ETC節(jié)流閥壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本科生 畢業(yè) 設(shè)計(jì) ETC 節(jié)流閥壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ETC Throttle Die-casting molds structural design 學(xué)生 姓名 所在專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 所在班級(jí) 機(jī)制 1027 班 申請(qǐng)學(xué)位 學(xué)士學(xué)位 指導(dǎo)教師 職稱 工程師 副指導(dǎo)教師 職稱 副教授 答辯時(shí)間 2006 年 6 月 11 日 目 錄 目 錄 設(shè)計(jì)總說明 . I INTRODUCTION .II 1 壓鑄機(jī)的壓鑄過程簡述 . 1 1.1 熱室壓鑄機(jī)的壓鑄過程 . 1 1.2 冷室壓鑄機(jī)的壓鑄過程 . 1 1.2.1 立式冷室壓鑄機(jī)的壓鑄過程 . 1 1.2.2 高效率，自動(dòng)化 . 1 1.2.3 大型、超小型及高精度 . 2 1.2.4 革命模具制造工藝 . 2 1.2.5 標(biāo)準(zhǔn)化 . 2 1.2.6 開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（ CAD/CAM） . 2 2 壓鑄合金 . 4 2.1 對(duì)壓鑄合金的基本要求 . 4 2.2 壓鑄件合金選擇 . 4 2.3 壓鑄件及其技術(shù)要求 . 4 3 壓鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)及主要組成 . 5 3.1 臥式冷室壓鑄機(jī) . 5 3.2 壓鑄機(jī)選用 . 5 3.2.1 計(jì)算壓鑄機(jī)所需的鎖模力 . 6 3.2.2 確定比壓 . 6 3.2.3 計(jì)算脹型力 . 6 3.2.4 模具厚度與動(dòng)模座板行程核算 . 7 4 澆注系統(tǒng) . 7 4.1 內(nèi)澆口的設(shè)計(jì) . 8 4.2 橫澆道的設(shè)計(jì) . 11 4.3 冷料穴的設(shè)計(jì) . 13 4.4 排溢系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 13 5 型腔和分型面的設(shè)計(jì) . 13 5.1 型腔數(shù)的確定及其型腔布局 . 13 5.2 分型面的確定 . 13 5.3 模板設(shè)計(jì) . 15 5.4 動(dòng)模鑲塊設(shè)計(jì) . 15 目 錄 5.5 定模鑲塊設(shè)計(jì) . 16 6 導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 17 6.1 導(dǎo)柱的選用 . 17 6.2 導(dǎo)套的選用 . 17 7 零件的測繪 . 17 7.1 測繪的概述 . 17 7.2 零件草圖的繪制 . 18 設(shè)計(jì)總結(jié) . 19 鳴 謝 . 20 參考文獻(xiàn) . 21 附 錄 . 22 設(shè)計(jì)總說明 I 設(shè)計(jì)總說明 本課題是由湛江德利化油器廠 的實(shí)際生產(chǎn)課題 ，汽車配件是重要的制造產(chǎn)業(yè)，其中汽車的鋁合金配件制造時(shí)一個(gè)技術(shù)性很強(qiáng)的行業(yè)。本題目正是研究汽車?yán)锩嬉粋€(gè)閥體的鋁合金壓鑄模具 設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì) 依據(jù) 國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和德利化油器廠的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要是對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì) ，根據(jù)模具的功能和模具的壽命進(jìn)行 設(shè)計(jì)，對(duì)該 壓鑄模具 設(shè)計(jì) 的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度，外觀，物理性能等方面均達(dá)到要求的 產(chǎn)品 。要求 模具的使用 效率 高、操作簡便；模具 的結(jié)構(gòu)合理，制 造容易，成本低廉。 壓鑄模具影響著塑料制品的質(zhì)量。模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同向性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。鑄件 在 加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)鋁合金制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開模，合模和取制件過程中的手工勞動(dòng)，采用自動(dòng)開合模和自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu) ，并 要保證制件能自動(dòng)從模具上脫落。模具費(fèi)用在制品成本中所占的比例將會(huì)很大， 以及 盡可能 地采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本 等，本設(shè)計(jì)就是要解決好上述問題。 