端蓋壓鑄模具設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、 2014 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目 端蓋壓鑄模具設(shè)計(jì) 院 、 部： 機(jī)械工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱(chēng) 教授 專(zhuān) 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級(jí)： 1003 完成時(shí)間： 摘 要 本文介紹了壓鑄模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展方向，詳細(xì)講述了鋁合金端蓋零件壓鑄模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)包括從壓鑄材料的選擇、壓鑄機(jī)的選定、分型面的確定以及澆注、溢流、排氣系統(tǒng)的布置等到壓鑄件成型出模的全過(guò)程。設(shè)計(jì)說(shuō)明詳細(xì)準(zhǔn)確，更是插入了大量零件圖、三維實(shí)體圖。本設(shè)計(jì)還詳細(xì)介紹了在壓鑄模具設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)遇到的若干問(wèn)題及解決方法，并細(xì)致地分析了壓鑄與其他生產(chǎn)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。此外，本次設(shè)計(jì)的各種技術(shù)數(shù)據(jù)來(lái)源絕對(duì)可靠，保證準(zhǔn)確。最

2、后要說(shuō)明的是，此端蓋壓鑄模具設(shè)計(jì)方案合理、可靠，就算算不上是最佳的設(shè)計(jì)方案，但保證這套端蓋壓鑄模的設(shè)計(jì)方案切實(shí)可行，屬上乘之作。關(guān)鍵詞：端蓋 ；壓鑄模 ；壓鑄成型設(shè)備； 壓鑄件 ；型腔ABSTRACT This paper introduces the status of die casting mould manufacturing technology and its development direction, and tells the story of aluminum alloy cover parts die casting die design process in detai

3、ls.Design including from the selection of from die casting material, selection of die casting machine, the determination of parting surface and pouring, the layout of overflow and exhaust system and so on to die casting molding the whole process of the mold.Design specification detailed and accurate

4、, and a large amount of part drawings, the three-dimensional entity graphs are inserted into the design .This design is also introduced the problems ,which will encounter in the process of die casting die design and solve to solutions, and detailed analysis of the advantages and disadvantages of die

5、 casting and other production process.In addition, the design of various technology is absolutely reliable data source, which ensure accurate.Last to the end ,cover die-casting die design scheme is reasonable and reliable, even if it is not the best design scheme, but the end cover die-casting die d

6、esign scheme is feasible ,is a masterpiece surely.Key words: End cover;Die mold;Die casting molding equipment;Die casting;cavity目 錄1. 概述11.1. 壓力鑄造的特性21.2. 壓力鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用范圍21.2.1壓力鑄造的優(yōu)點(diǎn)：21.2.2壓力鑄造的缺點(diǎn)：31.2.3壓力鑄造的應(yīng)用范圍31.3國(guó)內(nèi)外壓力鑄造的發(fā)展動(dòng)態(tài)41.3.1 國(guó)內(nèi)壓力鑄造的發(fā)展動(dòng)態(tài)41.3.2國(guó)外壓力鑄造的發(fā)展動(dòng)態(tài)51.4研究或解決問(wèn)題62. 工藝準(zhǔn)備72.1. 壓鑄件的結(jié)構(gòu)72.2.

7、工藝性分析82.3. 壓鑄件材料的選擇92.4. 壓鑄機(jī)的選定102.5.1計(jì)算主脹型力、分脹型力、鎖模力102.5.2壓鑄機(jī)的確定113. 壓鑄模的總體設(shè)計(jì)123.1. 澆注系統(tǒng)和溢流、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)123.1.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)123.1.2 溢流槽的設(shè)計(jì)143.1.3排氣槽的設(shè)計(jì)153.2. 分型面的設(shè)計(jì)163.3. 加熱和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)173.4. 冷卻水道設(shè)計(jì)183.5. 模具溫度控制裝置的選用203.6. 成型零件主要尺寸的計(jì)算203.6.1型腔尺寸計(jì)算203.6.2型芯尺寸計(jì)算213.6.3 中心距離的計(jì)算223.6.4 鑲塊壁厚尺寸223.7. 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)233.7.1 抽芯力

8、的估算243.7.2 斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)243.7.3斜滑塊工作時(shí)受力分析253.7.4 斜滑塊基本參數(shù)的確定263.8. 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)273.8.1 推桿推出部位設(shè)置要點(diǎn)273.8.2 推出距離的確定273.8.3 推出力的確定283.8.4 推桿的尺寸283.8.5推桿的穩(wěn)定性294. 模架的設(shè)計(jì)295. 壓鑄機(jī)的校核30設(shè) 計(jì) 總 結(jié)31參考文獻(xiàn)33致 謝341. 概述 壓鑄模是進(jìn)行壓鑄件生產(chǎn)的重要工藝裝備，壓鑄的生產(chǎn)過(guò)程是否能夠順利進(jìn)行，以及鑄件的質(zhì)量是否能夠有保證，這主要取決于壓鑄在技術(shù)上的先進(jìn)性以及模具結(jié)構(gòu)是否合理，壓鑄模設(shè)計(jì)的好壞，會(huì)影響壓鑄件的各個(gè)方面，例如壓鑄件的形狀、表面

