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2008年优秀学士学位论文集

阀盖压铸模设计

T433-5陈方

指导老师董艺

摘要：

本文对汽车制动系统上的重要零件阀盖零件进行压铸工艺分析，并确定分型方案、浇注系统位置和大小、抽芯方案等。

然后选择合适的压铸机及相关参数。

在此基础上，进一步确定模具整体结构布置方案。

最后采用Pro/E软件，最终完成阀盖压铸模的模具设计。

关键词：

阀盖压铸模铝合金Pro/E

ABSTRACT：

Inthispaper,theprocessingofdiecastingofavalvecoverwhichwasoneofthemostimportantpartsofAutomotiveBrakeSystems,wasanalyzedtheoretically,thenconfirmingtheschemeofparting,thedesignofpouringsystemaswellasthepositionandsize，theschemeofvolitantcoresandsoon.Moreover,selectingrightlydie-castingmachineandrelatedparameters，Basedontheseaspects，confirmingthewholeschemeofdiestructure.Intheend,molddesignwascompletedbyPRO/E.

Keyword:

valvecoverDie-castingmoldaluminumalloyPro/E

1课题来源及意义

本课题来自东风（十堰）有色铸件有限公司，其产品以汽车类压铸件为主。

作为一种少、无切削的成形方法，压铸具有生产效率高，铸件尺寸精度高，表面粗糙度好，经济指标优良的优点，可以节省大量机加工工序和设备，节约原材料。

在节能降耗，追求可持续发展的浪潮中，铝合金压铸在在汽车业获得了广泛的应用和迅速的发展。

2零件结构特点及工艺分析

本次毕业设计的零件是汽车制动系统上的阀盖，重量为0.57Kg，材料为YL113铝合金,年生产纲领十万件。

其结构如图1所示。

图1阀盖图2分型面

该阀盖最大外形尺寸87.9×87.9×96mm，形状比较复杂，平均壁厚3mm。

有四处直径小但深度大的通孔，两处M14-6H螺纹孔，内部有深孔。

内腔为安装配合面，尺寸精度和粗糙度要求高。

该零件不允许有有疏松、针孔等铸造缺陷，并且要求在800－850KPa气压下不允许漏气。

对于装配面，采用机加工的方式来保证尺寸精度和粗糙度要求，加工余量0.5mm。

螺纹孔采用铸出底孔的方式，由机械加工完成扩孔和攻螺纹，底孔尺寸分别ф12mm为ф14mm。

出模斜度1°～2°。

有加工要求的孔，尺寸保证大端，有装配要求的非加工孔尺寸保证小端，其余保证大端。

收缩率确定为0.6%。

设计时，应重点保证内腔部位的内部质量，避免加工后出现气孔。

3压铸模设计

3.1确定分型面

分型面如图2所示，以该压铸件外底面端面作为分型面，侧面采用活动镶块成型，并采用抽芯结构，螺纹过孔采用型芯对接方式，以减少铸件清理时掉肉。

零件底面端面在该件的最大截面处，利用压铸件的包紧力使之在开模时留在动模一侧。

并且，这样分型有利于保证铸件的尺寸精度和外观质量，也有利于排气和利于简化模具结构。

3.2压铸机选择

根据锁模力选择压铸机，锁模力按下列公式计算：

F锁≥K（F主+F分）

（1）

式中，F锁--压铸机应有的锁模力（KN）；K--安全系数，一般取1.25；F主--主胀型力（KN）；F分--胀型力（KN）。

3．2．1主胀型力的计算

F主＝AP/10

（2）

式中，F主--主胀型力（KN）；A--铸件在分型面上的总投影面积（cm2），一般增加30%～50%作为浇注系统及溢流排气系统面积，这里A=126.51cm2；P--压射比压（MPa），考虑生产实际，并按常用铝合金压射比压推荐值选取P=90MPa

计算得F主＝1138.59KN

3．2．2分胀型力的计算

（3）

式中：

F分--分胀型力（KN）；P--压射比压（MPa），同上，取P=90MPa；A芯--侧向活动型芯成型端的投影面积（cm2），这里A=58.85cm2；

α——楔紧块的楔紧角（度），这里取21°。

计算得F分＝202.81KN

因此，F锁≥K（F主+F分）=1677.25KN

根据上述计算和工厂现有设备的负荷情况，采用一模一件，选用锁模力为4200KN的冷室卧式压铸机，压室直径为Φ50mm，压室偏心100mm。

3.3浇注系统设计

阀盖的浇注系统设计示意图，如图4所示：

图4阀盖的浇注系统

由于直浇道处于高温环境，容易损坏，为了方便更换，采用直浇道和浇口套一体构成，并采用分流锥稳定合金液的流向，减少金属消耗量，便于活塞的跟踪顶出。

横浇道截面设计为扁梯形，深度12mm，宽度40mm，两侧出模斜度15°，底部圆角3mm。

内浇口设计是浇注系统设计的核心。

内浇口设计在静模一侧，合金液从动模侧引入。

内浇口截面积的确定是浇注系统设计的重要环节，按下列经验公式计算:

