汽車閥蓋畢業(yè)設(shè)計論文

景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 共 32 頁 1 引言 模具在汽車、拖拉機、飛機、家用電器 ,工程機械、動 .力機械、冶金機床、兵器、僅器儀表、軒上、日用五金等制造業(yè)中，起著極為重要的作用 ；模具是實現(xiàn)上述行業(yè)的鈑金件、鍛件、粉末冶金件、鑄件、壓鑄件、注塑件、橡膠件、玻璃件和陶瓷件等生產(chǎn)的主要工藝裝備 .。采用模具生產(chǎn)毛坯或成品零件，是材料成形的重要方式之一，與切削加上相比，具有材料利用率高、能耗低、產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高和成本低等顯著特點。 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。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 共 32 頁 2 畢業(yè)設(shè)計課題及原始資料 本次畢業(yè)設(shè)計課題為廣東省東莞市大朗鎮(zhèn)的東升壓鑄模具廠所給的課題 ,產(chǎn)品為一汽車閥蓋 .此 閥蓋是汽車制動系統(tǒng)上的重要零件，材料為鋁合金，其 3D 如圖 1-1所示 .產(chǎn)品2D 見附錄一 . 圖 1-1 產(chǎn)品 3D 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 共 32 頁 2.1 工藝分析 該零件是用于汽車制動系統(tǒng)上的鋁合金零件，形狀較為復雜，其結(jié)構(gòu)上的特點有：一，壁薄但在一定氣壓下有嚴格的密封性要求；二，有四處小直徑但深度大的孔 ,四處需要加工出螺紋的鑄孔；三，有三個成 90相交的鑄孔需要布置一個側(cè)向抽芯和兩個鑲針；四，該零件需要得到很好的冷卻，局部需要設(shè)置“點運水”。此外，保持模具熱平衡，避免熱節(jié)，減少局部熱量集中，能降低模具材料的熱疲勞。 2.2 壓鑄模設(shè)計技術(shù)難點 本次設(shè)計的閥 蓋零件具有形狀復雜、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雜的零件，型腔對收縮的阻力大，其成型過程復雜，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)。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 共 32 頁 3 壓鑄機的選擇 設(shè)計壓鑄模與選用壓鑄機實際上是壓鑄系統(tǒng)的整合，除計算鎖模力、安裝尺一寸和壓射重量外，最重要的還有壓鑄機與壓鑄模之間的壓射能量供需關(guān)系，特別對結(jié)構(gòu)復雜，質(zhì)量要求高的壓鑄件或安全件。大型壓鑄件的壓鑄模，更需要進行這方面的核算。壓鑄機與壓鑄模的壓射能量供需關(guān)系，或進一步可說成工藝優(yōu)化，可從機器的 pQ2圖 與模具特性中求得。根據(jù)鎖模力選用壓鑄機是最常用的方法，但對一些重大零件、安全件以及高質(zhì)量要求的零件僅依鎖模力一項不足以保證滿足要求，還必以壓射能量為基礎(chǔ)優(yōu)選壓鑄機。 3.1 壓機的初步選定 一般來說 ,根據(jù)鎖模力選用壓鑄機是最常用的方法，但對一些重大零件、安全件以及高質(zhì)量要求的零件僅依鎖模力一項不足以保證滿足要求，還必以壓射能量為基礎(chǔ)優(yōu)選壓鑄機。初步地選擇壓機可通過計算模具所需鎖模力來選用 . 3.1.1 主算壓鑄機所需的鎖模力 根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特征、技術(shù)要求和合金種類選用合適的比壓，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的考慮，估 算投影面積，便得到壓鑄該壓鑄件所需壓鑄機鎖模力。 F鎖 K F主 +F分 ) 3-1 式中 F 鎖 壓鑄機應(yīng)有的鎖模力 (kN) ；K 安全系數(shù) (一般 K=1.25) F主 主脹型力、作用在分型面上的投 影面積，包括澆注系統(tǒng)、溢流排氣系統(tǒng)的面積的 力 kN)，按式 (3-2)算出 ； F分 分脹型力，作用在滑塊楔緊塊上的法向分力所引起的脹型力之和 (kN)按式 (3-3) 3.1.2 確定比壓 比壓是保證鑄件質(zhì)量的重要參數(shù) 之一。根據(jù)鑄件特征和要求以及合金種類按表選擇。根據(jù)壓鑄模設(shè)計大典推薦比壓 ,對于而氣密性年或大平面薄壁件 ,材料為鋁合金的推薦值為 80-120MPa,因而本次模具設(shè)計選用比壓 P=100MPa. 3.1.3 計算脹型力 計算主脹型力 F 主 =A*p/10 3-2 式中 F 主 主脹型力 (KN) A-鑄件在分型面上的投影面積，多腔模則為各腔投影面積景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 32 頁 之和，一般另加 30%作為澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)的面積 (cm2) P 比壓 (MPa) 由 Pro/E 分析 可知 ,鑄件與澆注系統(tǒng) ,溢流排氣系統(tǒng)在分型面上投影面積為 A=14808*10-2cm2 由上可知比壓 P=100MPa 則有 F 主 =A*p/10 =14808*10-2*100/10 KN =1481KN 3.1.4 計算分脹型力 有滑塊芯時計算分脹型力 F 分 = (A 芯 *P/10)*tan 3-3 式中 F 分 由法向分力引起的脹型力，為各個型芯所產(chǎn)生的法向分力之和 (kN)； A 側(cè)向活動型芯成型端面 的投影面積 (cm2)； P 比壓 (MPa) 楔緊塊的楔緊角 ( ) Pro/E 分析得 A 芯 =747.5cm2 楔緊塊的楔緊角 =12 P=100MPa 通過式 3-3 主算可得 F 分 =15.89KN 通過以上計算得得出壓鎖模力 F鎖 K F 主 +F 分 ) =1870KN 根據(jù)計算 ,選擇壓機為力勁壓鑄機 -DCC500T 該壓機基本參數(shù)為 DCC500T 壓鑄機參數(shù)說明： 鎖模力： 500T (5000KN) 最大模厚： 850 mm 最小模厚： 350 mm 錘頭伸出量： 250 mm 錘頭直徑： 70mm； 80mm； 90mm 射料套筒外徑： 165mm 凸出機座 15mm 頂出距離 :120 mm 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 共 32 頁 4 澆注系統(tǒng)和溢流排氣系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的主要作用是把金屬液從熱室壓鑄機的噴嘴或冷室壓鑄機的壓室導人型腔內(nèi)。