壓鑄模具畢業(yè)設計論文

1、 摘 要 壓力鑄造是目前成型有色金屬鑄件的重要成型工藝方法。壓鑄的工藝特點是鑄件的強度和硬度較高，形狀較為復雜且鑄件壁較薄，而且生產(chǎn)率極高。壓鑄模具是壓力鑄造生產(chǎn)的關鍵，壓鑄模具的質量決定著壓鑄件的質量和精度，而模具設計直接影響著壓鑄模具的質量和壽命。因此，模具設計是模具技術進步的關鍵，也是模具發(fā)展的重要因素。根據(jù)零件的結構和尺寸設計了完整的模具。設計內容主要包括：澆注系統(tǒng)設計、成型零件設計、抽芯機構設計、推出機構設計以及模體結構設計。根據(jù)鑄件的形狀特點、零件尺寸及精度，選定了合適的壓鑄機，通過準確的計算并查閱設計手冊，確定了成型零件以及模體的尺寸及精度，在材料的選取及熱處理要求上也作出了詳細

2、說明，并在結合理論知識的基礎上，借助于計算機輔助軟件繪制了各部分零件及裝配體的立體圖和工程圖,以保障模具的加工制造。根據(jù)有關資料，采用扁平側面澆注系統(tǒng)，降低了澆注時金屬液對型芯的沖擊，確定了鑄造工藝參數(shù)：鑄件加工余量取0.10.75mm，收縮率為0.40.7，脫模斜度為2545。模具整體尺寸為900×640×835mm，符合所選壓鑄機安裝空間。抽芯采用斜滑塊機構，拼合形式為兩瓣式。推出機構采用4根端面直徑26mm的圓截面推桿，推桿兼復位桿作用。經(jīng)計算，推桿受力符合要求。通過電腦模擬顯示，模具能夠正常工作，開啟靈活。關鍵詞：壓力鑄造；壓鑄模具；鋅合金鑄件；底盤座Abstrac

3、t Die-casting molding technology is playing a key role in non-ferrous metal structure forming processes. Die-casting processs features are the strength and hardness of die casting on high, thin-walled castings with complex shape can be cast, and the production is efficient. The die-casting die is th

4、e key for the process of die casting, its quality decides the quality and accuracy of castings, and the design of the die-casting die affects its quality and operating life directly. Therefore, designing the die-casting die is the key to technological progress; it is also an important factor in the

5、development of mold.Based mainly on parts of the design integrity of the structure and size, it scheme out the required spare parts. Design elements include: design of gating system, forming part design, core-pulling mechanism design, the ejector design and the mold body structure design. According

6、to the shape of features , parts size and accuracy, the author selected the appropriate die casting machine, through the exactly calculate and consult design handbooks, confirm the size and accuracy of the forming part and mold body structure, it also makes particular instruction on the material sel

7、ection and the requirements of the heat treatment, with theoretical basis, plotting out pictorial drawing and casting drawing of the parts by using computer software to ensure the manufacture of die-casting die.Based on the datum, use flat side gating system which can reduce pouring molten metal on

8、the impact of cores, it ensure the technological parameter of the mold: the allowance of the casting was 0.10.75mm, shrinkage rate was 0.40.7, draft angle was 2545. The size of the die-casting mold was 900×640×835mm, which satisfy the space of the die casting machine which is chosen. The c

9、ore-pulling mechanism of the mold was optional side slider core-pulling mechanism, Introduced organizations selected two push plate. The diameter of the ejector pin with a cylindrical head was 26mm, and was also used as return pin. The stress of the ejector pin was conformance to the requirement by

10、calculate. The simulation by computer shows that the mold works function normally, and it can dexterous and quickly to open.Keywords: die casting; die-casting mold; zinc alloy castings; subbase II 目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1課題意義11.1.1 壓力鑄造的特點11.1.2壓鑄模具設計的意義21.2壓鑄發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢21.2.1壓鑄的發(fā)展歷史21.2.2我國壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)

11、展31.2.3壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢41.3畢業(yè)設計內容5第2章 壓鑄模具的整體設計72.1 鑄件工藝性分析72.1.1 鑄件立體圖及工程圖72.1.2 鑄件分型面確定82.1.3 澆注位置的確定82.2 壓鑄成型過程及壓鑄機選用92.2.1 臥式冷室壓鑄機結構92.2.2 壓鑄成型過程102.2.3壓鑄機型號的選用及其主要參數(shù)112.3 澆注系統(tǒng)設計112.3.1 帶澆注系統(tǒng)鑄件立體圖112.3.2 內澆口設計122.3.3 橫澆道設計122.3.4 直澆道設計142.3.5 排溢系統(tǒng)設計142.4 壓鑄模具的總體結構設計14第3章 成型零件及斜滑塊結構設計173.1 成型零件設計概述173.2

