《壓鑄工藝及模具》課程設計-上蓋壓鑄成型工藝及模具設計

1、壓鑄工藝及模具設計說明書上蓋壓鑄成型工藝及模具設計起止日期： 2021 年 12 月 29 日 至 2021 年 01 月 09 日學生姓名 班級 學號 成績指導教師(簽字)機械工程學院2021年 01 月 07 日摘 要本課題主要是針對上蓋壓鑄件的模具設計,通過對鑄件進行工藝的分析和比擬, 最終設計出一副壓鑄模。該課題從產品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統、模具成型局部的結構、頂出系統、冷卻系統、壓鑄機的選擇及有關參數的校核、都有詳細的設計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設計過程說明該模具能夠到達此鑄件所要求的加工工藝。根據題目設計的主要任務是上蓋壓鑄模具的設計，也

2、就是設計一副壓鑄模具來生產上蓋鑄件產品，以實現自動化提高產量。通過模具設計說明該模具能到達上蓋的質量和加工工藝要求。本文主要運用 Pro/ENGINEER wildfire5.0及其AutoCAD2007來完成整個設計工作。從中學習到了許多的模具設計的知識和對在校所學知識的深化。關鍵詞：上蓋壓鑄件；壓鑄模具設計；斜銷側抽芯；一模一腔。目 錄第1章 壓鑄件分析51.1 壓鑄件結構分析6 1.1.1 壓鑄件特點和根本結構6 1.1.2 壓鑄件精度分析61.2 壓鑄件材料分析6第2章 分型面及澆注系統77 2.1.1 分型面選擇7 2.1.2 分型面方案比照72.2 初選壓鑄機7 2.2.1 型腔數

3、量及布局7 2.2.2 鎖模力計算7 2.2.3 初選壓鑄機82.3 澆注系統設計9 2.3.1 直澆道設計9 2.3.2 橫澆道設計9 2.3.3 內澆道設計10 2.3.4 溢流槽設計102.4 排氣系統設計11第3章 成型零件設計123.1 成型零件尺寸計算12 3.1.1 型腔尺寸計算12 3.1.2 型芯尺寸計算13 3.1.3 位置尺寸計算133.2 成型零件結構設計13 3.2.1 型腔結構設計13 3.2.2 型芯結構設計13第4章 模架選擇及設計144.1 支撐及固定零件設計144.2 導向零件設計144.3 冷卻系統設計15第5章 側抽芯機構設計165.1 側抽芯方案確實定

4、165.2 抽芯力及抽芯距確實定165.3 抽芯機構設計16 5.3.1 抽芯機構組成及原理17 5.3.2 斜導柱的設計17 5.3.3 滑塊的設計17 5.3.4 鎖緊裝置設計18 5.3.5 復位裝置設計18第6章 推出機構設計196.1 推出力確實定196.2 推出零件設計19 6.2.1 尺寸設計19 6.2.2 結構設計196.3 導向和復位裝置設計20第7章 校核壓鑄機217.1 壓室容量校核217.2 開模行程校核21第8章 模具零件材料和涂料的選擇22第9章 模具總體結構及工作原理23第10章 壓鑄工藝參數的選擇25參考文獻26第1章 壓鑄件分析a三維圖技術要求：1.未注圓角

5、R2；b二維圖圖1.1零件圖1.1 壓鑄件結構分析 1.1.1 壓鑄件特點和根本結構上蓋壓鑄件的形狀為一般復雜，主要局部是板件結構，再者，有中心大孔和側壁兩個小孔。其中側壁小孔的成型會比擬困難，且脫模結構中，需要設置側抽芯機構，板壁相對較薄。 1.1.2 壓鑄件精度分析 壓鑄件能到達的尺寸精度是比擬高的，其穩(wěn)定性也很好，根本上依壓鑄模制造精度而定，而壓鑄鋁合金的精度可達CT4-6級。該零件的尺寸精度要求較高，用壓鑄方法生產該零件完全能到達精度要求。未標注的鑄造圓角一律按照圖紙標示為R2。1.2 壓鑄件材料分析壓鑄件所選用材料為YM5，為壓鑄鋁合金。鋁合金在許多方面特別是使用性能方面比鋅合金優(yōu)越

