铝合金摩托车手柄压铸模毕业设计Word格式.docx
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摩托车手柄技术要求为：
组织致密，表面光滑无熔接痕、无飞边，表面质量好。
1.2摩托车手柄的工艺分析
摩托车手柄结构的合理性、工艺性直接关系到其成型模具结构、类型、、生产周期与成本。
只有符合压铸工艺要求的有色金属制品的设计，才能顺利的成型，确保内在与外观的质量要求，达到高效率生产和低成本目的，在设计时应充分考虑这些因素。
分析摩托车手柄的结构特点可知，零件性能要求高，组织均匀，不允许有夹杂、裂纹、气孔、缩孔等缺陷，零件外形较小，净重80g，外形光滑圆润，各处壁厚比较均匀，固定端有两个侧向孔，需要抽芯成型，零件生产批量大，较适合压铸工艺生产，铸件如图1-1所示：
图1-1零件图
1.2.1摩托车手柄的脱模斜度
由于铸件摩托车手柄在冷却后产生收缩，会紧紧包住型芯或型腔突出的部分，为了使轴座能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对摩托车手柄的设计提出脱模斜度的要求，要求在设计铸件时或在设计模具时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。
经查表分析，该铸件的脱模斜度取1度，侧型芯部分的脱模斜度取也取为1度。
1.2.2摩托车手柄的壁厚
压铸件应该有一定的厚度，这不仅是为了压铸件本身在使用中有足够的强度和刚度，而且也是为了铝合金在成型时有良好的流动状态。
摩托车手柄壁厚受使用要求、铝合金材料YL108的性能、其几何尺寸以及成型工艺等众多因素的制约。
根据成型工艺的要求，应尽量使铸件各部分壁厚均匀，否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔，凹陷烧伤或者冷隔等缺陷。
压铸件壁厚的选择如下表1-2表所示：
表1—2推荐压铸件表面积相应的最小壁厚（单位：
mm）
压铸件表面积/mm2
合金种类
铅锡合金
锌合金
铝合金
镁合金
铜合金
≤25
0.5-0.9
0.6-1.0
0.7-1.0
0.8-1.2
1.0-1.5
>
25-100
0.8-1.5
1.2-1.8
1.5-2.0
100--250
1.8-2.3
2.0-2.5
250-400
2.3-2.3
2.5-3.5
400-600
2.0-3.0
2.8-3.5
3.5-4.5
600-900
---
2.5-3.0
3.0-3.5
3.5-4.0
4.0-5.0
900-1200
3.0-4.0
1200
----
4.0
摩托车手柄产品图反映出，其最大壁厚为18mm，最小壁厚为9mm，壁厚均匀。
1.2.3摩托车手柄的圆角
压铸件的边缘和边角都需带有圆角，可以增强压铸件某部位或者整个压铸件的机械强度从而改善成型时铝合金在模腔内流动条件，也有利于压铸件的顶出和脱模；
还可以使模具成型零部件加强，排除成型零部件热处理或使用时可能产生的应力集中问题。
因此压铸除了使用上的要求采用尖角或者不能出现圆角外，应该尽量采用圆角特征。
由摩托车手柄的产品图可知：
轴座所有边缘均带有圆角特征，最大圆角特征R=10mm，最小圆角特征r=2mm。
1.2.4摩托车手柄的孔和槽
压铸件上孔的形状不是很多。
压铸件只有表面孔和两个侧向孔，根据查表和经验所知，这些孔可以经过铸造得到。
侧孔符合铸孔直径与最大深度和斜度的关系，所以直接用型芯来成型。
槽也符合表的要求，可以用型芯直接来成型。
1.2.5摩托车手柄尺寸精度和表面粗糙
压铸件的尺寸精度是指成型后所获得的压铸件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。
一般而言，压铸件的尺寸精度是取决于成型材料和工艺条件引起的铝合金收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。
而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响压铸件的尺寸精度。
本产品表面质量和尺寸精度都要求比较高，图纸未注明尺寸精度，我们取IT4级精度。