12、澆注系統(tǒng)成型零件設計173.3 鑄件成型零件設計193.3.1 成型收縮率193.3.2 脫模斜度203.3.3 壓鑄件的加工余量203.3.4鑄件成型尺寸的計算203.4 成型零件裝配圖233.5 斜滑塊機構設計243.5.1 側抽芯系統(tǒng)概述243.5.2 斜滑塊機構基本結構253.5.3 斜滑塊的拼合形式263.5.4 斜滑塊的導滑形式263.5.5 斜滑塊尺寸設計263.5.6 斜滑塊抽芯機構表面粗糙度和材料選擇283.5.7 彈簧限位銷設計283.5.8 斜滑塊抽芯機構立體圖和裝配圖28第4章 推出機構和模體設計304.1 推出機構設計304.1.1 推出機構概述304.1.2 推桿設

13、計304.1.3 推板導向及限位裝置設計324.1.4 復位機構設計324.1.5 推出、復位零件的表面粗糙度、材料及熱處理后的硬度344.1.6 推出機構裝配工程圖及立體圖344.2 模體設計364.2.1 模體設計概述364.2.2 模體尺寸374.2.3模板導向的尺寸374.2.4模體構件的表面粗糙度和材料選擇384.3 模具總裝圖及工作過程模擬384.3.1 模具總裝立體圖384.3.2 模具工作過程模擬圖38第5章 結論41參考文獻42致 謝44附 錄45 IV沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計第1章 緒論1.1課題意義1.1.1 壓力鑄造的特點高壓力和高速度是壓鑄中熔融合金充填成型過程的兩

14、大特點。壓鑄中常用的壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕范圍內，有時甚至高達500MPa。其充填速度一般在0.5120m/s范圍內，它的充填時間很短，一般為0.010.2s，最短的僅為千分之幾秒。因此，利用這種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品有著其獨特的優(yōu)點?？梢缘玫奖”?、形狀復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)，尤其當采用其他鑄造方法或其他金屬成型工藝難以制造時，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IT1

15、2IT11面粗糙度一般為3.20.8m，最低可達0.4m。因此，個別壓鑄件可以不經(jīng)過機械加工或僅是個別部位加工即可使用1。壓鑄的主要優(yōu)點是：(1)鑄件的強度和表面硬度較高。由于壓鑄模的激冷作用，又在壓力下結晶，因此，壓鑄件表面層晶粒極細，組織致密，所以表面層的硬度和強度都比較高。壓鑄件的抗拉強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)時間約5 s3 min ,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：(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

16、留在鑄件中。因此，一般壓鑄件不能進行熱處理，也不宜在高溫條件下工作。這是由于加熱溫度高時，氣孔內的氣體膨脹，導致壓鑄件表面鼓包，影響質量與外觀。同樣，也不希望進行機械加工，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，由于其熔點高，壓鑄模具使用壽命短，故鋼鐵材料的壓鑄很難適用于實際生產(chǎn)。至于某一種合金類別，由于壓鑄時的激冷產(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)準備費用較高。由于壓鑄機成本高，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。1.1.2壓鑄模具設計的意義模具是壓鑄件生產(chǎn)的主要工具，因

17、此在設計模具時應盡量注意使模具總體結構及模具零件結構合理，安全可靠，便于制造生產(chǎn)，壓鑄模澆排系統(tǒng)需合理設計。模具的加工、裝配要到位，配合需適當，壓鑄模具的優(yōu)化也是一個重要方面。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)的設計。壓鑄生產(chǎn)中，因為模具澆道形狀、澆口與排溢口位置及壓鑄力等控制參數(shù)選擇不合理導致壓鑄件縮孔、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，壓鑄模具的合理設計對于生產(chǎn)出高質量的鑄件具有重要意義。1.2壓鑄發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢1.2.1壓鑄的發(fā)展歷史壓鑄始于19世紀，其最初被用于壓

18、鑄鉛字。早在1822年，威廉姆·喬奇（Willam Church）博士曾制造一臺日產(chǎn)1.22萬鉛字的鑄造機，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）設計并制造成第一臺手動活塞式熱室壓鑄機，并在美國獲得了專利權。1885年默根瑟（Mersen-thaler）研究了以前的專利，發(fā)明了印字壓鑄機，開始只用于生產(chǎn)低熔點的鉛、錫合金鑄字，到19世紀60年代用于鋅合金壓鑄零件生產(chǎn)。壓鑄廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)還只是上世紀初，用于現(xiàn)金出納機、留聲機和自行車的產(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

19、創(chuàng)了壓鑄零件在汽車工業(yè)中應用的先例。1905年多勒（H. H. Doehler）研制成功用于工業(yè)生產(chǎn)的壓鑄機、壓鑄鋅、錫、銅合金鑄件。隨后瓦格納（Wagner）設計了鵝頸式氣壓壓鑄機，用于生產(chǎn)鋁合金鑄件。這種壓鑄機是利用壓縮空氣推送鋁合金經(jīng)過一個鵝頸式通道壓入模具內，但由于密封、鵝頸通道的粘咬等問題, 這種機器沒有得到推廣應用。但這種設計是生產(chǎn)鋁合金鑄件的第一次嘗試。20世紀20年代美國的Kipp公司制造出機械化的熱室壓鑄機，但鋁合金液有浸蝕壓鑄機上鋼鐵零部件的傾向，鋁合金在熱室壓鑄機上生產(chǎn)受到限制。1927年捷克工程師約瑟夫·波拉克（Jesef Pfolak）設計了冷壓室壓鑄機，由