6、。鋁合金具有良好的壓鑄性能，密度較鋅合金較小2.5-2.9g/cm3，比強度大，高溫力學性能也很好，在低溫下工作時同樣保持良好的力學性能尤其是韌性。YM5的主要成分為含Si1013,其余為Al，其他含量不超過2.3%。此材料適用各種薄壁鑄件，所以YM5適合用作壓鑄該零件的材料。第2章 分型面及澆注系統 2.1.1 分型面選擇圖2.1 分型面選擇分型面可選擇在A-A面，如圖2.1所示，因為選在A-A處使鑄件大局部在模具同一側成型，易于保證尺寸的精度。一般意義上來講，分型面應取水平投影面最大處，防止采用過多的側抽芯。2.1.2 分型面方案比照如圖2.1所示，如果分型面選在B-B處，雖然可以使得鑄件

7、整體在模具的同一側成型，保證其尺寸精度，但是必然要進行二次或者屢次推出，顯然會增加推出機構的設計難度。故，相對于本鑄件，選擇A-A分型面優(yōu)于B-B分型面。2.2 初選壓鑄機2.2.1 型腔數量及布局分型面確定以后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。一般來說，大中型塑件和塑件精度要求較高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構。但對于精度要求不高的小型塑件(沒有配合精度要求)，形狀簡單，又是大批量生產時，假設采用多型腔?？墒股a率大為提高且降低本錢。結合塑件的批量、質量要求、塑料的品種形狀尺寸、塑件的生產本錢及所選用的技術要求和標準，本套模具選擇一模一腔。且采用中心澆注。 2.2.2 鎖模力計算 確

8、定主脹型力 2.1所以 ：澆注系統與溢流排氣系統面積增加30% 確定斜滑塊抽芯時的分脹型力 2.2楔緊角取 經校核得出實際所需的鎖模力為465。 2.2.3 初選壓鑄機初選壓鑄機為臥式冷室壓鑄機。規(guī)格與參數：2.3 澆注系統設計 2.3.1 直澆道設計 圖.直澆道直澆道設計如圖.所示，其中直徑根據壓鑄機確定為，直澆道厚度，直澆道脫模斜度取。 2.3.2 橫澆道設計橫澆道采用圓周多支式，如圖.所示。 2.3.3 內澆道設計內澆道使用側澆道形式，其一般開設在分型面上，澆道去除方便，應用最為普遍。由公式 .得：查表得內澆道厚度，取。寬度取.。長度去。 2.3.4 溢流槽設計溢流槽的布置應有利于排除型

9、腔中的氣體，排除混有氣體和被涂料剩余物污染的前流冷污金屬液?？筛纳颇＞叩臒崞胶鉅顟B(tài)。圖2.4 溢流槽設置在分型面上的溢流槽結構簡單，加工方便，應用廣泛，如圖2.4所示。截面形狀采用半圓形，便于球頭立銑刀加工，開設在定模局部。查表可確定各局部尺寸：R取5，H取4，a取4，c取0.5，h取0.6，A取9.8，b取10，B取20。2.4 排氣系統設計排氣槽用于從型腔內排出空氣及分型劑揮發(fā)產生的氣體，其設置的位置與內澆口的位置及金屬液的流態(tài)有關。為使型腔內的氣體在壓射時盡可能被壓鑄的金屬液排出，要將排氣槽設置在金屬液最后填充的部位。排氣槽一般與溢流槽配合，布置在溢流槽后端以加強溢流和排氣的效果。在有些

