UG壓鑄模具設(shè)計(jì)說明書

PAGE基于UG的閉門器壓鑄模具設(shè)計(jì)學(xué)校：重慶工商大學(xué)專業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化班級：06模具姓名：吳瑞豐學(xué)號：2006003170指導(dǎo)教師：譚偉PAGEV目錄1UG壓鑄模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 11.1壓鑄模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 11.1.1壓鑄模具結(jié)構(gòu)及其組成 11.1.2壓鑄模具設(shè)計(jì)原則 21.1.3壓鑄機(jī)的選用 3第2章UG壓鑄件建模 52.1壓鑄件建模 5第3章UG壓鑄模具分型面設(shè)計(jì)與零部件的創(chuàng)建 63.1壓鑄模具及其零部件的設(shè)計(jì)過程 63.1.1壓鑄模具設(shè)計(jì)過程 63.1.2壓鑄模具零部件及其設(shè)計(jì)過程 63.1.3壓鑄模具零件功能分析 93.1.4壓鑄模具零件分類 103.2壓鑄件脫模阻力計(jì)算與動(dòng)、定模的劃分 103.2.1壓鑄件的脫模工作過程 103.2.2壓鑄件冷卻收縮所引起的脫模阻力 103.2.3抽芯機(jī)構(gòu)所引起的壓鑄件動(dòng)、定模脫模阻力 113.2.4壓鑄件形狀特征在模具動(dòng)、定模的分布 113.3壓鑄模具成型零件設(shè)計(jì) 123.3.1壓鑄模具成型零件的結(jié)構(gòu) 123.4澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 123.4.1澆注系統(tǒng)的組成及分類 123.4.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 123.4.3溢流、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 123.5推出機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 143.5.1推出機(jī)構(gòu)的基本組成 143.5.2推出距與推出力 143.5.3推出機(jī)構(gòu)分類及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 153.5.4推出位置的選擇 173.6抽芯機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 183.6.1壓鑄模具抽芯機(jī)構(gòu)的判別 183.6.2抽芯機(jī)構(gòu)的抽芯距與抽芯力 183.6.3斜銷抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn) 183.7導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 193.7.1壓鑄模具導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 193.7.2壓鑄模具導(dǎo)向系統(tǒng)的形式 193.7.3導(dǎo)柱直徑計(jì)算 193.8壓鑄模具零件建模 20第4章UG壓鑄模具裝配建模 214.1基于裝配的壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模 214.1.1壓鑄模具及其組成零部件的裝配 214.2UG壓鑄模具自底向上裝配 244.2.1UGNX5.0壓鑄模具自底向上裝配流程 24第5章UG壓鑄模具工程制圖 26參考文獻(xiàn) 28第31頁（共36頁）一、UG壓鑄模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.1壓鑄技術(shù)概述壓力鑄造(簡稱壓鑄)是先進(jìn)的金屬成形方法之一，是實(shí)現(xiàn)金屬少、無切削的一種有效途徑。在現(xiàn)代金屬成形工藝領(lǐng)域，壓鑄已成為金屬零件接近最后形狀尺寸的精密加工方法，在大批量生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的精密鑄件方面具有其它工藝方法無法比擬的、獨(dú)特的優(yōu)越性。在21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)全球化浪潮中，產(chǎn)業(yè)發(fā)展序列的國際分工正在形成。豐富的勞動(dòng)力資源及巨大的市場決定了中國在國際產(chǎn)業(yè)分工中主要處于產(chǎn)品制造的序列，并將在很長時(shí)間內(nèi)承擔(dān)國際有色金屬鑄件及其制品的生產(chǎn)制造業(yè)務(wù)，世界經(jīng)濟(jì)一體化促使國際壓鑄重心向中國轉(zhuǎn)移已成必然趨勢。中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，特別是汽車工業(yè)的快速發(fā)展，正在推動(dòng)壓鑄技術(shù)進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的新時(shí)代。1.1.1壓鑄成型原理及其成型工藝過程壓力鑄造技術(shù)的實(shí)質(zhì)是將熔融的金屬在高的壓力(常用的壓射壓力在幾兆帕至幾十兆帕，甚至高達(dá)500MPa)下，在極短的時(shí)間(充填時(shí)間一般為0.01—0.21s)內(nèi)，以極高的速度(充填速度一般為0.5—50m/s，甚至高達(dá)12m/s)充填模具的型腔內(nèi)，并在充填完成后，持續(xù)地施以高壓使之在壓力下凝固、結(jié)晶。壓鑄過程原理如圖1-16所示。壓鑄過程可分為以下四個(gè)階段：第一階段：壓射動(dòng)作開始時(shí)，壓鑄機(jī)蓄壓罐把大量高壓油送到壓射缸中，驅(qū)動(dòng)壓射活塞前進(jìn)，并通過連接器使壓射沖頭前進(jìn)，從而作用于液態(tài)金屬上，慢速推動(dòng)金屬液，壓射力僅為了克服壓射沖頭與壓室和液壓缸與活塞之間的摩擦力。