20、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的不足之處，從而使壓鑄技術向前邁出重要一步3。20世紀50年代大型壓鑄機誕生，為壓鑄業(yè)開拓了許多新的領域。隨著壓鑄機、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，隨著壓鑄合金熔點的不斷增高而使壓鑄件應用范圍也不斷擴大4。1.2.2我國壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展我國壓鑄工業(yè)在近半個世紀的發(fā)展中有了長足的進步。作為一個新興產(chǎn)業(yè)，其每年都以8%12%的良好勢頭快速發(fā)展。目前，我國擁有壓鑄廠點及相關企業(yè)2600余家，壓鑄機近萬臺，年產(chǎn)壓鑄件50余萬噸。其中鋁壓鑄件

21、占67.0%、鋅壓鑄件31.2%、銅壓鑄件1.0%、鎂壓鑄件0.8%。我國的壓鑄廠點及相關企業(yè)中，壓鑄廠點2000余家，占企業(yè)總數(shù)的80%以上，壓鑄機及輔助設備企業(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、學會等其他單位合計112個，占總數(shù)的3.8%5。壓鑄機生產(chǎn)方面，我國約有壓鑄機生產(chǎn)企業(yè)20多個，年生產(chǎn)能力超過1000臺，壓鑄機的供應能力很強。其中的中小型壓鑄機的質量較好，大型壓鑄機、實時控制的高性能的壓鑄機仍需進口，2000噸以上的壓鑄機正在研制中5。種種情況表明，中國的壓鑄產(chǎn)業(yè)已經(jīng)相當龐大。但是，與壓鑄強國相比，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

22、小，企業(yè)素質不高，技術水平落后，生產(chǎn)效率較低。雖然與美國、日本等壓鑄先進國家相比，我國壓鑄件的生產(chǎn)占有一定的數(shù)量優(yōu)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)的中小型壓鑄機質量較好，但大型壓鑄機、實時控制的高性能的壓鑄機仍需進口，每年進口壓鑄機100臺以上6。由此可見，我國不能算作壓鑄強國，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。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)、基礎設施建設市場、玩具市場、家電產(chǎn)業(yè)等多個方向快速拓展，其勢頭方興未艾7。1.2.3壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨

23、勢由于整個壓鑄過程都是在壓鑄機上完成，因此，隨著對壓鑄件的質量、產(chǎn)量和擴大應用的需求，開始對壓鑄設備提出新的更高的要求，傳統(tǒng)壓鑄機已經(jīng)不能滿足這些要求，因此，新型壓鑄機以及新工藝、新技術應運而生。例如，為了消除壓鑄件內部的氣孔、縮孔、縮松，改善鑄件的質量，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現(xiàn)真空壓鑄，出現(xiàn)了水平分型的全立式壓鑄機；為了提高壓射速度和實現(xiàn)瞬時增加壓射力以便對熔融合金進行有效地增壓，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。又如，在壓鑄生產(chǎn)過程中，除裝備自動澆注、自動取件及自動潤滑機構外，還安裝成套測試儀器，對壓鑄過程中各工藝參數(shù)進行檢測和控制

24、。它們是壓射力、壓射速度的顯示監(jiān)控裝置和合型力自動控制裝置以及電子計算機的應用等8。以下介紹的便是壓鑄行業(yè)中出現(xiàn)的新工藝技術。(1)真空壓鑄真空壓鑄是利用輔助設備將壓鑄型腔內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，可以通過機械泵獲得。而對于薄壁與復雜的鑄件，真空度應該更高。由于型腔抽氣技術的圓滿解決，真空壓鑄在20世紀50年代曾盛行一時，但后來應用不多。目前，真空壓鑄只用于生產(chǎn)要求耐壓、機械強度高或要求熱處理的高質量零件，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，從而更有效地應用于可熱處理和可焊接的零件。真空壓鑄的特

25、點是：顯著減少了鑄件中的氣孔，增大了鑄件的致密度，提高了鑄件的力學性能，并使其可以進行熱處理。消除了氣孔造成的表面缺陷，改善了鑄件的表面質量。可減小澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)尺寸。由于現(xiàn)代壓鑄機可以在幾分之一秒內抽成需要的真空度，并且隨著鑄型中反壓力的減小，增大了鑄件的結晶速度，縮短了鑄件在鑄型中的停留時間。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，鎂合金減少了形成裂紋的可能性（裂紋時鎂合金壓鑄時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發(fā)現(xiàn)，其中氣體體積分數(shù)的90%為氮氣，而空氣中的氮氣體積分