9、質(zhì)量、強(qiáng)度、尺寸等。隨著壓鑄技術(shù)的成熟，壓力鑄造開(kāi)始受人矚目，壓鑄材料的選擇范圍更廣了，從最初壓鑄只適用于鋅、鎂、鋁合金等少數(shù)合金，到現(xiàn)在部分黑色金屬也加入了壓鑄材料的選擇，這就擴(kuò)大了壓鑄的使用范圍，為之前難以進(jìn)行壓鑄的材料提供了另一種途徑。壓鑄材料的種類(lèi)和數(shù)量的增加，標(biāo)志著壓鑄技術(shù)越發(fā)成熟，我們不用再為對(duì)高熔點(diǎn)合金進(jìn)行壓鑄，會(huì)降低壓鑄模具的使用壽命。我們對(duì)于模具的研究必須要注意，設(shè)計(jì)壓鑄模，壓鑄模具必須能夠承受高溫、強(qiáng)壓、急冷等條件。壓鑄的關(guān)鍵是要產(chǎn)出高質(zhì)量，符合工作性能的壓鑄件，質(zhì)量上乘的壓鑄件，可以反映生產(chǎn)該壓鑄產(chǎn)品的工廠對(duì)壓鑄技術(shù)的掌握程度。要生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，除了要對(duì)壓鑄技術(shù)十分了

10、解外，也要對(duì)壓鑄產(chǎn)品有足夠的了解，譬如，壓鑄件的結(jié)構(gòu)，以及生產(chǎn)出來(lái)的壓鑄件的強(qiáng)度和硬度，是否能夠滿足裝配要求、精度要求和力學(xué)性能要求。在進(jìn)行壓鑄模設(shè)計(jì)前，要做好充足的準(zhǔn)備，按部就班，不可一蹴而就，要對(duì)現(xiàn)有的資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，對(duì)缺乏的資料和數(shù)據(jù)不能隨意設(shè)定，應(yīng)去收集缺乏的資料和數(shù)據(jù)，然后和現(xiàn)有的做一個(gè)全面的整理。完成這些后，基本上就能著手設(shè)計(jì)了。首先，要根據(jù)產(chǎn)品圖，來(lái)對(duì)選用的壓鑄件合金、壓鑄件的形狀、壓鑄件的精度、壓鑄件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求進(jìn)行工藝性分析，以此來(lái)確定機(jī)械的加工部位、加工余量以及機(jī)械加工時(shí)需要采取的工藝措施和定位基準(zhǔn)等。其次，我們來(lái)根據(jù)鎖模力來(lái)大致確定壓鑄機(jī)的型號(hào)，這樣選擇的壓鑄

11、機(jī)只能算是初選，因?yàn)閴鸿T生產(chǎn)的因素很多，除了鎖模力外，還有壓射比壓、開(kāi)模距離、壓室直徑等。根據(jù)產(chǎn)品和生產(chǎn)要求，可以算出這些數(shù)值。選定壓鑄機(jī)后，要分析壓鑄模具的結(jié)構(gòu)，正確選擇分型面，為了模具生產(chǎn)簡(jiǎn)易，一般選用平直面做分型面，也有因?yàn)閴鸿T件結(jié)構(gòu)要求，或?yàn)榱嗣撃７奖?，也?huì)選擇像球面等非平直面。除了選擇分型面外，還有確定型腔數(shù)量，如果鑄件尺寸不大，則可以考慮一模多腔，一模多腔結(jié)構(gòu)可以大大提高生產(chǎn)效率。合理布置澆注系統(tǒng)、溢流排氣系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)；這里不多做講述，詳情可看下文關(guān)于澆注、溢流、排氣系統(tǒng)布置一節(jié)。根據(jù)零件的尺寸和結(jié)構(gòu)，合理選擇鑲塊、動(dòng)、定模套板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等尺寸和位置。最后，根據(jù)壓鑄零件的外

12、形尺寸，繪制出壓鑄件的毛壞圖；并在圖中標(biāo)注澆注系統(tǒng)、溢流槽、排氣槽、推出元件等的位置和尺寸。完成上述所有任務(wù)后，制出一份綜合指標(biāo)方案。壓鑄模的結(jié)構(gòu)組成，包括成型部分零件、模架部分、推出與復(fù)位機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)、抽芯機(jī)構(gòu)、加熱與冷卻系統(tǒng)。其中成型部分件是能決定壓鑄機(jī)尺寸精度和幾何形狀的部位，包括固定的和活動(dòng)的鑲塊和型芯，形成壓鑄件的內(nèi)表面稱(chēng)為型芯，而形成壓鑄件的外表面稱(chēng)為型腔。模架部分包括支承與固定零件和導(dǎo)向零件；壓力鑄造有許多優(yōu)點(diǎn)，它能生產(chǎn)出形狀復(fù)雜、璧薄、深腔等其他加工方法所不能及的零件，更重要的是它能大大提高生產(chǎn)效率。同時(shí)它不可避免地?fù)碛斜姸嗟娜秉c(diǎn)，我們要做的是盡量克服壓力鑄造的一些

