景德镇陶瓷学院汽车阀盖毕业设计Word格式文档下载.docx
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本次设计的阀盖零件具有形状复杂、壁薄、加工面多和气密性要求高的特点。
熔融金属进入模具型腔中，气体也随其一起进入到型腔，它不仅阻碍熔融金属的流动，而且，合金凝固后留在铸件中会形成气孔。
特别是对此类薄壁但形状复杂的零件，型腔对收缩的阻力大，其成型过程复杂，液体金属在流动过程中极易裹气好形成紊流。
铝合金材料的熔点温度高，粘模严重，流动时对型腔的冲刷和侵蚀也较严重。
而浇注系统的位置和大小是解决这些问题的关键，因为通过控制内浇口的截面尺寸可以不仅保证合金液的流向，还可以使其具有一定的流量流速和压力，零件在成型过程中表面能得到很好的冷却，形成较厚的冷凝层，这也是保证气密性的重要途径。
因此，本次设计的难点在于深刻理解浇注系统和铸件成型的关系，冷却系统和气孔、粘模的关系，合理设计浇注系统和冷却系统。
3压铸机的选择
设计压铸模与选用压铸机实际上是压铸系统的整合，除计算锁模力、安装尺一寸和压射重量外，最重要的还有压铸机与压铸模之间的压射能量供需关系，特别对结构复杂，质量要求高的压铸件或安全件。
大型压铸件的压铸模，更需要进行这方面的核算。
压铸机与压铸模的压射能量供需关系，或进一步可说成工艺优化，可从机器的pQ2图与模具特性中求得。
根据锁模力选用压铸机是最常用的方法，但对一些重大零件、安全件以及高质量要求的零件仅依锁模力一项不足以保证满足要求，还必以压射能量为基础优选压铸机。
3.1压机的初步选定
一般来说,根据锁模力选用压铸机是最常用的方法，但对一些重大零件、安全件以及高质量要求的零件仅依锁模力一项不足以保证满足要求，还必以压射能量为基础优选压铸机。
初步地选择压机可通过计算模具所需锁模力来选用.
3.1.1主算压铸机所需的锁模力
根据铸件结构特征、技术要求和合金种类选用合适的比压，结合模具结构的考虑，估算投影面积，便得到压铸该压铸件所需压铸机锁模力。
F锁≥K〔F主+F分）3-1
式中F锁—压铸机应有的锁模力（kN）;
K—安全系数（一般K=1.25）
F主—主胀型力、作用在分型面上的投影面积，包括浇注系统、溢流排气系统的面积的
力[kN），按式（3-2）算出;
F分—分胀型力，作用在滑块楔紧块上的法向分力所引起的胀型力之和（kN）按式（3-3）
3.1.2确定比压
比压是保证铸件质量的重要参数之一。
根据铸件特征和要求以及合金种类按表选择。
根据压铸模设计大典推荐比压,对于而气密性年或大平面薄壁件,材料为铝合金的推荐值为80-120MPa,因而本次模具设计选用比压P=100MPa.
3.1.3计算胀型力
计算主胀型力F主=A*p/103-2
式中F主—主胀型力（KN）A-铸件在分型面上的投影面积，多腔模则为各腔投影面积之和，一般另加30%作为浇注系统与溢流排气系统的面积（cm2）P—比压（MPa）
由Pro/E分析可知,铸件与浇注系统,溢流排气系统在分型面上投影面积为
A=14808*10-2cm2由上可知比压P=100MPa
则有F主=A*p/10=14808*10-2*100/10KN=1481KN
3.1.4计算分胀型力
有滑块芯时计算分胀型力
F分=Σ（A芯*P/10）*tanα3-3
式中F分—由法向分力引起的胀型力，为各个型芯所产生的法向分力之和（kN）;
A侧向活动型芯成型端面的投影面积（cm2）;
P—比压（MPa）α—楔紧块的楔紧角（°
）
Pro/E分析得A芯=747.5cm2楔紧块的楔紧角α=12°
P=100MPa
通过式3-3主算可得F分=15.89KN
通过以上计算得得出压锁模力F锁≥K〔F主+F分）=1870KN
根据计算,选择压机为力劲压铸机-DCC500T
该压机基本参数为DCC500T压铸机参数说明：
锁模力：
500T（5000KN）
最大模厚：
850mm
最小模厚：
350mm
锤头伸出量：
250mm
锤头直径：
φ70mm;
φ80mm;
φ90mm
射料套筒外径：
φ165mm凸出机座15mm
顶出距离:
120mm
4浇注系统和溢流排气系统的设计
浇注系统的主要作用是把金属液从热室压铸机的喷嘴或冷室压铸机的压室导人型腔内。
浇注系统和溢流、排气系统与金属液进入型腔的部位、方向、流动状态、型腔内气体的排出等密切相关，并能调节充填速度。
充填时间，型腔温度等充型条件。
其设计是压铸模设计的重要环节。
4.1浇注系统的设计
