鋁合金輪轂壓鑄模具設(shè)計(jì)

1、XXXX大學(xué)本科生畢業(yè)論文姓名：XX學(xué)號：:XX學(xué)院：專業(yè)：設(shè)計(jì)題目：鋁合金輪轂壓鑄模具設(shè)計(jì)專題：指導(dǎo)教師：XXX職稱：XXX2012年 6 月XX學(xué)院專業(yè)年級學(xué)生姓名任務(wù)下達(dá)日期：畢業(yè)設(shè)計(jì)日期：畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：指導(dǎo)教師評語（基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；工作態(tài)度及工作量；總體評價(jià)及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；寫作的規(guī)范程度；總體評價(jià)及建議成績；存在

2、問題；是否同意答辯等）：XXXX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績答辯情況提出問題回4答問題正確基本正確般性錯(cuò)誤后原則性錯(cuò)誤回答答辯委員會(huì)評語及建議成績：答辯委員會(huì)主任簽字：4年月日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：年月日摘要輪轂是電動(dòng)自行車上極為重要的行駛部件和安全部件，應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能，在正常行駛過程中不應(yīng)發(fā)生變形和疲勞失效。近幾年來半固態(tài)加工技術(shù)因其節(jié)能、高效、環(huán)保式生產(chǎn)以及成型件的高性能等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了世界各國的廣泛關(guān)注。半固態(tài)鑄造成形技術(shù)不但綜合了鑄造成形和鍛壓成形的優(yōu)點(diǎn)。而且部分產(chǎn)品的性能會(huì)接近甚至于達(dá)到鍛壓產(chǎn)品的性能。因此，采用半固態(tài)擠壓成形工藝來加工電動(dòng)自行車輪轂

3、將會(huì)是一個(gè)新的發(fā)展方向。模具在半固態(tài)擠壓成型方法中是至關(guān)重要的一部分，因此，它的設(shè)計(jì)和制造成了成品件質(zhì)量的關(guān)鍵所在。本文對電瓶車輪轂進(jìn)行二維造型比較形象的展示輪轂的外形。并主要從電動(dòng)自行車輪轂的發(fā)展?fàn)顩r、鋁合金的成型與鑄造方法、半固態(tài)擠壓成型工藝及特點(diǎn)，模具總體方案的選擇以及模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等方面介紹了輪轂半固態(tài)擠壓模具的設(shè)計(jì)。該款輪轂的材料采用了鋁合金材料（ZL101A），分析了輪轂零件的特點(diǎn)。另外，主要從鑄件收縮率、鑄型分型面、冒口的設(shè)置以及推出機(jī)構(gòu)等幾個(gè)方面介紹了模具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：輪轂;半固態(tài)擠壓;模具設(shè)計(jì)ABSTRACT一般部分 TOC o 1-5 h z 1緒論1壓力鑄造2典型的

4、壓鑄填充理論2壓力鑄造的特點(diǎn)2壓鑄生產(chǎn)過程簡介2 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 壓鑄業(yè)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢3壓鑄的發(fā)展歷史2我國壓鑄業(yè)的發(fā)展2壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢2 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 本課題的研究內(nèi)容及意義4研究內(nèi)容6開展本課題的意義7模具設(shè)計(jì)專題部分 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 3壓鑄件設(shè)計(jì)10 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 壓鑄件基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10壁厚和肋10鑄造和圓

5、角11起模斜度11 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性11 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 壓鑄件技術(shù)要求11尺寸精度11表面質(zhì)量12機(jī)械加工余量134壓鑄機(jī)的選用及相關(guān)計(jì)算與校核11確定壓鑄機(jī)的鎖模力13計(jì)算主脹型力10計(jì)算鎖模力10開模行程的核算10 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 5半固態(tài)擠壓模具設(shè)計(jì)概述11 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 半固態(tài)擠壓模具基本結(jié)構(gòu)

6、13 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 分型面的設(shè)計(jì)15 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)18澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分類18內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)19直澆道的設(shè)計(jì)19橫澆道的設(shè)計(jì)19 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)19溢流槽的設(shè)計(jì)20排氣槽的設(shè)計(jì)20 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 模架的設(shè)計(jì)18模架的設(shè)計(jì)原則18 HYPERLINK l bookmark101 o Curre

7、nt Document 模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)19成形零件的設(shè)計(jì)19半固態(tài)擠壓件的收縮率20成形部分尺寸的計(jì)算20 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)18結(jié)論與展望37參考文獻(xiàn)38翻譯部分英文原文40中文譯文49致謝59一般部分緒論壓力鑄造壓鑄是壓力鑄造的簡稱，是一種將處于熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)的金屬注入壓鑄機(jī)的壓室，在高壓力的作用下，以極高的速度充填在壓鑄模具的型腔內(nèi)，并在高壓下冷卻凝固成型而獲得鑄件的高效益、高效率的精密鑄造方法。用該方式成型的鑄件，常常成為壓鑄件。目前壓鑄所采用的金屬主要是各種合金，其中鋁合金占比例最高（30%60%）

8、,鋅合金次之（在國外，鋅合金鑄件絕大部分為壓鑄件）。鎂合金是近幾年國際上比較關(guān)注的合金材料，銅合金僅占壓鑄件總量的1%2%。典型的壓鑄填充理論壓鑄過程中金屬液的填充形態(tài)與鑄件致密度、氣孔率、力學(xué)性能和表面粗糙度等質(zhì)量因素密切相關(guān)，在極短的填充瞬間其受到壓鑄件結(jié)構(gòu)、填充速度、比壓、溫度、內(nèi)澆口與壓鑄件端面厚度之比、合金液的黏度及表面張力、澆注系統(tǒng)的形狀等的制約。長期以來人們對此進(jìn)行廣泛的研究，提出了一些論點(diǎn)，但這些論點(diǎn)都是在特定的實(shí)驗(yàn)條件下得到的，有一定的局限性，要求人們在應(yīng)用中具體情況具體分析，使填充理論進(jìn)一步完善和深化。目前局域代表性的金屬充填理論有三種：噴射充填理論、全壁厚充填理論和三階段

9、充填理論。噴射填充理論該理論是1932年由佛羅梅爾（L.Frommer）在矩形截面型腔一端開設(shè)澆口，研究鋅合金壓鑄填充過程中得到的。他認(rèn)為液體金屬的填充過程遵循流體力學(xué)定律，并且有摩擦和渦流現(xiàn)象；液體金屬填充矩形型腔時(shí)的運(yùn)動(dòng)特性和內(nèi)澆道截面積與型腔截面積之比有關(guān)。佛羅梅爾認(rèn)為：當(dāng)液流在速度、壓力不變時(shí)，保持內(nèi)澆口截面的形狀噴射至對面型壁，成為噴射階段；由于對面型壁的阻礙，部分金屬呈渦流狀返回，部分金屬向所有其他方向噴射并沿型腔壁由四面向內(nèi)澆口方向折回，成為渦流階段。渦流中容易卷入空氣及涂料燃燒產(chǎn)生的氣體，使壓鑄件凝固后形成0.11mm勺孔洞，降低了壓鑄件的致密度。全壁厚填充理論該理論是1937

10、年由勃蘭特（W.G.Brandt）用0.52mnB的內(nèi)澆口（且與壓鑄件厚度之比為0.10.6）研究鋁合金壓鑄填充過程中得到的。勃蘭特認(rèn)為，金屬液經(jīng)內(nèi)澆口進(jìn)入型腔后，即擴(kuò)展至型壁后沿整個(gè)型壁截面向前填充，直到充滿為止。三階段填充理論該理論是1944-1952年由巴頓(H.KBarton)提出來的。巴頓認(rèn)為，填充過程是包含力學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)因素的復(fù)合問題，大致可分為三個(gè)階段。第一階段：受內(nèi)澆口截面限制的金屬射入型腔后，首先沖擊對面型壁，沿型腔表面向各方向擴(kuò)展，并形成壓鑄件表面的薄殼層，在型腔轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生渦流。第二階段：后續(xù)金屬液沉積在薄殼層內(nèi)的空間里，直至填滿，凝固曾逐漸向內(nèi)延伸，液相逐漸減少。

