓射速度和實現(xiàn)瞬時增加壓射力以便對熔融合金進(jìn)行有效地增壓，以提高鑄件的致密度，而發(fā)展了三級壓射系統(tǒng)的壓鑄機(jī)。又如，在壓鑄生產(chǎn)過程中，除裝備自動澆注、自動取件與自動潤滑機(jī)構(gòu)外，還安裝成套測試儀器，對壓鑄過程中各工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制。它們是壓射力、壓射速度的顯示監(jiān)控裝置和合型力自動控制裝置以與電子計算機(jī)的應(yīng)用等。以下介紹的便是壓鑄行業(yè)中出現(xiàn)的新工藝技術(shù)。(1)真空壓鑄真空壓鑄是利用輔助設(shè)備將壓鑄型腔的

20、空氣抽除且形成真空狀態(tài)，并在真空狀態(tài)下將金屬液壓鑄成形的方法。其真空度通常在 380600 毫米汞柱的圍，可以通過機(jī)械泵獲得。而對于薄壁與復(fù)雜的鑄件，真空度應(yīng)該更高。由于型腔抽氣技術(shù)的圓滿解決，真空壓鑄在 20 世紀(jì) 50 年代曾盛行一時，但后來應(yīng)用不多。目前，真空壓鑄只用于生產(chǎn)要求耐壓、機(jī)械強(qiáng)度高或要求熱處理的高質(zhì)量零件，其今后的發(fā)展趨向是解決厚壁鑄件和消除熱節(jié)部位的縮孔，從而更有效地應(yīng)用于可熱處理和可焊接的零件。真空壓鑄的特點是：顯著減少了鑄件中的氣孔，增大了鑄件的致密度，提高了鑄件的力學(xué)性能，并使其可以進(jìn)行熱處理。消除了氣孔造成的表面缺陷，改善了鑄件的表面質(zhì)量。可減小澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)尺

21、寸。由于現(xiàn)代壓鑄機(jī)可以在幾分之一秒抽成需要的真空度，并且隨著鑄型中反壓力的減小，增大了鑄件的結(jié)晶速度，縮短了鑄件在鑄型中的停留時間。因此，采用真空壓鑄法可提高生產(chǎn)率 10%20%.采用真空壓鑄時，鎂合金減少了形成裂紋的可能性（裂紋時鎂合金壓鑄時很難克服的缺陷之一，經(jīng)常發(fā)生在型腔通氣困難的部位） ，提高了它的力學(xué)性能，特別是可塑性。. . . . 5 / 26（2）充氧壓鑄國外在分析鋁合金壓鑄件的氣泡時發(fā)現(xiàn)，其中氣體體積分?jǐn)?shù)的 90%為氮?dú)?，而空氣中的氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)應(yīng)為 80%，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為 20%。這說明氣泡中部分氧氣與鋁液發(fā)生了氧化反應(yīng)。因此出現(xiàn)了充氧壓鑄的新工藝。充氧壓鑄是消除鋁合金壓鑄

22、件氣孔，提高鑄件質(zhì)量的一個有效途徑。所謂充氧壓鑄是在鋁液充填型腔，用氧氣充填壓室和型腔，以置換其中的空氣和其他氣體，當(dāng)鋁金屬液充填時，一方面通過排氣槽排出氧氣，另一方面噴散的鋁液與沒有排除的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生三氧化二鋁質(zhì)點，分散在壓鑄件部，從而消除不加氧時鑄件部形成的氣孔。這種三氧化二鋁質(zhì)點顆粒細(xì)小，約在1m 以下，其重量占鑄件總重量的 0.1%0.2%,不影響力學(xué)性能，并可使鑄件進(jìn)行熱處理。（3）精速密壓鑄精速密壓鑄是一種精確地、快速的和密實的壓鑄方法，又稱套筒雙沖頭壓鑄法。國外在 20 世紀(jì) 60 年代中期開始在壓鑄生產(chǎn)中應(yīng)用這一方法。精密速壓鑄法在很大程度上消除了氣孔和縮松這兩種壓鑄