Ag=G/（ρVgt）（4）

式中：

Ag--内浇口截面积（cm2）；ρ--合金的密度（g/cm3）,这里取2.4g/cm3；G--通过内浇口的金属液质量（g）,这里为604.5g；Vg——内浇口处金属液的流速（m/s）,这里取38m/s；t--型腔充填时间（s）,这里取0.055s。

计算得Ag=120.5mm2

因此，设计内浇口厚度为2mm，宽度为60.5mm.

溢流槽和排气槽是浇注系统中不可缺少的部分。

在铸件的四个角的位置设置大容量溢流槽，调整金属液的流向，收集冷污金属液和气体。

溢流槽采用梯形截面，开设在动模上，其上设置推杆，增大铸件推出时的受力面，减少压铸件变形。

排气槽置于溢流槽的后面，用于排出型腔中的气体。

排气槽的尺寸为：

深度0.2mm，宽度16mm。

3.4模具结构设计

3．4．1成型零件结构

模具成型零件采用镶拼式结构，利于易损件的更换，降低模具制造成本。

型芯/镶块采用台阶式结构固定，这种结构制造和装配简便。

对于有方向性的型芯/镶块，这里采用了两种方式防转。

对于比较小的型芯，采用平面式结构，即在其固定台阶上磨出一直边，与其相关的装配面配合。

对于较大的活动型芯/镶块，采用方形台阶，一周均为配合面，同时，增加销钉式结构来定位。

3．4．2抽芯结构

采用斜杠抽芯机构，其特点是结构简单紧凑、动作安全可靠、加工制造方便。

抽芯行程分别为26mm和52.5mm。

采用T形滑块结构，其中导滑槽采用镶拼式结构，这样的结构加工方便，维护简单。

滑块的限位采用定位钉结构来实现。

模具结构如图5所示。

图5模具结构图

3.5冷却系统设计

静衬模采用循环水道来实现型腔的冷却。

形成铸件内腔的型芯采用如图6“点通水”结构来冷却。

1.铜管2.通水器3.通水接头4.通水塞5.O形圈铜管6.铜管

图6“点通水”结构

4基于Pro/E的模具CAD设计

4.1建模

在Pro/E的PART模块中，综合运用多种特种命令，完成阀盖零件的三维建模。

4.2开模

在Pro/E的MOLD模块中进行开模，主要是完成型腔、型芯、成型镶块的设计，这是整个CAD设计的核心部分。

1）进入MOLD模块，导入零件模型，系统自动生产为参考模型；

2）根据合金的特性，设置收缩率为0.6%；

3）创建工件，并将参考模型与工件装配在一起；

4）创建模具体积块，具体就是设计型芯、活动型芯和活动镶块。

进入MoldVolume,创建型芯/镶块，方法与Part造型一样，关键步骤是采用TrimtoGeom命令与参考模型进行关联。

5）创建分型面，即定义动静衬模的分模面。

6）分割体积块，其实质是将工件分割为衬模、型芯以及镶块。

7）抽取体积块。

在MoldVolume中，将衬模、型芯及镶块体积块一次抽取出来；

图7开模完成后的爆炸图

完成后的型腔如图7所示。

4.3结构件建模

成型零件开模成功后，在MOLD模块中，用创建零件、修改零件的方法，进一步完成动、静模、固定板、推板、滑块、抽芯等其他模具结构元件的三维造型。

4.4出图

在DRAWING模块中,完成铸件图和全套模具的工程图。

5模具校核与模具工作原理

在上述设计完成之后，对锁模力、压室容量、模具厚度、开模行程等数据进行校核，确保模具能正常工作。

模具的动作过程如下；合模—压射—凝固—开模—顶出—预复位—合模。

在合模/开模过程中，利用固定在静模上的斜杠实现插芯/抽芯动作。

6毕业设计总结

通过这次的毕业设计，从查阅资料计算数据到计算机绘图，我们都学到了不少东西，在压铸模设计方面受益匪浅，增大了专业知识面的宽度和深度，锻炼了动手能力，为以后的工作打下了很好的基础。

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