单元5-2-1“4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计课件.ppt

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学习情境学习情境55铝合金压铸模具设计与制造铝合金压铸模具设计与制造“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸成型工艺分析压铸成型工艺分析“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具计算机辅助设计压铸模具计算机辅助设计“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具制造压铸模具制造“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具装配、试模压铸模具装配、试模学习情境学习情境55铝合金压铸模具设计与制造铝合金压铸模具设计与制造设计任务简介设计任务简介产品名称：

产品名称：

4C50缸盖缸盖材料：

材料：

YL113（ADC12）产量：

产量：

10万万/年年型腔数量：

型腔数量：

1CAV.模具类型：

模具类型：

冷压室压铸模冷压室压铸模产品收缩率：

产品收缩率：

0.40.6技术要求：

技术要求：

表面质量要求比较高，气密性实验（要求在充气压力表面质量要求比较高，气密性实验（要求在充气压力70705KPa5KPa下，不允许泄露下，不允许泄露）4C50缸盖三维图缸盖三维图“44冲冲5050型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计4冲冲50型汽缸盖模具结构设计方案分析型汽缸盖模具结构设计方案分析1.要求分析要求分析了解压铸件图纸要求，进行压铸件结构工艺了解压铸件图纸要求，进行压铸件结构工艺性、尺寸精度、材料、生产批量、客户特殊性、尺寸精度、材料、生产批量、客户特殊要求分析要求分析确定压铸模具类型确定压铸模具类型确定压铸模具结构确定压铸模具结构“44冲冲5050型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计根据图纸要求，本零件的材料是铝合金，牌号YL113（ADC12），属于典型的压铸壳体零件，无侧向分型机构，采用一模一腔，平均壁厚为3mm，适合与压铸成型，尺寸精度主要体现在内腔和密封槽上。

2.模具结构方案的确定方法：

根据压铸件的生产批量及压铸件精度要求确定模具型腔数目。

根据压铸件的形状尺寸大小确定模具成型零件的结构形式、浇注系统、推出机构、冷却形式。

1.按分型面和型腔的相对位置分类按分型面和型腔的相对位置分类“44冲冲5050型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计分型面的基本类型分型面的基本类型（a）（b）（c）（d）（e）“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计分型面的基本类型：

分型面的基本类型：

（a）（b）（c）（d）（a）平直分型面（b）倾斜分型面（c）阶梯分型面（d）曲面分型面按分型面的形状分类按分型面的形状分类“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计单分型面单分型面压铸模通常只有一个分型面，称为单分型面;多分型面多分型面对于有些压铸件，由于结构的特殊件，以及为了使模具更好地适应压铸生产的工艺要求，往往需要再增设一个或两个辅助分型面，称为多分型面。

分型面的基本类型：

分型面的基本类型：

分型面应选在压铸件外形轮廓尺寸的最大截面处；分型面的选择应使压铸件开模后留在动模；分型面选择应保证压铸件的尺寸精度和表面质量；分型面的选择应有利于排气；分型面的选择应有利于模具加工；分型面的选择应尽量防止减少侧向抽芯。

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计分型面的选择原则：

分型面的选择原则：

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计分型面的选择原则：

分型面的选择原则：

（a）分型面对脱模的影响（b）分型面对同轴度的影响“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计分型面的选择原则：

分型面的选择原则：

（a）分型面对尺寸精度的影响（b）分型面对外观质量的影响“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计（a）分型面对排气的影响（b）分型面对模具加工的影响分型面的选择原则：

分型面的选择原则：

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计（a）分型面对侧向抽芯的影响分型面的选择原则：

分型面的选择原则：

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计不同种类分型的典型案例分型面的选择原则：

分型面的选择原则：

分型面的确定分型面的确定“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计图2分型面分型面选择应该在铸件投影面积最大位置处，尽量取在料流末端，有利于型腔中的空气全部顺利排出，保证压铸件的质量，分型面位置如图所示。

“44冲冲5050型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计型腔数目的确定及型腔的排列型腔数目的确定及型腔的排列模具型腔数目一般都是由客户确定，然后模具制造公司根据具体情况进行校核确认，校核的内容一般包括班产量、客户的压铸机参数等，分析得出由于该压铸件采用一模一腔，因此尽量将型腔布置在模具中间，锁模力必须均匀，受力平衡的模具可以有效的避免飞铝、跑料的现象，提高产品的质量。

.浇注系统的组成浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇口和余料等组成。

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计内浇口设计1.内浇口的种类和特点“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计此产品选择卧式冷压室压铸机成型，选择侧浇口进料，根据此产品的特征，一般选择在天侧或者地侧进料的方式，如图所示。

进料方向的确定进料方向的确定若从地侧进料，左边的台阶形状将可能阻碍铝液的流动，而天侧产品形状比较简单，有利于浇口的布置，同时有助于去除压铸成型后残余在产品上的浇铸系统，因此确定天侧为进料方向，后期通过CAE流道模拟分析验证。

内浇口的尺寸选择

（1）内浇口的厚度对于薄壁复杂压铸件，宜采用较薄的内浇口，以保持必要的充型速度；一般结构的压铸件以取较厚的内浇口为主，使充型平稳，并且有利于改善排气条件。

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计内浇口的宽度和长度内浇口的宽度和长度经验数值见下表：

（3）内浇口的截面积计算“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计Ag=重量G重量系数k/（密度速度v时间t）