金属液在压力作用下充城型腔的通道称为浇注系统。
浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇口所组成。
4.1.1选择浇注系统的种类
根据铸件的工艺分析,此压铸模选用锥形切向浇道系统.该系统选择适用于内浇口较宽的压铸件〔内浇口宽度可大于0.5mm）.在整个内浇口宽度上金属液的流向角变化很小，金属液的流动方向可控。
可以最大限度地减小金属液的流程，有利于薄壁压铸件的生产。
但加工较复杂.其形结构如图4-1所示
图4-1锥形切向浇道系统图4-2分流道截面形状
4.1.2内浇口的设计
内浇口在压铸模设计中非常重要，决定着金属液充填型腔时的流量、速度、充填顺序和流动状态。
内浇口设计的好，会给压铸生产提供一个较为宽松的工艺范围，容易压出合格铸件;
反之，则会造成较高的废品率，甚至模具报废。
在内浇口设计的诸多因素中，位置、导入方向、截而大小与形状最为重要。
a内浇口位置的选择
内浇口位置的选择受铸件结构、壁厚变化、使用要求、压铸机种类等各方而影响。
实际设计中很难全部满足上述要求，所以在满足质量的前提下，往往采取折衷的方案。
（1）尽量设计在铸件的厚壁处。
实际生产中发现，早期的几种充填理论都有很大的局限性。
型腔的形状复杂多变，充填形态多种多样，不同型腔的部位有不同的充填形态，其决定因素是型腔截面的变化。
根据流体力学的相应观点，金属液从大截而流向小截而，应近似全壁厚充填;
反之，则呈喷射充填形式。
对于压铸的气孔缺陷而言，近似的全壁厚充填能够在一定程度上克服这种缺陷，因此应把内浇口设置在厚壁处。
同时，厚壁处容易产生气孔，内浇口离厚壁处愈近，对该处的增压和补缩效果愈好，该处气孔愈小。
（2）尽量设计在铸件重要部位附近。
离浇口较近的地方是金属液流经段，流经段的铸件的内、外部质量都较好。
而远离浇口的位置往往是金属液充填的终停段，往往料温较低，是金属液撞壁折返或多股液流汇合处，紊流严重，气孔、夹渣、花纹、冷隔等缺陷较多。
因此，尽量不把铸件要求较高的部位放在终停段。
（3）尽量选用中心浇口。
中心浇口与边浇口相比，从中心浇口到型腔末端的流程较短，转折较少，动能损失少。
中心浇口一般都位于型腔中间，金属液可以从型腔深处流向分型面，有利于排气，能够减少欠铸、冷隔、气孔等缺陷。
所以即使在卧式压铸机上，也尽量设计成两次分型的中心浇口。
b内浇口大小与形状
内浇口设计方法很多，其截面的基木形状是扁平矩形。
在同一截而积卜可以有不同的宽度和厚度，而宽度和厚度的选择，直接影响填充的速度和流量，进而影响填充效率。
（1）内浇口截而积。
我国压铸模设计手册上推荐的式
（1）是通过金属液以一定的速度和在预定的时间内充满型腔而得来的:
A=G/ρνT（4-1）
式中A—内浇口而积，mm2
G—铸件重量，g
ν—内浇口处金属液的流速，m/s
ρ—液态金属密度，g/cm3
T一充填型腔的时间S
金属液流速可以从图4-1中查出，该图是根据实际压铸经验，依据壁厚和充填长度两个因素来确定的。
图4-2铸件壁厚,充填长度和流速的关系
图4-3铸件壁厚和充填时间的关系
由以上图4-2,4-3中可查出此零件相对应的内浇口处流速V=40m/s,
充填型腔的时间T=40ms
从而可得内浇口面积为A1=1356mm2
（2）内浇口厚度。
内浇口的厚度可用凝固模数法确定。
凝固模数M=V/A（4-2）
式中V—压铸件体积，cm3A—压铸件表而积，cm2
由PROE里模型分析可知:
压铸件体积为0.27cm3压铸件表面积为6.74cm2
可求得M=3.2mm
浇口厚度dA1合金:
d=3.7M+0.5（mm）（4-3）
=3.7*3.2+0.5mm=12.34mm取厚度为12mm
4.2溢流排气系统的设计
为了提高铸件的质量，在金属液充填型腔的过程中，应尽量排除型腔内的气体，也应排除混有气体和被涂料残余物污染的金属液，设置溢流槽和排气槽是重要的措施之一。
4.2.1排气槽的设计
铝合金压铸模设置排气系统的目的，是为了在金属液充填过程中将压铸时产生的气体尽可能多地排出模具，以减少和防_比压铸件中气孔、充不满等缺陷的产生，保证铸件的质量和性能。
这些气体包括每一次压铸过程前滞留在型腔中的气体，金属液凝固而析出的气体等。
通过对压铸充填过程的全面认识，分析其应设置的位置，以及根据气体动力学原理确定排气道最小截面等措施，以期达到优化排气系统设计的目的。
本次压铸模设计的压铸件材料为铝合金,根据铸件材料选择排气槽的深度为0.1-0.15mm,排气槽宽度为8-25mm.