第二階段：壓射沖頭的壓射力上升，在模具澆鑄系統(tǒng)內(nèi)澆口的阻力作用下，金屬液產(chǎn)生壓力峰，使之具備向模具型腔內(nèi)填充的能力。第三階段：壓射力繼續(xù)上升，金屬液迅速填充模具型腔，充填壓力使金屬液充滿型腔，并產(chǎn)生第二個(gè)壓力峰。第四階段：壓射系統(tǒng)有增壓器對尚未完全凝固的金屬進(jìn)行增壓，使金屬液在壓力作用下凝固，從而獲得內(nèi)部組織致密、輪廓清晰的精密鑄件。壓鑄成型工藝過程為：合?！獕荷洹⒊涮睢?、成型——開模、取件——清理、噴涂——合模。1-壓射沖頭2-壓室3-液態(tài)金屬4-定模5-動(dòng)模6-型腔7-澆道8-余料圖1-16壓鑄工藝過程及成形原理1.1.2壓鑄工藝特點(diǎn)1.壓鑄工藝的優(yōu)點(diǎn)產(chǎn)品質(zhì)量好。壓鑄件的尺寸精度可達(dá)IT10-IT13，表面粗糙度值可達(dá)Ra0.8-3.2um，壓鑄件尺寸穩(wěn)定，互換性好。壓鑄件組織致密，具有較高的強(qiáng)度和硬度，可壓鑄形狀復(fù)雜、輪廓清晰、薄壁、深腔的金屬零件。在壓鑄件上可以直接嵌鑄其它材料的零件，減少裝配工作量。材料利用率高。其材料利用率約為60%-80%，毛坯利用率達(dá)90%。生產(chǎn)率高。壓鑄機(jī)自動(dòng)化程度高，壓鑄模具壽命長，易實(shí)現(xiàn)壓鑄件自動(dòng)化生產(chǎn)。一般冷室壓鑄平均每班可壓鑄600-700次；小型熱室壓鑄平均每班可壓鑄3000-7000次。2.壓鑄工藝存在的問題壓鑄與其它制造方法一樣，也存在如下一些問題:壓鑄時(shí)，由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不穩(wěn)定，壓鑄件易產(chǎn)生氣孔等缺陷，并存在氧化夾雜物，大大降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。壓鑄生產(chǎn)一次性投資大，壓鑄模制造成本高，不適合小批量生產(chǎn)。受壓鑄模具使用溫度和壓鑄模具使用壽命的限制，高熔點(diǎn)合金的壓鑄難以用于實(shí)際生產(chǎn)。1.1.3壓鑄技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用壓鑄及其相關(guān)技術(shù)涉及機(jī)械制造、液壓傳動(dòng)、材料、冶金、電氣、電子、傳感器、檢測、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、化工等許多學(xué)科領(lǐng)域，并正在向邊緣學(xué)科滲透。壓鑄生產(chǎn)和壓鑄技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中作為一個(gè)工業(yè)門類而稱為壓鑄工業(yè)，該工業(yè)隨著整個(gè)國家工業(yè)體系的發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而飛速發(fā)展。壓鑄技術(shù)的出現(xiàn)，迄今已有150余年的歷史。1904年，H.H.Franklin公司壓鑄出汽車連桿軸承，從此，剛剛誕生的汽車工業(yè)取代印刷業(yè)，而成為壓鑄件的主要用戶。1914年，H.H.Doehlet采用氣壓使金屬液沿流道上升而充型的壓鑄機(jī)，可用于鋁合金壓鑄。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)。隨后的C.Roehri制造出冷室壓鑄機(jī)，這一發(fā)明是壓鑄技術(shù)的重大進(jìn)展，使鋁合金、黃銅合金的壓鑄成為現(xiàn)實(shí)。20世紀(jì)50年代，大型壓鑄機(jī)的誕生，為壓鑄業(yè)開拓了許多新的領(lǐng)域。在汽車工業(yè)中，為了降低油耗，提高能源的利用率，用鋁鎂合金壓鑄件替代鋼鐵鑄件已成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢。隨著壓鑄機(jī)、壓鑄工藝、壓鑄模具及潤滑劑等壓鑄技術(shù)的發(fā)展，壓鑄合金經(jīng)歷了從鉛到鋅、鋁、鎂、銅，最后到鐵合金的發(fā)展過程。壓鑄合金熔點(diǎn)的不斷增高，使得壓鑄件應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，壓鑄產(chǎn)品及其市場分配比例約為：交通工具（以汽車工業(yè)為主）48%、建筑工程20%、機(jī)械裝備和儀器11%、電子工業(yè)（以計(jì)算機(jī)產(chǎn)品和電子產(chǎn)品為主）11%。近年來，汽車輕量化，計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備的改進(jìn)，對壓鑄件的需求激增，為壓鑄技術(shù)的發(fā)展注入了前所未有的活力。世界各國政府和企業(yè)均投入巨資開展壓鑄技術(shù)和設(shè)備的研究，壓鑄技術(shù)得到不斷提高和完善，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。目前，該項(xiàng)技術(shù)廣泛為汽車工業(yè)、儀表、電子通信、家電、玩具等產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)出形狀復(fù)雜、薄壁、美觀的金屬零件，并能滿足對產(chǎn)品質(zhì)量越來越高的要求。隨著現(xiàn)代壓鑄技術(shù)的迅速發(fā)展，壓鑄件趨向于大型化或微型化、復(fù)雜化、薄壁化和集成化的方向發(fā)展，壓鑄合金的研究開發(fā)也使其性能趨于多元化，以適應(yīng)不斷擴(kuò)大的壓鑄件功能和應(yīng)用領(lǐng)域的需求。中國的壓鑄業(yè)起步于20世紀(jì)50年代初，1958年以后，在航空、儀表、機(jī)電等行業(yè)開始大量應(yīng)用壓鑄件。此后的十年中，中國的壓鑄技術(shù)取得了一定的成就，除掌握了常規(guī)壓鑄生產(chǎn)工藝外，還對一些新工藝進(jìn)行了探討，壓鑄件的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。