23、件的基本缺陷，從而提高了壓鑄件的使用性能，擴(kuò)大了壓鑄件的應(yīng)用圍。（4）半固態(tài)壓鑄半固態(tài)壓鑄是當(dāng)金屬液在凝固時，進(jìn)行強(qiáng)烈的攪拌，并在一定的冷卻速率下獲得 50%左右甚至更高的固體組分漿料，并將這種漿料進(jìn)行壓鑄的方法。半固態(tài)壓鑄的出現(xiàn)，為解決鋼鐵材料壓鑄模壽命低的問題提供了一個方法，而且對提高鑄件質(zhì)量、改善壓鑄機(jī)鴨舌系統(tǒng)的工作條件，都有一定的作用，所以是用途的一種新工藝。1.3 畢業(yè)設(shè)計容本課題設(shè)計容是鋁合金基座鑄件壓鑄模具設(shè)計，主要包括澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)，成形零件，抽芯機(jī)構(gòu)，推出機(jī)構(gòu)以與模體結(jié)構(gòu)等，其設(shè)計步驟如下：（1）設(shè)計壓鑄模具總體結(jié)構(gòu)；（2）設(shè)計澆注系統(tǒng)；（3）設(shè)計成型零件系統(tǒng)；（4）設(shè)計

24、抽芯系統(tǒng)機(jī)構(gòu)；（5）設(shè)計模體、頂出與復(fù)位機(jī)構(gòu)。主要設(shè)計方法為：運(yùn)用 UG 繪制整個模具的裝配圖、立體圖和具體的零件圖、立體圖。然后對整個模具的工作過程進(jìn)行模擬以保證其動作過程靈活。. . . . 6 / 262 2 壓鑄模具的整體設(shè)計壓鑄模具的整體設(shè)計2.1 鑄件工藝性分析2.1.1 鑄件立體圖所用零件為鋁合金基座，材料 ADC12，鑄造精度 CT7，鑄件中心是一個較深的型腔，側(cè)壁有凸臺，凸臺上有直徑為 80mm 的通孔。殼體的底端有 4 個直徑為30mm 的小孔，鑄件平均壁厚 3.8mm，其立體圖如圖 2-1。圖 2-1 鑄件立體圖2.1.2 澆注位置的確定鑄件中心有型芯，所以不宜采用中心澆

25、注，因此采用底端澆注，澆注位置選在平臺的端面。2.2 壓鑄成型過程與壓鑄機(jī)選用2.2.1 臥式冷室壓鑄機(jī)結(jié)構(gòu)臥式冷室壓鑄機(jī)基本組成如圖 2-2 所示。. . . . 7 / 26圖 2-2 臥式冷室壓鑄機(jī)1增壓器；2蓄能器；3壓射缸；4壓射沖頭；5壓室；6定座板；7拉桿；8動座板；9頂出缸；10曲肘機(jī)構(gòu)；11支承座板；12模具高度；13合模缸；14機(jī)體；15控制柜；16電機(jī)與泵此類壓鑄機(jī)的基本結(jié)構(gòu)分為 5 部分：(1)壓射機(jī)構(gòu) 主要作用是在高壓力下將熔融的金屬液壓入型腔的壓射機(jī)構(gòu)。壓射壓力、壓射速度等主要工藝參數(shù)都是通過它來控制的，其中包括壓室、壓射沖頭、壓射缸、增壓器和蓄能器。(2)合模機(jī)構(gòu)

26、 其作用是實現(xiàn)壓鑄模的開啟和閉合動作，并在壓射成型過程中具有足夠而可靠的鎖模力，以防止在高壓壓射時，模具被推開或發(fā)生偏移。(3)頂出機(jī)構(gòu) 在壓鑄件冷卻固化成型并開啟模具后，頂出缸驅(qū)動壓鑄模的推出機(jī)構(gòu)，將成型壓鑄件與澆注余料從模具中頂出，并脫出模體，其中包括頂出缸和頂桿。(4)傳動系統(tǒng) 通過液壓傳動或機(jī)械傳動完成壓鑄過程中所需要的各種動作。包括電機(jī)、各種液壓泵與機(jī)械傳動裝置。(5)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)控制柜指令液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的傳動元件，按壓鑄機(jī)壓射過程預(yù)定的工藝路線和運(yùn)行程序動作，將液壓動作和機(jī)械動作有機(jī)的結(jié)合起來，完成準(zhǔn)確可靠、協(xié)調(diào)安全的運(yùn)行規(guī)則12。2.2.2 壓鑄成型過程臥式冷室壓鑄機(jī)的