设置排气槽时应注意:
1）排气槽在离开型腔20-30mm后，可将其深度增大至0.3-0.4mm，以提高其排气效果
2）在需要增加排气槽面积时，以增大排气槽的宽度和数量为宜，不宜过分增加其探度，以防金属液溅出
4.2.2溢流槽的设计
a溢流槽的作用
l）排除型腔中的气体，储存混有气体和涂料残渣的冷污金属液，与排气槽配合，迅速引出型腔内的气体，增强排气效果。
2）控制金属液充填流态，防止局都产生涡流。
3）转移缩孔、缩松、涡流裹气和产生冷隔的部位。
4）调节模具各部位的温度，改善模具热平衡状态，减少铸件流痕、冷隔和浇不足的现象。
5）作为铸件脱模时推杆推出的位置，防止铸件变形或在铸件表面留有推杆痕。
6）当铸件在动、定模型腔内的包紧力接近相等时，为了防止铸件在开模时留在定模内.在动模上部置溢流槽，增大对动模的包紧力，使铸件在开模时被动模带出。
7）采用大容量的溢流槽，置换先期进人型腔的冷污金属液，以提高铸件的内部质量。
8）对于真空压铸和定向抽气压铸，溢流槽处常作为引出气体的起始点。
9）作为铸件存放、运输及加工时支撑、吊挂、装夹或定位的附加部位。
b溢流槽的布置
选择溢流槽布置在分型面上,这样布置的溢流槽结构简单，其截面形状一般为梯形或半圆形。
要求容量较大时，可采用动模、定模两个型腔组成的溢流槽，并设置推杆.
溢流槽的布置应有利于排除型腔中的气体，排除混有气体、氧化物、分型剂残渣的金属液，改善模具的热平衡状态。
溢流槽的布置主要在以下部位:
1.在金属液最先冲击的部位和内浇口两侧,在金属液最先冲击的都位和内浇口两侧设置槛流槽，排除金属液流前头的气体、冷污金属液、稳定流态、减少涡流，并将折回浇口两侧的气体、夹渣排除;
2.型芯背面金属液汇合处.型芯背面区域是金属液在充填过程中被型芯阻止所形成的死痛，也是由气体和夹渣形成铸造缺陷之处，故经常布置溢流槽，以改善铸件的质量;
3.型腔内金属液汇合处.于在压铸过程中，由于铸件结构和工艺条件所限，往往不易完全达到理想的流态，在几股金属液的汇合处，也是气体、冷污金属液、涂料残渣最集中的区域，应设置溢流槽来改善充填、排气条件;
4.金属液最后充填的部位.在金属液最后充填的部位，合金温度和模具温度比较低，气体、夹杂较集中，故应设置溢流槽以改善模具热平衡状态，改善充填、排气条件;
5.铸件局部厚壁处.铸件厚璧处最易产生气孔，缩松等缺陷，为了改善厚壁处的内部质量，经常采用大容量的溢流槽和较厚的溢流口，以充分地排除气体和夹渣。
转移缩松部位，改善内部质量;
6.主横浇道端部.将冷污金属液、涂料残渣和气体贮藏在主横浇道端部的大容量溢流槽中，同时对金属液的流态有一定的稳定作用.
具体的溢流槽外形及尺寸见2D图.