10、情況下也可在型腔的必要部位單獨布置排氣槽。此模具的排氣槽采用分型面上布置排氣槽的結構形式。查表：排氣槽尺寸，得到排氣槽深度和寬度，根據壓鑄件材料為鋁合金，所以選用深度為0.15mm,排氣槽的寬度選10mm 。排氣槽的截面積： 10-3V/tk 2.4 式中： QUOTE 排氣槽總的截面積mm2 V型腔和溢流槽的容積cm3 t氣體的排除時間s k 充型過程中排氣槽的開放系數，k=0.11，取k為0.2。第3章 成型零件設計3.1 成型零件尺寸計算 3.1.1 型腔尺寸計算壓鑄件尺寸精度受壓鑄件本身結構及合金材料，壓鑄工藝，壓鑄模具設計制造，壓鑄機床性能等多方面的影響。確定成型尺寸時，應綜合考慮各

11、影響因素：1、成型零件制造誤差的影響成型尺寸的公差也受成型零件的機加工、裝配公差的影響。制造公差小，模具制造困難，本錢增加。過大，那么為要保證鑄件公差，壓鑄工藝的穩(wěn)定性要求就越高。一般成型尺寸制造公差不超過壓鑄件尺寸公差的1/51/4。具體規(guī)律如下：當壓鑄件為IT11IT13級精度時，=1/5；當壓鑄件為IT1416級精度時，=1/4。2、壓鑄件收縮率的影響壓鑄過程中，合金的凝固收縮時影響壓鑄件尺寸精度的主要因素。對合金冷卻的收縮規(guī)律和收縮量掌握得越全面越準確，那么計算出成型尺寸準確程度越高。鋁合金的自由收縮率0.,70.9%，受阻收縮率0.30.5%。3、型腔磨損對尺寸的影響成型零件的磨損主

12、要來自金屬液對它產生的沖擊和摩擦以及脫模時壓鑄件對它的刮磨，尤其是后者的影響最大。壓鑄件對成型零件的刮磨只發(fā)生在與脫模方向平行的部位，而與脫模方向垂直的部位上的磨損在設計成型零件時通常不予考慮。成型零件的磨損與合金種類、模具材料、模具成型局部的外表狀態(tài)、模具使用時間及壓鑄件產品結構形狀等諸多因素有關。成型零件成型局部磨損后，成型出的鑄件尺寸將與磨損前成型出的壓鑄件尺寸存在偏差。成型尺寸磨損量=1/6。4、模具結構及壓鑄工藝影響對于同一個壓鑄件，分型面的選取不同，壓鑄件在模具中的位置就不同，壓鑄件上同一部位的尺寸精度就有差異。另外，選擇活動型芯還是固定型芯，抽芯部位及滑動部位的形式與配合精度對壓

13、鑄件在該部位的尺寸精度也有影響。在壓射過程中，采用較大的壓射比壓時，有可能使分型面脹開而出現微小的縫隙，因而從分型面算起的尺寸將會曾大。涂料涂刷的方式、涂料涂刷的量及其均勻程度也會影響壓鑄件尺寸精度。1型腔徑向尺寸的計算：查?壓鑄模具設計手冊?表126得：YL1020.50.7%，平均收縮率為：Scp=0.6%考慮到實際的模具制造條件和工件的實際要求，成型零件是公差等級取IT12級。型腔各尺寸的計算：由公式： 2.5 2.6 型腔尺寸有：44，114，8算出其對應的尺寸為： 3.1.2 型芯尺寸計算公式： 2.7 2.8型芯尺寸有：42，36，4，108,3,9,16算出其對應的尺寸為： 3.

14、1.3 位置尺寸計算 2.9算出其對應的尺寸為：。3.2 成型零件結構設計 3.2.1 型腔結構設計由于本鑄件的外形尺寸不是很大，型腔可采用整體式，可保證型腔的剛度和強度。 3.2.2 型芯結構設計由于鑄件中心帶有一個較大的中心孔，可以采用鑲拼式結構。以簡化型芯的加工，節(jié)省資金。第4章 模架選擇及設計4.1 支撐及固定零件設計圖4.1 型芯型腔的支撐與固定鑲塊固定時必須保持與相關的零件有足夠的穩(wěn)定性，還要便于加工和裝卸。鑲塊通常安裝在模具的套板內，型芯的固定采用通孔臺階式結構。4.2 導向零件設計 圖4.2 導向零件導柱，導套導向零件的作用是引導動模按一定得方向移動，保證動定模在安裝和合模時的