13、缺點(diǎn)，盡可能的發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn)，提高生產(chǎn)效率，提高壓鑄模的生產(chǎn)質(zhì)量。為了克服壓力鑄造的某些缺點(diǎn)，提高生產(chǎn)效率，提高壓鑄件的質(zhì)量，學(xué)習(xí)壓力鑄造是非常有必要的，同時(shí)也具有重大意義。1.1. 壓力鑄造的特性 壓力鑄造是將熔融合金在高壓高速下充填鑄型，并在高壓下結(jié)晶凝固形成鑄件的一種方法。壓鑄技術(shù)的高低很大程度上取決于選用的壓鑄機(jī)，壓鑄機(jī)按壓鑄形式通常可以分為熱壓室壓鑄機(jī)和冷壓室壓鑄機(jī)兩大類(lèi)，按壓室的旳放置來(lái)分類(lèi)，又可以分為立式壓鑄機(jī)、臥室壓鑄機(jī)和全立式壓鑄機(jī)三種。壓鑄和其他鑄造方法不同的是，壓鑄是在高壓和高速下實(shí)現(xiàn)充填成型過(guò)程的，相對(duì)其他鑄造方法，壓鑄的壓射比壓非常大，最高可達(dá)500Mp，甚至更高，充填

14、速度極快，充填時(shí)間極短。此外由于各國(guó)十分重視壓鑄機(jī)的研究，生產(chǎn)出了一臺(tái)有一臺(tái)高性能的高壓高速的壓鑄機(jī)，提高了壓型的尺寸精度，降低了表面粗糙度。運(yùn)用壓鑄生產(chǎn)的零件，精度很高，基本上不用進(jìn)行二次加工處理，甚至可以直接投入市場(chǎng)。壓鑄生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，有材料的限制，模具昂貴，如果用壓鑄來(lái)進(jìn)行小批量生產(chǎn)零件，將會(huì)造成負(fù)盈利，所以我們一般只有在大批量生產(chǎn)時(shí)，采用壓鑄生產(chǎn)，現(xiàn)在壓鑄成型自動(dòng)化程度很高，壓鑄成為一種高效率，高質(zhì)量的生產(chǎn)方法。1.2. 壓力鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用范圍 在高速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，汽車(chē)，摩托車(chē)，家店，數(shù)碼等行業(yè)高速發(fā)展，此時(shí)單一的生產(chǎn)模式難以再滿足市場(chǎng)需求，而人們對(duì)產(chǎn)品的性能及其質(zhì)量的要求越來(lái)

15、越高，工廠開(kāi)始追求一種能生產(chǎn)出高質(zhì)量、高效率的加工方法，壓力鑄造。這時(shí)逐步臻于完善的壓力鑄造再一次登上舞臺(tái)。壓力與其他鑄造方法相比較，壓鑄具有多方面的優(yōu)點(diǎn)：1.2.1壓力鑄造的優(yōu)點(diǎn)：（1) 壓鑄可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁、深腔的壓鑄零件，且一般都是一次成型，有時(shí)只要個(gè)別部位修正，甚至不需進(jìn)行機(jī)械加工就可以直接使用。（2） 由于壓鑄模生產(chǎn)的壓鑄件組織致密，成型的壓鑄件的強(qiáng)度和表面硬度較高，甚至可以不經(jīng)熱處理直接使用，就能滿足使用要求。（3） 壓力鑄造相對(duì)其他加工方法而言，有更高的尺寸和表面精度，壓鑄生產(chǎn)的零件基本上不用再次加工，配合度很高，或可直接投入使用，表面粗糙度在范圍內(nèi)。（4） 壓

16、鑄的最大優(yōu)點(diǎn)就是能夠生產(chǎn)出尺寸精度高，形狀復(fù)雜的壓鑄件，并且一般都是一次成型，大大減少了工作任務(wù)，省去了機(jī)械加工的過(guò)程，節(jié)約了時(shí)間。（5） 壓鑄生產(chǎn)效率極高，隨著機(jī)械化、自動(dòng)化程度的提高，極大的縮短了生產(chǎn)周期。與其他鑄造方法相比較，壓鑄可以更是省去使用機(jī)械加工的設(shè)備，減少了投入成本。（6） 壓力鑄造生產(chǎn)零件的工藝流程短、操作簡(jiǎn)易，自動(dòng)化程度高，設(shè)備占用工作場(chǎng)地少。（7） 盡管壓鑄受材料的限制，但能夠用于鑄造生產(chǎn)的零件，材料利用率是很高的。（8） 廠家無(wú)論采用何種加工方法來(lái)生產(chǎn)零件，歸根到底都是為了盈利，由于壓鑄生產(chǎn)效率高，當(dāng)廠家要大量生產(chǎn)某零件時(shí)，采用壓鑄是不二之選。加工方法多種多樣，加工工藝

17、更是多不勝數(shù)，但各自有其優(yōu)缺點(diǎn)，當(dāng)然，壓力鑄造也存在諸多缺點(diǎn)：1.2.2壓力鑄造的缺點(diǎn)：(1) 金屬熔融液的充型速度極快，常會(huì)因此導(dǎo)致型腔內(nèi)的氣體不能完全從型腔中排除，常會(huì)有一部分氣體以氣孔的形式留存在壓鑄件中。如果對(duì)成型的壓鑄件再次進(jìn)行熱處理或是在高溫下工作，留存在型腔內(nèi)氣體會(huì)影響壓鑄件的質(zhì)量，嚴(yán)重的會(huì)使逐漸開(kāi)裂。一般我們也能對(duì)成型壓鑄件進(jìn)行機(jī)械加工，這要容易使鑄件表面露出氣孔，影響鑄件質(zhì)量。(2) 盡管壓力鑄造有許多優(yōu)點(diǎn)，但有一些材料會(huì)因?yàn)閴毫﹁T造的局限性，很難用于實(shí)際生產(chǎn)，譬如黑色金屬，黑色金屬熔點(diǎn)高,其壓型使用壽命也很短,故此黑色金屬一般很難通過(guò)壓鑄來(lái)進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)(3)壓鑄生產(chǎn)要想盈利