27、壓住成型過程主要分為 4 個步驟，如圖 2-3 所示。. . . . 8 / 26(a)合模過程(b)壓射過程 (c)開模過程(d)鑄件推出過程圖 2-3 壓鑄成型過程(a)合模過程 壓鑄模閉合后，壓射沖頭 1 復(fù)位至壓室 2 的端口處，將足量的液態(tài)金屬 3 注入壓室 2。(b)壓射過程 壓射沖頭 1 在壓射缸中壓射活塞高壓作用下，推動液態(tài)金屬3 通過壓鑄模 4 的橫澆道 6、澆口 5 進(jìn)入壓鑄模的型腔。金屬液充滿型腔后，壓射沖頭 1 仍然作用在澆注系統(tǒng)，使液態(tài)金屬在高壓狀態(tài)下冷卻、結(jié)晶、固化成型。(c)開模過程壓鑄成型后，開啟模具，使壓鑄件脫離型腔，同時壓射沖頭 1將澆注余料頂出壓室。(d)

28、推出鑄件過程在壓鑄機(jī)頂出機(jī)構(gòu)作用下，將壓鑄件與其澆注余料頂出，并脫離模體，壓射沖頭同時復(fù)位。2.2.3 壓鑄機(jī)型號的選用與其主要參數(shù)本課題設(shè)計的壓鑄件在分型面的投影面積為 729cm2,壓鑄件的重量為5.20kg,動模板最小行程為 108mm,采用常用的臥式冷室壓鑄機(jī)。壓鑄機(jī)主要參數(shù)如下：壓射力為 368600kN；壓室直徑為 70100mm；最大澆注量（鋁）為 9kg；澆注投影面積為 4031649；動模板行程為 600mm；拉缸空間水平垂直為 750mm750mm。. . . . 9 / 262.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計壓鑄模澆注系統(tǒng)是將壓鑄機(jī)壓室熔融的金屬液在高溫高壓高速狀態(tài)下填充入壓鑄模型腔的

29、通道。它包括直澆道、橫澆道、澆口、以與溢流排氣系統(tǒng)等。它能調(diào)節(jié)充填速度、充填時間、型腔溫度，因此它決定著壓鑄件表面質(zhì)量以與部顯微組織狀態(tài)，同時也影響壓鑄生產(chǎn)的效率和模具的壽命。2.3.1 帶澆注系統(tǒng)鑄件立體圖鑄件立體圖如圖 2-4 所示，溢流槽設(shè)于分型面四個對角處，用于有序的排除型腔中的氣體和排除并容納冷污的金屬液以與其他氧化物。圖 2-4 帶澆注系統(tǒng)鑄件2.3.2 澆口設(shè)計 （1）澆口速度 由參考文獻(xiàn)查得，鋁合金鑄件澆口充填速度的推薦值為 3050m/s，選取為 40m/s。 （2）充填時間 經(jīng)計算，壓鑄件的平均壁厚約為 3.8mm，利用參考文獻(xiàn)中的經(jīng)驗公式。t=35(b-1) （2-1）式

30、中 t-充填時間，ms；b-壓鑄件平均壁厚，mm可求出 t=35(3.8-1)=98ms0.1s。（3）澆口截面積的確定澆口截面積的確定可由公式（2-2）得出：. . . . 10 / 26式中：澆口橫截面積，；通過澆口金屬液的總質(zhì)量，；2cmGg液態(tài)金屬的密度，；澆口流速，； 型腔的填充時間，3/g cm/cm s；V通過澆口金屬液的體積，；型腔的充填速度，。s/cm s計算得出數(shù)值如下：(4)澆口厚度、長度、寬度的確定由澆口厚度、寬度和長度的經(jīng)驗數(shù)值表，適當(dāng)選取此鋅合金鑄件澆口厚度為 2.5mm，長度為 22.5mm，寬度為 100mm。2.4 壓鑄模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計壓鑄模由定模和動模兩個