15、準確對合，防止型芯，型腔錯位。最常用的導向零件為導柱和導套。如圖4.2所示。導柱和導套的具體尺寸在零件圖中可以表達清楚。導柱尺寸： 4.1 取12mm，導套尺寸：冷卻水道的設計和布置形式，如圖4.3所示。圖冷卻水道第5章 側抽芯機構設計5.1 側抽芯方案確實定本模具利用機動抽芯，利用開模時，壓鑄機的開模力和模具動模定模之間的相對運動，通過抽芯機構改變運動的方向，將側型芯抽出。特點是：機構復雜但抽芯力大，精度較高，生產效率高，易實現自動化操作。簡圖如下：圖5.1 側抽芯機構5.2 抽芯力及抽芯距確實定 5.1算得，抽。5.3 抽芯機構設計 5.3.1 抽芯機構組成及原理如圖.可知，本模具采用斜導

16、柱抽芯機構進行側抽芯。是目前使用最廣泛的抽芯機構。主要由：斜導柱，滑塊，活動型芯，鎖緊塊及限位裝置等組成?；顒釉頌椋簤鸿T結束后的合模狀態(tài)，側滑塊由楔緊塊鎖緊；開模時，動模局部向左側運動，鑄件包在凸模上隨著動模一起運動，在斜導柱的作用下，側滑塊帶動側型芯在推件板上的導滑槽內向上側作側向抽芯。在斜導柱的作用下，側向成型塊在推件板上的導滑槽內向下側作側向分型。側向分型結束，斜導柱脫離側滑塊，側滑塊在彈簧的作用下緊貼在限位擋塊上，側向成型塊由于自身的重力緊靠在擋塊上，以便再次合模時斜導柱能準確地插入側滑塊的斜孔中，迫使其復位如圖.所示。 5.3.2 斜導柱的設計圖.斜導柱斜導柱傾角取。 5.2為 5

17、.3.3 滑塊的設計圖.滑塊的整體式導滑槽 5.3.4 鎖緊裝置設計滑塊的鎖緊采用整體式定模楔緊。 5.3.5 復位裝置設計 圖5.4 復位裝置本模具采用螺桿-彈簧式復位。第6章 推出機構設計6.1 推出力確實定脫模力的估算： 6.1其中K取1.2， 6.2P取12MPa，6.2 推出零件設計 6.2.1 尺寸設計推出零件的主要尺寸為推桿截面面積，根據公式： 6.3鋁合金取50MPa，為52KN，n為4根，算得，A=9.1mm取10mm。 6.2.2 結構設計 圖6.1 推桿截面形狀為圓形，加工方便。設置4根推桿共同推出，使鑄件受力均勻，不至于使其變形。6.3 導向和復位裝置設計 圖6.2 復

18、位桿在壓鑄的每一個循環(huán)中，推出機構將鑄件推出后在下一個壓鑄循環(huán)前，推出原件必須準確的回到原來的位置。這一動作通常由復位機構來實現，本模具中的復位桿兼有導向的作用。擋釘在最后定位，使推出機構處于準確可靠的位置。第7章 校核壓鑄機7.1 壓室容量校核可按以下公式進行校核： 7.1 7.2經計算的500g40g， 所以壓室容量滿足要求。 7.2 開模行程校核開模行程需要進行以下三個方面的校核： 將各數據代入以上公式得知，該壓鑄機的最小開模行程，最大開模行程等都在此范圍之內，所以該壓鑄機滿足要求。 模具零件材料和涂料的選擇涂料選用：硅橡膠35%，汽油余量，鋁粉13%，配置的涂料，主要用于鋁合金外表光潔場合。 模具總體結構及工作原理圖9.1 模具總體結構工作原理：模具在壓鑄機的作用下鎖緊模具，金屬液體經噴嘴由壓鑄機壓入型腔進行充模，等鑄件冷卻成型后，動模往左運動進行開模，同時，抽芯機構在斜