1.2.6摩托车手柄的收缩率
铝合金经过成型后所获得的制品从热模具中拿出来后，因为冷却及其它原因而引起尺寸减少或者体积收缩的性质即铝合金的收缩性。
收缩性是每一种有色金属的固有特性之一，它因合金种类以及模具条件的不同而不同。
为使压铸件产品符合图纸要求，在设计模具时，对于收缩性总是可以补偿的。
但现在的资料还不足以使设计者准确精确的估计塑料各个部位的收缩程度。
对于收缩率本身的复杂程度及造成收缩的诸多原因间的相互关系，还需进行研究。
但从前人总结的经验可知，影响收缩率的因素大致可分为铝合金的性质、压铸件结构、模具结构、成型工艺条件等几方面。
对于摩托车手柄产品，图纸要求为YL108材料，理论收缩率为3～8/1000，而实际与理论是有区别的。
按照要求我们取6/1000。
2、压铸机设备的选择和校对
2.1压铸机的选择
1.压铸件的尺寸为176.36×
48.68mm，铸件质量为80g。
压铸件的生产属大批量生产。
压射比压P=80MPa。
2.初选注射机
根据压铸机选项用的基本原则，初选压铸机为 卧式冷压室压铸机型号为J1116
其工艺参数如下：
锁模力：
1600kN
压射力：
80—200kN
压室直径：
40，50，60mm
压射位置：
0，-70，-140mm
最大浇注量：
1.8kg
一次空循环时间：
7s压室定位直径：
110mm
压室定位高度：
10mm动座板行程：
350mm
压铸模厚度：
200—550mm拉杆内空间水平×
垂直：
440×
440mm
2.2校核
1）锁模力的校对：
一般情况下锁模力可按下式计算
F锁≥kp（A件+A浇）/10（2—1）
式中F锁----压铸机的锁模力，kN;
k-----安全系数，一般取k=1.25;
p-----压射比压，MPa;
A件----压铸件在主分型面上的正投影面积，多型腔模则为各型腔下投影面积之和，cm2
A浇----浇注与溢流，排气系统的正投影面积之和，一般也可能取A浇=0.3A件,cm2
在式（2—1）中p（A件+A浇）为主胀型力，本压铸模设有侧抽芯机构，在主分型面上会产生一个分胀型力Fz，这时锁模力为
F锁≥kp（A件+A浇+A芯tanα）/10（2-2）
式中A芯----侧抽芯成型端面投影面积，cm2
α----侧抽芯楔紧块的楔紧角，
将数据代入（2-2）F锁≥1.25×
50（25+25×
0.3+112.3×
tan15）/10=391.19kN
F锁=1600>
391.19kN，所以锁模力符合要求。
2）注射量校核
以质量表示，最大压铸质量为G室=1.8kg，要满足G室>
G浇
设每次浇注所需要的压铸合金的质量为G浇，那么：
G浇=G浇＋G件<
G室（2-3）
式中G浇----每次浇注时所需的压铸合金质量，g;
G件----零件的质量（g）；
G浇=（80+80）×
2÷
1000＝0.32kg,G室>
G浇，符合要求。
3）开模行程校核
压铸机的开模行程是有限制的，压铸件从模具中取出时所需的开模距必须小于压铸机的最大开模距离，否则压铸件无法从模具中取出。
经测得压铸件从模具中取出时最大开模距为80mm左右，压铸机的开模行程为350mm，符合要求。
2.3定型
预选J1116的压铸机经各项校核都符合要求，所以选择此种压铸机即卧式冷压室压铸机型号为J1116。
3、摩托车手柄压铸模具结构设计
3.1摩托车手柄压铸模具浇注系统的设计
3.1.1概述
浇注系统控制着压铸件在压铸成型过程中充模和补料两个重要阶段，对压铸件关系极大。
多型腔模具的浇注系统由主流道、冷料井、分流道、浇口几部分组成。
对于单型腔模具有时可省去分流道和冷料井，简单的只有一个圆锥主流道直接和压铸个相连，这段流道又叫主流道浇口。
摩托车手柄压铸模具浇注系统设计的内容包括：
根据摩托车手柄大小和形状进行流道布置、决定流道断面尺寸、浇口的位置选择、浇口形式和浇口截面尺寸以及溢流排气系统的确定等。
1）直浇道指紧接压铸机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融合金进入模具时首先经过它。
它与压铸机喷嘴在同一轴心线上，金属液在主流道中不改变流动方向，主流道形状一般为圆锥形或圆柱形。