5成型零件的设计
根据厂家要求,这套模具使用寿命要达到8万次以上.因此,模具关键成型部分所选用的材料及成型零件的结构形式的选择都非常重要.由以上工艺分析可知,压铸件底部有气密性要求,要经过后加工,可将分型面选在压铸件的底部.这个阀盖包含有底部四个直径较小的孔和顶面六个孔,其中顶面的四个是需要后加工出螺纹的通孔,一个直径较大的通孔.若将凸模设计成整体形式,则以上孔位处在模具工作过程中很容易损坏,这样将造成模具的报废.零件的侧面有成型孔,要保证抽芯方便需在此处设置滑块.因而可对这些部位做成镶针,若有损坏时只需更换镶针就可以了.这就提高了模具寿命并且保证成型出来的零件合格率高.前后模芯及镶针材料根据使用寿命的要求,选用DH31-S.热处理:
46-48HRC.该材料具有较高的耐磨性和韧性,淬透性良好.可用于制作大批量生产用的大型压铸模.
5.1主要成型零件的尺寸计算
影响铸件精度的因素有很多如铸件结构,模具结构以及成型部分的制造误差和配合间隙,收缩率的选择,压铸工艺和生产操作因素,压铸合金的化学成分,压铸机的性能等.根据以上影响铸件精度的因素,要对成型尺寸进行精确计算较为困难.为保证铸件的尺寸精度在所规定的公差范围内,在计算成型部分制造尺寸时,主要以铸件的偏差傎以及偏差方向作为计算的调整值,以补偿因收缩率变化而引起的尺寸误差,并考虑试模时有修正的余地以及正常生产过程中的模具磨损.模具成型尺寸的基本计算公式为:
A'
+Δ'
=（A+Aψ+nΔ-Δ'
）+Δ'
---计算后的成型尺寸（mm）,A--铸件的基本尺寸（mm）;
ψ--铸件的计算收缩率;
N--补偿和磨损系数.当铸件为GB1800-79中的IT11-13级精度时,压铸工艺不易稳定控制或其它因素难以估计时,取n=0.5;
Δ--铸件偏差（mm）;
Δ'
--模具成型部分制造偏差（mm）.
5.1.1型芯尺寸的计算
为简化型芯尺寸计算公式,铸件的偏差规定为上偏差.当偏差不符合规定时,应在不改变铸件尺寸极限值的条件下,变换公称尺寸及偏差值,（变为正公差）以适应适应计算公式.型芯尺寸计算公式为:
d'
-Δ'
=（d+dψ+0.7Δ）-Δ'
--型芯尺寸（mm）;
d--铸件内形的最小极限尺寸（mm）
Ψ--压铸件计算收缩率（%）;
Δ--铸件公称尺寸的偏差（mm）;
--成型部分公称尺寸的制造偏差（mm）
前后模外形结构可见附录二.前模上需要设置6个镶针,CAD图上可见其镶针编号为P6,P7,P8,P9,P10,P11.其中P7,P8,P9,P10完全一样.根据要求对其成型部分尺寸的设计计算如下:
取模具的制造公差为Δ'
=1/4Δ
后模镶针P7型芯尺寸:
φ11.1+0.4mm
d7'
=（11.5+11.5*0.005+0.7*0.4）-0.1mm
=11.44-0.1mm
后模镶针P6的型芯尺寸:
φ14.27+0.4mm
d6'
=（14.27+14.27*0.005+0.7*0.4）-0.1mm
=14.62-0.1mm
后模镶针P11的型芯尺寸:
φ31.62+0.254mm
d11'
=（31.62+31.62*0.005+0.7*0.254）-0.064mm
=31.96-0.064mm
此镶针成型部分尺寸较长,直径较大,需设置点运水.以提高模具的使用寿命,减少铸件缺陷.
前模镶针P2的型芯尺寸:
φ7.54mm
d2'
=7.54+7.54*0.005mm
=7.87mm
中心距,位置尺寸
L'
±
=（L+LΨ）±
--成型部分的中心距离位置的平均尺寸（mm）
L--铸件中心距离,位置的平均尺寸（mm）
Δ--铸件中心距离,位置尺寸的偏差（mm）;
--成型部分中心距离位置尺寸的偏差（mm）
中心尺寸:
φ88.9mm
则有:
=（88.9+88.9*0.005）±
0.38/4mm
=89.34±
0.095mm
5.2前后模芯部分的设计
前后模芯的设计外形如图5-1和5-2所示.