關(guān)鍵詞： 汽車行業(yè) ；壓鑄模具 ；壽命 ；質(zhì)量 ABSTRACT II INTRODUCTION This topic is the actual production plant Zhanjiang Deni carburetor topics auto parts manufacturing industry is important, the aluminum alloy automobile parts manufacturing, a highly technical industry. This topic is a study vehicle inside the aluminum alloy die-casting mould design Throttle. Design basis Mainly to the design of structural components of the design, layout structure is based on the functional components of life and mould design, the overall demand for die-casting components are : to produce precision in size, appearance, physical capabilities, and other aspects of the required quality products. To the use of warning for high efficiency, automation, operate； Advanced manufacturing from the perspective of requirements structured, easy to manufacture, low cost. Die-casting molds affect the quality plastic products. First, the instrument mould cavity shape, size, surface smoothness, sub-type face, chin runner and exhaust ducts location and drawing of patterns ways to copy size accuracy and shape precision and hard physical performance, mechanical properties, electrical properties, which stress size, with the sexual, exterior quality, surface smoothness, bubble, dents, char and silver patterns, and others have important implications. KEYWORDS: Ca r ； Die-casting ； Throttle ； Quality 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 1 ETC節(jié)流閥壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 ， 2002121702 ， 陳德健 ） 指導(dǎo)教師： 張世亮 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 章 緒論 鑄模是進(jìn)行壓鑄生產(chǎn)的主要工藝裝備。在經(jīng)濟(jì)批量生產(chǎn)中，鑄件質(zhì)量合格率的高低，作業(yè)循環(huán)的快慢，模具制造的難易及 其使用壽命，在很大程度上受壓鑄模具設(shè)計(jì)的正確、合理、先進(jìn)和適用的程度的制約。壓鑄模具制造費(fèi)用頗高，制成后難以進(jìn)行大的修改，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)模具個(gè)壓鑄技術(shù)有充分的了解，并細(xì)致地分析產(chǎn)品的具體特點(diǎn)，才能在壓鑄模設(shè)計(jì)上順利地達(dá)到預(yù)期的效果。 1 壓鑄機(jī)的壓鑄過程簡述 壓鑄機(jī)按壓射室的特點(diǎn)可分為熱室壓鑄機(jī)和冷室壓鑄機(jī)兩類。 1.1 熱室壓鑄機(jī)的壓鑄過程 適用于鋅合金、鎂合金及錫、鉛等低熔點(diǎn)合金的熱室壓鑄機(jī)的壓鑄過程。 1.2 冷室壓鑄機(jī)的壓鑄過程 冷室壓鑄機(jī)按壓射室及合模裝置的位置特點(diǎn)又區(qū)分為多種式樣的機(jī)型，其壓鑄過程亦有差異。 1.2.1立式冷室壓鑄機(jī)的壓鑄過程 立式冷室壓鑄機(jī)特別適合采用中心澆口技術(shù)。 1.2.2高效率，自動(dòng)化 大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)，發(fā)高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動(dòng)脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機(jī)構(gòu)；熱流道澆注系統(tǒng)壓鑄出模具等。高速自動(dòng)化的壓鑄成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對(duì)提高生產(chǎn)效率，降低成本起了很大的作用。 