26、數(shù)應為80%，氧氣的體積分數(shù)為20%。這說明氣泡中部分氧氣與鋁液發(fā)生了氧化反應。因此出現(xiàn)了充氧壓鑄的新工藝9。充氧壓鑄是消除鋁合金壓鑄件氣孔，提高鑄件質量的一個有效途徑。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，當鋁金屬液充填時，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)生化學反應而產(chǎn)生三氧化二鋁質點，分散在壓鑄件內部，從而消除不加氧時鑄件內部形成的氣孔。這種三氧化二鋁質點顆粒細小，約在1m以下，其重量占鑄件總重量的0.1%0.2%,不影響力學性能，并可使鑄件進行熱處理10。（3）精速密壓鑄精速密壓鑄是一種精確地、快速的和密實的壓鑄方法

27、，又稱套筒雙沖頭壓鑄法。國外在20世紀60年代中期開始在壓鑄生產(chǎn)中應用這一方法。精密速壓鑄法在很大程度上消除了氣孔和縮松這兩種壓鑄件的基本缺陷，從而提高了壓鑄件的使用性能，擴大了壓鑄件的應用范圍。（4）半固態(tài)壓鑄半固態(tài)壓鑄是當金屬液在凝固時，進行強烈的攪拌，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方法，而且對提高鑄件質量、改善壓鑄機鴨舌系統(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。1.3畢業(yè)設計內容本課題設計內容是鋅合金底盤座鑄件壓鑄模具設計，主要包括澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)，成形

28、零件，抽芯機構，推出機構以及模體結構等，其設計步驟如下：（1）設計壓鑄模具總體結構；（2）設計澆注系統(tǒng)；（3）設計成型零件系統(tǒng)；（4）設計抽芯系統(tǒng)機構；（5）設計模體、頂出及復位機構。主要設計方法為：運用UG繪制整個模具的裝配圖、立體圖和具體的零件圖、立體圖。然后對整個模具的工作過程進行模擬以保證其動作過程靈活。第2章 壓鑄模具的整體設計2.1 鑄件工藝性分析2.1.1 鑄件立體圖及工程圖所用零件為鋅合金底盤座，材料YX041，鑄造精度CT5，鑄件中心是一個較深的型腔，側壁有凸臺，凸臺上有直徑為80mm的通孔。殼體的底端有4個直徑為30mm的小孔，鑄件平均壁厚3.8mm，其立體圖如圖2-1，工

29、程圖如圖2-2。圖2-1 鑄件立體圖 圖2-2 鑄件工程圖2.1.2 鑄件分型面確定壓鑄模的定模與動模表面通常稱為分型面，分型面是由壓鑄件的分型線決定的。而模具上垂直于鎖模力方向上的接合面，即為基本分型面。此殼體鑄件的分型面選擇現(xiàn)有三種方案如圖2-3所示。選擇面，使鑄件整體放在定模中，保證了鑄件的同軸度，有利于氣體的排出，同時I-I面也是鑄件的最大投影面。選擇面，鑄件的同軸度不易保證。選擇面，由于合模不嚴會使分型面處產(chǎn)生飛邊，不易清除痕跡，也不利于澆注系統(tǒng)的放置。綜上分析決定選取I-I面為該鑄件的分型面。圖2-3 鑄件分型面選擇2.1.3 澆注位置的確定鑄件中心有型芯，所以不宜采用中心澆注，因

30、此采用底端澆注，澆注位置選在平臺的端面。2.2 壓鑄成型過程及壓鑄機選用2.2.1 臥式冷室壓鑄機結構臥式冷室壓鑄機基本組成如圖2-4所示。圖2-4 臥式冷室壓鑄機1增壓器；2蓄能器；3壓射缸；4壓射沖頭；5壓室；6定座板；7拉桿；8動座板；9頂出缸；10曲肘機構；11支承座板；12模具高度；13合模缸；14機體；15控制柜；16電機及泵此類壓鑄機的基本結構分為5部分：(1)壓射機構 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構。壓射壓力、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)合模機構 其作用是實現(xiàn)壓鑄模的開啟和閉合動作，并在壓

31、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，模具被推開或發(fā)生偏移。(3)頂出機構 在壓鑄件冷卻固化成型并開啟模具后，頂出缸驅動壓鑄模的推出機構，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)傳動系統(tǒng) 通過液壓傳動或機械傳動完成壓鑄過程中所需要的各種動作。包括電機、各種液壓泵及機械傳動裝置。(5)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)控制柜指令液壓系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的傳動元件，按壓鑄機壓射過程預定的工藝路線和運行程序動作，將液壓動作和機械動作有機的結合起來，完成準確可靠、協(xié)調安全的運行規(guī)則12。2.2.2 壓鑄成型過程臥式冷室壓鑄機的壓住成型過程主要分為4個步驟，如圖2-4所示

32、。 (a)合模過程 (b)壓射過程 (c)開模過程 (d)鑄件推出過程圖2-5 壓鑄成型過程(a)合模過程 壓鑄模閉合后，壓射沖頭1復位至壓室2的端口處，將足量的液態(tài)金屬3注入壓室2內。(b)壓射過程 壓射沖頭1在壓射缸中壓射活塞高壓作用下，推動液態(tài)金屬3通過壓鑄模4的橫澆道6、內澆口5進入壓鑄模的型腔。金屬液充滿型腔后，壓射沖頭1仍然作用在澆注系統(tǒng)，使液態(tài)金屬在高壓狀態(tài)下冷卻、結晶、固化成型。(c)開模過程 壓鑄成型后，開啟模具，使壓鑄件脫離型腔，同時壓射沖頭1將澆注余料頂出壓室。(d)推出鑄件過程 在壓鑄機頂出機構作用下，將壓鑄件及其澆注余料頂出，并脫離模體，壓射沖頭同時復位13。2.2.