图5-1上模2D图
图5-2下模2D图
6模架的设计
模架是固定和设置成形镶块.、浇道线块、浇口套以及抽芯机构、导向零件等的基体。
主要构件有动、定模座板.动、定模套板，.支承板，卸料板以及定位销、紧固零件等。
设计模架时主要根据已确定的设计方案，对有关构件进行合理的计算、选择和布置。
6.1模架设计要点
1）模架应有足够的刚性、在承受压铸机锁模力和金属液压力的情况下，不发生影响工作的变形。
2）为便于模架的吊运和装配，在动、定模模架上应安装吊环螺钉。
3）型腔的反压力中心应尽可能接近压铸机合模力中心，以免压铸机受力不均.造成合模不严。
4）模架在压铸机上的安装位置应与压铸机的规格一致，推出机构受力中心要求与压铸机的推出装置基本一致。
当推出机构偏心时，应加强推板导柱的刚性，以保持推板推出时运动平稳。
5）镶块到模架边缘的模面上需留有足够的部位以设置导柱、导套、销钉、紧固螺钉。
对设有抽芯机构的模具，模板边框应满足导滑长度和设置楔紧块的要求。
5）连接模板用的紧固螺钉和定位销钉的直径和数量，应根据受力大小选取。
位置分布应均匀。
7）模具的总厚度必须大于所选用压铸机的最小合模距离。
6.1.1模架基本要求
1.模架分形表面需光亮,平整,无明显的划伤,碰伤;
2.所有垂直面垂直度不得超过0.02MM;
3.模架上下平行度应小于0.05MM;
4.复位杆配合段为40-60MM,其它避空;
5.复位杆头部不能倒角,复位孔口不能倒角;
6.吊环孔深大于40MM.
6.2模架的选择
根据所设计的前后模的最大外形尺寸,选用4555的角架式模座,其结构如图6-1所示.角架式模座是模座中最简单的一种结构.制造方便，重量轻，节省材料。
推板导柱固定在套板（不通孔式）上。
模座的设计应满足推出距离的要求，必要时还可用以调整模具的总高度，满足压铸机对模具最小高度的要求。
图6-1角架式模架
动模应能可靠地固定于压铸机的动模安装板上，如使用紧固螺钉，可在模座上设里"
U"
形槽，如使用压板固定，则可在模座上设置安装槽俗称码模槽.其尺寸为A=30mm,B=50mm,C=30mm.动定模板为便于安装和搬运,需设置吊环.根据模板重量和模具安装好后的整体重量,选用M30的吊环,上下模板对称分布各布置四个吊环孔.
这套模具中,前后模采用不通式模板固定.模具外形较大,要承受的压力也较大,因而需在两模脚之间设置撑头.撑头设计置在模具最受力的位置,合模时可防止动模板变形.在动模板底部增设计四个撑头,具体布置可见模具总装图.
撑头外形尺寸为:
φ40mm*185mm材料为45#钢.撑头上开有M12的螺钉固定孔,用M12的螺钉将撑头固定在动模板上.
根据模具整体要求,模脚采用6个M22的螺钉固定,螺钉总长为195mm,其中有效螺纹段长度为（2-3）*M22,取有效长度为50mm.模脚上也应开设吊环孔,根据设计需要选用M16的吊环孔.
模架及其它标准件的选用如下:
上模板：
L/mm*B/mm*H/mm=550mm*450mm*175mm
下模板：
L/mm*B/mm*H/mm=550mm*450mm*200mm
导柱：
d/mm×
L/mm=φ40mm×
265mm
导套：
L/mm×
h/mm=φ40mm×
197mm×
φ55mm
顶针固定板：
l/mm*b/mm*h/mm=445mm*234mm*25mm
顶针板：
l/mm*b/mm*h/mm=445mm*234mm*30mm
顶针导柱:
d/mm×
L/mm=φ30mm×
190mm
顶针板导套:
h/mm=φ30mm×
50mm×
φ40mm
6.3模具厚度及动模板行程核算
6.3.1模具厚度核算Hmin+10mm≤H设≤Hmax-10mm
Hmin--说明所给定的模具最小厚度（mm）,H设--设计厚度（mm）,Hmax--说明所给模具最大厚度.
这套压铸模中,H设=H上+H下+H模脚
H上--上模板高度（mm）,H下--下模板高度（mm）,H模脚--模脚高度（mm）
则有H设=175+200+185mm=560mm
有Hmin+10mm
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