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 2 1.2.3大型、超小型及高精度 由于 鋁合金 應(yīng)用的擴(kuò)大， 鋁合金 制件已應(yīng)用到建筑、機(jī)械、電子、儀器、儀表等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，于是出現(xiàn)了各種大型、精密的高壽命的成型模具，為了滿 足這些要求，研制了高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工，熱處理變小、導(dǎo)熱性能優(yōu)異的制模材料。 1.2.4革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花色和適應(yīng)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，除大力發(fā)展高強(qiáng)度、高耐磨性的材料外，同時(shí)又重視簡易制模工藝研究。 1.2.5標(biāo)準(zhǔn)化 發(fā)展模具標(biāo)準(zhǔn)化工作，使模板、導(dǎo)柱等通用零件標(biāo)準(zhǔn)化，商品化，以適應(yīng)大規(guī)模的成批生產(chǎn)壓鑄成型模具。 1.2.6開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（ CAD/CAM） 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于模具工業(yè)，在壓鑄成型系統(tǒng)中針對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)都可將計(jì)算機(jī)作為 輔助工具而加入，構(gòu)成該環(huán)節(jié)的 CAD 或 CAM 或 CAE，下面分別介紹： 1.2.6.1鑄件設(shè)計(jì) 鑄件的設(shè)計(jì)包括鑄件結(jié)構(gòu)、尺寸、精度、表面、性能等方面的設(shè)計(jì)。鑄件設(shè)計(jì)方面的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)有：鑄件 CAD、 鋁合金 、輔料、輔件選擇的專家系統(tǒng) 1.2.6.2壓鑄機(jī)的使用 賞見壓鑄機(jī)使用方面的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)有：壓鑄機(jī)選擇專家系統(tǒng)；壓鑄機(jī)故障診斷系統(tǒng)。 1.2.6.3壓鑄模使用狀況的好壞直接影響到壓鑄質(zhì)量 在對(duì)于高技術(shù)壓鑄模來說，都要對(duì)壓鑄模在使用過程中進(jìn)行監(jiān)控或?qū)鸿T模的報(bào)役模擬仿真，由此知壓鑄模的工作狀況。 1.2.6.4 壓鑄工藝 壓鑄工藝方面的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)有：壓鑄工藝制定的專家系統(tǒng)，鑄件質(zhì)量故障診斷。 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 3 1.2.6.5 壓鑄模設(shè)計(jì) 壓鑄模設(shè)計(jì)主要完成壓鑄模的結(jié)構(gòu)尺寸、精度、表面性能等方面的設(shè)計(jì)，并選擇模具的材料等。計(jì)算機(jī)在壓鑄模設(shè)計(jì)方面的工作有：壓鑄模 CAD；壓鑄模材料、輔料、輔件選擇專家系統(tǒng)；工裝選擇專家系統(tǒng)；壓鑄模 CAPP；壓鑄模加工模擬；壓鑄模 CAQ。 為了迎合模具的發(fā)展趨勢，在本次設(shè)計(jì)過程中主要應(yīng)用 PTC 公司的 pro/engineer 軟件進(jìn)行對(duì) 鑄件 零件的設(shè)計(jì)和對(duì)壓鑄模具的凹、凸模進(jìn)行 仿真加工，并經(jīng)后置處理轉(zhuǎn)化為 NC加工程序。 1.2.6.6壓鑄模的基本結(jié)構(gòu) 壓鑄模的結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中分型線 A-A 上邊那一半模具稱為定模。定模這部分時(shí)固定在壓鑄機(jī)定模安裝板上的。 A-A 下邊那一半模具稱為動(dòng)模。動(dòng)模這部分是隨壓鑄機(jī)動(dòng)模安裝板開合移動(dòng)的 壓鑄模結(jié)構(gòu)圖 第 2 章 壓鑄件設(shè)計(jì)工藝分析 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 4 2 壓鑄合金 用于生產(chǎn)壓鑄件的金屬材料有鋁合金、存鋁，鋅合金，鎂合金、銅合金、 鉛合金、錫合金等。其中以鋁合金應(yīng)用最廣，鎂合金呈增長趨勢。黑色金屬僅有很少量應(yīng)用。 2.1 對(duì)壓鑄合金的基本要求 1） 材料力學(xué)性能、耐腐蝕性能、加工性能和其他性能符合產(chǎn)品工件工作條件要求。 2） 液態(tài)流動(dòng)性好。結(jié)晶溫度間隔小、結(jié)晶潛熱大的合金又出色的流動(dòng)性，為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜壓鑄件的薄壁化創(chuàng)造了條件。 3） 熱裂傾向小。合金在固相線下有較高的高溫強(qiáng)度，避免壓鑄時(shí)產(chǎn)生熱裂。 4） 收縮率小。以免脫模時(shí)鑄件產(chǎn)生變形及裂紋，并有助于保證壓鑄尺寸精度。 5） 熔點(diǎn)較低。低的合金壓鑄溫度有利于延長壓鑄模使用壽命。 