11、第三階段：金屬液完全充滿型腔后，與澆注系統(tǒng)和壓室構(gòu)成一個(gè)封閉的水力學(xué)系統(tǒng)，在壓力作用下，補(bǔ)充熔融金屬，壓實(shí)壓鑄件。以上是早期的三種典型的填充理論。由于壓鑄過程中，壓鑄件的填充是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的，并且過程是不連續(xù)的，變化迅速，壓鑄件是不透明的，因而不可能直接觀察到壓鑄件內(nèi)填充過程。此外，填充過程還與壓射工藝參數(shù)、壓鑄件和內(nèi)澆道的形狀及兩者截面積之比、壓鑄合金的性能等因素有關(guān)。因此，對填充理論一直存在著不同的看法。壓力鑄造的特點(diǎn)高壓力和高速度是壓鑄中熔融合金充填成型過程的兩大特點(diǎn)，也是壓鑄與其他鑄造方法最根本的區(qū)別所在。壓鑄中常用的壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕范圍內(nèi)，有時(shí)甚至高達(dá)500MPa其充

12、填速度一般在0.570m/s范圍內(nèi)，它的充填時(shí)間很短，一般為0.010.2s,最短的僅為千分之幾秒。因此，禾I用這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品有著其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。可以得到薄壁、形狀復(fù)雜但輪廓清晰的鑄件。其壓鑄出的最小壁厚：鋅合金為0.3mm鋁合金為0.5mm鑄出孔最小直徑為0.7mm鑄出螺紋最小螺距0.75mm。對于形狀復(fù)雜，難以或不能用切削加工制造的零件，即使產(chǎn)量小，通常也采用壓鑄生產(chǎn)，尤其當(dāng)采用其他鑄造方法或其他金屬成型工藝難以制造時(shí)，采用壓鑄生產(chǎn)最為適宜。鑄件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。鑄件的尺寸精度為IT12IT11面粗糙度一般為3.20.8最低可達(dá)0.4因此，個(gè)別壓鑄件可以不經(jīng)過機(jī)械加工或僅是

13、個(gè)別部位加工即可使用1黃。壓鑄的主要優(yōu)點(diǎn)是：鑄件的強(qiáng)度和表面硬度較高。由于壓鑄模的激冷作用，又在壓力下結(jié)晶，因此，壓鑄件表面層晶粒極細(xì)，組織致密，所以表面層的硬度和強(qiáng)度都比較高。壓鑄件的抗拉強(qiáng)度一般比砂型鑄件高25%-30%但收縮率較低。(2)生產(chǎn)率較高。壓力鑄造的生產(chǎn)周期短，一次操作的循環(huán)時(shí)間約5smin,這種方法適于大批量生產(chǎn)。雖然壓鑄生產(chǎn)的優(yōu)勢十分突出，但是，它也有一些明顯的缺點(diǎn)：(1)壓鑄件表層常存在氣孔。這是由于液態(tài)合金的充型速度極快，型腔中的氣體很難完全排除，常以氣孔形式存留在鑄件中。因此，一般壓鑄件不能進(jìn)行熱處理，也不宜在高溫條件下工作。這是由于加熱溫度高時(shí)，氣孔內(nèi)的氣體膨脹，導(dǎo)

14、致壓鑄件表面鼓包，影響質(zhì)量與外觀。同樣，也不希望進(jìn)行機(jī)械加工，以免鑄件表面顯露氣孔。(2)壓鑄的合金類別和牌號有所限制。目前只適用于鋅、鋁、鎂、銅等合金的壓鑄。而對于鋼鐵材料，由于其熔點(diǎn)高，壓鑄模具使用壽命短，故鋼料材料的壓鑄很難適用于實(shí)際生產(chǎn)。至于某一種合金類別，由于壓鑄時(shí)的激冷產(chǎn)生劇烈收縮，因此也僅限于幾種牌號的壓鑄。(3)壓鑄的生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用較高。由于壓鑄機(jī)成本高，壓鑄模加工周期長、成本高，因此壓鑄工藝只適用于大批量生產(chǎn)2壓鑄生產(chǎn)過程簡介圖1壓鑄工藝過程流程圖壓鑄業(yè)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢壓鑄的發(fā)展歷史壓鑄始于19世紀(jì)，其最初被用于壓鑄鉛字。早在1822年，威廉姆喬奇(WillamChurch

15、)博士曾制造一臺(tái)日產(chǎn)1.22萬鉛字的鑄造機(jī)，已顯示出這種工藝方法的生產(chǎn)潛力。1849年斯圖吉斯(J.J.Sturgiss)設(shè)計(jì)并制造成第一臺(tái)手動(dòng)活塞式熱室壓鑄機(jī)，并在美國獲得了專利權(quán)。1885年默根瑟(Mersen-thaler)研究了以前的專利，發(fā)明了印字壓鑄機(jī)，開始只用于生產(chǎn)低熔點(diǎn)的鉛、錫合金鑄字，到19世紀(jì)60年代用于鋅合金壓鑄零件生產(chǎn)。壓鑄廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)還只是上世紀(jì)初，用于現(xiàn)金出納機(jī)、留聲機(jī)和自行車的產(chǎn)品生產(chǎn)。1904年英國的法蘭克林(H.H.Franklin)公司開始用壓鑄方法生產(chǎn)汽車的連桿軸承，開創(chuàng)了壓鑄零件在汽車工業(yè)中應(yīng)用的先例。1905年多勒(H.H.Doehler)研制成

16、功用于工業(yè)生產(chǎn)的壓鑄機(jī)、壓鑄鋅、錫、銅合金鑄件。隨后瓦格納(WagneD設(shè)計(jì)了鵝頸式氣壓壓鑄機(jī)，用于生產(chǎn)鋁合金鑄件。這種壓鑄機(jī)是利用壓縮空氣推送鋁合金經(jīng)過一個(gè)鵝頸式通道壓入模具內(nèi)，但由于密封、鵝頸通道的粘咬等問題,這種機(jī)器沒有得到推廣應(yīng)用。但這種設(shè)計(jì)是生產(chǎn)鋁合金鑄件的第一次嘗試。20世紀(jì)20年代美國的Kipp公司制造出機(jī)械化的熱室壓鑄機(jī)，但鋁合金液有浸蝕壓鑄機(jī)上鋼鐵零部件的傾向，鋁合金在熱室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)受到限制。1927年捷克工程師約瑟夫波拉克(JesefPfolak)設(shè)計(jì)了冷壓室壓鑄機(jī)，由于貯存熔融合金的坩鍋與壓射室分離，可顯著地提高壓射力，使之更適合工業(yè)生產(chǎn)的要求，克服了氣壓熱壓室壓鑄機(jī)的

17、不足之處，從而使壓鑄技術(shù)向前邁出重要一步3。20世紀(jì)50年代大型壓鑄機(jī)誕生，為壓鑄業(yè)開拓了許多新的領(lǐng)域。隨著壓鑄機(jī)、壓鑄工藝、壓鑄型及潤滑劑的發(fā)展，壓鑄合金也從鉛合金發(fā)展到鋅、鋁、鎂和銅合金，最后發(fā)展到鐵合金，隨著壓鑄合金熔點(diǎn)的不斷增高而使壓鑄件應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大4。我國壓鑄業(yè)的發(fā)展我國壓鑄工業(yè)在近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展中有了長足的進(jìn)步。作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，其每年都以8%-12%勺良好勢頭快速發(fā)展。目前，我國擁有壓鑄廠點(diǎn)及相關(guān)企業(yè)2600余家，壓鑄機(jī)近萬臺(tái)，年產(chǎn)壓鑄件50余萬噸。其中鋁壓鑄件占67.0%、鋅壓鑄件31.2%、銅壓鑄件1.0%、鎂壓鑄件0.8%。我國的壓鑄廠點(diǎn)及相關(guān)企業(yè)中，壓鑄廠點(diǎn)2000