33、3壓鑄機型號的選用及其主要參數(shù)本課題設計的壓鑄件在分型面的投影面積為729cm2,壓鑄件的重量為5.20kg,鋅合金一般件的推薦壓射比壓為1320MPa，動模板最小行程為108mm,采用常用的臥式冷室壓鑄機，其型號為J1163E。壓鑄機主要參數(shù)如下：壓射力為368600kN；壓室直徑為70100mm；最大澆注量（鋁）為9kg；澆注投影面積為4031649；動模板行程為600mm；拉缸內空間水平垂直為750mm750mm。2.3 澆注系統(tǒng)設計壓鑄模澆注系統(tǒng)是將壓鑄機壓室內熔融的金屬液在高溫高壓高速狀態(tài)下填充入壓鑄模型腔的通道。它包括直澆道、橫澆道、內澆口、以及溢流排氣系統(tǒng)等。它能調節(jié)充填速度、充

34、填時間、型腔溫度，因此它決定著壓鑄件表面質量以及內部顯微組織狀態(tài)，同時也影響壓鑄生產(chǎn)的效率和模具的壽命14。2.3.1 帶澆注系統(tǒng)鑄件立體圖鑄件立體圖如圖2-6所示，溢流槽設于分型面四個對角處，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2-6 帶澆注系統(tǒng)鑄件2.3.2 內澆口設計 （1）內澆口速度 由參考文獻15查得，鋅合金鑄件內澆口充填速度Vn的推薦值為3050m/s，選取為40m/s。 （2）充填時間 經(jīng)計算，壓鑄件的平均壁厚約為3.8mm，利用參考文獻16中的經(jīng)驗公式。t=35(b-1) （2-1）式中t-充填時間，ms；b-壓鑄件平均壁厚，mm可求出t=35(

35、3.8-1)=98ms0.1s。（3）內澆口截面積的確定內澆口截面積的確定可由公式（2-2）得出：Ag=Ggt=vvnt (2-2)式中：Ag內澆口橫截面積，；通過內澆口金屬液的總質量，；液態(tài)金屬的密度，； g內澆口流速，； t型腔的填充時間，；V通過內澆口金屬液的體積，cm3；Vn型腔的充填速度，。計算得出數(shù)值如下：Ag=1014.74000×0.12.5cm2(4)內澆口厚度、長度、寬度的確定由內澆口厚度、寬度和長度的經(jīng)驗數(shù)值表，適當選取此鋅合金鑄件內澆口厚度為2.5mm，長度為22.5mm，寬度為100mm。2.3.3 橫澆道設計（1）橫澆道的形式及尺寸根據(jù)鑄件及內澆口特點，選

36、用T形澆道，截面為矩形，澆道形狀及尺寸如圖2-7。（2）橫澆道與內澆口的連接方式圖2-7 橫澆道立體圖及具體尺寸為了防止金屬液對型芯的正面沖擊，橫澆道與內澆口采用了端面聯(lián)接的方式，見圖2-8。圖2-8 端面聯(lián)接方式圖2-8中具體尺寸為：h1=2.5mm；r2=3.5mm；h2=7mm；=45°。2.3.4 直澆道設計直澆道尺寸由澆口套尺寸決定。澆口套內徑與壓室內徑相同，由于壓鑄機選擇型號為J1163E，其壓室直徑為70，80，100。選取100為澆口套內徑，其他尺寸根據(jù)情況自行設計，具體尺寸見附錄。2.3.5 排溢系統(tǒng)設計排溢系統(tǒng)由排氣道、溢流槽、溢流口組成。如圖2-9所示，選用半圓

37、形結構的排溢系統(tǒng)。圖2-9 排溢系統(tǒng)結構（1)溢流槽尺寸設計溢流槽尺寸選?。阂缌骺诤穸萮=0.5mm；溢流口長度l=4mm；溢流口寬度s=72mm；溢流槽半徑r=15mm。（2）排氣道設計排氣道相關尺寸選取為：排氣槽深度為0.12mm；寬度為15mm。2.4 壓鑄模具的總體結構設計壓鑄模由定模和動模兩個主要部分組成。定模固定在壓鑄機壓室一方的定模座板上，是金屬液開始進入壓鑄模型腔的部分，也是壓鑄模型腔的所在部分之一。定模上有直澆道直接與壓鑄機的噴嘴或壓室連接。動模固定在壓鑄機的動模座板上，隨動模座板向左、向右移動與定模分開和合攏，一般抽芯和鑄件頂出機構設于其內。壓鑄模具的基本結構及零件明細表如