20世紀(jì)80年代，中國的壓鑄技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)水平，在從國外引進(jìn)先進(jìn)壓鑄機(jī)的同時(shí)，自行設(shè)計(jì)和制造出成系列的性能良好的壓鑄機(jī)，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸應(yīng)用到壓鑄生產(chǎn)中。20世紀(jì)90年代，隨著家用電器和五金行業(yè)的飛躍發(fā)展，特別是轎車和摩托車工業(yè)的飛速發(fā)展，將壓鑄技術(shù)和規(guī)模推向前所未有的高度。外資的涌入和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的興起，使得合資、獨(dú)資壓鑄企業(yè)如雨后春筍，這些新興的企業(yè)以精良的設(shè)備和先進(jìn)的技術(shù)，成為壓鑄工業(yè)發(fā)展中的一支新生力量。至20世紀(jì)90年代末，中國壓鑄工業(yè)職工逾5萬名，擁有壓鑄機(jī)共8000余臺(tái)，年產(chǎn)壓鑄件30余萬噸，產(chǎn)值近100億元，以年增長8%至12%的勢頭發(fā)展成為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)。壓鑄產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的多元性是中國壓鑄生產(chǎn)特征之一。近年來，中國汽車工業(yè)的高速發(fā)展已成為壓鑄生產(chǎn)持續(xù)增長的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，農(nóng)用車、摩托車等與汽車并駕齊驅(qū)，以及國際汽車巨頭向中國大量采購汽車零部件，為中國壓鑄業(yè)提供了更廣闊的市場。壓鑄件的應(yīng)用領(lǐng)域從汽車壓鑄件（占壓鑄件總量的50%左右），向摩托車、農(nóng)用車、電動(dòng)自行車、五金燈具、家用電器、電動(dòng)工具、計(jì)算機(jī)產(chǎn)品、通訊設(shè)備、建筑五金、日用五金、玩具產(chǎn)品以及旅游產(chǎn)品等領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展是中國壓鑄技術(shù)發(fā)展和壓鑄生產(chǎn)增長的根本保障。目前，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、精密、大型壓鑄件的壓鑄企業(yè)得到了高速的發(fā)展，已形成遍布全國的壓鑄產(chǎn)業(yè)集群，壓鑄件年產(chǎn)量超過86萬噸，年產(chǎn)值近400億元，處于穩(wěn)步增長的局面。國內(nèi)外市場對壓鑄件的巨大需求，為中國壓鑄業(yè)的發(fā)展提供了廣闊前景。1.2壓鑄模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)壓鑄模具是保證壓鑄件質(zhì)量的重要工藝裝備，它直接影響著壓鑄件的形狀、尺寸、精度和表面質(zhì)量等，是壓鑄生產(chǎn)三要素（壓鑄合金、壓鑄模具、壓鑄機(jī)）中最重要的要素。壓鑄生產(chǎn)過程能否順利進(jìn)行，壓鑄件質(zhì)量有無保證，在很大程度上取決于所設(shè)計(jì)的壓鑄模具結(jié)構(gòu)合理性和技術(shù)先進(jìn)性。因此，壓鑄模具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極其復(fù)雜、繁重而又極為重要的工作，要求設(shè)計(jì)者必須對壓鑄生產(chǎn)全過程中可能出現(xiàn)的各項(xiàng)工藝因素進(jìn)行綜合考慮。1.2.1壓鑄模具結(jié)構(gòu)及其組成壓鑄模是由定模和動(dòng)模兩個(gè)主要部分組成的。定模固定在壓鑄機(jī)定模安裝板上，與壓鑄機(jī)壓射機(jī)構(gòu)的壓室連接。動(dòng)模安裝在壓鑄機(jī)的動(dòng)模安裝板上，并隨壓鑄機(jī)動(dòng)模安裝板移動(dòng)而與定模實(shí)現(xiàn)合?；蜷_模。一般壓鑄模結(jié)構(gòu)及其組成如1-1所示。根據(jù)壓鑄模具各組成部分實(shí)現(xiàn)的功能，壓鑄模具由以下幾個(gè)部分組成：澆注系統(tǒng)：是溝通模具型腔與壓鑄機(jī)壓室的部分，即熔融金屬進(jìn)入型腔的通道。該系統(tǒng)在定模和動(dòng)模合攏后形成，對填充和壓鑄工藝十分重要。溢流與排氣系統(tǒng)：排除壓室、澆道和型腔中的氣體的通道，一般包括排氣槽和溢流槽，而溢流槽又是儲(chǔ)存冷金屬和涂料余燼的處所，一般開設(shè)在成型工作零件上。成型工作零件：定模鑲塊和動(dòng)模鑲塊合攏后，形成壓鑄件內(nèi)外表面的零件稱為模具成型工作零件。成型工作零件包括固定鑲塊、活動(dòng)鑲塊和型芯（件27、28、29、30）。抽芯機(jī)構(gòu)：抽動(dòng)與開合模方向不一致的活動(dòng)型芯的機(jī)構(gòu)，合模前、后完成插芯動(dòng)作，在壓鑄件推出前完成抽芯動(dòng)作（由件1、2、3、4、5、6、23構(gòu)成）。推出、復(fù)位機(jī)構(gòu)：克服保緊力作用，將壓鑄件從模具中脫出，并完成推出元件復(fù)位的機(jī)構(gòu)（由件10、11、13、14、15、16、19、20構(gòu)成）。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：引導(dǎo)動(dòng)、定模開模和合模運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)（由件22、32構(gòu)成）。模具支承與固定零件：包括各種套板、座板、支撐板和墊塊等模具結(jié)構(gòu)件，其作用是將模具各部分按一定的規(guī)律加以組合和固定，并使模具能夠安裝到壓鑄機(jī)上（件4、8、9、12、21、24、25、26等）。