18、余家，占企業(yè)總數(shù)的80%以上，壓鑄機(jī)及輔助設(shè)備企業(yè)、模具企業(yè)、原輔材料企業(yè)近398家，占13.7%，科研、大專院校、學(xué)會(huì)等其他單位合計(jì)112個(gè)，占總數(shù)的3.8%5。壓鑄機(jī)生產(chǎn)方面，我國約有壓鑄機(jī)生產(chǎn)企業(yè)20多個(gè)，年生產(chǎn)能力超過1000臺(tái)，壓鑄機(jī)的供應(yīng)能力很強(qiáng)。其中的中小型壓鑄機(jī)的質(zhì)量較好，大型壓鑄機(jī)、實(shí)時(shí)控制的高性能的壓鑄機(jī)仍需進(jìn)口，2000噸以上的壓鑄機(jī)正在研制中5。種種情況表明，中國的壓鑄產(chǎn)業(yè)已經(jīng)相當(dāng)龐大。但是，與壓鑄強(qiáng)國相比，中國的壓鑄業(yè)還有著較大的差距。中國壓鑄企業(yè)的規(guī)模較小，企業(yè)素質(zhì)不高，技術(shù)水平落后，生產(chǎn)效率較低。雖然與美國、日本等壓鑄先進(jìn)國家相比，我國壓鑄件的生產(chǎn)占有一定的數(shù)量優(yōu)

19、勢，但我國壓鑄企業(yè)以小型工廠為主，因此在管理水平和工作效率上，較之有很大的差距。另外，雖然我國生產(chǎn)的中小型壓鑄機(jī)質(zhì)量較好，但大型壓鑄機(jī)、實(shí)時(shí)控制的高性能的壓鑄機(jī)仍需進(jìn)口，每年進(jìn)口壓鑄機(jī)100臺(tái)以上6。由此可見，我國不能算作壓鑄強(qiáng)國，只能是壓鑄大國。近年來，由于中國工業(yè)的迅速發(fā)展，壓鑄產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐漸向很多市場邁進(jìn)。以中國的轎車工業(yè)壓鑄市場為支柱，中國的壓鑄業(yè)已經(jīng)向摩托車行業(yè)、農(nóng)用車行業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)市場、玩具市場、家電產(chǎn)業(yè)等多個(gè)方向快速拓展，其勢頭方興未艾7。壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢由于整個(gè)壓鑄過程都是在壓鑄機(jī)上完成，因此，隨著對壓鑄件的質(zhì)量、產(chǎn)量和擴(kuò)大應(yīng)用的需求，開始對壓鑄設(shè)備提出新的更高的要求，傳統(tǒng)

20、壓鑄機(jī)已經(jīng)不能滿足這些要求，因此，新型壓鑄機(jī)以及新工藝、新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。例如，為了消除壓鑄件內(nèi)部的氣孔、縮孔、縮松，改善鑄件的質(zhì)量，出現(xiàn)了雙沖頭(或稱精、速、密)壓鑄；為了壓鑄帶有鑲嵌件的鑄件及實(shí)現(xiàn)真空壓鑄，出現(xiàn)了水平分型的全立式壓鑄機(jī)；為了提高壓射速度和實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)增加壓射力以便對熔融合金進(jìn)行有效地增壓，以提高鑄件的致密度，而發(fā)展了三級壓射系統(tǒng)的壓鑄機(jī)。又如，在壓鑄生產(chǎn)過程中，除裝備自動(dòng)澆注、自動(dòng)取件及自動(dòng)潤滑機(jī)構(gòu)外，還安裝成套測試儀器，對壓鑄過程中各工藝參數(shù)進(jìn)行檢測和控制。它們是壓射力、壓射速度的顯示監(jiān)控裝置和合型力自動(dòng)控制裝置以及電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用等8。以下介紹的便是壓鑄行業(yè)中出現(xiàn)的新工藝技術(shù)

21、。真空壓鑄真空壓鑄是利用輔助設(shè)備將壓鑄型腔內(nèi)的空氣抽除且形成真空狀態(tài)，并在真空狀態(tài)下將金屬液壓鑄成形的方法。其真空度通常在380600毫米汞柱的范圍內(nèi)，可以通過機(jī)械泵獲得。而對于薄壁與復(fù)雜的鑄件，真空度應(yīng)該更高。由于型腔抽氣技術(shù)的圓滿解決，真空壓鑄在20世紀(jì)50年代曾盛行一時(shí)，但后來應(yīng)用不多。目前，真空壓鑄只用于生產(chǎn)要求耐壓、機(jī)械強(qiáng)度高或要求熱處理的高質(zhì)量零件，其今后的發(fā)展趨向是解決厚壁鑄件和消除熱節(jié)部位的縮孔，從而更有效地應(yīng)用于可熱處理和可焊接的零件。真空壓鑄的特點(diǎn)是：顯著減少了鑄件中的氣孔，增大了鑄件的致密度，提高了鑄件的力學(xué)性能，并使其可以進(jìn)行熱處理。消除了氣孔造成的表面缺陷，改善了鑄件

22、的表面質(zhì)量。可減小澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)尺寸。由于現(xiàn)代壓鑄機(jī)可以在幾分之一秒內(nèi)抽成需要的真空度，并且隨著鑄型中反壓力的減小，增大了鑄件的結(jié)晶速度，縮短了鑄件在鑄型中的停留時(shí)間。因此，采用真空壓鑄法可提高生產(chǎn)率10%-20%.采用真空壓鑄時(shí)，鎂合金減少了形成裂紋的可能性（裂紋時(shí)鎂合金壓鑄時(shí)很難克服的缺陷之一，經(jīng)常發(fā)生在型腔通氣困難的部位），提高了它的力學(xué)性能，特別是可塑性。（2）充氧壓鑄國外在分析鋁合金壓鑄件的氣泡時(shí)發(fā)現(xiàn)，其中氣體體積分?jǐn)?shù)的90%為氮?dú)?，而空氣中的氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)應(yīng)為80%，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20%。這說明氣泡中部分氧氣與鋁液發(fā)生了氧化反應(yīng)。因此出現(xiàn)了充氧壓鑄的新工藝9。充氧壓鑄是消除鋁合

23、金壓鑄件氣孔，提高鑄件質(zhì)量的一個(gè)有效途徑。所謂充氧壓鑄是在鋁液充填型腔，用氧氣充填壓室和型腔，以置換其中的空氣和其他氣體，當(dāng)鋁金屬液充填時(shí)，一方面通過排氣槽排出氧氣，另一方面噴散的鋁液與沒有排除的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生三氧化二鋁質(zhì)點(diǎn)，分散在壓鑄件內(nèi)部，從而消除不加氧時(shí)鑄件內(nèi)部形成的氣孔。這種三氧化二鋁質(zhì)點(diǎn)顆粒細(xì)小，約在1m以下，其重量占鑄件總重量的0.1%0.2%,不影響力學(xué)性能，并可使鑄件進(jìn)行熱處理10。（3）精速密壓鑄精速密壓鑄是一種精確地、快速的和密實(shí)的壓鑄方法，又稱套筒雙沖頭壓鑄法。國外在20世紀(jì)60年代中期開始在壓鑄生產(chǎn)中應(yīng)用這一方法。精密速壓鑄法在很大程度上消除了氣孔和縮松這兩種壓

24、鑄件的基本缺陷，從而提高了壓鑄件的使用性能，擴(kuò)大了壓鑄件的應(yīng)用范圍。4）半固態(tài)壓鑄半固態(tài)壓鑄是當(dāng)金屬液在凝固時(shí)，進(jìn)行強(qiáng)烈的攪拌，并在一定的冷卻速率下獲得50%左右甚至更高的固體組分漿料，并將這種漿料進(jìn)行壓鑄的方法。半固態(tài)壓鑄的出現(xiàn)，為解決鋼鐵材料壓鑄模壽命低的問題提供了一個(gè)方法，而且對提高鑄件質(zhì)量、改善壓鑄機(jī)鴨舌系統(tǒng)的工作條件，都有一定的作用，所以是用途的一種新工藝11。本課的研究內(nèi)容及意義研究內(nèi)容在該模具設(shè)計(jì)中，主要完成以下任務(wù)：1）完成鋁合金輪轂壓鑄模具設(shè)計(jì)的裝配圖及零件圖。2）要求該壓鑄模具具有溫度控制功能，通過溫度控制影響凝固過程，以取得減少內(nèi)應(yīng)力的效果。開展本課題的意義模具是壓鑄件生

