閥蓋壓鑄模設(shè)計(jì)小論文

1、閥蓋壓鑄模設(shè)計(jì)T433-5 陳方指導(dǎo)老師 董藝摘要：本文對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)上的重要零件閥蓋零件進(jìn)行壓鑄工藝分析，并確定分型方案、澆注系統(tǒng)位置和大小、抽芯方案等。然后選擇合適的壓鑄機(jī)及相關(guān)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定模具整體結(jié)構(gòu)布置方案。最后采用Pro/E軟件，最終完成閥蓋壓鑄模的模具設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：閥蓋 壓鑄模 鋁合金 Pro/E ABSTRACT：In this paper, the processing of die casting of a valve cover which was one of the most important parts of Automotive Brake Sys

2、tems ,was analyzed theoretically, then confirming the scheme of parting , the design of pouring system as well as the position and size ，the scheme of volitant cores and so on. Moreover, selecting rightly die- casting machine and related parameters， Based on these aspects ， confirming the whole sche

3、me of die structure. In the end, mold design was completed by PRO/E.Key word: valve cover Die-casting mold aluminum alloy Pro/E1課題來(lái)源及意義本課題來(lái)自東風(fēng)（十堰）有色鑄件有限公司，其產(chǎn)品以汽車類壓鑄件為主。 作為一種少、無(wú)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(jì)指標(biāo)優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)，可以節(jié)省大量機(jī)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，鋁合金壓鑄在在汽車業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展。2零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝分析本次畢業(yè)設(shè)

4、計(jì)的零件是汽車制動(dòng)系統(tǒng)上的閥蓋，重量為 0.57 Kg，材料為YL113鋁合金,年生產(chǎn)綱領(lǐng)十萬(wàn)件。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖1 閥蓋 圖2 分型面該閥蓋最大外形尺寸87.9×87.9×96mm，形狀比較復(fù)雜，平均壁厚3mm。有四處直徑小但深度大的通孔，兩處M14-6H螺紋孔，內(nèi)部有深孔。內(nèi)腔為安裝配合面，尺寸精度和粗糙度要求高。該零件不允許有有疏松、針孔等鑄造缺陷，并且要求在800850KPa氣壓下不允許漏氣。對(duì)于裝配面，采用機(jī)加工的方式來(lái)保證尺寸精度和粗糙度要求，加工余量0.5mm。螺紋孔采用鑄出底孔的方式，由機(jī)械加工完成擴(kuò)孔和攻螺紋，底孔尺寸分別12mm為14mm。出模斜度

5、1°2°。有加工要求的孔，尺寸保證大端，有裝配要求的非加工孔尺寸保證小端，其余保證大端。收縮率確定為0.6%。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)保證內(nèi)腔部位的內(nèi)部質(zhì)量，避免加工后出現(xiàn)氣孔。3壓鑄模設(shè)計(jì)3.1確定分型面分型面如圖2所示，以該壓鑄件外底面端面作為分型面，側(cè)面采用活動(dòng)鑲塊成型，并采用抽芯結(jié)構(gòu)，螺紋過孔采用型芯對(duì)接方式，以減少鑄件清理時(shí)掉肉。零件底面端面在該件的最大截面處，利用壓鑄件的包緊力使之在開模時(shí)留在動(dòng)模一側(cè)。并且，這樣分型有利于保證鑄件的尺寸精度和外觀質(zhì)量，也有利于排氣和利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。3.2壓鑄機(jī)選擇根據(jù)鎖模力選擇壓鑄機(jī)，鎖模力按下列公式計(jì)算： F鎖K(F主+ F分) （1