6） 貨源充足并且在單位質(zhì)量的性能成本比較中價(jià)格低廉 2.2 壓鑄件合金選擇 根據(jù)上述要求查壓鑄模設(shè)計(jì)手冊選取壓鑄鋁合金 YZAlSi10Mg。 2.3 壓鑄件 及其技術(shù)要求 本人這個(gè)題目所設(shè)計(jì)的壓鑄件為汽車 ETC 節(jié)流閥，工件圖如下 上圖所示的零件材料為鋁合金。該閥體零件形狀復(fù)雜基本要求一次成型，除了特殊要求的空需要加工外，零件去毛刺后可以直接進(jìn)行檢驗(yàn)，使用。 所有的直徑、半徑的位置度分型線允許有不超過 0.8mm 的飛邊，所有毛胚數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，保證完整的零件特征參見 3D 模型。 第 3 章 選用壓鑄機(jī) 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 5 根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、技術(shù)要求及其驗(yàn)收條件等采用合理的壓鑄工藝，設(shè) 計(jì)、制 造優(yōu)良的壓鑄模具并合理選用壓鑄機(jī)，使生產(chǎn)合乎要求的優(yōu)質(zhì)壓鑄件的前 題。 設(shè)計(jì)壓鑄模與選用壓鑄機(jī)有密切聯(lián)系。除了安裝尺寸、鎖模力外，重要的還有壓鑄機(jī)與壓鑄模之間的能量供需關(guān)系。這種關(guān)系用 PQ2圖來闡明，可從中獲得壓鑄機(jī)的壓鑄能量和壓鑄模所需的充型能量。 3 壓鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)及主要組成 壓鑄機(jī)分為冷室和熱室兩大類，又分臥式、立式兩種型式。臥式應(yīng)用最多。現(xiàn)將常用的壓鑄機(jī)作 一簡介。 3.1 臥式冷室壓鑄機(jī) 其機(jī)構(gòu)及主要組成如圖所示。常用于壓鑄鋁、鎂、銅合金，亦可用于黑色金屬。其特點(diǎn)如下。 金屬液進(jìn)入型腔轉(zhuǎn)折少，有利于發(fā)揮增壓 得作用。 1） 臥式壓鑄機(jī)一般設(shè)有偏心和中心兩種，澆注位置，可供設(shè)計(jì)模具時(shí)選用。 2） 便于操作，便于維修，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 3） 金屬液在壓室內(nèi)與空氣接觸面積大，壓射時(shí)速度選擇不當(dāng)，容易卷入空氣和氧化夾渣。 4） 設(shè)置中心澆口時(shí)模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 3.2 壓鑄機(jī)選用 根據(jù)鎖模力選用壓鑄機(jī)是一種傳統(tǒng)并被廣泛采用的選壓鑄機(jī)的方法，但還是不足。 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 6 3.2.1 計(jì)算壓鑄機(jī)所需的鎖模力 根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特征、合金及技術(shù)要求選用合適的比壓，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的考慮，估算投影面積，按公式（ 3-1）求得脹型力后乘以安全系數(shù) K（一般 K取 1.25），便得到壓鑄該壓鑄件所壓鑄 機(jī)的鎖模力。 F K F F 分鎖 主 （ 3-1） 式中 F鎖- 壓鑄機(jī)應(yīng)有的鎖模力（ kN） K - 安全系數(shù)（一般取 K=1.25） F主 - 主脹型力、鑄件在分型面上的投影面積，包括澆注系統(tǒng)、溢流、排氣系統(tǒng)的面積乘以比壓（ kN） . F分 - 分脹型力，作用在滑塊鎖緊面上的發(fā)向分引力引起脹型力之和（ kN） 。 3.2.2 確定比壓 比壓實(shí)確保鑄件質(zhì)量的重要參數(shù)之一，根據(jù)合金種類并按鑄件要求選擇。根據(jù)壓鑄模設(shè)計(jì)手冊表 3-1得 K取 80 120，這里設(shè)計(jì)取 100。 3.2.3 計(jì)算脹型力 3.2.3.1 計(jì)算主脹型力 10APF 主（ 3-2） 其中 A 為鑄件在分型面上的投影面積， 一般另加 30%作為澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)的面積，由計(jì)算得 292.5 2cm ,P取 100MPa,則 F主 =2.925(KN) 3.2.3.2 選用壓鑄機(jī) 為簡化選壓鑄機(jī)時(shí)的計(jì)算，在已知模具分型面上鑄件總投影面積 A 和所選用的比壓 P 后，可以從壓鑄模設(shè)計(jì)手冊圖 3-5中直接查到所選用的壓鑄機(jī)型號(hào)和壓室直徑。A =293.5 2cm ,p=100MPa,可以選用 J1113 型 冷室臥式壓鑄機(jī)，壓室直徑為 50mm. 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 7 3.2.4 模具厚度與動(dòng)模座板行程核算 為了機(jī)器合模時(shí)能鎖緊模具分型面，開模后能方便地從分型面間取出鑄件，必須對(duì)模具厚度、動(dòng)模座板行程進(jìn)行核算。 3.2.4.1 模具厚度核算 雖然通過調(diào)整合模機(jī)構(gòu)的位置可適應(yīng)所設(shè)計(jì)的模具厚度，但調(diào)整范圍不超過說明書中所給的出的最大和最小模具厚度。 