25、產(chǎn)的主要工具，因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)盡量注意使模具總體結(jié)構(gòu)及模具零件結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，便于制造生產(chǎn)，壓鑄模澆排系統(tǒng)需合理設(shè)計(jì)。模具的加工、裝配要到位，配合需適當(dāng)，壓鑄模具的優(yōu)化也是一個(gè)重要方面。壓鑄模具的優(yōu)良程度很大程度上取決澆注系統(tǒng)以及排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。壓鑄生產(chǎn)中，因?yàn)槟＞邼驳佬螤?、澆口與排溢口位置及壓鑄力等控制參數(shù)選擇不合理導(dǎo)致壓鑄件縮孔、冷隔或者氣孔等缺陷的情況常有出現(xiàn)。而對澆道和排溢口的形狀、大小、位置以及壓鑄機(jī)壓射工藝參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化后可以大大減少這些缺陷3。綜上所述，壓鑄模具的合理設(shè)計(jì)對于生產(chǎn)出高質(zhì)量的鑄件具有重要意義。模具設(shè)計(jì)專題部分3擠壓件設(shè)計(jì)鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是半固態(tài)擠壓生產(chǎn)中首先遇到的

26、工作，其設(shè)計(jì)的合理性和工藝適用性直接影響到后續(xù)工作的順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)的半固態(tài)擠壓件除了要滿足使用要求之外，還要滿足成形工藝要求，并且還要盡可能的做到模具結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低，以獲得設(shè)計(jì)本身的工藝性、可制造性、經(jīng)濟(jì)性、合理性。擠壓件的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擠壓件的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括壁厚，肋、鑄孔、鑄造圓角、脫模斜度、螺紋、齒輪、鉚釘頭、網(wǎng)紋、圖案等等的設(shè)計(jì)。在該模具設(shè)計(jì)中僅需進(jìn)行壁厚、肋、鑄造圓角和脫模斜度的設(shè)計(jì)。壁厚和肋在設(shè)計(jì)半固態(tài)擠壓件時(shí)，往往以為壁越厚，半固態(tài)擠壓件的強(qiáng)度和剛度就越容易得到保證，性能也就越好；但是，實(shí)際上對于半固態(tài)擠壓件而言，擠壓件壁厚增加，內(nèi)部氣孔、縮孔等缺陷也隨之增加，故在保證擠壓件

27、有足夠強(qiáng)度和剛度的前提下，應(yīng)盡量減少厚度并保持各截面的厚薄均勻一致。對擠壓件的厚壁處，為了避免縮松等缺陷，應(yīng)通過減薄壁厚并增設(shè)加強(qiáng)肋肋解決。所以在滿足產(chǎn)品使用性能要求的前提下，采用均勻的、適當(dāng)?shù)谋诤癫艜?huì)以最低的金屬消耗取得良好的成型性和工藝性。鋁合金壓鑄件的適宜壁厚16mm由于在半固態(tài)擠壓過程中需要提供較大的擠壓力，故該輪轂擠壓件的最外側(cè)壁厚可選擇為5mm根據(jù)客觀需要考慮到輪轂的承載性能，輪轂中的四根支撐桿厚度設(shè)計(jì)為8mm最中間白壁厚為13mm鑄造圓角在擠壓零件壁面與壁面連接處，無論是直角，銳角或鈍角，都應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角，只有預(yù)計(jì)選定為分型面的部位上才不采用圓角連接。鑄造圓角有助于金屬液的流動(dòng)，減

28、少渦流，氣體容易排出，有利于成形；同時(shí)又避免尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中而開裂。對需要進(jìn)行電鍍和涂覆的壓鑄件更為重要，圓角是獲得均勻鍍層和防止尖角處鍍層沉積不可缺少的條件。對于模具來講，鑄造圓角能延長模具的使用時(shí)間。沒有鑄造圓角會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，模具容易崩角，這一現(xiàn)象對熔點(diǎn)較高的合金尤其顯著。根據(jù)該模具的特點(diǎn)，選擇r=1mm。脫模斜度為了在鑄型凝固后，為了保證擠壓件從模具中順利脫出，應(yīng)該在模具的相應(yīng)位置設(shè)置一定的傾斜角度，即起模斜度。脫模斜度的大小和壓鑄件的壁厚以及合金種類有關(guān)。在鑄件本身有結(jié)構(gòu)斜度的地方，則不必設(shè)置起模斜度。當(dāng)鑄件的結(jié)構(gòu)斜度不足或者鑄件的結(jié)構(gòu)影響了鑄件的脫模時(shí)，則必須設(shè)置一定斜度的起模斜

29、度或者增加模具鑲塊，來解決鑄件脫模困難的問題。（1）脫模斜度的選取標(biāo)準(zhǔn)1）不留加工余量的壓鑄件。為了保證鑄件組裝時(shí)不受阻礙，型腔尺寸以大端為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)減少；型芯尺寸以小端為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大。2）兩面均留有加工余量的鑄件。為保證有足夠的加工余量，型腔尺寸以小端為基準(zhǔn)，加上加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大；型芯尺寸以大端為基準(zhǔn)，減去加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)減少。3）單面留有加工余量的鑄件。型腔尺寸以非加工面的大端為基準(zhǔn)，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)減少。型芯尺寸以非加工面的小端為基準(zhǔn)，減去斜度尺寸差及加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)放大。（2）

30、脫模斜度的尺寸配合面外表面最小脫模斜度a取015,內(nèi)表面最小脫模斜度B取030。非配合面外表面最小脫模斜度a取030,內(nèi)表面最小脫模斜度B取119。擠壓件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性擠壓件的質(zhì)量除了受到各種工藝因素的影響外，其零件設(shè)計(jì)的工藝性也是一個(gè)十分重要的因素，其結(jié)構(gòu)合理性性和工藝適應(yīng)性決定了后續(xù)工作能否順利進(jìn)行。如分型面的選擇，澆道的設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)置，收縮規(guī)律的掌握，精度的保證，缺陷的種類及其程度等，都是與壓鑄機(jī)本身的壓鑄工藝性的優(yōu)劣相關(guān)的。半固態(tài)擠壓工藝對擠壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：方便講擠壓件從模具中取出；盡量消除側(cè)凹和深腔；盡量減少抽芯部位；消除模具型芯出現(xiàn)交叉的部位；壁厚均勻；消除尖角。以上原

31、則，將輪轂擠壓件工程圖如下所示：輪轂工程圖該零件直徑100mm厚10mm中心孔徑14mm四個(gè)支撐桿寬8mm擠壓件技術(shù)要求尺寸精度擠壓件能達(dá)到的尺寸精度和尺寸穩(wěn)定性基本上依擠壓模制造精度而定。導(dǎo)致擠壓件尺寸偏差的原因有很多，包括工作環(huán)境溫度的高地、合金自身化學(xué)成分的偏差、合金金屬收縮率的波動(dòng)、開模、抽芯及推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)定程度、模具使用過程中的磨損量引起的誤差等，這些原因又互相交織在一起，彼此互相影響。壓鑄件的尺寸精度不僅與其尺寸大小有關(guān)，而且受其結(jié)構(gòu)和形狀的影響。一股壓鑄件的精度為IT13,高精度壓鑄件為IT11。國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T64141999)中將逐漸尺寸公差劃分為16個(gè)等級，標(biāo)記為

