《壓鑄工藝及模具》課程設(shè)計(jì)-上蓋壓鑄成型工藝及模具設(shè)計(jì)

1、壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)說明書上蓋壓鑄成型工藝及模具設(shè)計(jì)起止日期： 2021 年 12 月 29 日 至 2021 年 01 月 09 日學(xué)生姓名 班級 學(xué)號 成績指導(dǎo)教師(簽字)機(jī)械工程學(xué)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(shè)計(jì),通過對鑄件進(jìn)行工藝的分析和比擬, 最終設(shè)計(jì)出一副壓鑄模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型局部的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓鑄機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程說明該模具能夠到達(dá)此鑄件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是上蓋壓鑄模具的設(shè)計(jì)，也

2、就是設(shè)計(jì)一副壓鑄模具來生產(chǎn)上蓋鑄件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。通過模具設(shè)計(jì)說明該模具能到達(dá)上蓋的質(zhì)量和加工工藝要求。本文主要運(yùn)用 Pro/ENGINEER wildfire5.0及其AutoCAD2007來完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作。從中學(xué)習(xí)到了許多的模具設(shè)計(jì)的知識和對在校所學(xué)知識的深化。關(guān)鍵詞：上蓋壓鑄件；壓鑄模具設(shè)計(jì)；斜銷側(cè)抽芯；一模一腔。目 錄第1章 壓鑄件分析51.1 壓鑄件結(jié)構(gòu)分析6 1.1.1 壓鑄件特點(diǎn)和根本結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(jī)7 2.2.1 型腔數(shù)

3、量及布局7 2.2.2 鎖模力計(jì)算7 2.2.3 初選壓鑄機(jī)82.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)9 2.3.1 直澆道設(shè)計(jì)9 2.3.2 橫澆道設(shè)計(jì)9 2.3.3 內(nèi)澆道設(shè)計(jì)10 2.3.4 溢流槽設(shè)計(jì)102.4 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)11第3章 成型零件設(shè)計(jì)123.1 成型零件尺寸計(jì)算12 3.1.1 型腔尺寸計(jì)算12 3.1.2 型芯尺寸計(jì)算13 3.1.3 位置尺寸計(jì)算133.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13 3.2.1 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13 3.2.2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13第4章 模架選擇及設(shè)計(jì)144.1 支撐及固定零件設(shè)計(jì)144.2 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)144.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)15第5章 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)165.1 側(cè)抽芯方案確實(shí)定

4、165.2 抽芯力及抽芯距確實(shí)定165.3 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)16 5.3.1 抽芯機(jī)構(gòu)組成及原理17 5.3.2 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)17 5.3.3 滑塊的設(shè)計(jì)17 5.3.4 鎖緊裝置設(shè)計(jì)18 5.3.5 復(fù)位裝置設(shè)計(jì)18第6章 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)196.1 推出力確實(shí)定196.2 推出零件設(shè)計(jì)19 6.2.1 尺寸設(shè)計(jì)19 6.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)196.3 導(dǎo)向和復(fù)位裝置設(shè)計(jì)20第7章 校核壓鑄機(jī)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(jié)構(gòu)及工作原理23第10章 壓鑄工藝參數(shù)的選擇25參考文獻(xiàn)26第1章 壓鑄件分析a三維圖技術(shù)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(jié)構(gòu)分析 1.1.1 壓鑄件特點(diǎn)和根本結(jié)構(gòu)上蓋壓鑄件的形狀為一般復(fù)雜，主要局部是板件結(jié)構(gòu)，再者，有中心大孔和側(cè)壁兩個(gè)小孔。其中側(cè)壁小孔的成型會比擬困難，且脫模結(jié)構(gòu)中，需要設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，板壁相對較薄。 1.1.2 壓鑄件精度分析 壓鑄件能到達(dá)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(dá)CT4-6級。該零件的尺寸精度要求較高，用壓鑄方法生產(chǎn)該零件完全能到達(dá)精度要求。未標(biāo)注的鑄造圓角一律按照圖紙標(biāo)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(qiáng)度大，高溫力學(xué)性能也很好，在低溫下工作時(shí)同樣保持良好的力學(xué)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(tǒng) 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?yàn)檫x在A-A處使鑄件大局部在模具同一側(cè)成型，易于保證尺寸的精度。一般意義上來講，分型面應(yīng)取水平投影面最大處，防止采用過多的側(cè)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(cè)成型，保證其尺寸精度，但是必然要進(jìn)行二次或者屢次推出，顯然會增加推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jī)2.2.1 型腔數(shù)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(jié)構(gòu)。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(chǎn)時(shí)，假設(shè)采用多型腔?？墒股a(chǎn)率大為提高且降低本錢。結(jié)合塑件的批量、質(zhì)量要求、塑料的品種形狀尺寸、塑件的生產(chǎn)本錢及所選用的技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)，本套模具選擇一模一腔。且采用中心澆注。 2.2.2 鎖模力計(jì)算 確