澆注系統(tǒng)和溢流、排氣系統(tǒng)與金屬液進入型腔的部位、方向、流動狀態(tài)、型腔內(nèi)氣體的排出等密切相關(guān)，并能調(diào)節(jié)充填速度。充填時間，型腔溫度等充型條件。其設(shè)計是壓鑄模設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。 4.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 金屬液在壓力作用下充城型腔的通道稱為澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)主要由直澆 道、橫澆道、內(nèi)澆口所組成。 4.1.1 選擇澆注系統(tǒng)的種類 根據(jù)鑄件的工藝分析 ,此壓鑄模選用錐形切向澆道系統(tǒng) .該系統(tǒng)選擇適用于內(nèi)澆口較寬的壓鑄件內(nèi)澆口寬度可大于 0.5mm).在整個內(nèi)澆口寬度上金屬液的流向角變化很小，金屬液的流動方向可控?？梢宰畲笙薅鹊販p小金屬液的流程，有利于薄壁壓鑄件的生產(chǎn)。但加工較復雜 .其形結(jié)構(gòu)如圖 4-1 所示 圖 4-1 錐形切向澆道系統(tǒng) 圖 4-2 分流道截面形狀 4.1.2 內(nèi)澆口的設(shè)計 內(nèi)澆口在壓鑄模設(shè)計中非常重要，決定著金屬液 充填型腔時的流量、速度、充填順序和流動狀態(tài)。內(nèi)澆口設(shè)計的好，會給壓鑄生產(chǎn)提供一個較為寬松的工藝范圍，容易壓出合格鑄件 ；反之，則會造成較高的廢品率，甚至模具報廢。在內(nèi)澆口設(shè)計的諸多因素中，位置、導入方向、截而大小與形狀最為重要。 a 內(nèi)澆口位置的選擇 內(nèi)澆口位置的選擇受鑄件結(jié)構(gòu)、壁厚變化、使用要求、壓鑄機種類等各方而影響。實際設(shè)計中很難全部滿足上述要求，所以在滿足質(zhì)量的前提下，往往采取折衷的方案。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 共 32 頁 (1)盡量設(shè)計在鑄件的厚壁處。 實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，早期的幾種充填理論都有很大的局限 性。型腔的形狀復雜多變，充填形態(tài)多種多樣，不同型腔的部位有不同的充填形態(tài)，其決定因素是型腔截面的變化。根據(jù)流體力學的相應(yīng)觀點，金屬液從大截而流向小截而，應(yīng)近似全壁厚充填 ；反之，則呈噴射充填形式。對于壓鑄的氣孔缺陷而言，近似的全壁厚充填能夠在一定程度上克服這種缺陷，因此應(yīng)把內(nèi)澆口設(shè)置在厚壁處。同時，厚壁處容易產(chǎn)生氣孔，內(nèi)澆口離厚壁處愈近，對該處的增壓和補縮效果愈好，該處氣孔愈小。 (2)盡量設(shè)計在鑄件重要部位附近。 離澆口較近的地方是金屬液流經(jīng)段，流經(jīng)段的鑄件的內(nèi)、外部質(zhì)量都較好。而遠離澆口的 位置往往是金屬液充填的終停段，往往料溫較低，是金屬液撞壁折返或多股液流匯合處，紊流嚴重，氣孔、夾渣、花紋、冷隔等缺陷較多。因此，盡量不把鑄件要求較高的部位放在終停段。 (3)盡量選用中心澆口。 中心澆口與邊澆口相比，從中心澆口到型腔末端的流程較短，轉(zhuǎn)折較少，動能損失少。中心澆口一般都位于型腔中間，金屬液可以從型腔深處流向分型面，有利于排氣，能夠減少欠鑄、冷隔、氣孔等缺陷。所以即使在臥式壓鑄機上，也盡量設(shè)計成兩次分型的中心澆口。 b 內(nèi)澆口大小與形狀 內(nèi)澆口設(shè)計方法很多，其截 面的基木形狀是扁平矩形。在同一截而積卜可以有不同的寬度和厚度，而寬度和厚度的選擇，直接影響填充的速度和流量，進而影響填充效率。 (1)內(nèi)澆口截而積。 我國壓鑄模設(shè)計手冊上推薦的式 (1)是通過金屬液以一定的速度和在預(yù)定的時間內(nèi)充滿型腔而得來的 : A=G/ T (4-1) 式中 A 內(nèi)澆口而積， mm2 G 鑄件重量， g 內(nèi)澆口處金屬液的流速， m/s 液態(tài)金屬密度， g/cm3 T 一充填型腔的時間 S 金屬液流速可以從圖 4-1 中查出，該圖是根據(jù)實際壓鑄經(jīng)驗，依據(jù)壁厚和充填長度景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 共 32 頁 兩個因素來確定的。 圖 4-2 鑄件壁厚 ,充填長度和流速的關(guān)系 圖 4-3 鑄件壁厚和充填時間的關(guān)系 由以上圖 4-2,4-3 中可查出此零件相對應(yīng)的內(nèi)澆口處流速 V=40m/s, 充填型腔的時間 T=40ms 從而可得內(nèi) 澆口面積為 A1=1356mm2 (2) 內(nèi)澆口厚度。內(nèi)澆口的厚度可用凝固模數(shù)法確定。 