32、CT1CT16壓鑄件尺寸公差可以控制在CTCT瞰，但不同合金可以達(dá)到的等級范圍有所不同,一般鋁合金可以達(dá)到CTCT7B。參考壓鑄件尺寸公差國家標(biāo)準(zhǔn)以及該擠壓件的實(shí)際尺寸。確定其公差等級為IT12級，尺寸公差為0.35mm表面質(zhì)量在填充條件良好的情況下，壓鑄件的表面粗糙度一般比模具成形表面的粗糙度低兩級。用新模具壓鑄可獲得表面粗糙度達(dá)0.8um的壓鑄件。隨著模具使用次數(shù)的增加，通常壓鑄件的表面粗糙度值會(huì)逐漸變大。在模具的正常使用壽命內(nèi)，鋁合金壓鑄件大致在Ra3.26.3um。參考國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定該擠壓件的表面質(zhì)量等級為2級，表面粗糙度Ra3.2um。機(jī)械加工余量由于鑄件具有較為精確的尺寸和良好

33、的鑄造表面，所以一般情況下，可以不進(jìn)行機(jī)械加工。同時(shí)，由于壓鑄件內(nèi)部可能有氣孔，所以應(yīng)盡量避免再進(jìn)行機(jī)械加工。但是，某些部位還是應(yīng)該進(jìn)機(jī)械加工。如裝配表面、裝配孔、成型困難沒有鑄出的一些形狀，去除內(nèi)澆口、溢流口后的多余部分等。械加工余量是為了保證鑄件機(jī)械加工面尺寸和零件加工精度，在設(shè)計(jì)鑄件和鑄造工藝時(shí)，預(yù)先增加并在機(jī)械加工時(shí)應(yīng)予以切除的金屬層厚度。鑄件的加工余量數(shù)值按照有加工要求的表面上最大基本尺寸和該表面距它的加工基準(zhǔn)間尺寸兩者中較大的尺寸所在尺寸范圍，從鑄件加工余量表中選取。另外，鑄件的不同加工表面，可以采用相同的加工余量數(shù)值。底座鑄件的加工余量選取根據(jù)參考文獻(xiàn)15中推薦的加工余量選擇，平

34、面按最大邊長確定，孔按直徑確定。在本輪轂鑄件中，有加工要求表面中基本尺寸最大的為直徑100mm根據(jù)鑄造工程師手冊，選取加工余量等級為D5-7,則根據(jù)直徑100mme表，選取本鑄件的機(jī)械加工余量為0.6mm4半固態(tài)擠壓成型過程及壓鑄機(jī)的選用臥式冷室壓鑄機(jī)結(jié)構(gòu)臥式冷室壓鑄機(jī)基本組成如圖所示：圖臥式冷室壓鑄機(jī)1增壓器；2蓄能器；3壓射缸；4一壓射沖頭；5壓室；6一定座板；7一拉桿；8一動(dòng)座板；9一頂出缸；10曲肘機(jī)構(gòu)；11支承座板；12一模具高度；13合模缸；14機(jī)體；15控制柜；16一電機(jī)及泵此類壓鑄機(jī)的基本結(jié)構(gòu)分為5部分：(1)壓射機(jī)構(gòu)主要作用是在高壓力下將熔融的金屬液壓入型腔的壓射機(jī)構(gòu)。壓射壓

35、力、壓射速度等主要工藝參數(shù)都是通過它來控制的，其中包括壓室、壓射沖頭、壓射缸、增壓器和蓄能器。(2)合模機(jī)構(gòu)其作用是實(shí)現(xiàn)壓鑄模的開啟和閉合動(dòng)作，并在壓射成型過程中具有足夠而可靠的鎖模力，以防止在高壓壓射時(shí)，模具被推開或發(fā)生偏移。(3)頂出機(jī)構(gòu)在壓鑄件冷卻固化成型并開啟模具后，頂出缸驅(qū)動(dòng)壓鑄模的推出機(jī)構(gòu)，將成型壓鑄件及澆注余料從模具中頂出，并脫出模體，其中包括頂出缸和頂桿。(4)傳動(dòng)系統(tǒng)通過液壓傳動(dòng)或機(jī)械傳動(dòng)完成壓鑄過程中所需要的各種動(dòng)作。包括電機(jī)、各種液壓泵及機(jī)械傳動(dòng)裝置。(5)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制柜指令液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)元件，按壓鑄機(jī)壓射過程預(yù)定的工藝路線和運(yùn)行程序動(dòng)作，將液壓動(dòng)作和機(jī)

36、械動(dòng)作有機(jī)的結(jié)合起來，完成準(zhǔn)確可靠、協(xié)調(diào)安全的運(yùn)行規(guī)則1，半固態(tài)擠壓成型過程利用臥式冷室壓鑄機(jī)來實(shí)現(xiàn)半固態(tài)擠壓成型工藝主要需經(jīng)歷4個(gè)步驟，如圖2-4所示：5432I(a)合模過程(b)壓射過程開模過程(d)鑄件推出過程(a)合模過程模具閉合后，壓射沖頭1復(fù)位至壓室2的端口處，將足量的液態(tài)金屬3注入壓室2內(nèi)。(b)壓射過程需要明確的是，半固態(tài)擠壓成型中的壓射過程與純粹的壓鑄成型工藝中的壓射過程是有很大不同的。傳統(tǒng)的壓鑄成型是將液態(tài)合金壓入型腔內(nèi)進(jìn)行凝固成型。而利用臥式冷室壓鑄機(jī)進(jìn)行半固態(tài)擠壓時(shí)，當(dāng)液態(tài)合金進(jìn)入型腔后不是任由其凝固至固態(tài)，而是通過模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制，待型腔內(nèi)的液態(tài)合金冷卻至半固態(tài)時(shí)

37、在進(jìn)行一定壓力下的擠壓，最后得到半固態(tài)擠壓件。(c)開模過程半固態(tài)擠壓成型后，開啟模具，使擠壓件脫離型腔，同時(shí)壓射沖頭1將澆注余料頂出壓室。(d)推出鑄件過程在壓鑄機(jī)頂出機(jī)構(gòu)作用下，將壓鑄件及其澆注余料頂出，并脫離模體，壓射沖頭同時(shí)復(fù)位13o4.1確定壓鑄機(jī)的鎖模力鎖模力(合模力)是選用壓鑄機(jī)時(shí)首先要確定的參數(shù)。在半固態(tài)擠壓過程中，合金液以極高速度充填模具型腔，在充滿型腔的瞬間及增壓階段，合金液收到很大的壓力，為了作用到型腔的各個(gè)方向，力圖是模具沿分型面漲開，稱為脹型力。鎖模力的作用主要是為了克服壓射時(shí)的脹型力，以鎖緊模具的分型面，防止因模具被脹開，引起金屬液飛濺傷人和影響擠壓件尺寸精度的現(xiàn)象

38、發(fā)生。計(jì)算主脹型力FAP/10z式中，F(xiàn)Z主脹型力(KN；A一鑄件在分型面上的總投影面積，一般增加30%乍為澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)的面積(cm2)；P一壓射比壓（MPaA1524.522.40.84220.7233.6cm2A230%A10.333.610.08cm2AA1A233.610.0843.68cm2查閱“常用壓鑄合金壓射比的推薦值”，得到鋁合金承載件的壓射比為5080MPa取P=80MPa可求的主脹型力為：Fz43.688010350KN計(jì)算鎖模力由于該套模具中不含有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，故不必考慮分脹型力。為了防止模具被脹開，鎖模力要大于或等于脹型力在合模方向上的合力。而且此套模具中，脹型力