31、主要部分組成。定模固定在壓鑄機(jī)壓室一方的定模座板上，是金屬液開始進(jìn)入壓鑄模型腔的部分，也是壓鑄模型腔的所在部分之一。定模上有直澆道直接與壓鑄機(jī)的噴嘴或壓室連接。動模固定在壓鑄機(jī)的動模座板上，隨動模座板向左、向右移動與定模分開和合攏，一般抽芯和鑄件頂出機(jī)構(gòu)設(shè)于其。壓鑄模具的基本結(jié)構(gòu)與零件，它通常包括以下六個部分。（1）成型零件部分。在合模后，由動模鑲塊和型腔鑲塊形成一個構(gòu)成壓鑄件形狀的空腔，通常稱為成型鑲塊。構(gòu)成成型部分的零件即為成型零件。成型零件包括固定的和活動的鑲塊與型芯，如圖中的鑲塊、主型芯、小型芯以與側(cè)型芯等。有時成型零件還構(gòu)成澆注系統(tǒng)的一部分，如澆口、橫澆道、溢流口和排氣道等。（2）澆

32、注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)是熔融金屬由壓鑄機(jī)壓室進(jìn)入壓鑄模成型空腔的通道，如圖中澆口套、澆道鑲塊以與橫澆道、澆口、排溢系統(tǒng)等。由于成型零件和澆注系統(tǒng)的零件均與高溫的金屬液直接接觸，所以它們應(yīng)選用經(jīng)過熱處理的耐熱鋼制造。（3）模體結(jié)構(gòu)。各種模板、座架等構(gòu)架零件按一定程序和位置加以組合和固定，將模具的各個結(jié)構(gòu)件組成一個模具整體，并能夠安裝到壓鑄機(jī)上，如圖中的墊塊、支撐板、動模壓板、定模套板、定模座板和動模座板等。導(dǎo)柱和導(dǎo)套是導(dǎo)向零件，又被稱為導(dǎo)準(zhǔn)零件。它們的作用是引導(dǎo)動模板與定模板在開模和合模時能沿導(dǎo)滑方向移動，并準(zhǔn)確定位。. . . . 11 / 26（4）頂出和復(fù)位機(jī)構(gòu)。將壓鑄件或澆注余料從模具上脫出的

33、機(jī)構(gòu)，包括推出零件和復(fù)位零件，如圖中的推桿、推桿固定板和推板。同時，為使頂出機(jī)構(gòu)在移動時平穩(wěn)可靠，往往還設(shè)置自身的導(dǎo)向零件推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套。為便于清理雜物或防止雜物影響推板的正確復(fù)位，還在推板底部設(shè)置限位釘。（5）側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。當(dāng)壓鑄件側(cè)面有側(cè)凹或側(cè)凸結(jié)構(gòu)時，則需要設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，如圖中斜滑塊、側(cè)型芯、斜滑塊限位釘、彈頂銷、彈簧等。（6）其它。除以上各結(jié)構(gòu)單元外，模具還有其它用于固定各相關(guān)零件的六角螺栓以與銷釘?shù)取?模具總裝圖3 3 成型零件與斜滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計成型零件與斜滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 成型零件設(shè)計概述成型零件是與高溫金屬液接觸的零件，用于形成澆注系統(tǒng)和鑄件。成型零件由澆注系統(tǒng)成型零件和鑄件

34、成型零件兩部分組成。（1）澆注系統(tǒng)成型零件：澆道鑲塊、澆口套，用于形成澆注系統(tǒng)。（2）鑄件成型零件：型芯、鑲塊、斜滑塊塊，用于形成鑄件。成型零件的結(jié)構(gòu)形式主要可以分為整體式和組合式兩類。. . . . 12 / 261）整體式結(jié)構(gòu)型腔和型芯都由整塊材料加工而成， ，即型腔或型芯直接在模板上加工成型。2）整體組合式結(jié)構(gòu)型腔和型芯由整塊材料制成，裝入模板的模套，再用臺肩或螺栓固定。3）局部組合式結(jié)構(gòu)型腔和型芯由整塊材料制成，局部鑲有成型鑲塊的組合形式。4）完全組合式結(jié)構(gòu)由多個鑲拼件組合而成的成型空腔。成型零件直接接觸高溫、高壓、高速的液態(tài)金屬，受機(jī)械沖擊、磨損、熱疲勞和化學(xué)侵蝕的反復(fù)作用，熱應(yīng)力和

