压铸端盖设计说明书分解.docx

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压铸端盖设计说明书分解

目录

摘要

Abstract

1.序言

2.压铸模设计概述

3设计任务及要求

4压铸件的工艺性分析

5分型面的选择

6压铸机设备的选择和校核

7浇注系统及排溢系统的设计

8推出机构的设计

9模具成型零件的设计

10模架及其零件的设计

11模具零件的机加工工艺设计

12心得体会

参考文献

文献综述

摘要

压铸是制造业的一种工艺，能够成型复杂的高精度的金属制品，多用于汽车制造，机械制造等。

本课题是对端盖进行模具设计并分析加工工艺。

本文介绍了现代模具制造技术的现状及其发展方向，重点说明了铝合金零件压铸模具的设计过程。

它主要从产品左端盖的工艺分析（主要包括脱模斜度、壁厚、孔、尺寸精度和表面粗糙度、收缩率等），成型方案的确定，压铸机的选用与确定，有色金属压铸模具的几大系统（浇注系统、成型零部件、冷却系统、排气系统、导向系统等）的分析与设计，各种技术数据的校核等方面出发，详细的介绍了压铸模具设计过程中的若干问题，并简要的介绍了压铸模具零件加工过程中的相关问题。

关键词：

压铸工艺分析压铸成型设备模具结构加工

1序言

近年，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。

模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。

在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。

例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。

对模具的全面要求是：

能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。

以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。

作为模具专业的学生，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为左端盖压铸模具。

本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。

它能加强对压铸模具成型原理的理解，同时锻炼对压铸成型模具的设计和制造能力。

本次设计以压铸左端盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。

能很好的学习致用的效果。

在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。

把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。

金属压铸成型技术是目前成型有色金属结构件的重要成型工艺方法，金属压铸模是压铸成型的重要工艺装备。

由于金属压铸成型具有高效率、高精度、低消耗以及少、无机械加工等突出的特点，在振兴制造业的年代得到了空前的发展。

由于金属压铸成型有不可比拟的突出优点，在工业技术快速发展的年代，必将得到越来越广泛的应用。

特别是在大批量的生产中，虽然模具成本高一些，但总的说来，其生产的综合成本则得到大幅度的降低。

在这个讲究微利的竞争时代，采用金属压铸成型技术，更有其积极和明显的经济价值。

近年来，汽车工业的飞速发展给压铸成型的生产带来了机遇。

处于可持续发展和环境保护的需要，汽车轻量化是实现环保、节能、节材、高速的最佳途径。

因此，用压铸铝合金件代替传统的钢铁件，可使汽车质量减轻30%以上。

同时，压铸铝合金件还有一个显著的特点是热传导性能良好，热量散失的快，提高了汽车的行车安全性。

因此，金属压铸行业正面临着发展的机遇，其应用前景十分广阔。

3压铸模设计概述

3.1简介

压铸是一种将熔融状态或半熔融状态的金属浇入压铸机的压室，在高压力的作用下，以极高的速度填充在压铸模的行腔内，并在高压下使熔融或半熔融的金属冷却凝固成型而获得铸件的高效益，高效率的精密铸造方法。

压铸模是进行压铸生产的主要工艺装备，在模具行业快速发展的今天，除去冲压模.塑料模.压铸模压占据了一定的地位。

在经济批量生产中，铸件质量合格率的高低，作业循环的快慢，模具制造的难易及其使用寿命，在很大程度上收压铸模设计的正确.合理.先进和适用程度的制约。

压铸模制造费用颇高，制成后难以进行大的修改，所以设计人员应当对模具设计和压铸技术有充分的了解，并细致的分析产品的具体特点，才能在压铸模设计上达到预期的效果。

3.2设备及分类

压铸生产的主要设备是压铸机

压铸机按压射室的特点可分为：

热室压铸机和冷室压铸机

而根据合模装置的位置特点可分为：

卧式压铸机（应用最广泛的机型）.

立式压铸机（特别适合采用中心浇口技术）

全立式压铸机（压射室和合模装置都与地平面垂直,分冲头上压和下压两种类型）

升举压室压铸机（适于生产知密高品质铸件的新机型）

3.3压铸模基本结构

定模：

固定在压铸机定模安装板上，有直浇道.喷嘴或压室联接

动模：

固定在压铸机动模安装板上，随动模安装板作开合模移动合模时，闭合构成型腔与浇注系統,液体金属在高压下充满型腔，开模时,动模与定模分开,借助于设在动模上的推出机构將铸件推出.