凝固模數(shù) M=V /A (4-2) 式中 V 壓鑄件體積， cm3 A 壓鑄件表而積， cm2 由 PROE 里模型分析可知 :壓鑄件體積為 0.27 cm3 壓鑄件表面積為 6.74cm2 可求得 M=3.2mm 澆口厚度 d A1 合金 : d=3.7M+0.5 ( mm ) (4-3) =3.7*3.2+0.5 mm=12.34mm 取厚度為 12mm 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 共 32 頁 4.2 溢流排氣系統(tǒng)的設(shè)計 為了提高鑄件的質(zhì)量，在金屬液充填型腔的過程中，應(yīng)盡量排除型腔內(nèi)的氣體，也應(yīng)排除混有氣體和被涂料殘余物污染的金屬液，設(shè)置溢流槽和排氣槽是重要的措施之一。 4.2.1 排氣槽的設(shè)計 鋁合金壓鑄模設(shè)置排氣系統(tǒng)的目的，是為了在金屬液充填過程中將壓鑄時產(chǎn)生的氣體盡可能多地排出模具，以減少和防 _比壓鑄件中氣孔、充不滿等缺陷的產(chǎn)生，保證鑄件的質(zhì)量和性能。這些氣體包括每 一次壓鑄過程前滯留在型腔中的氣體，金屬液凝固而析出的氣體等。通過對壓鑄充填過程的全面認識，分析其應(yīng)設(shè)置的位置，以及根據(jù)氣體動力學原理確定排氣道最小截面等措施，以期達到優(yōu)化排氣系統(tǒng)設(shè)計的目的。 本次壓鑄模設(shè)計的壓鑄件材料為鋁合金 ,根據(jù)鑄件材料選擇排氣槽的深度為0.1-0.15mm,排氣槽寬度為 8-25mm. 設(shè)置排氣槽時應(yīng)注意 : 1)排氣槽在離開型腔 20-30mm 后，可將其深度增大至 0.3-0.4mm，以提高其排氣效果 2)在需要增加排氣槽面積時，以增大排氣槽的寬度和數(shù)量為宜，不宜過分 增加其探度， 以防金屬液濺出 4.2.2 溢流槽的設(shè)計 a 溢流槽的作用 l) 排除型腔中的氣體，儲存混有氣體和涂料殘渣的冷污金屬液，與排氣槽配合，迅速引出型腔內(nèi)的氣體，增強排氣效果。 2) 控制金屬液充填流態(tài)，防止局都產(chǎn)生渦流。 3) 轉(zhuǎn)移縮孔、縮松、渦流裹氣和產(chǎn)生冷隔的部位。 4) 調(diào)節(jié)模具各部位的溫度，改善模具熱平衡狀態(tài)，減少鑄件流痕、冷隔和澆不足的現(xiàn)象。 5) 作為鑄件脫模時推桿推出的位置，防止鑄件變形或在鑄件表面留有推桿痕。 6) 當鑄件在動、定模型腔內(nèi)的包緊力接近相等時，為了防止鑄件在開模時留在定模內(nèi) .在動模上部置溢流槽，增大對動模的包緊力，使鑄件在開模時被動模帶出。 7) 采用大容量的溢流槽，置換先期進人型腔的冷污金屬液，以提高鑄件的內(nèi)部質(zhì)量。 8) 對于真空壓鑄和定向抽氣壓鑄，溢流槽處常作為引出氣體的起始點。 9) 作為鑄件存放、運輸及加工時支撐、吊掛、裝夾或定位的附加部位。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 共 32 頁 b 溢流槽的布置 選擇溢流槽布置在分型面上 ,這樣布置的溢流槽結(jié)構(gòu)簡單，其截面形狀一般為梯形或半圓形。要求容量較大時，可采用動 模、定模兩個型腔組成的溢流槽，并設(shè)置推桿 . 溢流槽的布置應(yīng)有利于排除型腔中的氣體，排除混有氣體、氧化物、分型劑殘渣的金屬液，改善模具的熱平衡狀態(tài)。溢流槽的布置主要在以下部位 : 1. 在金屬液最先沖擊的部位和內(nèi)澆口兩側(cè) , 在金屬液最先沖擊的都位和內(nèi)澆口兩側(cè)設(shè)置檻流槽，排除金屬液流前頭的氣體、冷污金屬液、穩(wěn)定流態(tài)、減少渦流，并將折回澆口兩側(cè)的氣體、夾渣排除 ； 2. 型芯背面金屬液匯合處 . 型芯背面區(qū)域是金屬液在充填過程中被型芯阻止所形成的死痛，也是由氣體和夾渣形成鑄造缺陷之處，故經(jīng)常布置溢流槽，以改善鑄件的質(zhì)量 ； 3. 型腔內(nèi)金屬液匯合處 .于 在壓鑄過程中，由于鑄件結(jié)構(gòu)和工藝條件所限，往往不易完全達到理想的流態(tài)，在幾股金屬液的匯合處，也是氣體、冷污金屬液、涂料殘渣最集中的區(qū)域，應(yīng)設(shè)置溢流槽來改善充填、排氣條件 ； 4. 金屬液最后充填的部位 . 在金屬液最后充填的部位，合金溫度和模具溫度比較低，氣體、夾雜較集中，故應(yīng)設(shè)置溢流槽以改善模具熱平衡狀態(tài)，改善充填、排氣條件 ； 5. 鑄件局部厚壁處 . 鑄件厚璧處最易產(chǎn)生氣孔，縮松等缺陷，為了改善厚壁處的內(nèi)部質(zhì)量，經(jīng)常采用大容量的溢流槽和較厚的溢流口，以充分地排除氣體和夾渣。轉(zhuǎn)移縮松部位，改善內(nèi)部 質(zhì)量 ； 6. 主橫澆道端部 . 將冷污金屬液、涂料殘渣和氣體貯藏在主橫澆道端部的大容量溢流槽中，同時對金屬液的流態(tài)有一定的穩(wěn)定作用 . 具體的溢流槽外形及尺寸見 2D 圖 . 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 共 32 頁 5 成型零件的設(shè)計 根據(jù)廠家要求 ,這套模具使用壽命要達到 8萬次以上 .因此 ,模具關(guān)鍵成型部分所選用的材料及成型零件的結(jié)構(gòu)形式的選擇都非常重要 .由以上工藝分析可知 ,壓鑄件底部有氣密性要求 ,要經(jīng)過后加工 ,可將分型面選在壓鑄件的底部 .這個閥蓋包含有底部四個 直徑較小的孔和頂面六個孔 ,其中 頂面的四 個是需要后加工出螺紋的通孔 ,一個直徑較大的通孔 .若 將凸模設(shè)計成整體形式 ,則以上孔位處在模具工作過程中很容易損壞 ,這樣將造成模具的報廢 .零件的側(cè)面有成型孔 ,要保證抽芯 方便 需在此處設(shè)置滑塊 .因而可對這些部位做成鑲針 ,若有損壞時只需 更換鑲針就可以了 .這就提高了模具壽命并且保證成型出來的零件合格率高 .前后模芯及鑲針材料根據(jù)使用壽命的要求 ,選用 DH31-S.熱處理 :46-48HRC.該材料 具有較高的耐磨 性和韌性 ,淬透性良好 .可用于制作大批量生產(chǎn)用的大型壓鑄模 . 5.1 主要成型零件的尺寸計算 影響鑄件精度的因素有很多如鑄件結(jié)構(gòu) ,模具結(jié)構(gòu)以及成型部分的制造誤差和配合間 隙 ,收縮率的選擇 ,壓鑄工藝和生產(chǎn)操作因素 ,壓鑄合金的化學成分 ,壓鑄機的性能等 .