模具加熱與冷卻系統(tǒng)：因壓鑄件的形狀、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量上的需要，在模具上設(shè)置的冷卻和加熱裝置。1-螺母2-螺桿3-限位塊4-支撐塊5-滑塊6-斜導(dǎo)柱7-墊塊8-支撐板9-動(dòng)模座板10-導(dǎo)套11-導(dǎo)柱12-限位釘13-復(fù)位桿14-推桿15-推板16-推桿17-限位釘18-限位釘19-推桿20-固定板21-螺栓22-導(dǎo)套23-鎖緊塊24-定模板25-定模座板26-定位銷27-型芯28-動(dòng)模鑲塊29-定模鑲塊30-動(dòng)模鑲塊31-澆口套32-導(dǎo)柱圖1-1壓鑄模具結(jié)構(gòu)及其組成1.2.2壓鑄模具設(shè)計(jì)原則壓鑄模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下基本要求：滿足壓鑄件的基本要求壓鑄模具設(shè)計(jì)必須保證能夠生產(chǎn)出符合幾何形狀、尺寸精度、力學(xué)性能和表面質(zhì)量要求的壓鑄件，并盡量減少機(jī)械加工部位和加工余量。具有良好的使用效果在保證鑄件質(zhì)量和安全生產(chǎn)的前提下，模具應(yīng)適應(yīng)壓鑄生產(chǎn)的工藝要求。應(yīng)采用合理、先進(jìn)、簡單的模具結(jié)構(gòu)，減少操作程序，使動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，構(gòu)件剛性良好，易損件拆換方便，便于維修，使得模具具有可靠性和較高的生產(chǎn)效率。合理選擇壓鑄機(jī)在掌握壓鑄機(jī)的性能和技術(shù)規(guī)格的基礎(chǔ)上，根據(jù)壓鑄件特點(diǎn)，通過設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇合理壓鑄機(jī)，確定模具安裝尺寸，充分發(fā)揮壓鑄機(jī)的效能。具有合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性模具上各種零件應(yīng)滿足機(jī)械加工工藝和熱處理工藝的要求。選材適當(dāng)，配合精度選用合理，達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)要求。在條件許可時(shí)，模具應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，以縮短設(shè)計(jì)和制造周期，降低模具成本。二、UG壓鑄件建模壓鑄件外形如圖2-1：圖2-1壓鑄件實(shí)物圖對壓鑄件進(jìn)行測量，得出壓鑄件的基本尺寸如圖2-2：圖2-2壓鑄件尺寸然后采用UGNX5.0創(chuàng)建壓鑄件件的實(shí)體模型，如圖2-3圖2-3壓鑄件實(shí)體模型三、UG壓鑄模具零部件的創(chuàng)建3.1壓鑄模具及其零部件的設(shè)計(jì)過程3.1.1壓鑄機(jī)的選用壓鑄件和澆注體統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)總重量約為0.9Kg，由壓鑄件重量初選壓鑄機(jī)型號為J1113E1250kN臥式冷室壓鑄機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：鎖模力/kN1250一次金屬注入量（鋁）/kg1.4動(dòng)模座板尺寸（水平X垂直）/mm650X670鑄件投影面積/94~374模具厚度（最大/最?。?mm250/500壓實(shí)壓力（小~大）/MPa30~118動(dòng)模座板行程/mm330頂出行程/mm80頂出力/kN100壓射力/kN85~150然后進(jìn)行鎖模力，動(dòng)模座板行程和模具厚度的核算3.1.2壓鑄機(jī)的鎖模力核算鎖模力的作用主要是為了克服反應(yīng)力，以鎖緊模具的分型面，防止金屬液飛濺，保證鑄件的尺寸精度。鎖模力是選用壓鑄機(jī)時(shí)首先要確定的參數(shù)，按下式計(jì)算：式（1）其中，=，=式中：為壓鑄機(jī)應(yīng)有的鎖模力（kN）K為安全系數(shù)（一般K=1.25）為主漲型力、鑄劍在分型面上的投影面積，包括澆注系統(tǒng)、一流、排氣系統(tǒng)的面積乘以比壓。為分漲型力，作用在滑塊鎖緊面上的法向分力引起漲型力之和（kN）A為鑄件在分型面上的投影面積一般加30%作為澆注系統(tǒng)和溢流排氣系統(tǒng)的面積P壓實(shí)壓力，鋁合金一般件壓實(shí)壓力一般取50MPa為側(cè)向活動(dòng)型芯成型端面的投影面積（）為楔緊塊的楔緊角（度）將數(shù)據(jù)代入上式有：==616.85kN==194.32kN=1013.96kN因此鎖模力符合設(shè)計(jì)要求3.1.3動(dòng)模座板行程的核算動(dòng)模座板行程實(shí)際就是壓鑄機(jī)開幕后模具分型面之間的最大距離設(shè)計(jì)模具是必須滿足以下公式：式（2）式中：為開模后分型面之間能去除鑄件的最小距離為動(dòng)模座板行程代入實(shí)際數(shù)值有=175.35330因此動(dòng)模座板行程符合設(shè)計(jì)要求3.1.4模具厚度的核算根據(jù)分型面在合模是必須貼緊的要求，模具的厚度必須滿足下式：式（3）式中：為最小模具厚度為最大模具厚度為設(shè)計(jì)模具厚度代入數(shù)據(jù)有：250（mm）因此模具厚度符合設(shè)計(jì)要求經(jīng)過核算，最終確定壓鑄機(jī)為J1113E1250Kn臥式冷室壓鑄機(jī)。