18、，必須是大批量生產(chǎn)，這就使得只需小批量零件只能依靠其他加工方法。1.2.3壓力鑄造的應(yīng)用范圍日常生活中可壓鑄成型的零件形狀多種多樣，根據(jù)其形狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍大致可分為三類(lèi)：第一類(lèi)圓盤(pán)類(lèi)包括號(hào)盤(pán)座等；第二類(lèi)圓蓋類(lèi)包括了底盤(pán)、表蓋、機(jī)蓋等；第三類(lèi)圓環(huán)類(lèi)包括了方向盤(pán)、接插件、軸承保持器等；壓力鑄造應(yīng)用的工業(yè)部門(mén)有：航空、汽車(chē)、儀表、電工、電子儀器、農(nóng)業(yè)機(jī)械、兵器、電子計(jì)算機(jī)、照相機(jī)及醫(yī)療器械等。壓鑄生產(chǎn)有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于壓鑄受到材料的局限，壓鑄目前只適用在鋅、鋁合金等一些材料中，但并非其他的材料就不能被應(yīng)用到壓鑄生產(chǎn)上，只是一些高熔點(diǎn)或特殊系列的合金，在用壓鑄進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞壓鑄模，造成再生產(chǎn)

19、出的壓鑄件的尺寸會(huì)產(chǎn)生很大的差別。不過(guò)隨著壓鑄技術(shù)的提高，壓鑄材料的選擇范圍更廣了，先前因?yàn)樯a(chǎn)高熔點(diǎn)材料時(shí)，模具的壽命在很短，限制了壓鑄在高熔點(diǎn)材料的應(yīng)用，但經(jīng)過(guò)各國(guó)對(duì)壓鑄技術(shù)的研究，特別是對(duì)壓鑄機(jī)的研究，對(duì)其他一些不適合進(jìn)行壓鑄生產(chǎn)的材料，也有可能在降低模具損壞，提高壓鑄件的質(zhì)量下，進(jìn)行壓鑄生產(chǎn)。我們生活中就碰到很多壓鑄產(chǎn)品，如汽車(chē)端蓋零件、鋁合金臉盆、方向盤(pán)、底盤(pán)等等，多不勝數(shù)。目前，模具的質(zhì)量有了很大的提高，在保證延長(zhǎng)了模具壽命的同時(shí)，生產(chǎn)高熔點(diǎn)鑄件成為了可能。我們不難想象未來(lái)壓力鑄造的應(yīng)用范圍將越來(lái)越廣。1.3國(guó)內(nèi)外壓力鑄造的發(fā)展動(dòng)態(tài)1.3.1 國(guó)內(nèi)壓力鑄造的發(fā)展動(dòng)態(tài) 20世紀(jì)40年

20、代壓力鑄造開(kāi)始在我國(guó)得到大力發(fā)展。雖然這時(shí)的壓鑄技術(shù)并不是很成熟，但這時(shí)已經(jīng)有人開(kāi)始利用熱軋室生產(chǎn)出了一些小件的鋅鋁合金飾件，壓鑄生產(chǎn)得到應(yīng)用，壓鑄技術(shù)開(kāi)始有了較大的進(jìn)步。盡管壓鑄在我國(guó)得到了應(yīng)用，但壓鑄件在工業(yè)上的大量應(yīng)用是1958年以后。從此，我國(guó)不僅掌握了常規(guī)壓鑄生產(chǎn)工藝，自行設(shè)計(jì)制造了壓鑄模，對(duì)一些新壓鑄工藝（如真空壓鑄和黑色金屬壓鑄）也進(jìn)行了深入研究，壓鑄件逐步應(yīng)用到了農(nóng)機(jī)、機(jī)床、辦公用具、軍工等領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)在壓鑄方面再一次取得了令人矚目的成就，壓鑄技術(shù)開(kāi)始正式走向了成熟，對(duì)壓鑄機(jī)也有了一定的研究，擺脫了完全依靠國(guó)外進(jìn)口的局面，并且已經(jīng)能夠自己生產(chǎn)，制造一系列各方

21、面性能優(yōu)異的壓鑄機(jī)，從500t的小型壓鑄機(jī)，到1600t的大型壓鑄設(shè)備。目前正在發(fā)展具有更大壓鑄能力的壓鑄設(shè)備，如2000t、2800t的壓鑄機(jī)。這標(biāo)志著我國(guó)大型壓鑄機(jī)的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)已具備了國(guó)際水平。我國(guó)對(duì)大型壓鑄機(jī)的需求，主要通過(guò)向國(guó)外采購(gòu)，同時(shí)也抓緊研制先進(jìn)的壓鑄來(lái)擺脫國(guó)外的壓制，真正實(shí)現(xiàn)獨(dú)立自主地生產(chǎn)全過(guò)程，近年來(lái)以取得明顯成效。我們來(lái)分析一下我國(guó)臺(tái)灣在壓鑄行業(yè)的情況，雖然臺(tái)灣的土地面積比內(nèi)陸任意一個(gè)省份的面積都還小，人口更是達(dá)不到內(nèi)陸人口總數(shù)的萬(wàn)分之一，可是中國(guó)臺(tái)灣在模具行業(yè)卻有著相當(dāng)高的水平和造詣，臺(tái)灣在早98年的時(shí)候，其模具生產(chǎn)便享譽(yù)全球。內(nèi)陸作為中國(guó)臺(tái)灣的主要模具市場(chǎng)，對(duì)臺(tái)灣的

