阀盖压铸模设计小论文.doc
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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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