3.2壓鑄模具設(shè)計(jì)3.2.1壓鑄模具設(shè)計(jì)過程壓鑄模具的組成及其設(shè)計(jì)過程如圖3-1所示：圖3-1壓鑄模具設(shè)計(jì)過程在壓鑄件成型工藝分析、設(shè)計(jì)和建模基礎(chǔ)上，進(jìn)行壓鑄模具設(shè)計(jì)的步驟為：設(shè)計(jì)模具分型面，確定模具型腔的數(shù)量；初選壓鑄機(jī)；進(jìn)行壓鑄件脫模阻力計(jì)算、劃分動(dòng)定模；確定澆鑄系統(tǒng)、溢流排氣系統(tǒng)的位置和形式；確定壓鑄模具成型零件結(jié)構(gòu)形式；計(jì)算抽芯力，確定抽芯機(jī)構(gòu)形式；計(jì)算推出力，確定推出機(jī)構(gòu)形式和位置；選擇壓鑄模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式；計(jì)算模具熱平衡，進(jìn)行模具熱平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)；完成壓鑄模具動(dòng)定模鑲塊和型芯設(shè)計(jì)；完成壓鑄模具抽芯機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)；完成壓鑄模具推出機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)；完成壓鑄模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)；完成壓鑄模具結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)；校核壓鑄機(jī)相關(guān)參數(shù)。3.2.2壓鑄模具零件功能分析（1）成型零件壓鑄模具成型零件包括動(dòng)模鑲塊、定模鑲塊、動(dòng)模型芯、定模型芯、成型滑塊等，用于成形壓鑄件內(nèi)、外表面，并承受金屬液體填充反壓力作用。動(dòng)模座板固定在壓鑄機(jī)動(dòng)模安裝板上，并與支撐塊、支撐板和動(dòng)模套板連接，使動(dòng)模部分的組成零件連接成為一個(gè)隨動(dòng)模安裝板作開合模移動(dòng)的整體，并保證動(dòng)模部分的推出和抽芯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、可靠。定模座板直接與壓鑄機(jī)的定模板固定，并對準(zhǔn)壓鑄機(jī)壓室，使定模部分緊固在壓鑄機(jī)上；在通孔臺(tái)階式鑲塊的模具上，與定模套板連接，以壓緊鑲塊及導(dǎo)滑零件等，構(gòu)成定模部分。動(dòng)定模套板固定模具成型鑲塊、型芯、導(dǎo)向零件及澆注系統(tǒng)鑲塊等；設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)；對不通孔的動(dòng)、定模架起到定模座板及支撐塊的作用；推出機(jī)構(gòu)為推桿時(shí)，在動(dòng)模板上設(shè)置復(fù)位桿；壓室或澆口套均設(shè)置在定模套板上。支撐板支撐板是承受金屬液體填充反壓力最大的模具零件。主要用于壓緊通孔動(dòng)模套板上的動(dòng)模鑲塊、型芯和導(dǎo)滑零件等；設(shè)置推板、導(dǎo)柱；與動(dòng)模座板、動(dòng)模套板或卸料板組成一體后形成動(dòng)模部分。導(dǎo)柱、導(dǎo)套具有一定的剛度引導(dǎo)動(dòng)模按一定的方向移動(dòng)，保證動(dòng)、定模在安裝和合模是的正確位置。在合模過程中保持導(dǎo)柱，導(dǎo)套首先配合、定位，起到定向作用，防止型腔、型芯錯(cuò)位。斜銷、彎銷在動(dòng)定模分模的時(shí)候引導(dǎo)滑塊抽離，具有導(dǎo)向作用。推出復(fù)位元件其主要形式為推桿、推管、復(fù)位桿。起到使壓鑄件從模具的成型零件中脫出，并保證推出機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確復(fù)位的零件。定位、連接、緊固零件包括楔緊塊、定位釘、螺栓、定位銷等，起到對模具組成零件進(jìn)行連接、定位的作用，以保持模具各機(jī)構(gòu)的相對位置和連接強(qiáng)度。模具的實(shí)物圖如圖3-2圖3-2模具的實(shí)物3.3壓鑄模具零部件及其設(shè)計(jì)過程3.3.1成型零件設(shè)計(jì)壓鑄模具的成型零件是直接成型壓鑄件的零件，它主要包括成型壓鑄件外表面的凹模、成型壓鑄件內(nèi)表面的凸模，以及成型壓鑄件特征孔的型芯等，其設(shè)計(jì)過程如圖3-3所示：圖3-3模具成型零件設(shè)計(jì)過程其中，活動(dòng)型芯設(shè)計(jì)應(yīng)考慮抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式；動(dòng)定模鑲塊設(shè)計(jì)應(yīng)考慮澆鑄系統(tǒng)，溢流排氣系統(tǒng)，抽芯、推出機(jī)構(gòu)，以及熱平衡系統(tǒng)的位置和結(jié)構(gòu)形式。通過查手冊得到零件所需的尺寸，用UG建模成型零件模型如圖3-4：圖3-4成型零件模型3.3.2澆注、溢流、排氣系統(tǒng)及其零件設(shè)計(jì)壓鑄模具的澆注系統(tǒng)和溢流、排氣系統(tǒng)是壓鑄模的重要組成部分，澆注系統(tǒng)的形式、結(jié)構(gòu)和尺寸直接決定了金屬液在模具中的流動(dòng)狀態(tài)和充填質(zhì)量。溢流槽和排氣槽的合理分布將有利于減少壓鑄件缺陷，提高壓鑄件質(zhì)量。其設(shè)計(jì)過程如圖3-5示：壓鑄模具的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程圖3-5壓鑄模具溢流排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程其中，內(nèi)澆口與橫澆道一般設(shè)計(jì)在動(dòng)定模鑲塊上，分流錐設(shè)計(jì)在動(dòng)模上；澆口套內(nèi)孔形成直澆道，并設(shè)計(jì)在定模上；溢流槽與排氣槽應(yīng)根據(jù)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般位于動(dòng)定模鑲塊上，并在動(dòng)定模板的相應(yīng)位置開設(shè)排氣槽。