2）内浇道将从直浇道来的铝合金沿分型面引入各个型腔的那一段流道，因此它开设在分型面上。
内浇道的断面有圆形、半圆形、正六边形、梯形、矩形、U字型等。
其中圆形、正六边形，需在动模和定模两边同时开槽组合而成；
其余断面可只开在定模一边和动模一边。
3）浇口是指紧接流道末端将金属液引入型腔的狭窄部分，主流道型浇口以外的各种浇口，其断面尺寸都比分流道的断面尺寸小得多，长度也很短，起着调节金属液流速度、控制补给时间等作用。
其断面形状常见的有圆形、矩形等。
3.1.2摩托车手柄压铸模具主流道设计
1）主流道为了有效地传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的铝合金熔体应该最后固化。
在卧式或立式压铸机用模具中，主流道垂直分型面，而角式压铸机用模具的主流道则开设在分型面上。
前者为了便于流道凝料的拨出，设计成具有
锥角的圆锥形，内壁有
以下的粗糙度，在内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不形成垂直于脱模方向的划痕，否则会发生脱出困难而造成成型中断。
主流道与喷嘴接触处多作成半球开的凹坑，二者应严密的结合，避免高压铝合金熔体溢出，凹坑球半径SR应比喷嘴球头半径Sr大，即SR=Sr+（0.4～1）mm，如若相反则主流道凝料无法脱出;
如大得太多则密封作用不好。
主流道小端直径应比压铸机喷嘴孔直径约大0.4～1mm，常取
，视制品大小及补料要求决定。
大端直径应比分流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜太大，一般取
。
由于主流道与压铸机的高温喷嘴反复接触和碰撞，选用优质钢材制作并经热处理提高硬度。
如下图3-1所示：
图3-1喷嘴与主流道衬套接触面的尺寸关系
SR=Sr+0.4～1（mm）D=d+0.5～1（mm）h
有的设计将主流道衬套的大圆盘设计成模具定位环，用来安装模具时作定位作用，并高出定模面5～10mm。
3.1.3内浇道系统设计
1）摩托车手柄压铸模具采用是的一模两腔，内浇道的设计应尽量保证各铸型均匀地顺序地充满，并均衡地补料，尽量缩短流道长度、降低浇注系统凝料重量。
浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心，一般在模板的中心上。
只有满足以上几点要求，适用于生产高精度的制品。
2）横浇道形状的设计横浇道常见断面形状有圆形、正六边形、梯形、U形、半圆形、矩形等数种，希望选取易于加工，且在流道长度和流道体积相同的情况下流动阻力和热量损失都最小的断面形状。
从减少热损失的角度出发其比表面积（即单位体积所具有的表面积，约等于断面周长与断面面积之比）应越小越好，从减少流动阻力的角度也有类似的结论。
各种断面形状如图3-2所示：
图3-2流道断面形状
圆形截面是横浇道比较理想的形状，但其加工的工艺性不佳，生产实际中不常用。
相对而言，梯形截面易加工，故在摩托车手柄压铸模具中横浇道截面形状设计成半梯形（w=25mm和20mm,h=6mm）。
如下图3-3所示：
图3-3横浇道
3.1.4浇口的设计
浇口直接与压铸件相连，把铝合金熔体引入型腔。
常用的浇口形式有直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口共11种。
浇口是浇注系统的关键部位，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在大多数情况下是整个流道中断面尺寸最小的部分，对充模流动起控制性作用，成型后制品与浇注系统从浇口处分离，因此其尺寸又影响着后加工工作量的大小和铸件外观。
摩托车手柄零件的模具就采用侧浇口，因为此种浇口加工容易，修整方便，并可根据压铸件形状特征灵活地选择进料位置，它普遍使用于中小型压铸件模具，且对各种铝合金的成型适应性均较强。
其最大特点是可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。
浇口封闭时间即补料时间,主要由浇口的厚度决定。