39、中心與鎖模力中心重合。鎖模力計(jì)算公式如下：FsKFz式中，F(xiàn)壓鑄機(jī)應(yīng)有的鎖模力（KN）；sK安全系數(shù)（一般K=1.25）；Fz主脹型力（KN）。故有Fs1.25350437.5KNs查閱壓鑄模設(shè)計(jì)手冊中的壓鑄機(jī)的主要參數(shù)，考慮產(chǎn)品實(shí)際情況及現(xiàn)有條件，選擇125t的J1113臥式冷室壓鑄機(jī)。開模行程的核算每臺(tái)壓鑄機(jī)都有最小合模距離Hmin和最大開模距離Hmax兩個(gè)尺寸，根據(jù)鑄件形狀、澆注系統(tǒng)和模具結(jié)構(gòu)來核算是否滿足取出鑄件的要求，即壓鑄機(jī)的最大開模距離減去模具總厚度留有能取出鑄件的距離。壓鑄機(jī)和模后能嚴(yán)密的鎖緊模具分型面，因此要求合模后模具的總厚度應(yīng)大于壓鑄機(jī)的最小合模距離，一般約為20mm由此

40、可得：minh1 h2Hmaxh h h h 10mm 1234Lhh10mm34式中，Hmin是壓鑄機(jī)最小合模距離（mg;Hmax是壓鑄機(jī)最大開模距離（mg;L是壓鑄機(jī)動(dòng)模座板的行程（mrm；%是定模部分的厚度（mrm；h2是動(dòng)模部分的厚度（mrm；h3是鑄件推出距離（mrm；h4是鑄件及澆道總高度（mrm。4半固態(tài)擠壓模具設(shè)計(jì)概述作為壓鑄模生產(chǎn)的三要素之一，壓鑄模設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響著壓鑄件成形的形狀、尺寸、精度和表面質(zhì)量等。壓鑄生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行，壓鑄件質(zhì)量的保證，在很大程度上取決于壓鑄模的結(jié)構(gòu)合理性和技術(shù)先進(jìn)性。在壓鑄模設(shè)計(jì)的過程中，必須全面分析壓鑄件的結(jié)構(gòu)，了解壓鑄機(jī)及壓鑄工藝，掌握在不

41、同壓鑄條件下的合金液充填特性和流動(dòng)行為，并考慮到經(jīng)濟(jì)效益等因素。半固態(tài)擠壓模具基本結(jié)構(gòu)半固態(tài)擠壓模具由定模和動(dòng)模兩個(gè)主要部分組成。定模固定在壓鑄機(jī)壓室一方的定模座板上，是金屬液開始進(jìn)入模具型腔的部分，也是模具型腔的所在部分之一。定模上有直澆道直接與壓鑄機(jī)的噴嘴或壓室連接。動(dòng)模固定在壓鑄機(jī)的動(dòng)模座板上，隨動(dòng)模座板向左、向右移動(dòng)與定模分開和合攏，一般抽芯和鑄件頂出機(jī)構(gòu)設(shè)于其內(nèi)。該套模具要求適用在臥式冷室壓鑄機(jī)上，其基本結(jié)構(gòu)如下：1）成型零件部分在合模后，由動(dòng)模鑲塊和型腔鑲塊形成一個(gè)構(gòu)成壓鑄件形狀的空腔，通常稱為成型鑲塊。構(gòu)成成型部分的零件即為成型零件。成型零件包括固定的和活動(dòng)的鑲塊與型芯，如圖中的

42、鑲塊、主型芯、小型芯以及側(cè)型芯等。有時(shí)成型零件還構(gòu)成澆注系統(tǒng)的一部分，如內(nèi)澆口、橫澆道、溢流口和排氣道等。2）澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)是熔融金屬由壓鑄機(jī)壓室進(jìn)入模具成型空腔的通道，如澆口套、澆道鑲塊以及橫澆道、內(nèi)澆口、排溢系統(tǒng)等。由于成型零件和澆注系統(tǒng)的零件均與高溫的金屬液直接接觸，所以它們應(yīng)選用經(jīng)過熱處理的耐熱鋼制造。(3)模體結(jié)構(gòu)。各種模板、座架等構(gòu)架零件按一定程序和位置加以組合和固定，將模具的各個(gè)結(jié)構(gòu)件組成一個(gè)模具整體，并能夠安裝到壓鑄機(jī)上,如的墊塊、支撐板、動(dòng)模壓板、定模套板、定模座板和動(dòng)模座板等。導(dǎo)柱和導(dǎo)套是導(dǎo)向零件，又被稱為導(dǎo)準(zhǔn)零件。它們的作用是引導(dǎo)動(dòng)模板與定模板在開模和合模時(shí)能沿導(dǎo)滑方向

43、移動(dòng)，并準(zhǔn)確定位。(4)頂出和復(fù)位機(jī)構(gòu)。將壓鑄件或澆注余料從模具上脫出的機(jī)構(gòu)，包括推出零件和復(fù)位零件，如推桿、推桿固定板和推板。同時(shí)，為使頂出機(jī)構(gòu)在移動(dòng)時(shí)平穩(wěn)可靠，往往還設(shè)置自身的導(dǎo)向零件推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套。為便于清理雜物或防止雜物影響推板的正確復(fù)位，還在推板底部設(shè)置限位釘。(5)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。當(dāng)壓鑄件側(cè)面有側(cè)凹或側(cè)凸結(jié)構(gòu)時(shí)，則需要設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，如斜滑塊、側(cè)型芯、斜滑塊限位釘、彈頂銷、彈簧等。(6)其它。除以上各結(jié)構(gòu)單元外，模具內(nèi)還有其它用于固定各相關(guān)零件的內(nèi)六角螺栓以及銷釘?shù)?7o分型面設(shè)計(jì)選擇鑄件的分型面涉及鑄件的形狀和技術(shù)要求，澆注系統(tǒng)和溢流系統(tǒng)的布置，壓鑄工藝條件、壓鑄模的結(jié)構(gòu)和制造成

44、本、模具的熱平衡因素，這些因素往往難以兼顧，確定分型面時(shí)要予以綜合考慮。選擇分型面應(yīng)注意的要點(diǎn)如下：開模時(shí)保持鑄件隨動(dòng)模移動(dòng)方向脫出定模；有利于澆注系統(tǒng)、溢流系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的布置；要求不影響鑄件的尺寸精度；簡化模具結(jié)構(gòu)；避免鑄造機(jī)承受臨界負(fù)荷，并要考慮鑄造合金的性能。在選擇鑄件的分型面時(shí)要綜合考慮以上要點(diǎn)，從而確定分型面。由于該半固態(tài)擠壓件的結(jié)構(gòu)為具有對稱圖分型面設(shè)計(jì)性。故其分型面的設(shè)計(jì)可如左圖所示。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是將壓鑄機(jī)壓室內(nèi)熔融的金屬液在高溫高壓高速狀態(tài)下填充入模具型腔的通道。它包括直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口、等。它能調(diào)節(jié)充填速度、充填時(shí)間、型腔溫度，因此它決定著壓鑄件表面質(zhì)量以及內(nèi)

45、部顯微組織狀態(tài)，同時(shí)也影響壓鑄生產(chǎn)的效果和模具的壽命14。帶澆注系統(tǒng)的半固態(tài)擠壓件二維圖形帶澆注系統(tǒng)的擠壓件的二維圖形如圖2-6所示，溢流槽設(shè)于分型面四個(gè)對角處，用于有序的排除型腔中的氣體和排除并容納冷污的金屬液以及其他氧化物。圖帶澆注系統(tǒng)的擠壓件澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分類澆注系統(tǒng)主要由直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口組成。壓鑄機(jī)的類型不同，澆注系統(tǒng)也有所不同。按照熔融合金引入型腔的方式不同，即內(nèi)澆口的位置和形式不同，澆注系統(tǒng)可分為平扁側(cè)澆口、帶導(dǎo)流包的側(cè)澆口、端面?zhèn)葷部凇Q形澆口、切線澆口、環(huán)形澆口、半環(huán)形澆口、中心澆口、點(diǎn)澆口等等。內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)內(nèi)澆口設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是選擇內(nèi)澆口的位置和形狀，計(jì)算內(nèi)澆口的截