根據(jù)以上影響鑄件精度的因素 ,要對成型尺寸進行精確計算較為困難 .為保證鑄件的尺寸精度在所規(guī)定的公差范圍內(nèi) ,在計算成型部分制造尺寸時 ,主要以鑄件的偏差傎以及偏差方向作為計算的調(diào)整值 ,以補償因收縮率變化而引起的尺寸誤差 ,并考慮試模時有修正的余地以及正常生產(chǎn)過程中的模具磨損 .模具成型尺寸的基本計算公式為 : A+ =(A+A +n - )+ A-計算后的成型尺寸 (mm),A-鑄件的基本尺寸 (mm)； -鑄件的計算收縮率 ； N-補償和磨損系數(shù) .當鑄件為 GB1800-79中的 IT11-13級精度時 ,壓鑄工藝不易穩(wěn)定控制或其它因素難以估計時 ,取 n=0.5； -鑄件偏差 (mm)； -模具成型部分制造偏差 (mm). 5.1.1 型芯尺寸的計算 為簡化型芯尺寸計算公式 ,鑄件的偏差規(guī)定為上偏差 .當偏差不符合規(guī)定時 ,應(yīng)在不改變鑄件尺寸極限值的條件下 ,變換公稱尺寸及偏差值 ,(變?yōu)檎?)以適應(yīng)適應(yīng)計算公式 .型芯尺寸計算公式為 : d- =(d+d +0.7 )- d-型芯尺寸 (mm)；d-鑄件內(nèi)形的最小極限尺寸 (mm) 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 共 32 頁 -壓鑄件計算收縮率 (%)； -鑄件公稱尺寸的偏差 (mm)； -成型部分公稱尺寸的制造偏差 (mm) 前后模外形結(jié)構(gòu)可見附錄二 .前模上需要設(shè)置 6 個鑲針 ,CAD 圖上可見其鑲針編號為P6,P7,P8,P9,P10,P11.其中 P7,P8,P9,P10 完全一樣 .根據(jù)要求對其成型部分尺寸的設(shè)計計算如下 : 取 模具的制造公差為 =1/4 后模鑲針 P7型芯尺寸 : 11.1+0.4 mm d7- =(d+d +0.7 )- =(11.5+11.5*0.005+0.7*0.4) -0.1 mm =11.44-0.1 mm 后模鑲針 P6 的型芯尺寸 : 14.27+0.4 mm d6- =(d+d +0.7 )- =(14.27+14.27*0.005+0.7*0.4)-0.1 mm =14.62-0.1 mm 后模鑲針 P11 的型芯尺寸 : 31.62+0.254 mm d11- =(d+d +0.7 )- =(31.62+31.62*0.005+0.7*0.254)-0.064 mm =31.96-0.064 mm 此鑲針成型部分尺寸較長 ,直徑較大 ,需設(shè)置點運水 .以提高模具的使用壽命 ,減少鑄件缺陷 . 前模鑲針 P2 的型芯尺寸 : 7.54 mm d2- =(d+d +0.7 )- =7.54+7.54*0.005 mm =7.87 mm 中心距 ,位置尺寸 L =(L+L ) L-成型部分的中心距離位置的平均尺寸 (mm) L-鑄件中心距離 ,位置的平均尺寸 (mm) -壓 鑄件計算收縮率 (%)； -鑄件中心距離 ,位置尺寸的偏差 (mm)； -成型部景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 共 32 頁 分中心距離位置尺寸的偏差 (mm) 中心尺寸 : 88.9 mm 則有 :L =(L+L ) =(88.9+88.9*0.005) 0.38/4mm =89.34 0.095mm 5.2 前后模芯部分的設(shè)計 前后模芯的設(shè)計外形如圖 5-1 和 5-2 所示 . 圖 5-1 上模 2D 圖 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 共 32 頁 圖 5-2 下模 2D 圖 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 共 32 頁 6 模架的設(shè)計 模架是固定和設(shè)置成形鑲塊 .、澆道線塊、澆口套以及抽芯機構(gòu)、導向零件等的基體。主要構(gòu)件有動、定模座板 .動、定模套板， .支承板，卸料板以及定位銷、緊固零件等。設(shè)計模架時主要根據(jù)已確定的設(shè)計方案，對有關(guān)構(gòu)件進行合理的計算、選擇和布置。 6.1 模架設(shè)計要點 1) 模架應(yīng)有足夠的剛性、在承受壓鑄機鎖模力和金屬液壓力的情況下，不發(fā)生影響工作的變形。 2) 為便于模架的吊運和裝配，在動、定模模架上應(yīng)安裝吊環(huán)螺釘。 3) 型腔的反壓力中心應(yīng)盡可能接近壓鑄機合模力中心，以免壓鑄機受力不均 .造成合模不嚴。 4) 模架在壓 鑄機上的安裝位置應(yīng)與壓鑄機的規(guī)格一致，推出機構(gòu)受力中心要求與壓鑄機的推出裝置基本一致。當推出機構(gòu)偏心時，應(yīng)加強推板導柱的剛性，以保持推板推出時運動平穩(wěn)。 5) 鑲塊到模架邊緣的模面上需留有足夠的部位以設(shè)置導柱、導套、銷釘、緊固螺釘。對設(shè)有抽芯機構(gòu)的模具，模板邊框應(yīng)滿足導滑長度和設(shè)置楔緊塊的要求。 5) 連接模板用的緊固螺釘和定位銷釘?shù)闹睆胶蛿?shù)量，應(yīng)根據(jù)受力大小選取。位置分布應(yīng)均勻。 7)模具的總厚度必須大于所選用壓鑄機的最小合模距離。 6.1.1 模架基本要求 1.模架分形表面需光亮 ,平整 ,無明顯的劃傷 ,碰傷 ； 2.所有垂直面垂直度不得超過 0.02MM； 3.模架上下平行度應(yīng)小于 0.05MM； 4.復位桿配合段為 40-60MM,其它避空 ； 5.復位桿頭部不能倒角 ,復位孔口不能倒角 ； 6.吊環(huán)孔深大于 40MM. 6.2 模架的選擇 根據(jù)所設(shè)計的前后模的最大外形尺寸 ,選用 4555 的角架式模座 ,其結(jié)構(gòu)如圖 6-1 所示 . 角架式模座是模座中最簡單的一種結(jié)構(gòu) .制造方便，重量輕，節(jié)省材料。推板導柱固定在套板 (不通孔式 )上。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 共 32 頁 模座的設(shè)計應(yīng)滿足推 出距離的要求，必要時還可用以調(diào)整模具的總高度，滿足壓鑄機對模具最小高度的要求。 