（1）澆注系統(tǒng)的組成及分類金屬液在壓力作用下充填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，一般由四部分組成：直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口、余料，如圖3-6示：圖3-6澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中1為直澆道；2為橫澆道；3為內(nèi)澆口。澆注系統(tǒng)按金屬液進(jìn)入型腔的部位和內(nèi)澆口的形狀，大體可分為下列幾種類型：側(cè)澆口、中心澆口、頂澆口、環(huán)形澆口、縫隙澆口和點(diǎn)澆口等。各種類型澆注系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)壓鑄件結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。澆注系統(tǒng)的確定直澆道澆注系統(tǒng)的直澆道是溝通壓鑄機(jī)壓室與澆注系統(tǒng)橫澆道的通道，一般由壓室和澆口套組成。它是傳遞金屬液壓力的首要澆道，其尺寸大小可以影響金屬液的流動(dòng)速度、沖型時(shí)間、氣體的儲(chǔ)存空間和壓力損失的大小，起著能否使金屬液平穩(wěn)引入橫澆道和控制金屬液沖型條件的作用。直澆道內(nèi)徑經(jīng)測量澆注系統(tǒng)凝料得D=75mm最終設(shè)計(jì)的直澆道如圖3-7圖3-7直澆道橫澆道與內(nèi)澆口橫澆道是指由直澆道到內(nèi)澆口的一段澆道，它的作用是將金屬液引入內(nèi)澆口，并可以借助橫澆道中的大體積金屬液來預(yù)熱模具，當(dāng)鑄件冷卻收縮時(shí)用來補(bǔ)縮和傳遞靜壓力。內(nèi)澆口是指橫澆道到型腔的一段澆道，其作用是使橫澆道輸送出來的低速金屬液加速，并形成理想的流態(tài)而順序地充填型腔。它直接影響金屬液的充填形式和鑄件質(zhì)量，是澆注系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。經(jīng)測量澆注系統(tǒng)凝料得橫澆道和內(nèi)澆口的尺寸，設(shè)計(jì)如圖3-8圖3-8橫澆道和內(nèi)澆口最終澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖3-9圖3-9澆注系統(tǒng)（2）溢流、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溢流、排氣系統(tǒng)與澆注系統(tǒng)，在整個(gè)壓鑄成型的金屬充填過程中是一個(gè)不可分割的整體，為了提高鑄件質(zhì)量，消除某些缺陷，經(jīng)常采用設(shè)置溢流槽和排氣槽消除某些缺陷。在模具結(jié)構(gòu)和工藝條件及決定的情況下，溢流槽和排氣槽可以彌補(bǔ)由于澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理而帶來的缺陷。溢流、排氣系統(tǒng)的作用主要決定于溢流槽和排氣槽設(shè)置的部位，而且效果大小則取決于其容量和尺寸的選擇。溢流槽和排氣槽的分布根據(jù)溢流、排氣系統(tǒng)的作用，溢流槽和排氣槽應(yīng)分布于：金屬液最先沖擊的部位和內(nèi)澆口兩側(cè)；主要形狀特征相對于內(nèi)澆口最遠(yuǎn)處；主要形狀內(nèi)外輪廓特征的拐點(diǎn)處；相對于內(nèi)澆口最遠(yuǎn)處的次要形狀特征；金屬液自內(nèi)澆口，沿主要形狀特征內(nèi)外輪廓相向流動(dòng)行程相等處。溢流槽容積與尺寸為消除壓鑄件局部缺陷，改善金屬液充填流態(tài)和模具熱平衡，溢流槽總?cè)莘e應(yīng)為：式中：VZ為溢流槽總?cè)莘e；N為溢流槽數(shù)量；VY為單個(gè)溢流槽容積；V為壓鑄件體積。根據(jù)壓鑄生產(chǎn)實(shí)踐，溢流槽的尺寸分別為：溢流口寬8~12mm；溢流槽口長度2~3mm；溢流口厚度0.4~0.5mm；溢流槽半徑或深度5~10mm。最終溢流槽設(shè)計(jì)如圖3-10：圖3-10溢流槽3.3.3抽芯機(jī)構(gòu)及其零件設(shè)計(jì)壓鑄模具抽芯機(jī)構(gòu)及其零件設(shè)計(jì)過程如圖3-11：圖3-11壓鑄模具抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟為：確定抽芯機(jī)構(gòu)形式；進(jìn)行成型元件設(shè)計(jì)；完成運(yùn)動(dòng)元件的設(shè)計(jì)；完成傳動(dòng)元件設(shè)計(jì)；完成鎖緊元件設(shè)計(jì)；斜銷抽芯機(jī)構(gòu)以壓鑄機(jī)的開模力作為抽芯力，通過與開模方向成一定角度的斜銷和滑塊導(dǎo)柱孔之間的斜向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生抽芯方向運(yùn)動(dòng)分量，實(shí)現(xiàn)抽芯，依靠合模復(fù)位。因此，斜銷抽芯機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)較大抽芯力的抽芯，抽芯、復(fù)位與模具開合模運(yùn)動(dòng)同步，壓鑄成型周期短，自動(dòng)化程度高。但受到模具尺寸和斜銷強(qiáng)度的限制，抽芯距離較短。結(jié)合斜銷抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可按如下條件進(jìn)行壓鑄件次要形狀特征斜銷抽芯機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)：脫模方向與v垂直，即，且接近主分型面的壓鑄件次要形狀特征；壓鑄件次要形狀特征及其抽芯機(jī)構(gòu)位于動(dòng)模部分；壓鑄機(jī)開模力在向分力滿足：；壓鑄機(jī)開模距H滿足：，為斜銷傾斜角；中小型壓鑄模具。4.