38、圖2-10所示，它通常包括以下六個部分。（1）成型零件部分。在合模后，由動模鑲塊和型腔鑲塊形成一個構成壓鑄件形狀的空腔，通常稱為成型鑲塊。構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的鑲塊與型芯，如圖中的鑲塊、主型芯、小型芯以及側型芯等。有時成型零件還構成澆注系統(tǒng)的一部分，如內澆口、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壓室進入壓鑄模成型空腔的通道，如圖中澆口套、澆道鑲塊以及橫澆道、內澆口、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，所以它們應選用經(jīng)過熱處理的耐熱鋼制造。（3）模體結構。各種模板、座架等構架零件按一定程序和位置加以

39、組合和固定，將模具的各個結構件組成一個模具整體，并能夠安裝到壓鑄機上，如圖中的墊塊、支撐板、動模壓板、定模套板、定模座板和動模座板等。導柱和導套是導向零件，又被稱為導準零件。它們的作用是引導動模板與定模板在開模和合模時能沿導滑方向移動，并準確定位。（4）頂出和復位機構。將壓鑄件或澆注余料從模具上脫出的機構，包括推出零件和復位零件，如圖中的推桿、推桿固定板和推板。同時，為使頂出機構在移動時平穩(wěn)可靠，往往還設置自身的導向零件推板導柱和推板導套。為便于清理雜物或防止雜物影響推板的正確復位，還在推板底部設置限位釘。（5）側抽芯機構。當壓鑄件側面有側凹或側凸結構時，則需要設置側抽芯機構，如圖中斜滑塊、側

40、型芯、斜滑塊限位釘、彈頂銷、彈簧等。（6）其它。除以上各結構單元外，模具內還有其它用于固定各相關零件的內六角螺栓以及銷釘?shù)?7。圖2-10 模具總裝圖第3章 成型零件及斜滑塊結構設計3.1 成型零件設計概述成型零件是與高溫金屬液接觸的零件，用于形成澆注系統(tǒng)和鑄件。成型零件由澆注系統(tǒng)成型零件和鑄件成型零件兩部分組成。（1）澆注系統(tǒng)成型零件：澆道鑲塊、澆口套，用于形成澆注系統(tǒng)。（2）鑄件成型零件：型芯、鑲塊、斜滑塊塊，用于形成鑄件。成型零件的結構形式主要可以分為整體式和組合式兩類。1）整體式結構 型腔和型芯都由整塊材料加工而成，即型腔或型芯直接在模板上加工成型。2）整體組合式結構 型腔和型芯由整塊

41、材料制成，裝入模板的模套內，再用臺肩或螺栓固定。3）局部組合式結構 型腔和型芯由整塊材料制成，局部鑲有成型鑲塊的組合形式。4）完全組合式結構 由多個鑲拼件組合而成的成型空腔。成型零件直接接觸高溫、高壓、高速的液態(tài)金屬，受機械沖擊、磨損、熱疲勞和化學侵蝕的反復作用，熱應力和熱疲勞導致的熱裂紋則是破壞失效的主要原因，所以對成形零件的尺寸精度的要求尺寸精度高3-4級，對粗糙度的要求比鑄件粗糙度高2級。由于本文中采用斜滑塊抽芯系統(tǒng)，其也與液態(tài)金屬直接接觸，故放入本章介紹18。3.2澆注系統(tǒng)成型零件設計（1）澆口套的結構在澆口套中形成直澆道，常用澆口套的結構形式如圖3-1所示。圖（a）由于制造和裝卸比較

42、方便，在中小型模具中應用比較廣泛。圖（b）是利用臺肩將澆口套固定在兩模板之間，裝配牢固，但拆裝均不方便。圖（c）是將壓鑄模的安裝定位孔直接設置在澆口套上。圖（d）、（e）型式用于中心進料圖 （f）是導入式直澆道的結構型式。本課題選用圖（a）的形式。圖3-1 澆口套結構形式（2）澆口套與壓室的連接方式連接方式如圖3-2所示。圖3-2（a）為平面對接：為了保證同軸度應提高加工精度和裝配精度。圖3-2（b）保證了它們的同軸度要求。圖3-2 澆口套與壓室連方式接本課題采用（a）類連接，即平面對接的方式，此類連接便于裝卸。（3）澆口套的尺寸與配合精度澆口套尺寸根據(jù)具體情況設計，具體尺寸參見附錄。配合精度