8、定主脹型力 2.1所以 ：澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)面積增加30% 確定斜滑塊抽芯時(shí)的分脹型力 2.2楔緊角取 經(jīng)校核得出實(shí)際所需的鎖模力為465。 2.2.3 初選壓鑄機(jī)初選壓鑄機(jī)為臥式冷室壓鑄機(jī)。規(guī)格與參數(shù)：2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.3.1 直澆道設(shè)計(jì) 圖.直澆道直澆道設(shè)計(jì)如圖.所示，其中直徑根據(jù)壓鑄機(jī)確定為，直澆道厚度，直澆道脫模斜度取。 2.3.2 橫澆道設(shè)計(jì)橫澆道采用圓周多支式，如圖.所示。 2.3.3 內(nèi)澆道設(shè)計(jì)內(nèi)澆道使用側(cè)澆道形式，其一般開設(shè)在分型面上，澆道去除方便，應(yīng)用最為普遍。由公式 .得：查表得內(nèi)澆道厚度，取。寬度取.。長度去。 2.3.4 溢流槽設(shè)計(jì)溢流槽的布置應(yīng)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(shè)置在分型面上的溢流槽結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，應(yīng)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(shè)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(tǒng)設(shè)計(jì)排氣槽用于從型腔內(nèi)排出空氣及分型劑揮發(fā)產(chǎn)生的氣體，其設(shè)置的位置與內(nèi)澆口的位置及金屬液的流態(tài)有關(guān)。為使型腔內(nèi)的氣體在壓射時(shí)盡可能被壓鑄的金屬液排出，要將排氣槽設(shè)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(qiáng)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(dú)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(jié)構(gòu)形式。查表：排氣槽尺寸，得到排氣槽深度和寬度，根據(jù)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(shí)間s k 充型過程中排氣槽的開放系數(shù)，k=0.11，取k為0.2。第3章 成型零件設(shè)計(jì)3.1 成型零件尺寸計(jì)算 3.1.1 型腔尺寸計(jì)算壓鑄件尺寸精度受壓鑄件本身結(jié)構(gòu)及合金材料，壓鑄工藝，壓鑄模具設(shè)計(jì)制造，壓鑄機(jī)床性能等多方面的影響。確定成型尺寸時(shí)，應(yīng)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(jī)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(dāng)壓鑄件為IT11IT13級精度時(shí)，=1/5；當(dāng)壓鑄件為IT1416級精度時(shí)，=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(shí)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(zhǔn)確，那么計(jì)算出成型尺寸準(zhǔn)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(chǎn)生的沖擊和摩擦以及脫模時(shí)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(shè)計(jì)成型零件時(shí)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(shí)間及壓鑄件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀等諸多因素有關(guān)。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(jié)構(gòu)及壓鑄工藝影響對于同一個(gè)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(shí)，有可能使分型面脹開而出現(xiàn)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(jì)算：查?壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊?表126得：YL1020.50.7%，平均收縮率為：Scp=0.6%考慮到實(shí)際的模具制造條件和工件的實(shí)際要求，成型零件是公差等級取IT12級。型腔各尺寸的計(jì)算：由公式： 2.5 2.6 型腔尺寸有：44，114，8算出其對應(yīng)的尺寸為： 3.1.2 型芯尺寸計(jì)算公式： 2.7 2.8型芯尺寸有：42，36，4，108,3,9,16算出其對應(yīng)的尺寸為： 3.

14、1.3 位置尺寸計(jì)算 2.9算出其對應(yīng)的尺寸為：。3.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.2.1 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(qiáng)度。 3.2.2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于鑄件中心帶有一個(gè)較大的中心孔，可以采用鑲拼式結(jié)構(gòu)。以簡化型芯的加工，節(jié)省資金。第4章 模架選擇及設(shè)計(jì)4.1 支撐及固定零件設(shè)計(jì)圖4.1 型芯型腔的支撐與固定鑲塊固定時(shí)必須保持與相關(guān)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(nèi)，型芯的固定采用通孔臺階式結(jié)構(gòu)。4.2 導(dǎo)向零件設(shè)計(jì) 圖4.2 導(dǎo)向零件導(dǎo)柱，導(dǎo)套導(dǎo)向零件的作用是引導(dǎo)動模按一定得方向移動，保證動定模在安裝和合模時(shí)的