推出機(jī)構(gòu)及其零件設(shè)計(jì)壓鑄模具的推出機(jī)構(gòu)及其零件設(shè)計(jì)過程如圖3-39所示：圖3-39推出機(jī)構(gòu)及其零件設(shè)計(jì)過程推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟為：確定壓鑄件推出位置及推出形式；確定澆鑄系統(tǒng)預(yù)料的推出位置及推出形式；確定推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位、預(yù)復(fù)位形式；完成推出元件設(shè)計(jì)；完成復(fù)位元件設(shè)計(jì)；完成推板、固定板等結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)；完成導(dǎo)向元件設(shè)計(jì)；完成限位元件設(shè)計(jì)。3.5推出機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)3.5.1推出機(jī)構(gòu)的基本組成推出機(jī)構(gòu)主要由推出元件1、3，復(fù)位元件2，限位元件4，導(dǎo)向元件5、8，和結(jié)構(gòu)元件6、7組成，如圖3-110所示：圖3-110推出機(jī)構(gòu)的基本組成3.5.2推出距與推出力在推出機(jī)構(gòu)推出元件作用下，壓鑄件主要形狀特征和次要形狀特征，與其相應(yīng)的成型零件表面沿v向脫模的相對位移稱為推出距離。根據(jù)壓鑄件各形狀特征v向最大尺寸Hz，確定推出距離Ht為：時(shí)：時(shí)：根據(jù)1.3，從動(dòng)模主分型面，沿v向脫模的壓鑄件所需推出力為：式中：為推出機(jī)構(gòu)推出力；沿v向脫模的壓鑄件各形狀特征因冷卻收縮的包緊力所產(chǎn)生的脫模阻力的合力。3.5.3推出機(jī)構(gòu)分類及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)根據(jù)壓鑄件形狀特征的不同，壓鑄模具常用推出機(jī)構(gòu)有推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)和卸料板推出機(jī)構(gòu)等。推桿推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)推桿推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其組成如圖3-111所示。推桿推出機(jī)構(gòu)主要由推桿、固定板、推板、導(dǎo)向元件等組成，該機(jī)構(gòu)利用推桿把壓鑄件從模具中推出。推桿推出機(jī)構(gòu)具有如下的特點(diǎn)：推出元件形狀較簡單，制造維修方便；可根據(jù)壓鑄件對模具的包緊力的大小，選擇推桿的直徑和數(shù)量，使推出力均衡；可借助壓射力的作用抵消復(fù)位精度誤差，保證復(fù)位精度；推出動(dòng)作簡單精確，不易發(fā)生故障，安全可靠；某些情況下推桿兼復(fù)位元件的作用，可簡化模具結(jié)構(gòu)；推桿頭部制成特定形狀后特定形狀后，可兼承托嵌件的作用；推桿的端面可以用來對鑄件進(jìn)行標(biāo)志打??；推桿設(shè)置在動(dòng)模或定模深腔部位，兼排氣溢流作用。圖3-111推桿推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其組成推桿推出機(jī)構(gòu)對壓鑄件質(zhì)量存在如下影響：在鑄件表面上留有推桿痕跡，有礙表面質(zhì)量；推桿截面積較小，推出時(shí)鑄件與推桿接觸面承受較大壓強(qiáng)，如推桿設(shè)置不當(dāng)會(huì)使鑄件變形或局部被推壞。由于推桿制造方便，滑動(dòng)阻力小，可以在塑料制品任意位置配制，更換方便，脫模效果好，因此，推桿推出機(jī)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中采用廣泛。3.5.4推出位置的選擇壓鑄件各形狀特征沿v向脫模過程中，若推出機(jī)構(gòu)作用于壓鑄件上的推出部位選擇不當(dāng)，會(huì)造成如下后果：壓鑄件推出時(shí)由于受力不均而產(chǎn)生變形；壓鑄件因推出部位強(qiáng)度不夠而被推裂；影響壓鑄件基準(zhǔn)面的精度；影響壓鑄件表面美觀，增加鑄件清理工作量；取出壓鑄件困難；影響模具的制造復(fù)雜程度和使用壽命。因此，在壓鑄模具設(shè)計(jì)時(shí)，按如下原則進(jìn)行壓鑄件推出部位的合理選擇：壓鑄件內(nèi)表面形狀特征周圍因包緊力作用，脫模阻力較大，應(yīng)該設(shè)置推出元件；在壓鑄件凸緣、加強(qiáng)筋及強(qiáng)度較好的形狀特征處設(shè)置推出元件；脫模斜度較小或v向尺寸較大的壓鑄件形狀特征端面，應(yīng)該設(shè)置推出元件；位于動(dòng)模的澆注系統(tǒng)上應(yīng)該設(shè)置推桿；受鑄件包緊力較大的分流椎周圍或內(nèi)孔，應(yīng)該設(shè)置推出元件；推出元件在壓鑄件上的作用部位應(yīng)均勻?qū)ΨQ，防止壓鑄件在推出時(shí)歪斜造成變形；避免在壓鑄件的重要表面和基準(zhǔn)表面設(shè)置推桿；推出元件的設(shè)置應(yīng)避免與抽芯機(jī)構(gòu)發(fā)生干擾，即應(yīng)盡量避免它們在分型面上的投影重合。3.5.5壓鑄模具推出機(jī)構(gòu)的選擇在壓鑄模具推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，按如下原則進(jìn)行推出機(jī)構(gòu)的選則：沿v向脫模的壓鑄件各形狀特征為中空回轉(zhuǎn)體，在分型面上的投影面積，且推出部位分布于壁厚的各形狀特征v向封閉端面上，則選用推管推出機(jī)構(gòu)；澆注系統(tǒng)位于定模，沿v向脫模的壓鑄件各形狀特征，在分型面上的總投影面積，推出部位有外觀質(zhì)量要求，且各形狀特征推出部位均分布于主分型面上，則選用卸料板推出機(jī)構(gòu)；推出部位無外觀質(zhì)量要求和精度要求，各形狀特征的推出作用面積滿足，則選用推桿推出機(jī)構(gòu)；位于動(dòng)模的澆注系統(tǒng)，選用推桿推出機(jī)構(gòu)；強(qiáng)度低、易變形的壓鑄件，根據(jù)其在分型面上的投影面積的大小，優(yōu)先選用推桿推出機(jī)構(gòu)或卸料板推出機(jī)構(gòu)。