圖 6-1 角架式模架 動模應(yīng)能可靠地固定于壓鑄機的動模安裝板上，如使用緊固螺釘，可在模座上設(shè)里U形槽，如使用壓板固定，則可在模座上設(shè)置安裝槽俗稱碼模槽 .其尺寸為A=30mm,B=50mm,C=30mm.動定模板為便于安裝和搬運 ,需設(shè)置吊環(huán) .根據(jù)模板重量和模具安裝好后的整體重量 ,選用 M30 的吊環(huán) ,上下模板對稱分布各布置四個吊環(huán)孔 . 這套模具中 ,前后模采用不通式模板固定 .模具外形較大 ,要承受的壓力也較大 ,因而需在兩模腳之間設(shè)置撐頭 .撐頭設(shè)計置在模具最受力的位置 ,合模時可防止動模板變形 .在動模板底部增設(shè)計四個撐頭 ,具體布置可見模具總裝圖 . 撐頭外形尺寸為 : 40mm*185mm 材料為 45#鋼 .撐頭上開有 M12的螺釘固定孔 ,用 M12的螺景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 共 32 頁 釘將撐頭固定在動模板上 . 根據(jù)模具整體要求 ,模腳采用 6個 M22 的螺釘固定 ,螺釘總長為 195mm,其中有效螺紋段長度為 (2-3)*M22,取有效長度為 50mm.模腳上也應(yīng)開設(shè)吊環(huán)孔 ,根據(jù)設(shè)計需要選用 M16的吊環(huán)孔 . 模架及其它標準件的選用如下 : 上模板： L/mm*B/mm*H/mm =550mm*450mm*175mm 下模板： L/mm*B/mm*H/mm =550mm*450mm*200mm 導柱： d/mm L/mm= 40mm 265mm 導套： d/mm L/mm h/mm= 40mm 197mm 55 mm 頂針固定板： l/mm*b/mm*h/mm =445mm*234mm*25mm 頂針板： l/mm*b/mm*h/mm =445mm*234mm*30mm 頂針導柱 : d/mm L/mm= 30mm 190mm 頂針板導套 : d/mm L/mm h/mm= 30mm 50mm 40 mm 6.3 模具厚度及動模板行程核算 6.3.1模具厚度核算 Hmin+10mm H設(shè) Hmax-10mm Hmin-說明所給定的模具最小厚度 (mm),H設(shè) -設(shè)計厚度 (mm),Hmax-說明所給模具最大厚度 . 這套壓鑄模中 ,H設(shè) =H上 +H下 +H模腳 H上 -上模板高度 (mm),H下 -下模板高度 (mm),H模腳 -模腳高度 (mm) 則有 H設(shè) =175+200+185 mm=560mm 有 Hmin+10mm H設(shè) Hmax-10mm所選壓鑄機符合該模具設(shè)計要求 . 6.3.2 下模座行程核算 L取 L行 L取 -一查后能取出鑄件的分型面之間最小距離 (mm),L行 ,動模座板行程(mm) 對于推板推出時 ,有 L取 L芯 +L件 +K L芯 -型芯高出分型面尺寸 L件 -鑄件高度 K-安全值 ,一般取 10mm L芯 =39.95 mm,取 L芯 =40mm.L件 =67.9mm取 L件 =68mm 則有 L取 =40+68+10mm = 118mm 模具閉合時厚度為 560mm,開模時的最大厚度為 :560+118mm=680mm 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 共 32 頁 所選壓鑄機的頂出距離也符合設(shè)計要求 . 6.4 結(jié)構(gòu)零件及固定方式 ,配合的設(shè)計 6.4.1 上下模導柱導套的設(shè)計 a 導柱和導套設(shè)計的驀本要求主要有 : 1)應(yīng)具有一定的剛度，以引導動模按一定的方向移動，保證動、定模在安裝和合模時的正確位置。在合模過程中保持導柱、導套首先起定向作用，防止型腔、型芯錯位。 2)導柱應(yīng)高出型芯高度，以避免模具搬運時型芯受到損壞。 3)為了便于取出鑄件，導柱一般裝置在定模 上。 4)如模具采用卸料板卸料時，導柱必須安裝在動模上。 5)在臥式壓鑄機上采用中心澆口的模具，則導柱必須安裝在定模座板上 . b 導柱的導滑段直徑及導滑長度的確定 導柱、導套需有足夠的剛性，導柱為四根時，選取導柱導滑段直徑的經(jīng)驗公式為 : D=K*A1/2 式中 D 導柱導滑段直徑 (cm)； A-模具分型面上的表面積 (cm2)； K 比例系數(shù)，一般為 0.07-0.090 根據(jù)所選框架 ,有 D=0.08*(55*45)1/2mm=39.7mm 標準模架中所選導柱為 40mm,符合設(shè)計要求 導柱的導滑段長度應(yīng)大于高出分型面的型芯及鑲塊長度與導柱的導滑段直徑 D之和。 則取導滑段長度為 90mm. 導柱的形狀選用帶頭導柱 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,加工方便 .導柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面 ,堅韌而不易折斷的內(nèi)芯 .因而導柱材料選用 20Cr,硬度為 50-55HRC.導柱固定部分表面粗糙度Ra0.8 m,導向部分表面粗糙度 Ra0.8 m. 導柱導套在導滑段配合精度選用 H7/f7的間隙配合 ,導柱固定端與模板之間的配合精度選用 H7/m6過渡 配合 . 圖 6-2 型帶頭導套 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 共 32 頁 選用型導套 ,如圖 6-1所示 .結(jié)構(gòu)較復雜 ,用于精度較高的場合 ,導套的固定孔便于與導柱的固定孔同時加工 .為使導柱順利進入導套 ,在導套的前端應(yīng)倒圓角 .導柱孔最好作成通孔 ,以利于排出孔內(nèi)空氣及殘渣廢料 .模板較厚 ,導柱孔必須作成盲孔時 ,可在盲孔的側(cè)面打一小孔排氣 .導套材料選用 20Cr,導套固定部分和導滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8 m.