22、經(jīng)濟(jì)做出了巨大的貢獻(xiàn)，與此同時(shí)，臺(tái)灣也在一定程度上帶動(dòng)了大陸壓鑄行業(yè)的發(fā)展，臺(tái)灣企業(yè)富士康在大陸遍地開(kāi)花，作為全球五百?gòu)?qiáng)企業(yè)，近年來(lái)，富士康更是穩(wěn)居美國(guó)財(cái)富排前30名，富士康是中國(guó)臺(tái)灣在大陸模具生產(chǎn)基地的代表。中國(guó)大陸與臺(tái)灣唇亡齒寒，生死一脈。近二十多年來(lái)，隨著材料科學(xué)與技術(shù)以及航空航天、汽車(chē)、摩托車(chē)、機(jī)械制造、電子、輕工業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是對(duì)提高生產(chǎn)效率、縮短生產(chǎn)周期和節(jié)能降耗減排的強(qiáng)烈要求，壓鑄技術(shù)作為無(wú)切削、少切削的近終形制造技術(shù)受到高度重視，國(guó)內(nèi)外對(duì)壓鑄技術(shù)都進(jìn)行了大量的研究與開(kāi)發(fā)，壓鑄技術(shù)和產(chǎn)業(yè)得到了更快更好的發(fā)展，已從傳統(tǒng)壓鑄時(shí)期走入了現(xiàn)代壓鑄技術(shù)時(shí)代，正在成為一種很有前途的、重

23、要的先進(jìn)制造技術(shù)。 目前，壓鑄工藝不僅廣泛應(yīng)用也鋁、鋅、鎂、銅、錫、鉛等有色合金壓鑄件的生產(chǎn)，而且，黑色金屬的壓鑄技術(shù)研究也取得了可喜的進(jìn)展。壓鑄機(jī)的單機(jī)生產(chǎn)能力、最高壓射比壓和充填速度、可加工的壓鑄件大小以及壓鑄工程自動(dòng)化技術(shù)都得到了較大水平提高。壓鑄件的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大。2007年，我國(guó)的壓鑄件總產(chǎn)量已達(dá)118.85萬(wàn)噸，其中鋁壓鑄件已達(dá)96.3萬(wàn)噸、鋅壓鑄件已達(dá)20.1萬(wàn)噸、鎂壓鑄件1已達(dá).83萬(wàn)噸、銅壓鑄件已達(dá)0.62萬(wàn)噸。隨著現(xiàn)代制造業(yè)近終成型、少切削加工、快速成型、潔凈生產(chǎn)、節(jié)能降耗減排等方面的要求越來(lái)越高，壓鑄將成為現(xiàn)代金屬材料成型加工中的重要工藝方法之一，將會(huì)

24、得到更好的發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用。1.3.2國(guó)外壓力鑄造的發(fā)展動(dòng)態(tài)國(guó)外壓力鑄造的發(fā)展我們可以從多個(gè)方面來(lái)分析，首先是日本、美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，這些發(fā)達(dá)國(guó)家的主要特點(diǎn)是，他們的模具市場(chǎng)大，發(fā)展速度快，掌握著最新壓鑄技術(shù)，具備獨(dú)立開(kāi)發(fā)各種模具的能力，他們所生產(chǎn)的模具除了可以滿足本國(guó)的要求外，更能實(shí)現(xiàn)對(duì)外出口，他們?cè)诩夹g(shù)上占有壓倒式優(yōu)勢(shì)。其次是新加坡、馬來(lái)西亞、菲律賓和中國(guó)臺(tái)灣等發(fā)展中國(guó)家及地區(qū)，他們的生產(chǎn)方式是以出口為導(dǎo)向，屬于出口導(dǎo)向型，發(fā)展模式屬于勞動(dòng)密集型，已經(jīng)漸漸走向技術(shù)密集。最后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的大國(guó)，主要是印度；印度和中國(guó)一樣人口基數(shù)大，地域廣，發(fā)展模式屬于勞動(dòng)密集型，模具工業(yè)技

25、術(shù)主要集中在少數(shù)大型國(guó)有企業(yè)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中,壓鑄市場(chǎng)報(bào)告大致相同，其中北美的情況更具有代表性。而北美中的美國(guó)在壓鑄行業(yè)算得上這個(gè)行業(yè)的巨頭，當(dāng)然加拿大也算得上壓鑄行業(yè)的佼佼者，他們對(duì)壓鑄技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，擁有絕對(duì)技術(shù)權(quán)威。國(guó)外的大多數(shù)模具企業(yè)的發(fā)展是針對(duì)市場(chǎng)需求的，他們除了有豐富的壓鑄技術(shù)的同時(shí)，還有一套專(zhuān)有的、適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的、科學(xué)的管理方法。國(guó)外壓鑄行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，為了在壓鑄行業(yè)爭(zhēng)得一席之地，模具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者們，都積極投入壓鑄機(jī)的研究工作，以期能夠研制出他們特有的、能實(shí)現(xiàn)其他壓鑄機(jī)所不能實(shí)現(xiàn)的功能的壓鑄機(jī)。所以說(shuō)，每一個(gè)壓鑄企業(yè)為了在市場(chǎng)站住腳跟，都會(huì)有他們的專(zhuān)長(zhǎng)，有自己最拿手的壓鑄產(chǎn)