当厚度决定后,根据金属液的流动性能选择适当的剪切速率和流动速度,再依据摩托车手柄的重量确定浇口宽度，为了浇口方便制造，浇口宽度和横浇道宽度相等，只在厚度上作计算。
1、内浇口截面积的确定和厚度的确定
流量计算法计算公式如下：
An=G/
t（3-1）
式中An——内浇口截面积，mm²
;
G——通过内浇口的金属液总质量，g;
——液体金属的密度，g/cm³
（查表）;
Vn——充填速度，m/s;
t——型腔的充填时间，s。
通过内浇口的金属液总质量取制品的质量160g;
液体密度查表得2.4g/cm³
填充速度为15m/s;
型腔充填时间0.06s;
所以内浇口的截面积An=74mm²
本设计需要四个内浇口，上述内浇口宽度和横浇道一样，所以内浇口的厚度计算公式如下：
h=An/4w（3-2）
w——横浇口的宽度;
h——内浇口的厚度;
h=0.74mm
为了制造方便，在允许范围里取h=1mm。
内浇口长度查表可取3mm，倒角R0.2—R0.3mm。
3.1.5溢流槽的设计
溢流槽要便于从压铸件上去除，在去除后尽量不损坏铸件的外观，溢流口的厚度应小于内浇口的厚度，从而保证溢流口的金属液比内浇口的金属早凝固，使型腔内正在凝固的金属液形成一个与外界密封的空间，充分接受最终压力的压实作用。
溢流口与压铸件的连接处设置（0.3—1）45°
的过渡倒角，使之足够坚实，即能易于拌断，又不能在随同压铸件脱模时断开，而断开溢流包可能留在模具溢流槽上，也可能掉落在模具的空当处，给模具的清理带来困难。
为便了脱模，溢流口两侧应有30°
—50°
的脱模斜度，溢流口与压铸件的连接处应设置过渡倒角，以便于清除溢流包时不会损伤压铸件的基体。
但不宜采用圆弧过渡角，否则也不易清除。
溢流槽的布置应有利于排除型腔中的气体，有利于排除混有气体、氧化物分型剂残渣的金属液，有利于改善模具的热平衡状态。
如图3-4所示：
图3-4溢流槽
查表可知H=5mm,h=0.7mm,R=6mm,a=4.5mm,c=0.6mm,b=8mm,A=12mm,B=24mm.
3.1.6排气道的设计
当金属液注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、灰雾、银丝、表面轮廓不清、接缝、型腔不能安全充满等弊病；
同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤铸件，而产生焦痕。
而且型腔内气体压缩产生的反压力会降低充模速度，影响压铸周期和产品质量。
因此设计型腔时必须充分地考虑排气问题。
模具成型时的排气方法通常有以下几种：
1）利用分型面或配合间隙排气对于一般的小型塑件，当不采用特殊的高速注射时，可利用分型面排气或利用推杆与孔、推管与孔、脱模板与型芯、活动型芯与孔的配合间隙排气。
其间隙为0.03～0.05mm。
为了增加分型面的排气效果，可增加分型面的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕顺着排气方向。
为了增加推杆的排气效果，可将推杆后方距型腔5mm以外处的配合间隙加大，或将推杆的配合圆柱面磨出一小平面。
2）开设专用排气槽对大型铸件或高速压铸模，应开专用的排气槽，最常见的是在型腔周边的分型面上开排气槽，槽深在0.01～0.03mm之间变化，宽约5～10mm，随合金种类而定。
3）利用排气塞排气如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔深处镶排气塞。
4）强制性排气在气体滞留区设置排气杆或利用真空泵抽气，这种作法很有效，但是会在铸件上留有杆件等痕迹，因此排气杆应设置在铸件内侧。
零件摩托车手柄是小型铸件，我在设计时并没有专门的开设排气槽，而是利用分型面或配合间隙排气的。
排气道是型腔和浇注系统内的气体及分型剂挥发的气体得以逸出的通道。
型腔内的气体是影响金属液有序流动和产生七孔、气泡和缩孔等压铸缺陷的主要原因。
因此有序而充分地排出这些气体，可以减少型腔内的气体及压力，避免涡流产生的紊流，有利于型腔的顺利填充。
如下表3-1所示：
表3-1不同金属排气槽深度选择
合金种类
排气槽深度/mm
排气槽宽度/mm
说明
铅合金
黑色金属
0.10—0.15
0.05—0.12