型導套有 H7/m6配合鑲?cè)肽０?.導柱導套的配用形式如圖 6-2所示 ； 圖 6-3導柱導套的配用形式 6.5 推板導柱導套的設(shè)計 6.5.1 推板導柱和導套設(shè)計的注意事項 將頂針板導柱安裝在動模座板上 .與動模支承板采用間隙配合或不伸入支承板內(nèi)，可以避免或減少因支承板與推板溫度差造成熱膨脹不一致的影響。 6.5.2 頂針板導柱導套的選擇 根據(jù)設(shè)計要求 ,導套結(jié)構(gòu)如圖 6-4所示 ,材料為 20Cr,HRC50-55,規(guī)格為 30*50. 頂針板導柱導套在導滑段配合精度選用 H7/f7的間隙配合 ,導柱固定端與模板之間的配合精度選用 H7/m6過渡配合 . 圖 6-4 推板導套 6.5.3 推桿固定板和推板 根據(jù)模架標準選用 . 頂針固定板： l/mm*b/mm*h/mm =445mm*234mm*25mm 推板： l/mm*b/mm*h/mm =445mm*234mm*30mm 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 共 32 頁 其結(jié)構(gòu)形式和孔位如圖 6-5和 6-6所示 . 圖 6-5 頂針固定板 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 共 32 頁 圖 6-6 頂針推板 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 共 32 頁 7 抽芯機構(gòu)的設(shè)計 7.1 抽芯機構(gòu)的組成 抽芯機構(gòu)主要由以下幾部分組成 : 1)成形元件形成壓鑄件上側(cè)孔，凹凸臺階或曲面。如型芯、型塊等。 2)運動元件連接并帶動型芯或型塊并在模套導滑槽內(nèi)運動。如滑塊、斜滑 塊等。 3)傳動元件帶動運動元件作抽芯和插芯動作。如斜銷、齒條、液壓抽芯器等 ,本次設(shè) 計采用的是液壓抽芯。 4)鎖緊元件合模后壓緊運動元件，防止壓鑄時受到反壓力而產(chǎn)生位移。如鎖緊塊 . 5)限位元件使運動元件在開模后，停留在所要求的位置上，保證合模時傳動元件工 作順利 ,如限位塊 ,限位釘?shù)?. 7.2 抽芯力和抽芯距離的確定 7.2.1 抽芯力 壓鑄時，金屬液充填型腔，冷凝收縮后，對被金屬包圍的型芯產(chǎn)生包緊力，抽芯機構(gòu)運動時有各種阻力即抽芯阻力，兩者 的和即為抽芯開始瞬時所需的抽芯力。繼續(xù)抽芯時，只需克服抽芯阻力。影響抽芯力的主要因素有 : 1)型芯的大小和成形深度是決定抽芯力大小的主要因素。被金屬包圍的表面積愈大，所需抽芯力也愈大。 2)加大成形部分出模斜度，可避免成形表面的擦傷，有利于抽芯口 3)成形部分的幾何形狀越復雜，鑄件對型芯的包緊力越大。 4)鑄件側(cè)面孔穴多且布置在同一抽芯機構(gòu)上，因鑄件的線收縮大，增大對型芯包緊力。 5)鑄件成形部分壁較厚，金屬液的凝固收縮率大，增大包緊力。 6)活動型芯表面粗糙度低，加工紋路與抽拔方向一致，可減少 抽芯力。 7)壓鑄合金的化學成分不同，線收縮率也不同，線收縮率大包緊力也人。 抽芯力的大小可根據(jù)型芯尺寸查表計算得來 .設(shè)計中側(cè)型芯直徑為 23.5mm,型芯長度為 40mm,則查表可知 F=4*1050N=4.2KN 7.2.2 抽芯距離 抽芯后活動型芯應(yīng)完全脫離鑄件的成形表面 ,并使鑄件能順利推出型腔 .各種側(cè)向成形孔 ,抽芯距離的計算公式為 : S抽 =h+K (mm) 7-1 其中 S抽 -抽芯距離 (mm),h-抽芯處鑄件壁厚或 成形深度 (mm),K-安全值 . 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23 頁 共 32 頁 取 K=10,h=40mm 則 S抽 =50mm 綜合各項要求 ,選用液壓抽芯機構(gòu) ,合模狀態(tài)時 ,抽芯器借助于抽芯器座裝在模具上 ,連軸器將滑塊連桿與抽芯器連成一體 ,高壓液從抽芯器后腔進入 ,推動活塞 ,將活動型芯插入型腔 .合模時由定模楔緊塊封鎖滑塊 ,模具處于壓鑄狀態(tài) .開模時 ,楔緊塊脫離滑塊 ,開模中停 ,高壓液在抽芯器前腔進入 ,開始抽出活動型芯抽芯狀態(tài)時 ,繼續(xù)開模抽出鑄件 . 7.3 滑塊及滑塊楔緊的設(shè)計 7.3.1 滑塊的設(shè)計 滑塊的結(jié)構(gòu)形式如圖 7-1所示 : 滑塊材料選用 H13電渣滑塊 在模套內(nèi)的導滑長度 ,需滿足一定的要求 : L2/3L+S抽 7-2 式中 L-導滑槽最小配合長度 (mm),S抽-抽芯距離 (mm),L-滑塊實際長度(mm) 滑塊的實際長度為 69.65mm,S 抽 =50mm, 則有 L 100mm 圖 7-1 滑塊的結(jié)構(gòu)形式 7-2 鎖緊塊的結(jié)構(gòu)形式 圖 7-3 型芯的防轉(zhuǎn)形式 7.3.2 滑塊鎖緊裝置的設(shè)計 鎖緊塊材料選用 H13電爐 ,鎖緊塊的結(jié)構(gòu)形式如圖 7-2所示 : 7.3.3 滑塊和型芯的連接 由于滑塊和型芯的工作條件不同 ,對材料和熱處理要求不同 ,因此在一般情況下 ,型芯和滑塊皆采用鑲接 .型芯的固定可采用將型芯頭部設(shè)計成防轉(zhuǎn)的形式 ,如圖 7-3所示 : 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 24 頁 共 32 頁 8 推出機構(gòu)的設(shè)計 推出機構(gòu)一般由推出元件 (如推桿 ,推管等 ),復位元件 ,限位元件 ,導向元件 ,結(jié)構(gòu)元件組成 .推出機構(gòu)的設(shè)計應(yīng)注意的 原則 : 1.推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè) ；2.保證鑄件不因推出而變形損壞 ；3.機構(gòu)簡單動作可靠 ；4.良好的鑄件外觀 ；合模時正確復位 ,并保證不與其他模具零件相干涉 . 