26、品。以澳大利亞的模具發(fā)展為例，澳大利亞有一套很實(shí)用的管理方法，一個(gè)規(guī)模很小的模具企業(yè)生產(chǎn)效率卻極高，員工人數(shù)一般不超過(guò)百人，最大的也只有五百人左右。一人多工位，多管理。他們?cè)趬鸿T技術(shù)上也許不是最拔尖的，但是模具生產(chǎn)能力絕對(duì)是屬于世界一流水平的。我們?cè)俅畏治鲆幌轮袊?guó)臺(tái)灣模具行業(yè)的情況，雖然臺(tái)灣的土地面積比內(nèi)陸任意一個(gè)省份的面積都小，人口更是不及內(nèi)陸的萬(wàn)分之一，可是中國(guó)臺(tái)灣在模具行業(yè)卻有著相當(dāng)高的水平和規(guī)模。98年，臺(tái)灣的模具生產(chǎn)值就將近達(dá)20億美元，1999年到2000年期間，由于遭遇到經(jīng)濟(jì)危機(jī)，模具產(chǎn)值產(chǎn)生了了小滑坡，兩年內(nèi)直降了20多個(gè)百分點(diǎn)。盡管模具市場(chǎng)遭遇了打擊，但有了大陸的支持，中國(guó)臺(tái)

27、灣經(jīng)濟(jì)很快復(fù)蘇、模具產(chǎn)業(yè)很快就度過(guò)了危機(jī)，模具產(chǎn)業(yè)漸漸的步入正軌，更勝往昔。中國(guó)臺(tái)灣模具產(chǎn)值主要來(lái)自塑料模具，塑料模具占市場(chǎng)比例的45%，壓鑄模具僅占8個(gè)百分比。臺(tái)灣模具主要是以出口為主，模具產(chǎn)品主要是應(yīng)用在電子通信、交通方面。模具產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)歐美國(guó)家，在大陸也占了很大比例的市場(chǎng)。富士康作為全球五百?gòu)?qiáng)企業(yè)，近幾年來(lái)更是躍居美國(guó)財(cái)富排行前三十強(qiáng)，這是中國(guó)臺(tái)灣在模具行業(yè)具有世界一流水平的最有力的證明。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的研究者們有一種高度的負(fù)責(zé)精神，工作嚴(yán)謹(jǐn)，喜歡挑戰(zhàn)高難度的工作，92年北美壓鑄協(xié)會(huì)專(zhuān)門(mén)為壓鑄的發(fā)展，發(fā)起了有關(guān)壓鑄的研究課題，正是因?yàn)樗麄冴P(guān)注壓鑄工業(yè)的研發(fā)工作，僅僅幾年內(nèi)，壓鑄高新技術(shù)的研究

28、取得了一次又一次的突破，制出了實(shí)時(shí)壓射控制壓鑄機(jī)，帶動(dòng)了更多的企業(yè)和大學(xué)對(duì)研發(fā)工作的重視。，在實(shí)時(shí)壓射控制壓鑄機(jī)出現(xiàn)后，歐美幾家公司對(duì)其又進(jìn)行不斷地改進(jìn)，生產(chǎn)出了一系列質(zhì)量可靠的產(chǎn)品。 目前，這些有能力的公司在掌握成熟的壓鑄技術(shù)后，不再單純對(duì)外出售，憑借著得天獨(dú)厚的壓鑄知識(shí)和技術(shù)，對(duì)外提供技術(shù)支持。Buehler公司在擁有相當(dāng)完善的壓鑄機(jī)系列后，利用公司特有的先進(jìn)技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn)，與德國(guó)Schaufler公司合作，建立了一個(gè)壓鑄技術(shù)中心，為制造商提供技術(shù)上的支持。此外，主要以熱室機(jī)著稱(chēng)于世的Frech公司擁有M系列和RC系列的壓鑄機(jī)，前者根據(jù)需要即可采用實(shí)時(shí)壓射控制，也可進(jìn)行常規(guī)三級(jí)壓射，后者為

29、實(shí)時(shí)壓射控制壓鑄機(jī)。該公司控制系統(tǒng)根據(jù)其功能有Datedialog RC、Datac-ontrol、Datacontrol RC和Datavario供用戶(hù)選擇，積40年鎂合金壓鑄經(jīng)驗(yàn)，在鎂合金應(yīng)用方面進(jìn)行開(kāi)發(fā)，為用戶(hù)提供服務(wù)。在Et本，Toshiba公司的多功能壓射結(jié)構(gòu)采用高精度液壓伺服閥(直動(dòng)型先導(dǎo)伺服閥，Direct operated pilot ser-vo valve)，其流量為7000Ls，閥的響應(yīng)時(shí)間為5ms，系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間為13ms，可在20ms內(nèi)將速度從0升高到lOms，相對(duì)于沖頭位置，作為速度的切換點(diǎn)進(jìn)行輸入可有10個(gè)點(diǎn)，在各點(diǎn)之間可進(jìn)行加速、減速并配以Toscast控制系統(tǒng)，