根据作用又可分为:

成型零件：

型芯型腔

浇注系统：

直浇口，内浇口，横浇口，余料

导向零件：

导柱导套

推出机构：

推杆（頂针）,复位杆,推杆固定板,推板,推板导柱,推板套.

抽芯机构：

凸台&孔穴（侧面）,锲紧块,限位弹簧,螺杆.

排溢系统：

溢流槽，排溢槽

冷却系统：

冷却槽

支承零件：

定模&动模座板，垫块

3.4压铸模设计过程

3.4.1设计前的准备（研究生产对象熟悉压铸机熟悉模具制造知识熟悉压铸工艺知识）

3.4.2设计过程中的工艺准备（对零件图进行工艺性分析对模具结构初步分析选定压铸机绘制压铸毛坯图）

3.4.3压铸模的总体结构设计

3.4.4比较模具总体设计方案

3.4.5绘制模具总装图和零件图

3.4.6.模具图样的修正和定型

三.设计任务及要求

4.1设计任务

压铸件的三维图：

铸件名称：

左端盖

材料：

YL102（铝合金）

收缩率：

0.7%

4.2设计要求

4.2.1所生产的压铸件，应符合图上所规定的形状尺寸及各项技术要求，特别要设法保证高精度和高质量部位达到要求

4.2.2模具应适合压铸生产工艺的需求，且技术经济性合理

4.2.3在保证压铸件质量和安全生产的前提下，应采用合理先进简单的结构，使动作准确可靠，构件刚性良好，易损件拆换方便，并有助于延长模具工作寿命

4.2.4模具上各个零件应满足机械加工工艺和热处理工艺需求，选材适当，配合精度选用合理，参照国家标准GB8844-86达到各项技术要求

4.2.5掌握压铸机的技术特性，充分发挥设备的技术功能和生产能力，模具与压铸机的连接安装既方便有安全可靠

四.压铸件的工艺分析

5.1压铸件的材料：

合金代号为YL102。

5.2机壳的结构特点：

该铸件结构十分复杂，铸件表面为规则曲面，但加强肋多，需铸出的孔多，凹槽多。

要选择从铸件的最大截面处（阶梯处）分型，因此如何正确设计浇注系统、脱模机构及冷却系统排气系统是该模具设计的主要问题。

5.3成型工艺：

分型面在最大截面处，为阶梯性分型，采用3个型芯成型直径为15mm孔一个和直径为6.5mm的孔2个，螺钉孔采用机加工形式。

5.4压铸工艺参数

压铸生产是液态金属充填的过程，在影响充填的主要因素中，主要是压力、速度、温度和时间，各个因素相互制约，只有对这些参数合理选择，才能在保证其他条件良好的情况下，生产出合格的压铸件。

5.5充填速度的选择

选择原则：

对于简单厚壁或内部质量要求较高的铸件，应选择低充填速度

对于薄壁复杂或表面质量要求高的铸件，应选择高充填速度

充填速度推荐值

合金种类

铝合金

锌合金

镁合金

黄铜

充填速度

20~60

30~50

40~90

20~50

根据上表结合铸件的特征选择充填速度为40m/s

5.6压铸温度的选择

定义：

压铸温度包括浇注温度和压铸模温度，为保证良好的充填条件，控制和保持热因素的稳定性，则要有一个相应的温度规范

浇注温度是指从压室进入型腔时的金属液平均温度，参考压铸模设计手册（潘曾宪主编机械工业出版社）结合压铸件特点，选择浇注温度为670~720°C.