46、面積，確定內(nèi)澆口的厚度。（1）內(nèi)澆口速度由參考文獻(xiàn)15查得，鋁合金鑄件內(nèi)澆口充填速度錯(cuò)誤！未找到引用源。的推薦值為2060m/s,選取為50m/s。（2）充填時(shí)間半固態(tài)擠壓件的平均壁厚為10mm利用參考文獻(xiàn)1（壓鑄模具設(shè)計(jì)）中的平均壁厚與充填時(shí)間的推薦值可知，對應(yīng)的充填時(shí)間為0.1000.160s取充填時(shí)間t=0.150s。（3）內(nèi)澆口截面積目前，在實(shí)踐中，計(jì)算內(nèi)澆口的截面積以流量計(jì)算法為主。AgG V gt vnt式中，A內(nèi)澆口截面積（mm2）;G通過內(nèi)澆口白合金液總量（g）;液態(tài)合金的密度（g/cm3）;g內(nèi)澆口速度（m/s）;t型腔的充填時(shí)間（s）0V通過內(nèi)澆口金屬液的體積，錯(cuò)誤！未找到

47、引用源。；錯(cuò)誤！未找到引用源。一一型腔的充填速度，cm/s。通過內(nèi)澆口金屬液的體積為兩部分，一部分是成形零件的體積，另一部分是溢流槽中的體積。其中成形零件的體積為v133.6133.6cm3;故可估算通過內(nèi)澆口的體積V為60cm3。計(jì)算得出數(shù)值如下：Ag33.65000 0.10.0672cm2（4）內(nèi)澆口厚度、長度、寬度的確定由內(nèi)澆口厚度、寬度和長度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值表，適當(dāng)選取此鋁合金鑄件內(nèi)澆口厚度為5mm長度為3mm寬度為30mm4.3.4橫澆道的設(shè)計(jì)(1)橫澆道的形式及尺寸根據(jù)鑄件及內(nèi)澆口的特點(diǎn)。采用類T型澆道，截面為矩形。澆道形狀及尺寸如下圖所示。圖橫澆道二維圖形及尺寸為了防止金屬液對型芯的

48、正面沖擊，橫澆道與內(nèi)澆口采用了端面聯(lián)接的方圖端面連接方式直澆道的設(shè)計(jì)直澆道尺寸由澆口套尺寸決定。澆口套內(nèi)徑與壓室內(nèi)徑相同，由于壓鑄機(jī)選擇型號為J1113,其壓室直徑為40mm50mm60mm選取50mmfe澆口套內(nèi)徑，其他尺寸根據(jù)情況自行設(shè)計(jì)，具體尺寸見附錄。排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排溢系統(tǒng)包括溢流口，溢流槽、排氣槽三部分組成。溢流槽的設(shè)計(jì)溢流槽位置的設(shè)置原則溢流槽的位置多設(shè)置在合金液最后填充的部位上。當(dāng)遇有型芯阻礙而使合金液分成兩股時(shí)，在型芯的附近要設(shè)有溢流槽。對于拒不厚大凸臺(tái)的型腔部位，也應(yīng)有溢流槽。當(dāng)具有局部薄的型腔部位時(shí)，為了增加該處型腔的熱量，在該處及其附近都應(yīng)設(shè)有溢流槽。圖2-9排溢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

49、設(shè)計(jì)溢流槽時(shí)要注意便于從壓鑄件上去除，在去除后不損壞鑄件的外觀。綜合以上原則，如圖2-9所示，選用半圓形結(jié)構(gòu)的排溢系統(tǒng)。溢流槽尺寸選取：溢流口厚度h=0.5mm溢流口長度l=4mm；溢流口寬度s=4mm溢流才半徑r=6mm排氣槽的設(shè)計(jì)在半固態(tài)擠壓生產(chǎn)中，液態(tài)部分的充填速度非?？?，型腔的充填時(shí)間非常短，型腔中的空氣和涂料揮發(fā)產(chǎn)生的氣體的排出是一個(gè)非常重要的問題。排氣槽用于將上述氣體從型腔總排出，其設(shè)置的位置與內(nèi)澆道的位置和合金液的流態(tài)有關(guān)。為了使型腔中的氣體在壓射時(shí)盡可能多的排出，應(yīng)將排氣槽設(shè)置在合金液最后充填的部位。排氣槽一般與溢流槽配合，設(shè)置在溢流槽后端以加強(qiáng)溢流和排氣的效果。排氣道相關(guān)尺寸

50、選取為：排氣槽深度為0.12mm寬度為15mm模架的設(shè)計(jì)模架設(shè)計(jì)概述構(gòu)成模架的結(jié)構(gòu)件主要包括：定模座板、定模板、動(dòng)模板、動(dòng)模壓板、支承板、墊塊、動(dòng)模座板；導(dǎo)柱、導(dǎo)套等23。1）定模座板除不通孔的模體結(jié)構(gòu)外，凡通孔的模體結(jié)構(gòu)均應(yīng)設(shè)置定模座板。在設(shè)計(jì)定模座板時(shí)，考慮到以下問題：澆口套安裝孔的位置與尺寸應(yīng)與壓鑄機(jī)壓室的定位法蘭配合。定模座板上應(yīng)留出緊固螺釘或安裝壓板的位置。2）定模套板定模套板的主要作用：成型鑲塊、成型型芯以及安裝導(dǎo)向零件的固定載體。設(shè)置澆口套，形成澆注系統(tǒng)的通道。承受金屬液填充壓力的沖擊，而不產(chǎn)生型腔變形。在不通孔的模體結(jié)構(gòu)中，兼起安裝和固定定模部分的作用。3）動(dòng)模套板動(dòng)模套板的主

51、要作用是：固定成型鑲塊、成型型芯、澆道鑲塊以及導(dǎo)向零件的載體。設(shè)置鑄件脫模的推出元件，如推桿、推管、卸料板以及復(fù)位桿等。設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。在不通孔的模體結(jié)構(gòu)中，起支承板的作用。4）動(dòng)模壓板動(dòng)模壓板主要作用是：在通孔的模體結(jié)構(gòu)中，將成型鑲塊壓緊在動(dòng)模板內(nèi)。5）動(dòng)模支承板動(dòng)模支承板的主要作用是：承受金屬液填充壓力的沖擊，而不產(chǎn)生不允許范圍內(nèi)的變形。因此，不通孔的模體結(jié)構(gòu)，有時(shí)也可設(shè)置支承板。6）模座模座是支承模體和模體承受機(jī)器壓力的構(gòu)件，其主要作用是：與動(dòng)模板、動(dòng)模支承板連成一體，構(gòu)成模具的動(dòng)模部分。與壓鑄機(jī)的動(dòng)座板連接，并將動(dòng)模部分緊固在壓鑄機(jī)上。模座的底端面，在合模時(shí)承受壓鑄機(jī)的合模力，在開模時(shí)

52、承受動(dòng)模部分自身重力，在推出壓鑄件時(shí)又承受推出反力。因此，模座應(yīng)有較強(qiáng)的承載能力。壓鑄機(jī)頂出裝置的作用通道。7）推出板推出板包括推桿固定板和推板。在設(shè)計(jì)推出板時(shí)，主要考慮到以下幾點(diǎn)：推出板應(yīng)有足夠的厚度，以保證強(qiáng)度和剛度的需要，防止因金屬液的間接沖擊或脫模阻力產(chǎn)生的變形。推出板各個(gè)大平面應(yīng)相互平行，以保證推出元件運(yùn)行的穩(wěn)定性244.5.1模架尺寸根據(jù)半固態(tài)擠壓件分型面的尺寸，型腔深度計(jì)算值，套板的邊緣厚度，查閱標(biāo)準(zhǔn)系列模架尺寸，可確定模架的主要尺寸如下：模架長450mm高450mm寬定模座板寬40mm定模套板寬80mm動(dòng)模套板寬102mm支撐板寬63mm；動(dòng)模座板寬40mm墊塊寬125mm厚6