8.1 推出距離的確定 直線推出結(jié)構(gòu)時 ,如圖 8-1所示 :H20mm時 , 有 1/3H S推 H 8-1 H-滯留鑄件的最大成型長度 (mm).S推 -直線推出 距離 (mm) 根據(jù)鑄件可可 H=67.36mm 則取 S推 =45mm 圖 8-1 直線推出機構(gòu)的形式 一般常用的是推桿推出機構(gòu) ,這種機構(gòu)設(shè)置推桿位置自由度較大 .選用圓形截面推桿 ,使用圓形推桿較容易達到推桿和模板或型芯上推桿孔的配合精度 ,另外 ,圓形推桿還具有減少運動阻力 ,防止卡死現(xiàn)象等優(yōu)點 ,損壞后便于更換 . 8.1.1 推桿位置的設(shè)置 合理布置推桿的位置分布 ,可大大減小鑄件產(chǎn)生變形或被頂壞的可能性 .因而在模具結(jié)構(gòu)中 ,推桿設(shè)置 的要求有 : 1.設(shè)置在脫模力大的地方 ；2.推桿均勻布置 ；3.推桿設(shè)在鑄件強度剛度較大處 推桿在推出時要有足夠的剛性 ,以承受推出力 ,所以在條件 允許時要盡可能使用大直徑推桿 .設(shè)計中 ,推桿數(shù)為 15 支 ,其中有6*300的頂針 6支 ,8*350的 8支 ,10*350的一支 .材料選用 SKD61,是一種熱作模具工具鋼 ,熱處理硬度為 53HRC.由于推桿的工作端面在合模時是模腔底面的一部分 ,若推桿的端面低于型腔底面 ,則在壓鑄件上會留下一突臺 ,影響鑄件的使用 .因而推桿裝入模具后 ,其端面應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔底面 0.05-0.1mm.頂針與模具的 配合長度為頂針直徑的4-5 倍，其余避空 1mm。 選用直推桿的形式如圖 8-2所示 : 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 共 32 頁 圖 8-2 1型推桿 推桿直徑與 模板上的推桿孔采用 H7/e8的間隙配合 .推桿固定端與推桿固定板采用單邊0.5mm的間隙 . 8.2 推出機構(gòu)的導向和復位 為了保證推出機構(gòu)在工作過程中靈活 ,平穩(wěn) ,每次合模后 ,推出元件能回到原來的位置 ,通常還需設(shè)計推出機構(gòu)的導向和復位裝置 . 8.2.1 導向零件的設(shè)計 推出機構(gòu)的導向零件 ,由推板導柱與推板導套組成 .導向零件使各推出元件得以保持一定的配合間隙 ,從而保證推出和復位動作順利進行 .導柱導套的結(jié)構(gòu)形式如圖 8-3所示 .推板導柱導套導滑部位采用 H9/e8的配合 .此種導柱結(jié)構(gòu)是將前限位元件與導柱做成一體的結(jié)構(gòu)形式 ,因而不需要再設(shè)計前限位零件 . 8.2.2 復位零件的設(shè)計 圖 8-3 導柱導套的結(jié)構(gòu)形式 推出元件合模后要能回到原來的位置 ,推桿固定板上同時裝有復位桿 ,復位桿采用圓形截面 ,設(shè)置四根復位桿 ,位置布置在固定板的四周 .這樣才能使推出機構(gòu)合模時復位平穩(wěn) ,復位桿端面與所在動模分型面平齊 ,推出機構(gòu)推出后 ,復位桿便高出分型面 .合模時 ,復位桿先于動模分型面與定模分型面接觸 ,在動模向定模逐漸合攏的過程中 ,推 出機構(gòu)便被復位桿頂住 ,從而與動模產(chǎn)生相對移動 ,直到分型面合攏時 ,推出機構(gòu)便回復到原來的位置 .合模和復位同時完成 .復位桿和孔之間采用 H7/e8的配合 . 合模過程中還需要有限位裝置 ,以保證合模后的位置 .可設(shè)置四個后限位塊 ,布置在四個復位桿下面各一個 .限位塊材料選用 H13電爐 ,硬度不能過高 ,所以不需要進行熱處理 . 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 共 32 頁 9 加熱與冷卻系統(tǒng)設(shè)計 9.1 加熱與冷卻系統(tǒng)的作用 模具在壓鑄生產(chǎn)前應(yīng)進行充分的頂熱，并在壓鑄過程中保持在一定溫度范圍內(nèi)。壓鑄生產(chǎn)中模具的溫度由加熱與冷卻系統(tǒng)進行控制和調(diào)節(jié)。根據(jù)模 具的預(yù)熱規(guī)范 ,鋁合金壓鑄模的預(yù)熱溫度是 180-300C. 加熱與冷卻系統(tǒng)作用如下 : 1)使模具達到較好的熱平衡和改善鑄件順序凝固條件，使鑄件凝固速度均勻并有利于壓力傳遞，提高鑄件的內(nèi)部質(zhì)量。 2)保持壓鑄合金充填時的流動性，具有良好的成型性和提高鑄件表面質(zhì)量。 3)穩(wěn)定鑄件尺寸精度，改善鑄件力學性能。 4)提高壓鑄生產(chǎn)率。 5)降低模具熱交變應(yīng)力，提高模具使用壽命。 9.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 壓鑄過程中，金屬液在壓鑄模中凝固并冷卻到頂出溫度，釋放的熱量被模具吸 收，同時模具通過輻射、導熱和對流，將熱盆傳出，在模具分型面上噴涂的分型劑揮發(fā)時也帶走部分熱量。正常生產(chǎn)過程中傳入模具的熱量和從模具中傳出的熱量應(yīng)達到平衡。在高效生產(chǎn)及大型厚壁鑄件壓鑄時，往往要用強制冷卻來保持模具的熱平衡。合理地設(shè)計冷卻系統(tǒng)對提高壓鑄生產(chǎn)率，改善鑄件質(zhì)量及延長模具使用壽命是十分重要的。 9.2.1 模具的冷卻方法 模具的冷卻方法有水冷和風冷 .水冷是在模具內(nèi)設(shè)置冷卻水通道，使冷卻水通入模具帶走熱量。水冷的效率高，易控制，是最常用的壓鑄模冷卻方法。對于壓鑄模中難以用水冷卻的部位，可采用風冷 的方式。本次壓鑄模采用水冷的方式 . 9.2.2 冷卻水道設(shè)計注意事項 1) 同一模具盡量采用較少的冷卻水道和水嘴的規(guī)格，以免增加設(shè)計和制造的復雜性。 2) 冷卻水道的直徑一般為 6 14mm。采用數(shù)條直徑小的水道冷卻效果要比采用一條大直徑的水道好。 3) 對于鋁合金 ,水道和型腔之間的距離取 19mm,水道與分型面間的距離取 16mm,水道與推桿孔之間的距離取 13mm,見圖 7-1,圖中 A 值對鋁合金取 20-30mm. 