35、熱疲勞導(dǎo)致的熱裂紋則是破壞失效的主要原因，所以對成形零件的尺寸精度的要求尺寸精度高 3-4 級，對粗糙度的要求比鑄件粗糙度高 2 級。由于本文中采用斜滑塊抽芯系統(tǒng)，其也與液態(tài)金屬直接接觸，故放入本章介紹。3.2 澆注系統(tǒng)成型零件設(shè)計（1）澆口套的結(jié)構(gòu)在澆口套中形成直澆道，常用澆口套的結(jié)構(gòu)形式如圖 3-1 所示。圖（a）由于制造和裝卸比較方便，在中小型模具中應(yīng)用比較廣泛。圖（b）是利用臺肩將澆口套固定在兩模板之間，裝配牢固，但拆裝均不方便。圖（c）是將壓鑄模的安裝定位孔直接設(shè)置在澆口套上。圖（d） 、 （e）型式用于中心進(jìn)料圖 （f）是導(dǎo)入式直澆道的結(jié)構(gòu)型式。本課題選用圖（f）的形式。. . .

36、 . 13 / 26圖 3-1 澆口套結(jié)構(gòu)形式（2）澆口套與壓室的連接方式連接方式如圖 3-2 所示。圖 3-2（a）為平面對接：為了保證同軸度應(yīng)提高加工精度和裝配精度。圖 3-2（b）保證了它們的同軸度要求。圖 3-2 澆口套與壓室連方式接本課題采用（b）類連接,保證了它們的同軸度要求。（3）澆口套的尺寸與配合精度配合精度：取、取、取 、取、取。1D6h7H2D8eD8F0D7Hd8e（4）澆注系統(tǒng)成型零件的材料和硬度的要求壓鑄模具的澆注系統(tǒng)成型零件直接與高溫、高壓、高速填充的液態(tài)金屬液接觸，在短時間溫度變化很大，壓鑄模的工作環(huán)境十分惡劣，因此對澆注系統(tǒng)成型零件材料的選擇應(yīng)慎重。底座鑄件模具

37、設(shè)計按國家標(biāo)準(zhǔn)選取的材料為 H13,熱處理要求為 4852HRC。3.3 鑄件成型零件設(shè)計3.3.1 脫模斜度（1）脫模斜度的選取標(biāo)準(zhǔn)1）不留加工余量的壓鑄件。為了保證鑄件組裝時不受阻礙，型腔尺寸以大端為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)減少；型芯尺寸以小端為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大。 2）兩面均留有加工余量的鑄件。為保證有足夠的加工余量，型腔尺寸以小. . . . 14 / 26端為基準(zhǔn)，加上加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大；型芯尺寸以大端 為基準(zhǔn)，減去加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)減少。3）單面留有加工余量的鑄件。型腔尺寸以非加工面的大端為基準(zhǔn)，加上斜度尺寸差與加工余量，另一端按脫模斜度相

38、應(yīng)減少。型芯尺寸以非加工面的小端為基準(zhǔn)，減去斜度尺寸差與加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)放大。（2）脫模斜度的尺寸配合面外表面最小脫模斜度 取150，表面最小脫模斜度 取300。非配合面外表面最小脫模斜度 取300， 表面最小脫模斜度 取 1。由于基座腔深度50mm，則脫模斜度可取 2。3.3.2 壓鑄件的加工余量由于鑄件具有較為精確的尺寸和良好的鑄造表面，所以一般情況下，可以不進(jìn)行機(jī)械加工。同時，由于壓鑄件部可能有氣孔，所以應(yīng)盡量避免再進(jìn)行機(jī)械加工。但是，某些部位還是應(yīng)該進(jìn)機(jī)械加工。如裝配表面、裝配孔、成型困難沒有鑄出的一些形狀，去除澆口、溢流口后的多余部分等。3.4 斜滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計3.4.1