43、：取、取、取 、取、取。（4）澆注系統(tǒng)成型零件的材料和硬度的要求壓鑄模具的澆注系統(tǒng)成型零件直接與高溫、高壓、高速填充的液態(tài)金屬液接觸，在短時間內溫度變化很大，壓鑄模的工作環(huán)境十分惡劣，因此對澆注系統(tǒng)成型零件材料的選擇應慎重。底座鑄件模具設計按國家標準選取的材料為4Cr5MoSiV1,熱處理要求為4448HRC。3.3 鑄件成型零件設計3.3.1 成型收縮率成型收縮率是指鑄件收縮量與成型狀態(tài)鑄件尺寸之比，收縮分三種情況（見圖3-3）：（1）自由收縮 在型腔內的壓鑄件沒有成型零件的阻礙作用，圖中。（2）阻礙收縮 如圖中，有固定型芯的阻礙作用。（3）混合收縮 如圖中，這種情況較多。圖3-3 壓鑄件收

44、縮率的分類由參考文獻16中查得鋅合金的自由收縮率為0.6%0.8%，阻礙收縮率為0.3%0.4%，混合收縮率為0.4%0.6%。取YX041鋅合金的自由收縮=0.7%，阻礙收縮為，混合收縮為3=0.5%。3.3.2 脫模斜度（1）脫模斜度的選取標準1）不留加工余量的壓鑄件。為了保證鑄件組裝時不受阻礙，型腔尺寸以大端為基準，另一端按脫模斜度相應減少；型芯尺寸以小端為基準，另一端按脫模斜度相應增大。 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，加上加工余量，另一端按脫模斜度相應增大；型芯尺寸以大端 為基準，減去加工余量，另一端按脫模斜度相應減少。3）單面留有加工余量

45、的鑄件。型腔尺寸以非加工面的大端為基準，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脫模斜度相應減少。型芯尺寸以非加工面的小端為基準，減去斜度尺寸差及加工余量，另一端按脫模斜度相應放大。（2）脫模斜度的尺寸配合面外表面最小脫模斜度取，內表面最小脫模斜度取。非配合面外表面最小脫模斜度取， 內表面最小脫模斜度取1°。由于底座內腔深度>50mm，則脫模斜度可取小19。3.3.3 壓鑄件的加工余量由于鑄件具有較為精確的尺寸和良好的鑄造表面，所以一般情況下，可以不進行機械加工。同時，由于壓鑄件內部可能有氣孔，所以應盡量避免再進行機械加工。但是，某些部位還是應該進機械加工。如裝配表面、裝配孔、成型困

46、難沒有鑄出的一些形狀，去除內澆口、溢流口后的多余部分等。底座鑄件的加工余量選取根據(jù)參考文獻15中推薦的加工余量選擇，平面按最大邊長確定，孔按直徑確定。3.3.4鑄件成型尺寸的計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，趨于增大的尺寸應向偏小的方向取值；趨于變小的尺寸應向偏大的方向取值；穩(wěn)定尺寸取平均值。根據(jù)參考文獻16，成型零件尺寸的計算公式如下： 式中：成型件尺寸；成型零件制造偏差；壓鑄件尺寸（含脫模斜度、加工余量）；收縮率；n補償系數(shù)；壓鑄件尺寸偏差。n為損耗補償系數(shù)

47、，由兩部分構成，其一是壓鑄件尺寸偏差的，其二是磨損值，一般為壓鑄件尺寸偏差的，因此。成型零件尺寸制造偏差=。已知鑄件尺寸公差等級為CT5，根據(jù)參考文獻查表可得鑄件基本尺寸的相應尺寸公差。由鑄件圖可知型腔尺寸有：100，h270，4R25，190，h224，h6。型芯尺寸有：182.5，80，430.2，h210,4R50，h2。中心尺寸有：L121，L220。(1)型腔尺寸計算型腔的尺寸是趨于增大尺寸，應選取趨于偏小的極限尺寸。計算公式為：A0+，=(A+A-0.7)0+， 100-0.560:A0+，=（100+100×0.5%-0.7×0.72）00.725=100.0

48、00+0.144270-0.780:A0+，=(270+270×0.5%-0.7×0.78)00.785=270.800+0.15625-0.420:A0+，=(25+25×0.5%-0.7×0.42)00.425=24.830+0.084190-0.720:A0+，=(190+190×0.5%-0.7×0.72)00.725=190.450+0.144224-0.720:A0+，=(224+224×0.5%-0.7×0.72)00.725=224.620+0.1446-0.360:A0+，=(6+6×0

49、.5%-0.7×0.36)00.365=5.780+0.072(2)型芯尺寸計算型芯的尺寸是趨于減小的尺寸，應選取趨于偏大的極限尺寸。計算公式為：A-,0=(A+A+0.7)-,0 182.50+0.72:A-,0=(182.5+182.5×0.5%+0.7×0.72)-0.7250=183.92-0.144080.40+056:A-,0=(80.4+80.4×0.5%+0.7×0.56)-0.5650=81.19-0.112030.20+0.46:A-,0=(30.2+30.2×0.5%+0.7×0.46)-0.4650=

50、30.67-0.09202100+0.72:A-,0=(210+210×0.5%+0.7×0.72)-0.7250=211.55-0.1440500+0.50:A-,0=(50+50×0.5%+0.7×0.50)-0.5050=50.60-0.100020+0.36:A-,0=(2+2×0.5%+0.7×0.36)-0.3650=2.26-0.0720(3)中心距位置尺寸計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，±，=(A+A)±， 121:A，±，=121+121×0