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 共 32 頁 圖 9-1 冷卻水道的間距 4) 銅水管安 裝不能碰到頂桿，排位清晰、整潔； 5) 軟水管走線整齊，長短一致不凌亂； 6) 模架側(cè)面刻有進出水管編號； 7) 集中水頭截面積不能小于分水頭截面積之和； 8) 激光雕刻運水管總布置 圖，設(shè)置在模具操作側(cè)； 9) 整個 運水系統(tǒng)出廠前必須經(jīng)過水壓測試，以防止漏水； 根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點 ,應(yīng)在以下位置設(shè)置點運水 : 1)頂針位置過多時 ,裝直通運水致使模具結(jié)構(gòu)復雜 ； 2)產(chǎn)品位置過高 ,或有突出部分 ； 3)壁厚不均勻 ,產(chǎn)品有死角 ,且料位較高 . 因此 ,在前模設(shè)置 5個點運水 ,后模設(shè)置 5個點運 水 .冷卻水密封螺紋采用 PT1/4. 具體的冷卻系統(tǒng)布置見附錄總裝圖及前后模圖紙 .因壓鑄過程會產(chǎn)生大量的熱 ,在一些尺寸稍大的鑲針中也就設(shè)計點運水 .否則容使鑲針受熱膨脹 ,在取出鑄件時無法取出或使鑄件毀壞而報廢 ,同時也降低了鑲針的使用壽命 . 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁 共 32 頁 10 結(jié) 論 初拿到課題時 ,有點茫然 ,不知道從何處下手 .于是 ,先根據(jù)指導老師列的提綱找一些壓鑄模方面的資料 .雖然 ,在學校有修過模具專業(yè)上課程 ,但對壓鑄模卻幾乎沒有接觸過 ,無疑會覺得難度有點大 .就當一切從零開始吧 .當然 ,也因為是在實踐中去做的 ,外面 車間里有許多的做好的 ,沒做好的模具 ,可以參考一下 ,看一下工程師設(shè)計出來的結(jié)構(gòu) ,這樣 ,腦子里對模具的外形及一些機構(gòu)的分布就好理解多了 . 本次課題為一個汽車閥蓋壓鑄模的設(shè)計 .汽車閥蓋 ,產(chǎn)品對于氣密性要求比較高 .分型面的選擇及推出機構(gòu)的設(shè)計也必須去考慮這些要求 .找好相關(guān)資料后便開始畫圖 ,先是用 PRO/E 對產(chǎn)品進行 3D 造型 ,然而用型腔組件進行分模 .中間遇到了一些困難 ,產(chǎn)品只要用到一些簡單的拉伸切剪特征就可以造型出來 ,但最后倒圓角和拔的時候老是會出錯 ,剛開始對軟件也不是很熟悉 ,不知道出錯的原因 .后來是同事教我一些方法 及出錯的原因 ,這樣便很快在造型出來了 .3D 造型和分模過程中 ,同事們幫了我好多 .最初我對分型面的理解不是很透徹 ,因而只能對一些形狀簡單的零件進行分型 .后來 ,同事們反復給我講解分型面的概念 ,并給我舉實例 ,加上自身的一些思考 ,終于很快地把模分出來了 . 原來對于模具設(shè)計的理解比較淺薄 ,以為用 3D 造型出來就可以了 .這次畢業(yè)設(shè)計 ,才讓我對模具設(shè)計流程有了一個比較清晰的了解 .每一部分的設(shè)計都涉及到一個復雜的過程 .從最開始對這個設(shè)計沒什么概念到最終思路慢慢清晰 ,經(jīng)歷了一個比較痛苦而漫長的過程 .從來沒想過一套模具設(shè)計下來是這 么的復雜 ,涉及到一些計算 ,更是讓人頭暈 .但是 ,這樣的過程也是一個讓人快樂的過程 .因為只有自己真正動手去做 ,才能發(fā)現(xiàn)問題 ,發(fā)現(xiàn)自身存在的缺陷 .這樣才能不斷地完善整個設(shè)計 ,學會更多的東西 ,才能忙地讓所學知識與現(xiàn)實的工作接軌 . 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 共 32 頁 11 經(jīng)濟分析報告 壓鑄模由于生產(chǎn)周期長、投資大、制造精度高，故造價較高，因此希望模具有較高的使用壽命。但由于材料、機械加工等一系列內(nèi)外因素的影響，導致模具過早失效而報廢，造成極大的浪費。 壓鑄模失效形式主要有：尖角、拐角處開裂、劈裂、熱裂紋（龜裂）、磨損、沖蝕等。造成壓 鑄模失效的主要原因有：材料自身存在的缺陷、加工、使用、維修以及熱處理的問題。因而在使用模具時應(yīng)注意按規(guī)范操作。 壓鑄模的加工、使用、維修和保養(yǎng) 在確定壓射速度時，最大速度應(yīng)不超過 100m/S。速度太高，促使模具腐蝕及型腔和型芯上沉積物增多；但過低易使鑄件產(chǎn)生缺陷。因此對于鋁的最低壓射速度為 18m/s，鑄鋁的最大壓射速度不應(yīng)超過 53m/s，平均壓射速度為 43m/s。 在加工過程中，加工冷卻水道時，兩面加工中應(yīng)特別注意保證同心度。如果頭部拐角，又不相互同心，那么在使用過程中，連接的拐角處就會開裂。冷卻系統(tǒng)的 表面應(yīng)當光滑，最好不留機加工痕跡。 電火花加工在模具型腔加工中應(yīng)用越來越廣泛，但加工后的型腔表面留有淬硬層。這是由于加工中，模具表面自行滲碳淬火造成的。無論淬硬層的深淺，模具表面均有極大應(yīng)力。若不清除淬硬層或消除應(yīng)力，在使用過程中，模具表面就會產(chǎn)生龜裂、點蝕和開裂。消除淬硬層或去應(yīng)力有以下方法可行：用油石或研磨去除淬硬層；在不降低硬度的情況下，低于回火溫度下去應(yīng)力，這樣可大幅度降低模腔表面應(yīng)力。 模具在使用過程中應(yīng)嚴格控制鑄造工藝流程。在工藝許可范圍內(nèi)，盡量降低鋁液的澆鑄溫度，壓射速度，提高模具預(yù)熱 溫度。鋁壓鑄模的預(yù)熱溫度由 100 130提高至 180200，模具壽命可大幅度提高。 模具使用一段時間后，由于壓射速度過高和長時間使用，型腔和型芯上會有沉積物。這些沉積物是由脫模劑、冷卻液的雜質(zhì)和少量壓鑄金屬在高溫高壓下結(jié)合而成。這些沉積物相當硬，并與型芯和型腔表面粘附牢固，很難清除。在清除沉積物時，不能用噴燈加熱清除，這可能導致模具表面局部熱點或脫碳點的產(chǎn)生，從而成為熱裂的發(fā)源地。應(yīng)采用研磨或機械去除，但不得傷及其它型面，造成尺寸變化。 經(jīng)常保養(yǎng)可以使模具保持良好的使用狀態(tài)。新模具在試模后，無論試 模合格與否，均應(yīng)在模具未冷卻至室溫的情況下，進行去應(yīng)力回火