15、準(zhǔn)確對合，防止型芯，型腔錯(cuò)位。最常用的導(dǎo)向零件為導(dǎo)柱和導(dǎo)套。如圖4.2所示。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的具體尺寸在零件圖中可以表達(dá)清楚。導(dǎo)柱尺寸： 4.1 取12mm，導(dǎo)套尺寸：冷卻水道的設(shè)計(jì)和布置形式，如圖4.3所示。圖冷卻水道第5章 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 側(cè)抽芯方案確實(shí)定本模具利用機(jī)動抽芯，利用開模時(shí)，壓鑄機(jī)的開模力和模具動模定模之間的相對運(yùn)動，通過抽芯機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動的方向，將側(cè)型芯抽出。特點(diǎn)是：機(jī)構(gòu)復(fù)雜但抽芯力大，精度較高，生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)自動化操作。簡圖如下：圖5.1 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)5.2 抽芯力及抽芯距確實(shí)定 5.1算得，抽。5.3 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.3.1 抽芯機(jī)構(gòu)組成及原理如圖.可知，本模具采用斜導(dǎo)

16、柱抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行側(cè)抽芯。是目前使用最廣泛的抽芯機(jī)構(gòu)。主要由：斜導(dǎo)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(jié)束后的合模狀態(tài)，側(cè)滑塊由楔緊塊鎖緊；開模時(shí)，動模局部向左側(cè)運(yùn)動，鑄件包在凸模上隨著動模一起運(yùn)動，在斜導(dǎo)柱的作用下，側(cè)滑塊帶動側(cè)型芯在推件板上的導(dǎo)滑槽內(nèi)向上側(cè)作側(cè)向抽芯。在斜導(dǎo)柱的作用下，側(cè)向成型塊在推件板上的導(dǎo)滑槽內(nèi)向下側(cè)作側(cè)向分型。側(cè)向分型結(jié)束，斜導(dǎo)柱脫離側(cè)滑塊，側(cè)滑塊在彈簧的作用下緊貼在限位擋塊上，側(cè)向成型塊由于自身的重力緊靠在擋塊上，以便再次合模時(shí)斜導(dǎo)柱能準(zhǔn)確地插入側(cè)滑塊的斜孔中，迫使其復(fù)位如圖.所示。 5.3.2 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)圖.斜導(dǎo)柱斜導(dǎo)柱傾角取。 5.2為 5

17、.3.3 滑塊的設(shè)計(jì)圖.滑塊的整體式導(dǎo)滑槽 5.3.4 鎖緊裝置設(shè)計(jì)滑塊的鎖緊采用整體式定模楔緊。 5.3.5 復(fù)位裝置設(shè)計(jì) 圖5.4 復(fù)位裝置本模具采用螺桿-彈簧式復(fù)位。第6章 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1 推出力確實(shí)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(shè)計(jì) 6.2.1 尺寸設(shè)計(jì)推出零件的主要尺寸為推桿截面面積，根據(jù)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖6.1 推桿截面形狀為圓形，加工方便。設(shè)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(dǎo)向和復(fù)位裝置設(shè)計(jì) 圖6.2 復(fù)

18、位桿在壓鑄的每一個(gè)循環(huán)中，推出機(jī)構(gòu)將鑄件推出后在下一個(gè)壓鑄循環(huán)前，推出原件必須準(zhǔn)確的回到原來的位置。這一動作通常由復(fù)位機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，本模具中的復(fù)位桿兼有導(dǎo)向的作用。擋釘在最后定位，使推出機(jī)構(gòu)處于準(zhǔn)確可靠的位置。第7章 校核壓鑄機(jī)7.1 壓室容量校核可按以下公式進(jìn)行校核： 7.1 7.2經(jīng)計(jì)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(jìn)行以下三個(gè)方面的校核： 將各數(shù)據(jù)代入以上公式得知，該壓鑄機(jī)的最小開模行程，最大開模行程等都在此范圍之內(nèi)，所以該壓鑄機(jī)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(jié)構(gòu)及工作原理圖9.1 模具總體結(jié)構(gòu)工作原理：模具在壓鑄機(jī)的作用下鎖緊模具，金屬液體經(jīng)噴嘴由壓鑄機(jī)壓入型腔進(jìn)行充模，等鑄件冷卻成型后，動模往左運(yùn)動進(jìn)行開模，同時(shí)，抽芯機(jī)構(gòu)在斜