30、實(shí)現(xiàn)壓鑄機(jī)的綜合控制。因此生產(chǎn)的壓鑄件產(chǎn)品質(zhì)量和精度都很高。1.4研究或解決問(wèn)題 盡管壓鑄有很多優(yōu)勢(shì)，但并不是無(wú)可挑剔的，像其他工藝方法一樣，壓鑄也存在一些需要進(jìn)一步改進(jìn)的問(wèn)題，目前，主要存在的問(wèn)題有：(1）壓鑄的合金牌號(hào)和類(lèi)別受到限制；壓鑄模對(duì)材料有一定的要求，高熔點(diǎn)材料用壓鑄進(jìn)行長(zhǎng)期生產(chǎn)，壓鑄模承受不起。為解決這個(gè)問(wèn)題，近年來(lái)，正在開(kāi)始研究實(shí)驗(yàn)半固態(tài)金屬壓鑄新工藝，一旦研究成功，這將為鋼鐵材料的生產(chǎn)開(kāi)辟了新的途徑。還有某一類(lèi)合金，只有幾種牌號(hào)才能做壓鑄材料，這時(shí)壓鑄是的急冷和劇烈收縮容易導(dǎo)致壓鑄件產(chǎn)生嚴(yán)重的裂紋。（2）一般不能對(duì)壓鑄件熱處理，壓鑄材料最好不要在高溫下使用。液態(tài)合金沖型速度極

31、快，流態(tài)和不穩(wěn)定，型腔中的氣體很難排除干凈，流體前端也容易形成熔渣，這些使得壓鑄件中有氣孔和夾雜物和縮孔、疏松缺陷，使壓鑄件不宜進(jìn)行熱處理和高溫下工作。（3）殘留在鑄件內(nèi)的氣體，在高溫下易產(chǎn)生氣體膨脹，鑄件發(fā)生形變，會(huì)影響鑄件精度和外觀，不能進(jìn)行機(jī)械加工，加工后零件表面精度會(huì)降低，壓鑄件生產(chǎn)復(fù)雜的零件很難，壓鑄機(jī)規(guī)格限制壓鑄件的尺寸。（4）受材料限制，對(duì)如銅合金高熔點(diǎn)材料進(jìn)行長(zhǎng)期的壓鑄生產(chǎn)、模具很容易很快的報(bào)廢。（5)壓鑄機(jī)不適宜小批量生產(chǎn)，制造商要盈利，就要最大程度地最求剩余價(jià)值，把產(chǎn)量搞上去。還有就是壓鑄機(jī)和壓鑄模價(jià)格很高，成本也是關(guān)鍵。由于壓鑄模加工周期長(zhǎng)，對(duì)材料的要求高，隨之壓鑄模成本

32、也較高，至于進(jìn)口壓鑄機(jī)和壓鑄模就更昂貴了。要解決目前壓鑄遇到的難題，一方面可以開(kāi)發(fā)一種新型材料，這種材料要有很高的強(qiáng)度和硬度，抗疲勞性。來(lái)加大模具的使用壽命，這樣就可以消除壓鑄高熔點(diǎn)材料時(shí)，模具壽命低的顧慮。另一方面，加大壓鑄技術(shù)的研究力度，開(kāi)發(fā)出一種性能優(yōu)異的壓鑄機(jī)，提高壓射比壓，改善模具結(jié)構(gòu)，力求能用壓鑄生產(chǎn)出一系列質(zhì)量上乘的壓鑄件，并且壓鑄件能進(jìn)行熱處理，也能在高溫下工作。最后，確定一種適應(yīng)市場(chǎng)需求，科學(xué)的管理方法，提高壓鑄生產(chǎn)能力。2. 工藝準(zhǔn)備 合理的鑄件結(jié)構(gòu)和形狀，可以使得加工制造方便，不容易形成鑄造缺陷，也有利于保證壓鑄件的質(zhì)量。至于對(duì)于結(jié)構(gòu)不合理的部分，需要在不影響零件使用前提

33、下，進(jìn)行細(xì)微的改進(jìn)或修正，以使?jié)M足壓鑄工藝的要求。2.1. 壓鑄件的結(jié)構(gòu) 此次設(shè)計(jì)端蓋零件鑄件外徑尺寸為116mm，由于尺寸較大，若采用一模多腔或多模多腔，則需要選用較大模具，由于壓鑄模生產(chǎn)成本高，主要用于大批量生產(chǎn)，就考慮實(shí)際適用性和經(jīng)濟(jì)效率來(lái)看，適宜采用一模一腔的形式；且采用斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)；由于是圓形鑄件，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)均勻，澆注系統(tǒng)選擇中心澆口形式；推出機(jī)構(gòu)選擇推桿形式。其外殼大多采用鋁合金鑄造成形，其結(jié)構(gòu)如圖所示。圖1 端蓋零件圖圖2 端蓋零件三維圖2.2. 工藝性分析 由零件圖2 端蓋零件三維圖知，該零件的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，沿最大分型面的垂直面對(duì)稱(chēng)，零件兩端帶有凸臺(tái)，為了脫模方便，基本上可以