39、 側(cè)抽芯系統(tǒng)概述當(dāng)鑄件上具有與推出方向不一致的側(cè)孔、側(cè)凹或側(cè)凸形狀時，在壓鑄成型后，此處的成型零件會阻礙壓鑄件的推出，必須設(shè)置可以移動的側(cè)型芯。在鑄件推出前，先將型芯抽出，消除障礙后，再將壓鑄件推出，合模時，再將型芯回復(fù)到原來的成型位置。完成側(cè)抽芯的抽出和復(fù)位動作的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)有多種形式，但應(yīng)用較多的是斜銷機(jī)構(gòu)和斜滑塊機(jī)構(gòu)。斜銷機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，但用途較廣；斜滑塊機(jī)構(gòu)簡單，僅用于側(cè)凹較淺的情況20。(1) 斜銷側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。圖 3-3 是斜銷側(cè)抽芯的工作過程。斜銷側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)主要用于側(cè)孔抽芯，分型面為垂直分型面。(2) 斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。如圖 3-7 所示，(a)為合模狀態(tài)，(b)開模

40、，(c)抽出型芯。在定模板的推動下，斜滑塊復(fù)位。本課題根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點選擇了斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。. . . . 15 / 26圖 3-3 斜銷側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)工作過程3.4.2 斜滑塊的拼合形式斜滑塊拼合形式如圖 3-4 所示。在圖 3-4 中， （a） 、 （b） 、 （c）是兩瓣式的拼合形式。 （a）是常用形式，（b）可能產(chǎn)生溢料現(xiàn)象， （c）能解決溢料問題。 （d） 、 （e） 、 （f）為三瓣式或多瓣式的拼合形式。由于本課題設(shè)計的基座鑄件比較復(fù)雜，因此選用圖 3-9 中（e）四瓣式的拼合形式，不但滿足要求而且設(shè)計比較簡單。圖 3-4 斜滑塊拼合形式3.4.3 斜滑塊的導(dǎo)滑形式T 形槽形式加工

41、比較簡單，因此本課題選用 T 形槽形式。. . . . 16 / 263.4.4 斜滑塊尺寸設(shè)計（1）抽芯距離計算根據(jù)公式：3.4.5 斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)表面粗糙度和材料選擇（1）零件表面粗糙度側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)零件愛你表面粗糙度選取：斜滑塊的外表面，型腔表m8 . 0aR面，其他非配合面。m4 . 0aRm2 . 3aR（2）材料選擇斜滑塊的材料選用 H13,熱處理要求 4852HRC,斜滑塊限位釘?shù)牟牧线x用 45鋼，熱處理要求 2532HRC。3.4.6 斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)立體圖和裝配圖斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)由斜滑塊、動模套板以與推桿等零件組成。由瓣合組成的斜滑塊鑲嵌在動模套板的導(dǎo)滑槽。合模時，定模套板的分型面

42、與斜滑塊的上端面接觸，使瓣合斜滑塊分別推入動模套板的斜面定位。斜滑塊各側(cè)向的密封面，在壓鑄機(jī)鎖模力的作用下鎖緊。開模后，壓鑄機(jī)的頂出裝置推動模具的推出機(jī)構(gòu)，驅(qū)動推桿并推動斜滑塊向脫模方向移動。在這個過程中，由于動模套板斜導(dǎo)滑槽的導(dǎo)向作用，使斜滑塊在推動壓鑄件向前運(yùn)動時，分別向上下側(cè)分型，即在推出壓鑄件的同時，抽出壓鑄件側(cè)面的凹凸部分，完成側(cè)抽芯動作。4 4 推出機(jī)構(gòu)和模體設(shè)計推出機(jī)構(gòu)和模體設(shè)計4.1 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計4.1.1 推出機(jī)構(gòu)概述開模后，是壓鑄件從成形零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)一般設(shè)置在動模部分。推出機(jī)構(gòu)一般由下列部分組成：（1）推出元件。直接推動壓鑄件脫落，如推桿、推管、以與卸料版、