根據(jù)分型面在合模時(shí)必須貼緊的要求，所設(shè)計(jì)的模具厚度，不得小于機(jī)器說明書所給定的最小模具厚度，也不得大于所給定最大模具厚度。據(jù)此，設(shè)計(jì)模具 時(shí)，按公式（ 3-3）核算所設(shè)計(jì)的模具厚度： m i n m a x1 0 1 0H m m H H m m 設(shè)（ 3-3） 其中 Hmin=300， Hmax =600， H 設(shè) =520， 滿足要求 3.2.4.2 動(dòng)模座板行程核算 動(dòng)模座板行程實(shí)際上就是壓鑄機(jī)開模后，模具分型面之間的最大距離。設(shè)計(jì)模具時(shí)，根據(jù)鑄件形狀、澆注系統(tǒng)和模具 結(jié)構(gòu)核算是否能滿足要求， 見公式（ 3-4）。 LL取 行（ 3-4） 式中 L取 -開模后分型面之間能取出鑄件的最小距離 L行 -動(dòng)模座板行程 L取 =160mm， L行 =300，滿足要求。 第 4章 澆注系統(tǒng)和溢流、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)得主要作用是把金屬液熱室壓鑄機(jī)的噴嘴或冷室壓鑄機(jī) 的壓室導(dǎo)入型腔內(nèi)。澆注系統(tǒng)合溢流、排氣系統(tǒng)與金屬進(jìn)入型腔的部位、方向、流動(dòng)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、時(shí)間，型腔溫度等充型條件，其設(shè)計(jì)時(shí)壓鑄模具設(shè)計(jì)重要環(huán)節(jié)。 4 澆注系統(tǒng) 將金屬液引入到型腔的通道稱為澆注系統(tǒng)。它是從壓室開始到內(nèi)澆口為止的進(jìn)料通道的總稱，一般由四個(gè)部分組成：直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口、余料。本設(shè)計(jì)采用立試壓鑄機(jī)用的澆注系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)見下圖： 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 8 1 直澆道 2 橫澆道 3 內(nèi)澆口 本設(shè)計(jì)采用臥式壓鑄機(jī)用的澆注系統(tǒng)。 一 澆注系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求、合金的性能以及壓鑄機(jī)的類型和特性等，確定液態(tài)合金引入型腔的位置及流向、澆注系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和各組成部分的尺寸。 4.1 內(nèi)澆口的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)澆口的位置忽然方向，并預(yù)計(jì)合金充填過程的流態(tài)，可能出現(xiàn)的死角區(qū)和裹氣部位，以便設(shè)置適當(dāng)?shù)囊缌鞑酆团艢獠邸?（ 1） 內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)原則 內(nèi)澆口設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： 1） 從內(nèi)澆口進(jìn)入型腔的金屬液，應(yīng)首先充填深腔處難以排氣的部位，然后充填其他部位， 并應(yīng)注意不要過早的封閉分型面、排氣槽，以便于型腔中氣體能夠順利排除。 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 9 2） 金屬液進(jìn)入型腔后，不正面沖擊壁和型芯，力求減少動(dòng)能損耗，避免因沖擊而受侵蝕發(fā)生粘膜現(xiàn)象，致使該處過早損壞。 3） 應(yīng)盡可能采用單個(gè)內(nèi)澆口而少用分支澆口（大型鑄件、箱體和框架類以及結(jié)構(gòu)形狀特殊的鑄件除外），以避免多路金屬液匯流互相撞擊，形成渦流，產(chǎn)生裹氣和氧化物夾雜等缺陷。對(duì)有家強(qiáng)肋的鑄件，應(yīng)使內(nèi)澆口導(dǎo)入金屬液的流向與堅(jiān)強(qiáng)肋方向一致。 4） 形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，應(yīng)采用較薄的內(nèi)澆口，以保證有足夠的充填速度。對(duì)一般結(jié)構(gòu)形狀的逐漸，為保證最終靜壓力的傳遞作用 ，應(yīng)采用較厚的內(nèi)澆口，并設(shè)在鑄件的厚處。 5） 內(nèi)澆口設(shè)置位置應(yīng)使金屬液充填壓鑄模型腔各部分時(shí)，流程最短，流向改變少，以及減少充填過程中能量的損耗和溫度降低。 此外，還要考慮到鑄件的加工、粗糙度及切除澆口是否對(duì)技術(shù)要求有影響等有關(guān)問題。 （ 2） 內(nèi)澆口的尺寸確定 內(nèi)澆口最合理的截面積計(jì)算涉及到多方面的因素，目前尚無切實(shí)可行的精確計(jì)算方法，在生產(chǎn)實(shí)踐中，主要結(jié)合具體條件，按經(jīng)驗(yàn)選用，常用的經(jīng)驗(yàn)公式為： gA =gGt（ 3-5） 式中 gA 內(nèi)澆口截面積 ( 2mm )； G 通過內(nèi)澆口的金屬液質(zhì)量（ g）； 液態(tài)金屬的密度（ cm2 ）見 壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊 表3-1； g 內(nèi)澆口處金屬液的流速（ m/s），見 壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊 表 3 2； t 型腔的充填時(shí)間（ s），見 壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊 表 3 3； 由 公式 代入數(shù)據(jù) 計(jì)算得 gA =107.5 mm2 1) 鑄件平均壁厚 計(jì)算公式為 = 1 1 2 2 3 31 2 3A A AA A A （ 3-6） 式中 鑄件平均壁厚（ mm）； 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 10 1 、 2 、 3 鑄件某個(gè)部位的壁厚（ mm）； 1A 、 2A 、 A3 壁厚為部位的面積（ mm2 ）； 有公式代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 =3.24mm 2）型腔充填時(shí)間 鋁合金取較 大值，鋅合金取中間值，鎂合金去最小值。 內(nèi)澆口的厚度對(duì)金屬液的充型影響較大。一般情況下，當(dāng)鑄件較薄并要求外觀輪廓清晰時(shí)，內(nèi)澆口厚度要求較薄，但內(nèi)澆口過薄，金屬頁噴射嚴(yán)重，甚至?xí)氯艢馔ǖ?，使鑄件表面出現(xiàn)麻點(diǎn)和氣孔，在壓逐鋁、銅合金時(shí)粘膜嚴(yán)重。當(dāng)鑄件表面求質(zhì)量高、組織要求致密時(shí)可采用較厚的內(nèi)澆口，但內(nèi)澆口太厚，充填速度過低而降溫大，可能導(dǎo)致鑄件輪廓不清，切除內(nèi)澆口也麻煩。內(nèi)澆口厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 3 4。 內(nèi)澆口厚度也可以按下式計(jì)算： D=K1M+K2 （ 3-7） 式中 d 內(nèi)澆口厚度（ mm）； K1 系數(shù)，對(duì)鋁合金 =3.7；對(duì)鋅合金： =3.3；對(duì)鎂合金： =2.3； M 凝固模數(shù)（ mm）； K2 系數(shù)，對(duì)鋁合金： =0.5；對(duì)鋅合金、鎂合金： =0.4。 凝固模數(shù)可按下式計(jì)算： M=V/A 式中 M 凝固模數(shù)（ cm）； V 壓鑄件體積（ cm 3 ）； A 壓鑄件表面積（ 2cm ）。 由公式代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 D=2.5mm 對(duì)于壁厚基本均勻的薄壁壓鑄件，凝固模數(shù)約等于壁厚的 1/2。 內(nèi)澆口寬度也應(yīng)該適當(dāng)選取，寬度太大或太小，會(huì)使金屬液直沖澆口對(duì)面的型壁，產(chǎn)生渦流，將空氣和雜質(zhì)包住而產(chǎn)生廢品。一般寬度尺寸為： 長方形鑄件等于鑄件邊長的 0.6 0.8 倍； 圓形板件 等于鑄件邊長的 0.4 0.6 倍； 圓環(huán)件及圓筒等于鑄件外徑和內(nèi)徑的 0.25 0.3 倍。 內(nèi)澆口的長短直接影響鑄件質(zhì)量，內(nèi)澆口太長，影響壓力傳遞，降溫大，鑄件表面易形成冷隔花紋等。內(nèi)澆口太短，進(jìn)口處溫度容易升高，加快內(nèi)廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 11 澆口磨損，且易產(chǎn)生噴射現(xiàn)象。一般內(nèi)澆口長度 2 3mm。 4.2 橫澆道的設(shè)計(jì) 橫澆道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： 1）橫澆道的橫截面積從直澆道到內(nèi)澆道保持均勻或逐漸縮小，不允許有突然的擴(kuò)大或縮小的現(xiàn)象，以免產(chǎn)生渦流。 2）橫澆道應(yīng)平直或略有反向斜角。 3）對(duì)于小而薄的鑄件，可利用橫澆道或擴(kuò)展橫澆道的方法來使 模具達(dá)到熱平衡，容納冷污染金屬液、涂料殘?jiān)蜌怏w，即開設(shè)盲澆道。 4）橫澆道應(yīng)該具有一定的厚度和長度，若橫澆道過薄，則熱量損失大；若過厚，則冷卻速度緩慢，影響生產(chǎn)率，增大金屬消耗。保持一定長度的目的，主要是對(duì)金屬液起到穩(wěn)流和導(dǎo)向的作用。 5）橫澆道截面積在任何情況下都不應(yīng)小于內(nèi)澆道截面積。多腔壓鑄模主橫澆道截面積應(yīng)大于各分支橫澆道截面積之和。 6）對(duì)于臥式冷室壓鑄機(jī)，一般情況下工作，橫澆道在模具中應(yīng)處于直澆道（余料）的正上方或側(cè)上方，多型腔模也應(yīng)如此，以保證金屬在壓射前不過早流入橫澆道。 7）對(duì)于多型腔的情況，有時(shí)將橫澆道末端延伸，布置溢流槽，以利于排除冷料和殘?jiān)?，且有利于改善排氣條件。 8）模具上橫澆道部分，應(yīng)順著金屬的流動(dòng)方向研磨，其表面粗糙度 Ra0.2 m 。 由于擴(kuò)張分支式橫澆道的過渡橫澆道截面積沿金屬液流動(dòng)方向逐漸減少，金屬液的流態(tài)可控，由于能量最大限度地減小金屬液的流程，故有利于薄壁壓鑄件的生產(chǎn)。所以本設(shè)計(jì)采用擴(kuò)張分支式橫澆道。其澆道截面形狀采用邊梯形，見下圖。 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 12 橫澆道的尺寸如下 ， Ar=（ 3 4） Ag（冷室壓 鑄機(jī)） Ar =（ 2 3） Ag（熱室壓鑄機(jī)） D=（ 8 10） T（ 臥式 冷室壓鑄機(jī)） D=（ 5 8） T（熱室壓鑄機(jī)） W=Dtan +Ar /D 式中 gA 內(nèi)澆口截面積（ 2mm ）； 由計(jì)算得 107.5 2mm rA 橫澆道截面積（ 2mm ）； 脫模斜度 （ ）。 =10 15 。 T 內(nèi)澆口厚度（ mm）； D 橫澆道深度（ mm）； r 圓角半徑（ mm）； =2 3mm； W 橫澆道寬度（ mm）； =18mm 在確定橫澆道截面積后，可根據(jù)式（ 3 8）和（ 3 9）計(jì)算橫澆道的深度和寬度： D= 1C rA （ 3-8） 式中 D 橫澆道深度或直徑（ mm）； rA 橫澆道截面積（ 2mm ）； 1C 系數(shù)，見圖 3 46。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： D=10mm W= 2C rA （ 3-9） 式中 W 橫澆道寬度（ mm）； rA 橫澆道截面積（ 2mm ）； 2C 系數(shù)，見圖 3 46。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： W=18mm 橫澆道的長度 L 一般取 30 40mm 左右， L 過大消耗壓力，降低金屬液溫度，影響鑄件成形并容易產(chǎn)生縮松。 L 過小則金屬液流動(dòng)不暢，在轉(zhuǎn)折處容易產(chǎn)生飛濺，導(dǎo)致鑄件內(nèi)部形成硬質(zhì)點(diǎn)。其長度可按下式計(jì)算（圖 3 48）； L=0.5D+(25 35) （ 3-10） 式中 L 橫澆道長度（ mm） D 直澆道導(dǎo)口處直徑（ mm）。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 L=40mm 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 13 4.3 冷料穴的設(shè)計(jì) （ 1）、冷料口的結(jié)構(gòu) 冷料穴是用來儲(chǔ)藏壓鑄間隔產(chǎn)生冷料頭的，防止冷料進(jìn)入型腔而影響鑄件質(zhì)量，并使熔料能順利地充滿型腔，臥式或立式壓鑄機(jī)上壓鑄模的冷料穴，一般都設(shè)置在主流道的末端，即主流道正面的動(dòng)模上，直徑稍大于主流大端直徑，以利冷 料流入。 4.4 排溢系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排溢是指排出棄模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等，通常指成型部分的排溢。冷卻系統(tǒng)是用來冷卻模具內(nèi)較高的模溫。為使減少加工成本，分別是在定模板和動(dòng)模，在型腔的兩邊開兩個(gè)半徑為 2的圓孔，用來排溢氣體和冷卻模溫，起到雙重作用。 第 5 章 成型零件的設(shè)計(jì) 5 型腔和分型面的設(shè)計(jì) 5.1 型腔數(shù)的確定及其型腔布局 根據(jù)制件的幾何形狀、材料、壓鑄類型及生產(chǎn)批量通過經(jīng)驗(yàn)圖確定型腔數(shù)為 1個(gè)；其布局 居中布置 。為避免出現(xiàn)飛邊，要求壓鑄壓力以及鎖模力作用在主流道中心。 5.2 分型面的確定 壓鑄模的定模與動(dòng)模表面通常稱為分型面，分型面是由壓鑄件的分型線所決定的。而模具上垂直于鎖模力方向上的接合合面，即為基本分型面。 一 分型面的設(shè)計(jì)原則 合理地確定分型面，不但能夠簡化壓鑄模的結(jié)構(gòu)，而且能夠保證鑄件的質(zhì)量。確定分型面時(shí)，主要根據(jù)以下原則： 1） 開模時(shí)，能夠保持鑄件隨動(dòng)模移動(dòng)的方向脫出定模，使鑄件留在動(dòng)模內(nèi)。為了便于從動(dòng)模內(nèi)驅(qū)除鑄件，分型面應(yīng)取在鑄件最大截面上 。 2） 有利于澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的合理布置。 3） 為保證鑄件的尺寸精度，應(yīng)使加工尺寸精度要求高的部分盡可能位于同一半壓鑄模內(nèi)。 4） 使壓鑄模的結(jié)構(gòu)簡化 并有利于加工 。 5） 其他：如考慮鑄造合金的性能、避免壓鑄機(jī)承受臨界負(fù)苛（或避免接近額定投影面積） 。 二 分型面的類型 根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和形狀特點(diǎn)不同，可將分型面分為：直線分型面、傾斜分型面、折線分型面和曲線分型面等。根據(jù)分型面的數(shù)量，又將分型面分為：單分型面、雙分型面、雙分型面、三分型面和組合分型面等。各分型面如下圖，本設(shè)計(jì)采用直線分型面。 廣東海洋大學(xué) 2006 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 14 根據(jù)制品的形狀，為了便于脫模選用單分型面， 一般 以制品的最大端面作為分型面。 但是由于這個(gè)工件的形狀較為復(fù)雜，這里就不能采用單分型面來解決了?，F(xiàn)在我采用了 4個(gè)分型面進(jìn)行設(shè)計(jì)，三個(gè)滑 塊分型，和動(dòng)定模鑲塊分型。本人是通過使用 PROE 開自動(dòng)開模形成型腔，如下圖所示 鳴 謝 15 5.3 模板設(shè)計(jì) 根據(jù)制品的大小、型腔的布局和模具的總體的結(jié)構(gòu)，可知無法選用標(biāo)準(zhǔn)模架，只好依次選用標(biāo)準(zhǔn)模板。 1、 定模 座 板 根據(jù) J1113G 壓鑄機(jī)的技術(shù)說明 ，選用 B=680， L=820， H=50，其標(biāo)記為：模板 680x820x50 ，材料為 45 鋼。 