34、確定選擇雙分型面結(jié)構(gòu)。圖上帶有四根肋，此結(jié)構(gòu)沒(méi)有實(shí)際用途，主要是為了消除壓鑄時(shí)金屬聚集引起氣孔。零件中有兩個(gè)鑄孔,其直徑為3 mm ，8個(gè)沉頭孔,直徑分別為4 mm和3 mm；表面質(zhì)量為Ra6.3。 在鑄件尖銳處要設(shè)置圓角，如果不設(shè)置圓角，在澆注金屬熔體時(shí)，可能會(huì)沖損型芯，影響鑄件精度和尺寸。鑄造圓角也是為了在澆注時(shí)，金屬熔體能流動(dòng)順暢，型腔內(nèi)氣體亦容易排出。其中圓角尺寸如圖3所示，其尺寸可以根據(jù)壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-22來(lái)確定，公式如下： 相等壁厚：r=h 不同壁厚：r(h+h1)/3;R=r+(h+h1)/2 脫模斜度按壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-26中推薦值來(lái)確定，內(nèi)、外表面配合面的最小脫模斜度分

35、別是。2.3. 壓鑄件材料的選擇 根據(jù)壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-1壓鑄鋁合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能，可選擇壓鑄件的材料為鋁合金ZL108（YZAlSi12Cu2Mg1）。壓鑄對(duì)材料的選擇有一定的要求，相對(duì)高熔點(diǎn)合金來(lái)說(shuō)，選擇鋁合金壓鑄能提高壓鑄機(jī)的使用壽命，但并不是完美無(wú)缺的，下面我們來(lái)分析鋁合金優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：1.鋁合金的密度?。?.52.9g/cm），液態(tài)鋁合金密度為2.4g/cm； 2.比強(qiáng)度大； 3.耐磨性和耐蝕性好； 4.鋁合金的導(dǎo)熱性性能好。 缺點(diǎn)：1.由于鋁硅系合金易粘模，出模時(shí)易發(fā)生形變； 2.鋁合金對(duì)金屬坩堝具有有腐蝕性； 3.鋁合金的體積收縮性大，容易產(chǎn)生縮孔。 圖2鑄件圓角尺寸

36、根據(jù)壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-1壓鑄鋁合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能，可知鋁合金的力學(xué)性能如下： 強(qiáng)度 ：240MPa 收縮率： 1% 硬度 ：90HB 2.4. 壓鑄機(jī)的選定依據(jù)常識(shí)我們知道，鋁合金常用臥室冷室壓鑄機(jī)進(jìn)行加工，因此可以初選壓鑄機(jī)為臥式冷室型。在壓鑄生產(chǎn)時(shí)，不是隨便一臺(tái)壓鑄機(jī)都能滿足所有壓鑄產(chǎn)品的要求，這是因?yàn)椴煌膲鸿T機(jī)有不同的壓鑄能力和使用條件，例如壓鑄工作溫度不同，壓鑄合金種類(lèi)不同，所以，在壓鑄不同的產(chǎn)品時(shí)，要根據(jù)具體情況選擇合適的壓鑄機(jī)，要正確的選用壓鑄機(jī)可以從兩個(gè)方面來(lái)考慮：首先，要考慮壓鑄件的類(lèi)型，以及是小批量還是大批量生產(chǎn)，小批量生產(chǎn)，可選用適應(yīng)性強(qiáng)，液壓簡(jiǎn)單，能進(jìn)行快速調(diào)整

37、的壓鑄機(jī)；其次要考慮鑄件的材料、結(jié)構(gòu)以及工藝參數(shù)；鑄件的重量的選擇跟壓鑄機(jī)的選擇有關(guān)，鑄件的重量過(guò)大，普通壓鑄機(jī)承受不了，鑄件重量過(guò)小，大容量壓鑄機(jī)來(lái)生產(chǎn)就會(huì)造成資源浪費(fèi)；鑄件尺寸過(guò)大，就會(huì)影響鑄件的出模；盡管影響壓鑄機(jī)的選擇因素很多，但我們主要是通過(guò)鎖模力來(lái)初選壓鑄機(jī)，在初選后在進(jìn)一步校正，確定壓鑄機(jī)。另外，鑄件的外形尺寸也會(huì)影響壓鑄機(jī)的選擇，尺寸過(guò)大，壓鑄過(guò)程不好控制，鑄件性能不均勻，而且還影響鑄件推出。而根據(jù)鎖模力選用壓鑄機(jī)是最常用的方法，對(duì)于尺寸較大的鑄件，還需要進(jìn)行校核壓室容量、開(kāi)模行程等參數(shù)，來(lái)保證壓鑄機(jī)選擇的正確性和合理性。2.5.1計(jì)算主脹型力、分脹型力、鎖模力 此鑄件是一般件，根據(jù)壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-1比壓推薦值，鋁合金在3050MPa,這里取值40MPa。 主脹型力： （2-1） =kN其中 A投影面積。 P比壓（MPa）。分脹型力 （2-2）式中：分脹型力； ：側(cè)向活動(dòng)型心成型端面的投影面積（cm）； ：楔緊塊的楔緊角，楔緊角度的確定是由側(cè)抽芯滑塊的斜角決定的，取=13； 鎖模力： 其中k為安全系數(shù)，一般取1.25。