51、.5%±0.62÷5=121.61±0.124220:A，±，=220+220×0.5%±0.72÷5=221.1±0.1443.4 成型零件裝配圖定模與動模合攏后形成的空腔通常稱為型腔，而構成型腔的零件即為成型零件。成型零件包括固定和活動的鑲塊與型芯。模具成型零件立體圖如圖3-4所示，裝配圖如圖3-5所示。圖3-4 鑄件成型零件立體圖圖3-5 鑄件成型零件裝配圖1澆口套；2定模鑲塊；3動模斜滑塊：4鑲塊：5彈簧頂銷6小型芯；7主型芯3.5 斜滑塊機構設計3.5.1 側抽芯系統(tǒng)概述當鑄件上具有與推出方向不一致的側孔

52、、側凹或側凸形狀時，在壓鑄成型后，此處的成型零件會阻礙壓鑄件的推出，必須設置可以移動的側型芯。在鑄件推出前，先將型芯抽出，消除障礙后，再將壓鑄件推出，合模時，再將型芯回復到原來的成型位置。完成側抽芯的抽出和復位動作的機構稱為側抽芯機構。側抽芯機構有多種形式，但應用較多的是斜銷機構和斜滑塊機構。斜銷機構較復雜，但用途較廣；斜滑塊機構簡單，僅用于側凹較淺的情況20。(1) 斜銷側抽芯結構。圖3-6是斜銷側抽芯的工作過程。斜銷側抽芯機構主要用于側孔抽芯，分型面為垂直分型面。(2) 斜滑塊側抽芯機構。如圖3-7所示，(a)為合模狀態(tài)，(b)開模，(c)抽出型芯。在定模板的推動下，斜滑塊復位。本課題根據(jù)

53、零件的結構特點選擇了斜滑塊側抽芯機構。圖3-6 斜銷側抽芯結構工作過程 （a）合模狀態(tài) （b）開模狀態(tài)(c)抽芯狀態(tài) 圖3-7 斜滑塊機構工作過程3.5.2 斜滑塊機構基本結構斜滑塊抽芯機構，主要由定位銷和斜滑塊組成。特點是：結構緊湊，動作可靠，常用于側成型面積較大，側孔、側凹較淺，所需抽芯力不大的情況。斜滑塊抽芯基本結構如圖3-8所示。圖3-8 斜滑塊抽芯基本結構1定模板；2限位銷；3斜滑塊；4動模套板；5型芯；6推桿；7動模固定板3.5.3 斜滑塊的拼合形式斜滑塊拼合形式如圖3-9所示。在圖3-9中，（a）、（b）、（c）是兩瓣式的拼合形式。（a）是常用形式，（b）可能產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，（c）

54、能解決溢料問題。（d）、（e）、（f）為三瓣式或多瓣式的拼合形式21。由于本課題設計的底盤座鑄件比較簡單，因此選用圖3-9中（a）兩瓣式的拼合形式，不但滿足要求而且設計比較簡單。圖3-9 斜滑塊拼合形式3.5.4 斜滑塊的導滑形式斜滑塊導滑形式如圖3-10所示。T形槽形式加工比較簡單，因此本課題選用T形槽形式。3.5.5 斜滑塊尺寸設計（1）抽芯距離計算根據(jù)參考文獻16的公式：S抽=S+K其中S外形內凹成形深度（mm）； K安全值，斜滑塊機構一般取35mm。本課題鑄件的S=24，K取5mm，因此，S抽=29mm。圖3-10 斜滑塊導滑形式（a）T形槽；（b）燕尾槽（2）推出高度l確定推出高度是

55、斜滑塊在推出是軸向運動的全程，即抽芯行程后推出行程，根據(jù)參考文獻16可知，斜滑塊的可推出高度不可大于斜滑塊厚度L的55%，留在套版內的長度需大于30mm。因此，選取推出高度l=108mm。（3）倒向斜角的確定導向角計算公式為：=arctanS抽l由參考文獻15可知倒向斜角一般在5°25°間選取，一般不超過30°，根據(jù)前面所得計算結果，可以計算出=15°。3.5.6 斜滑塊抽芯機構表面粗糙度和材料選擇（1）零件表面粗糙度側抽芯機構零件愛你表面粗糙度選取：斜滑塊的外表面，型腔表面，其他非配合面。（2）材料選擇斜滑塊的材料選用4Cr5MoSiV1,熱處理要求4448HRC,斜滑塊限位釘?shù)牟牧线x用45鋼，熱處理要求2532HRC。3.5.7 彈簧限位銷設計由于定模型芯的包緊力較大,開模時,斜滑塊和逐漸可能被留在定模型芯上,或斜滑塊受到定模型芯的包緊力而產(chǎn)生位移,使鑄件變形。此時應設置強制裝置，確保開模后斜滑塊穩(wěn)定地留在動模套板內。本課題即考慮到定模型芯的包緊力作用，安裝了4個彈簧限位銷，以避