53、3mm推板寬32mm高314mm推桿固定板寬16mm高314mm復(fù)位桿直徑20mm導(dǎo)柱導(dǎo)向段直徑40mm導(dǎo)套固定段直徑50mm推板導(dǎo)柱導(dǎo)向段直徑32mm定模套板螺釘8XM12，動(dòng)模套板螺釘8XM12推板螺釘M10;模座螺釘6XM2Q另外，在導(dǎo)套后方的定模座板上，開設(shè)用以消除合模時(shí)導(dǎo)向孔內(nèi)氣體反壓力的排氣槽，設(shè)計(jì)該排氣槽深度0.5mm同時(shí)需要在定模套板上開設(shè)起模槽，設(shè)計(jì)該起模槽深度為3mm半固態(tài)擠壓模具的模架設(shè)計(jì)如下圖所示：二一|If圖模架4.6成型零件設(shè)計(jì)成形零件上構(gòu)成鑄件形狀的工作部分的尺寸，即為成形尺寸。成形尺寸的確定，直接影響壓鑄件的精度。壓鑄件的精度是由許多因素共同決定的，這些因素大致

54、有：鑄件的結(jié)構(gòu),合金凝固收縮，模具的結(jié)構(gòu)和成形零件的鑲拼，模具加工的基準(zhǔn)、方法及其精度，壓鑄時(shí)的工藝參數(shù)和操作方面的影響，壓鑄機(jī)的精度及其工藝性能的穩(wěn)定性。由此可見，影響鑄件精度的因素很多，確定成形尺寸時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素，其中合金的凝固收縮則是成形尺寸計(jì)算工作的基礎(chǔ)。對合金的凝固收縮量及在各種情況下的收縮規(guī)律的掌握程度，決定著計(jì)算的準(zhǔn)確程度，掌握的越確切、全面，其準(zhǔn)確性就越高。成型收縮率鋁合金的半固態(tài)擠壓是一個(gè)有半固態(tài)至固態(tài)的收縮過程，考慮收縮的因素，模具型腔的尺寸往往要大于壓鑄件的基本尺寸。室溫時(shí)，模具成形尺寸與壓鑄件相對應(yīng)實(shí)際尺寸的相對變化率成為壓鑄件的收縮率。收縮分三種情況：(1)自

55、由收縮在型腔內(nèi)的壓鑄件沒有成型零件的阻礙作用，圖中I-(2)阻礙收縮如圖中L2,有固定型芯的阻礙作用。(3)混合收縮如圖中L3,這種情況較多。圖3-3壓鑄件收縮率的分類由參考文獻(xiàn)16中查得鋁硅合金的自由收縮率為0.7%0.9%,阻礙收縮率為0.3%0.5%混合收縮率為0.5%0.7%。取該課題中半固態(tài)擠壓鋁合金的自由收縮1=0.8%,阻礙U攵縮為20.4%,混合收縮為錯(cuò)誤！未找到引用源。=0.6%o各方向?qū)τ诖罅可a(chǎn)的鑄件，應(yīng)通過試生產(chǎn)測量鑄件的實(shí)際尺寸，求出鑄件各部位、的實(shí)際收縮率，修正模樣。單件、小批量生產(chǎn)的鑄件，一般根據(jù)生產(chǎn)中長期積累的經(jīng)驗(yàn)來選取鑄造收縮率，形狀復(fù)雜的鑄件，可以考慮采用工

56、藝補(bǔ)正量，適當(dāng)加大機(jī)械加工余量等措施，保證鑄件的尺寸合格。成型尺寸計(jì)算成型零件表面受高溫、高壓、高速金屬液的摩擦和腐蝕而產(chǎn)生損耗，因修型引起尺寸變化。把尺寸變大的尺寸稱為趨于增大尺寸，變小的尺寸稱為趨于變小尺寸。在確定成型零件尺寸時(shí)，趨于增大的尺寸應(yīng)向偏小的方向取值；趨于變小的尺寸應(yīng)向偏大的方向取值；穩(wěn)定尺寸取平均值。根據(jù)參考文獻(xiàn)16,成型零件尺寸的計(jì)算公式如下：A門(AAn)1式中：a一成型件尺寸；一成型零件制造偏差；A壓鑄件尺寸(含脫模斜度、加工余量)；一收縮率；n補(bǔ)償系數(shù)；一壓鑄件尺寸偏差。n為損耗補(bǔ)償系數(shù)，由兩部分構(gòu)成，其一是壓鑄件尺寸偏差的1J2,其二是磨損值，一般為壓鑄件尺寸偏差的

57、1/4,因此n0.7。成型零件尺寸制造偏差二(”51.4)。已知鑄件尺寸公差等級為CT5,根據(jù)參考文獻(xiàn)查表可得鑄件基本尺寸的相應(yīng)尺寸公差。由鑄件圖可知型腔尺寸有：100,h270,4R25,190,h224,h6。型芯尺寸有：182.5,80430.2h210,4R50,h2。中心尺寸有：L121,L220。(1)型腔尺寸計(jì)算型腔的尺寸是趨于增大尺寸，應(yīng)選取趨于偏小的極限尺寸。計(jì)算公式為:(2)型芯尺寸計(jì)算型芯的尺寸是趨于減小的尺寸，應(yīng)選取趨于偏大的極限尺寸。計(jì)算公式為:4, = QA+A(p + 0.7A)(3)中心距位置尺寸計(jì)算中心距離尺寸是趨于穩(wěn)定的尺寸，其偏差規(guī)定為雙向等值。公式為:A

58、, + A* = (X + Ap) + A*(3-4)型腔尺寸計(jì)算公式：D0（D0D00.7）0H0（H0H00.7）0 TOC o 1-5 h z 式中，D,H型腔尺寸或型腔深度尺寸（mm）；D0H0鑄件外形（如軸徑、長度、寬度或者高度）的最大極限尺寸（mm）；鑄件計(jì)算收縮率（%）；鑄件公稱尺寸的偏差（mm）；成形部分公稱尺寸的制造偏差（mm）。當(dāng)鑄件精度為IT11-IT14時(shí)，/5。所以有：D0（1001000.6%0.70.35）00.35/5=100.35500.07H0（10100.6%0.70.35）00.35/59.81500.074.8推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)概述開模后，使壓鑄件

59、從成形零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)一般設(shè)置在動(dòng)模。推出機(jī)構(gòu)一般由下列部分組成：1）推出元件。直接推動(dòng)壓鑄件脫落，如推桿、推管、以及卸料版、成型推塊等。2）復(fù)位元件。在合模過程中，驅(qū)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確地回復(fù)到原來的位置，如復(fù)位桿、卸料板等。但在側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)，合模時(shí)，在定模板的推動(dòng)作用下，斜滑塊沿斜向?qū)Щ蹨?zhǔn)確復(fù)位，所以無需設(shè)置推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位元件。3）限位元件。調(diào)整和控制復(fù)位裝置的位置，起止退限位作用，并保證推出機(jī)構(gòu)在壓射過程中，受壓射力作用時(shí)不改變位置，如限位釘及擋圈等。元件。引導(dǎo)推出機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)方向，并承受推出機(jī)構(gòu)等構(gòu)件的重量，防止移動(dòng)時(shí)傾斜，如推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套

60、等。元件。將推出機(jī)構(gòu)各元件裝配并固定成一體，如推桿固定板和推板以及其它輔助元件和螺栓等連接件。推出機(jī)構(gòu)常按照推出元件的結(jié)構(gòu)特征不同可分為推桿推出、推管推出、卸料板推出、推塊推出和綜合推出等多種推出形式2，推桿設(shè)計(jì)(1)推桿的結(jié)構(gòu)采用圓形截面的推桿結(jié)構(gòu)，如圖4-1所示。圖圓形截面推桿結(jié)構(gòu)(2)推桿的固定形式固定形式為整體沉入式，如圖4-2所示圖推桿的整體沉入式固定(3)推桿尺寸及配合推桿的直徑是有推桿端面在壓鑄件上允許承受的受推力決定的，由參考文獻(xiàn)16查得，其截面積計(jì)算公式為:_F推*二麗31）式中A一推桿前端截面積（錯(cuò)誤！未找到引用源。）；錯(cuò)誤！未找到引用源。一推桿承受的總推力（N）;n一推桿