（1）内浇口位置应使熔融合金进入型腔后，首先充填型腔深处难以排气的部位；

（2）除特大型压铸件，一般内浇口的数量以单个为主；（3）内浇口的位置应尽量避免熔融合金直冲型芯或型腔侧壁；（4）内浇口的位置应使熔融合金流程最短，不过多改变流向；（5）应设在压铸件较厚的部位；（6）内浇口的引入位置不应引起压铸件的收缩变形；（7）有时设在热节处，提高补缩效果；（8）对精度要求较高、表面粗糙值小且不加工的部位，不宜布置内浇口。

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计内浇口位置的选择原则“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计增增压阶段段保保压阶段段CAE的分析结果“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计开始压射（慢压射阶段）慢压射与快压射转换位置浇注系统的设计：

浇注系统的设计：

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计内浇口的设计内浇口的设计内浇口设计有三个步骤：

（1）计算内浇口截面积；

（2）根据经验值选择内浇口厚度；（3）根据内浇口截面积与内浇口厚度，计算得出内浇口长度；

（1）计算内浇口截面积；Ag=重量G重量系数k/（密度速度v时间t）其中k：

重量系数，一般取1.11.5，成型困难的产品取大值，成型容易的产品取小值。

v：

充填速度，铝合金一般为3055m/s，壁厚厚的速度取小值，壁厚薄的速度取大值。

本产品壁厚为1.8mm,属于壁薄件，所以速度可选40m/s。

t：

充填时间，0.010.3s。

金属液流动路程长的取大值，路程短的取小值，根据此零件分析，可选0.02s。

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计内浇口的设计内浇口的设计

（2）选择内浇口厚度；通过经验公式我们计算已得出内浇口面积。

内浇口的厚度对金属液的充型影响较大，一般情况下，当铸件较薄并要求外观轮廓清晰时，内浇口厚度要求较薄，但内浇口过薄，金属液喷泉严重，甚至会堵塞排气通道，使铸件表面出现麻点和气泡。

当铸件内部组织要求致密时可采用较厚的浇口，这样有利于压力的传递，但内浇口太厚，充填速度过低可能会导致铸件轮廓不清，去除浇口比较困难。

内浇口厚度的经验数据见表1.本产品壁厚为1.8-2.5mm，属于简单类零件，并且产品表面需要电镀，对轮廓要求较高。

同时内部也不能有气孔，以免电镀加热时起泡，综合考虑，我们初步选定内浇口厚度为1.1mm。

表表1内浇口厚度的经验数据内浇口厚度的经验数据“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计（3）计算内浇口宽度；根据计算出来的内浇口面积81mm2，内浇口厚度选择为1.5mm，我们可以得出内浇口的宽度即为54mm。

内浇口如图9所示。

内浇口的设计内浇口的设计图图9内浇口内浇口横浇道设计1.横浇道的截面形状和尺寸横浇道最基本的截面形状有四种：

圆形、方形、矩形和梯形。

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计2.横浇道的布置与长度横浇道一般设置在定模，其截面在长度方向应保持缓慢过渡，不允许有突然的扩张或缩小，以免形成低压区而使熔融合金产生涡流。

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计卧式冷压室压铸机横浇道位置（a）扩张式（b）圆弧收缩式（c）多道式（d）扩张分支式横浇道的长度一般取30-40mm左右，也可按下式计算：

在多型腔压铸模中，横浇道的结构，如右图所示，其尺寸：

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计3.横浇道与内浇口和压铸件之间的连接方式“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计浇注系统的设计：

浇注系统的设计：

横浇道的设计横浇道的设计图10横横浇道道此产品高度只有45mm，属于型腔深度较浅的模具，此类模具较容易成型，但在设计时必须按照左图的原则，考虑铝液流动的同步性，通过铝液将型腔内的空气排除；在设计横浇道的时候要注意截面形状由大到小的原则，由于压铸模具在成型的时候，必须具备高温、高速和高压的条件，且铝液需要足够的加速距离，综合上述因素，本产品设计了如左图所示的横流道，右图为设计的产品与浇口系统三维图形。

直流道设计“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计

（1）根据所需压射比压和压室充满度，选择压室和料桶的内径D；

（2）浇口套的长度小于冲头的跟踪距离；（3）横浇道入口应开设在压室上部内径2/3以上部位，避免金属液在重力作用下进入横浇道，防止余料提前凝固。

（4）分流锥上形成的余料的凹腔尺寸等于横浇道的深度，直径与料桶相等，周圈的脱模斜度约5度，如图10-9所示；（5）压室和料桶的内孔，应在热处理和精磨后，再沿轴线方向进行研磨，其表面粗糙度不大于Ra0.2m。

根据实际经验公式：

冲头截面积=内浇口面积Agk（k为系数，根据成型难易程度选择12-20）；由此可得，4C50缸盖理论冲头截面积=1.1.溢流槽的设计溢流槽的设计（11）溢流槽位置的选择）溢流槽位置的选择通常设置在熔融合金最后冲击或最后充填的部位，以及熔融合金汇流、易裹入气体和产生涡流的部位，或铸件过厚、过薄的部位。

排溢系统的设计排溢系统的设计排溢系统由排气槽和溢流槽两大部分组成。

排溢系统由排气槽和溢流槽两大部分组成。

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计（22）溢流槽的截面形状和尺寸）溢流槽的截面形状和尺寸溢流槽的截面形状有三种，生产中常用、型，在调节模具热平衡时用型。

“4冲冲50型汽缸盖型汽缸盖”压铸模具结构设计压铸模具结构设计（a）溢流槽进料处不允许残留（b）溢流槽进料处允许残留图11溢流槽的结构形