根據(jù)沿v向脫模的壓鑄件各形狀特征分別滿足（1）、（3）、（4），則選用推管與推桿組合推出機(jī)構(gòu)。5.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、熱平衡系統(tǒng)及模具結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)壓鑄模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、熱平衡系統(tǒng)及模具結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)如圖3-40~42所示：圖3-40模具結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)過程圖3-41模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-42熱平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)其中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)柱數(shù)量和直徑，應(yīng)根據(jù)模具動(dòng)定模板尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)；熱平衡系統(tǒng)的加熱、冷卻通道應(yīng)根據(jù)模具熱平衡計(jì)算結(jié)果和壓鑄件缺陷分析結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.7導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)壓鑄模具的導(dǎo)向系統(tǒng)是保證壓鑄模具的動(dòng)模與定模的正確定位和導(dǎo)向的重要機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向系統(tǒng)通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，其主要零件有導(dǎo)柱和導(dǎo)套。3.7.1壓鑄模具導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則采用導(dǎo)柱導(dǎo)向的壓鑄模具導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵循以下原則：導(dǎo)柱(導(dǎo)套)對稱分布于模具主分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和防止模板發(fā)生變形；導(dǎo)柱(導(dǎo)套)的直徑應(yīng)保證有足夠抗彎強(qiáng)度；導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求；導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性；為了便于壓鑄件脫模，導(dǎo)柱安裝在定模板上。3.7.2壓鑄模具導(dǎo)向系統(tǒng)的形式根據(jù)導(dǎo)柱的數(shù)量和分布形式，壓鑄模具導(dǎo)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式可分為：四導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)四導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)導(dǎo)柱(導(dǎo)套)在模板上的布置如圖3-130所示：圖3-130四導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)四導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)導(dǎo)向、定位精度較高，且具有較高的強(qiáng)度，主要用于壓鑄件形狀特征v向尺寸較大的大、中型壓鑄模具中。3.7.3導(dǎo)柱直徑計(jì)算為使導(dǎo)向機(jī)構(gòu)具有足夠的剛性和定位精度，常用四導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)的導(dǎo)柱導(dǎo)滑段直徑的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：式中：F為壓鑄模具主分型面的表面積（mm2）3.8壓鑄模具零件建模由以上計(jì)算經(jīng)查《壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊》選擇合適的尺寸，用UG將各零件的實(shí)體模型創(chuàng)建出來。第4章UG壓鑄模具裝配建模在實(shí)際的壓鑄模具開發(fā)過程中有一個(gè)把模具零件裝配成部件（子裝配），再把部件裝配成壓鑄模具的過程。UG壓鑄模具裝配過程是通過UG裝配模塊，在模具零部件間建立裝配關(guān)系，快速將壓鑄模具組合成一個(gè)統(tǒng)一的整體。在UG壓鑄模具裝配過程中，通過UG配對條件在壓鑄模具部件之間建立約束關(guān)系，來確定壓鑄模具部件在產(chǎn)品中的空間位置。模具零件被裝配引用，而不是被復(fù)制到裝配體中。無論如何編輯模具零件，整個(gè)模具的裝配部件都保持關(guān)聯(lián)性，當(dāng)某個(gè)模具零件被裝配修改后，則引用它的裝配部件自動(dòng)更新。4.1基于裝配的壓鑄模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模4.1.1壓鑄模具及其組成零部件的裝配1.壓鑄模具裝配壓鑄模具是一個(gè)由相互間具有確定裝配關(guān)系的若干零部件組成的裝配體，該裝配體可分解為不同層次的子裝配體，分解最終的結(jié)點(diǎn)是壓鑄模具的組成零件。壓鑄模具裝配模型層次關(guān)系如圖4-47所示：圖4-47