6、） 式中，F(xiàn)鎖-壓鑄機(jī)應(yīng)有的鎖模力（KN）； K-安全系數(shù)，一般取1.25；F主-主脹型力（KN）；F分-脹型力（KN）。321 主脹型力的計(jì)算 F主AP/10 （2）式中，F(xiàn)主-主脹型力(KN)；A-鑄件在分型面上的總投影面積（cm2），一般增加 30%50%作為澆注系統(tǒng)及溢流排氣系統(tǒng)面積，這里 A=126.51 cm2；P-壓射比壓（MPa），考慮生產(chǎn)實(shí)際，并按常用鋁合金壓射比壓推薦值選取P=90MPa 計(jì)算得 F主1138.59KN322 分脹型力的計(jì)算 （3）式中：F分-分脹型力（KN）；P-壓射比壓（MPa），同上，取P=90MPa；A芯-側(cè)向活動(dòng)型芯成型端的投影面積（cm2），這里

7、 A=58.85 cm2； 楔緊塊的楔緊角（度），這里取21°。計(jì)算得 F分202.81KN因此，F(xiàn)鎖K(F主+ F分) =1677.25KN根據(jù)上述計(jì)算和工廠現(xiàn)有設(shè)備的負(fù)荷情況，采用一模一件，選用鎖模力為4200KN的冷室臥式壓鑄機(jī)，壓室直徑為50mm，壓室偏心100mm。3.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)閥蓋的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖，如圖4所示：圖4 閥蓋的澆注系統(tǒng)由于直澆道處于高溫環(huán)境，容易損壞，為了方便更換，采用直澆道和澆口套一體構(gòu)成，并采用分流錐穩(wěn)定合金液的流向，減少金屬消耗量，便于活塞的跟蹤頂出。橫澆道截面設(shè)計(jì)為扁梯形，深度12mm，寬度40mm，兩側(cè)出模斜度15°，底部圓角3mm

8、。內(nèi)澆口設(shè)計(jì)是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。內(nèi)澆口設(shè)計(jì)在靜模一側(cè)，合金液從動(dòng)模側(cè)引入。內(nèi)澆口截面積的確定是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:Ag=G/(Vgt) （4）式中：Ag-內(nèi)澆口截面積（cm2）；-合金的密度(g/ cm3),這里取2.4 g/ cm3；G -通過內(nèi)澆口的金屬液質(zhì)量（g）,這里為604.5 g；Vg內(nèi)澆口處金屬液的流速（m/s）, 這里取38m/s；t -型腔充填時(shí)間（s）, 這里取0.055s。計(jì)算得 Ag=120.5 mm2因此，設(shè)計(jì)內(nèi)澆口厚度為2mm，寬度為60.5mm. 溢流槽和排氣槽是澆注系統(tǒng)中不可缺少的部分。在鑄件的四個(gè)角的位置設(shè)置大容量溢流槽，調(diào)整金屬液的

9、流向，收集冷污金屬液和氣體。溢流槽采用梯形截面，開設(shè)在動(dòng)模上，其上設(shè)置推桿，增大鑄件推出時(shí)的受力面，減少壓鑄件變形。排氣槽置于溢流槽的后面，用于排出型腔中的氣體。排氣槽的尺寸為：深度0.2mm，寬度16mm。3.4模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)341 成型零件結(jié)構(gòu)模具成型零件采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，利于易損件的更換，降低模具制造成本。型芯/鑲塊采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu)固定，這種結(jié)構(gòu)制造和裝配簡(jiǎn)便。對(duì)于有方向性的型芯/鑲塊，這里采用了兩種方式防轉(zhuǎn)。對(duì)于比較小的型芯，采用平面式結(jié)構(gòu)，即在其固定臺(tái)階上磨出一直邊，與其相關(guān)的裝配面配合。對(duì)于較大的活動(dòng)型芯/鑲塊，采用方形臺(tái)階，一周均為配合面，同時(shí)，增加銷釘式結(jié)構(gòu)來(lái)定位。342 抽芯結(jié)構(gòu)采