2、 動(dòng)板座板同上。 5.4 動(dòng)模鑲塊 設(shè)計(jì) （ 1）、型腔內(nèi)徑尺寸的計(jì)算 分小端圓 20 和大端圓 38 兩部分進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于型腔有： 最基本公式： Dm=（ D+DQ-3/4） z 式中 Dm 型腔內(nèi)徑尺寸（ mm） D 制品的最大尺寸（ mm） Q 鋁合金的平均收縮率 %，這里的 Q =2% 制品公差（負(fù)）， =-0.070 mm z 模具制造公差，一般取 z =0.2 則圓 20 的內(nèi)徑尺寸： Dm=（ 20+20x0.02+3/4x0.070） =20.450.20 mm 則圓 38 的內(nèi)徑尺寸： Dm=（ 38+38x0.02+3/4x0.070） =38.810.20 mm (2)、動(dòng)模的制造工藝過程： 根據(jù)制件形狀、尺寸結(jié)合模具的總體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)該凹模，具體尺寸如零件圖（ 5），材料 為 4Cr5MoV1Si 鋼，其制造工藝過程如下： (1)、毛坯準(zhǔn)備。用直徑為 63 mm ，長 50 mm 的圓棒料鍛成方形毛坯，退火。 (2)、刨六個(gè)面 ,留磨余量 0.6 0.9 mm。 (3)、磨六個(gè)面。 (4)、劃線。劃出各導(dǎo)柱孔、螺紋孔、型芯孔等各孔的位置。 (5)、孔加工：加工四個(gè)導(dǎo)柱孔 28（鉆孔，鉸孔）和六個(gè)螺紋孔 M12（鉆孔，攻 螺紋）。 (6)、車床加工：車端面，鉆鏜四個(gè)圓 20.4 和圓 38.4，并車半徑為 4mm 的圓弧，使用錐鉸刀以鉸削錐度為 1： 13 的錐孔，留磨余量 0.3 0.5 mm.。 (7)、分流道加工：在銑床依次將截面為半圓孔的四個(gè)分流道銑出來，留磨余量 0.3 0.5 mm。 鳴 謝 16 (8)、熱處理：淬火，回火，檢查硬度 58 62HRC。 (9)、磨平面：在平面磨床上磨上下兩平面及角尺面。 (10)、退磁處理。 (11)、坐標(biāo)磨削：在坐標(biāo)磨床上磨導(dǎo)柱孔，保證配合要求。 (12)、磨凹模分流道的圓弧面、角尺面及外形尺寸。 (13)、電火花加工型孔，用加長的凸模（或電極）加工型孔，保證凸模、凹模間的間隙。 (14)、精加工：鉗工研磨刃口。 (15)、裝配。 5.5 定模鑲塊 設(shè)計(jì) 型芯尺寸的計(jì)算 （ 1）、型芯徑向尺寸計(jì)算 模具型芯尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸決定的： dm=（ D1+D1Q+3/4） z 式中 dm 型芯外徑尺寸 D1 制品內(nèi)徑最小尺寸， D1=38mm. Q 塑料的平均收縮率 %，這里的 Q =2% 制品公差（負(fù)）， =-0.070 mm z 模具制造公差，一般取 z =0.2 則孔 10 的外徑尺寸： dm=（ 10+38x0.02-0.75x0.070） -0.2 =10.71-0.2 mm 則螺紋孔 14 的外徑尺寸： dm=（ 14+38x0.02-0.75x0.070） -0.2 =14.14-0.2 mm （ 2）、型芯深度尺寸計(jì)算 H m=（ h1+h1Q-2/3） z 式中 H m 型腔深度尺寸 mm h1 制品高度最大尺寸， h1=18 mm Q 塑料的平均收縮率 %，這里的 Q =2% 制品公差（負(fù)）， =-0.070 mm z 模具制造公差，一般取 z =0.2 則： H m=（ 18+18x0.02+2/3x0.070） +0.2=18.41+0.2 mm （ 3）、型芯高度尺寸計(jì)算 鳴 謝 17 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定的 ,這里分高為 12 和高 6mm 計(jì)算： hm=（ H1+H1Q+2/3） z 式中 hm 型腔 高度尺寸 mm h1 制品高度最大尺寸， h1=18 mm Q 塑料的平均收縮率 %，這里的 Q =2% 制品公差（負(fù)）， =-0.070 mm z 模具制造公差，一般取 z =0.2 則 高為 12型腔高度尺寸 ： Mh =（ 12+12x20%+23 0.070） -0.02 =12.27-0.02 mm 則 高為 6型腔高度尺寸 ： Mh =（ 6+6x20%+23 0.070） -0.02 =6.16-0.02 mm 第 6 章 導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6.1 導(dǎo)柱的選用 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)和模板厚度，采用四條導(dǎo)柱導(dǎo)向，查表 GB4169.5-84， 選用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱： 導(dǎo)柱： 40x700x32(I) GB4169.5-84 其具體參數(shù)如下： D=65 mm S=6 mm d1=40 mm 材料為 20鋼 6.2 導(dǎo)套的選用 考慮到性價(jià)比，本模具不采用導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。 第 7 章 零件的測繪 7 零件的測繪 7.1 測繪的概述 測繪就是根據(jù)實(shí)物，通過測量，繪制出實(shí)物圖樣的過程。 測繪與設(shè)計(jì)不同，測繪是先有實(shí)物，再畫出圖樣；而設(shè)計(jì)一般是先有圖樣后