0.15—0.20
0.05—0.10
0.20—0.30
8—25
1、排气槽在离开型腔20—30mm后可将其深度增大至0.3—0.4，以提高排气效果。
2、为了便于溢流的余料脱模，扁平槽的周边应有30°
的斜角或过渡圆角，并应有较好的表面光洁度。
3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，不宜过分增加其深度，以防金属液溅出。
根据上表格所示，模具排气槽深度取0.10mm，排气槽宽度取12mm。
3.2摩托车手柄压铸模具成型零部件的设计
3.2.1概述
1）根据摩托车手柄形状、摩托车手柄使用要求、材料YL108的成型性能等确定型腔的总体结构，其内容包括：
分型面位置、进浇位置、脱模方式等。
2）根据摩托车手柄尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上对应的成型尺寸。
3）根据成型时的铝合金熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核。
3.2.2型腔分型面位置和形状的设计
分开模具取出铸件的面，通称为分型面。
压铸模有一个分型面和多个分型面的模具。
分型面设计得是否得当，对制件质量、操作难易、模具机构复杂性有很大影响，主要应考虑以下几点。
1）摩托车手柄在型腔中放置位置的确定铸件从模具内取出时，一般只采用一个与压铸机开模运动方向垂直的分型面，特殊情况下才采用多个分型面。
应设法避免与开模运动垂直或倾斜的侧向分型和侧向抽芯，因为这会增加模具结构的复杂程度。
为此，在安排摩托车手柄在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相垂直或倾斜的方向有侧凹或侧孔。
2）分型面形状的决定摩托车手柄模具分型面是与压铸机开模方向相垂直的平面。
但也有将分型面作成倾斜的平面，这样的分型面虽然型腔制造和制品脱模比较容易，但加工较为困难。
3）分型面位置的选择因为分型面处不可避免地会在铸件上留下溢料痕迹，或拼合不准确的痕迹，故分型面最好不要选在制品光亮的外表面或带圆弧的转角处。
除了必须开设在摩托车手柄断面轮廓最大的地方，还应考虑以下几种因素。
（1）从摩托车手柄的推出装置方便考虑，分型时要尽可能地使轴座留在动模边。
摩托车手柄上型芯形状简单、长度适中，摩托车手柄对型芯的包紧力不是特别大，这种型芯可以设在定模边，而将凹模放在动模边。
这样开模后，铸件留在动模上，型芯已抽出，动模对铸件的包紧力很小，铸件容易脱模，故采用推杆推出铸件，这样不仅制造简单还节省了材料。
（2）从保证铸件摩托车手柄的尺寸精度，表面粗糙度出发，样品排放要对称，取分型面时最好把铸件分放在模具分型面的一侧一个。
（3）从排气效果考虑，摩托车手柄模具分型面应尽量与型腔充填时金属液的料流末端所在的型腔内壁表面重合。
3.2.3成型零件的结构设计
构成模具型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凸模、凹模、型芯、镶块、各种成型环、各种成型杆。
由于型腔直接与高温高压的金属液相接触，它的质量直接影响制件壳的质量，因此要求型腔有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性，以承受金属液的挤压力和流动力、摩擦力，有足够的精度和适当的表面粗糙度，以保证铝合金质表面的光亮美观、容易脱模。
一般来说，成型零件都应进行热处理，或预硬化处理，使其具有一定的硬度。
1）凹模的结构设计凹模的结构有整体式凹模和组合式凹模。
组合式凹模按组合形式的不同可分为整体嵌入式凹模、局部镶嵌式的凹模、四壁拼合的组合式凹模、底部大面积镶嵌组合式凹模等。
（1）整体式凹模整体式凹模是一整块金属切削加工而成，特点是牢固、不易变形，刚度、强度可得到保证，但更换成型部分不方便。
因此整体式凹模常用在形状简单的中、小型模具上或大型注射力要求高的模具上。
（2）整体嵌入式凹模为了便于加工，保证型腔沿主分型面分开的两半合模时的对中性，常将小
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