10、用斜杠抽芯機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、動(dòng)作安全可靠、加工制造方便。抽芯行程分別為26mm和52.5mm。采用T 形滑塊結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)滑槽采用鑲拼式結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)加工方便，維護(hù)簡(jiǎn)單?；瑝K的限位采用定位釘結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。模具結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5 模具結(jié)構(gòu)圖3.5冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)靜襯模采用循環(huán)水道來(lái)實(shí)現(xiàn)型腔的冷卻。形成鑄件內(nèi)腔的型芯采用如圖6“點(diǎn)通水”結(jié)構(gòu)來(lái)冷卻。1.銅管 2.通水器 3.通水接頭 4. 通水塞 5. O形圈銅管 6.銅管圖6 “點(diǎn)通水”結(jié)構(gòu)4基于Pro/E的模具CAD設(shè)計(jì)4.1建模在Pro/E的PART模塊中，綜合運(yùn)用多種特種命令，完成閥蓋零件的三維建模。4.2開模在Pro/E的MOLD模

11、塊中進(jìn)行開模，主要是完成型腔、型芯、成型鑲塊的設(shè)計(jì)，這是整個(gè)CAD設(shè)計(jì)的核心部分。1） 進(jìn)入MOLD模塊，導(dǎo)入零件模型，系統(tǒng)自動(dòng)生產(chǎn)為參考模型；2） 根據(jù)合金的特性，設(shè)置收縮率為0.6%；3） 創(chuàng)建工件，并將參考模型與工件裝配在一起；4） 創(chuàng)建模具體積塊，具體就是設(shè)計(jì)型芯、活動(dòng)型芯和活動(dòng)鑲塊。進(jìn)入Mold Volume,創(chuàng)建型芯/鑲塊，方法與Part造型一樣，關(guān)鍵步驟是采用Trim to Geom命令與參考模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。5） 創(chuàng)建分型面，即定義動(dòng)靜襯模的分模面。6） 分割體積塊，其實(shí)質(zhì)是將工件分割為襯模、型芯以及鑲塊。7） 抽取體積塊。在Mold Volume中，將襯模、型芯及鑲塊體積塊一次抽

12、取出來(lái)；圖7 開模完成后的爆炸圖完成后的型腔如圖7所示。4.3結(jié)構(gòu)件建模成型零件開模成功后，在MOLD模塊中，用創(chuàng)建零件、修改零件的方法，進(jìn)一步完成動(dòng)、靜模、固定板、推板、滑塊、抽芯等其他模具結(jié)構(gòu)元件的三維造型。4. 4出圖在DRAWING模塊中,完成鑄件圖和全套模具的工程圖。5模具校核與模具工作原理在上述設(shè)計(jì)完成之后，對(duì)鎖模力、壓室容量、模具厚度、開模行程等數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，確保模具能正常工作。模具的動(dòng)作過程如下；合模壓射凝固開模頂出預(yù)復(fù)位合模。在合模/開模過程中，利用固定在靜模上的斜杠實(shí)現(xiàn)插芯/抽芯動(dòng)作。6畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，從查閱資料計(jì)算數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)繪圖，我們都學(xué)到了不少東西，在

13、壓鑄模設(shè)計(jì)方面受益匪淺，增大了專業(yè)知識(shí)面的寬度和深度，鍛煉了動(dòng)手能力，為以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1耿鑫明.發(fā)展中的中國(guó)壓鑄業(yè). 機(jī)械制造與自動(dòng)化.2004，（4）：682李榮德 于海朋 袁曉光. 壓鑄技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用.2003，（8）：5976013陳光明.壓鑄模CADCAECAM的研究現(xiàn)狀與發(fā)展.鑄造技術(shù)，2004，（2）：1481494 唐玉林 蘇仕方 徐爽等.世界壓鑄工業(yè)和市場(chǎng)的概況.鑄造，2004，（10）：9519575 SU Shifang,TANG Yulin,XU Shuang.The status of China die casting industry.Proceedings of the third China international diecasting congress, Shenyang,2004.46 趙愛萍 田蓉. 壓鑄鋁合金制件的質(zhì)量控制. 西南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，（8）80827 賴清華.壓鑄工藝及模具.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.78 潘憲曾主編. 壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.79 模具實(shí)用技術(shù)叢書委員會(huì).壓鑄模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.610 董藝 李文兵 胡華安等.CAD/CA