压铸温度是指压铸模的工作温度。

参考压铸模设计手册可选择200~250°C

5.7压铸时间的选择

定义：

压铸时间包括充填、持压、以及压铸件在压铸模中停留的时间

充填时间：

从液态金属进入压铸模型腔开始到充满型腔为止所需的时间

选择原则:

对大而简单的铸件，充填时间较长，对于复杂和薄壁铸件充填时间要短些

具体选择可参考下表：

铸件平均壁厚/mm

1.5

1.8

2.0

2.3

2.5

3.0

3.8

5.0

6.4

型腔充填时间/s

0.01~0.03

0.02~0.04

0.02~0.06

0.03~0.07

0.04~0.09

0.05~0.1

0.05~0.12

0.06~0.2

0.08~0.3

据上表选择充填时间为0.08s

5.8脱模斜度的确定

由于铸件结构比较复杂，散热器叶片较长，压铸成型后铸件对型芯产生的包紧力比较大，所以我们的脱模斜度尽量取大些，根据下面脱模斜度表参照压铸模设计手册可选择脱模斜度为外表面a（0°40，）

内表面β（1°10，）

合金

配合面的最小脱模斜度

非配合面的最小脱模斜度

外表面a

内表面β

外表面a

内表面β

锌

铝，镁

铜

5.9.表面粗糙度及表面质量

用新模具压铸可以获得Ra0.8um表面粗糙度的压铸件，在模具的正常使用寿命内，锌合金压铸件有可能保持在Ra1.6~3.2um范围内；铝合金压铸件大致在Ra3.2~6.3um范围内；铜合金压铸件表面最差，受模具龟裂的影响很大，以表面粗糙度为依据的压铸件表面质量分级

级别

使用范围

备注

1级

要求高的表面，需镀烙、抛光、研磨的表面，相对运动的配合面，危险应力区表面

Ra1.6um

2级

涂料要求一般或要求密封的表面，镀锌、阳极化、油漆、不打腻，以及装配接触面

Ra3.2um

3级

保护性涂装表面及禁固接触面、油漆打腻表面，其他表面

Ra6.3um

根据上述结合铸件特征，确定铸件表面质量为2级

五分型面的设计

6.1定义：

压铸模的定模与动模的接触表面通常称为分型面，分型面是由压铸件的分型线所决定的.

6.2分型面的类型：

6.2.1根据铸件的结构和形状不同分：

直线分型面倾斜分型面折线分型面曲线分型面结构简图如下：

直线分型面倾斜分型面折线分型面曲线分型面

6.2.2根据分型面的数量分：

单分型面双分型面三分型面组合分型面

单分型面组合分型面

6.3分型面的选择原则：

a.开模时，能保持铸件随动模移动方向脱出定模，使铸件保留在动模内，为便于从动模中去出铸件，分型面应该取在最大截面上。

b.有助于浇注系统和排溢系统的合理布置

c.为了保证铸件的尺寸精度，应该使加工尺寸精度要求高的部份尽可能位于同一半压铸模内

d.使压铸模结构简化，并且有助于加工

e.避免压铸机承受临界负荷，避免接近额定投影面积

6.4选择分型面

根据铸件结构特征，可选择阶梯分型面：

分析：

分型面要选在最大截面处，故应在铸件的阶梯处分型。

六压铸机设备的选择和校对

7.1压铸机的选择

7.1.1压铸件的尺寸为160*140*93mm，铸件质量为0.616kg。

压铸件的生产属大批量生产。

压射比压P=35MPa。

7.1.2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J1113E（125t）

其工艺参数如下：

锁模力：

1250kN

压射力：

85—150kN

压射比压：

30—118MPa

压室直径：

40，50，60mm

压射位置：

0—100mm

最大浇注量：

1.4kg　　浇注投影面积：

94—374cm2

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：

320mm

压铸模厚度：

200—500mm拉杆内空间水平*垂直：

420*420mm

7.2校核

7.2.1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

式中F锁----压铸机的锁模力，kN;

k-----安全系数，一般取k=1.2;

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

将数据代入F锁≥1.2×35×1.3×16×14/10=1223KN

F锁=1250>1223kN，所以锁模力符合要求。

7.2.2注射量校核

以质量表示，最大压铸质量为G室=1.4kg，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=（V件+V浇）ρ

式中G浇----每次浇注时所需的压铸合金质量，g;

V件----压铸件的体积和（cm3）;

V浇----浇注（含溢流槽）系统的体积和（cm3）（一般为产品的0.5~1倍）取0.8倍V件;

ρ----压铸合金液的密度（g/cm3）,铝合金2.6---2.7;

V件=126.7（cm3）

G浇=126.7×1.8×2.7g=616g,G室>G浇，符合。

7.3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所需的开模距为100mm左右，压铸机的开模行程为320mm，符合。

7.4模具厚度核算

虽然调整合模机构的位置可适应所设计的模具厚度，但调整范围不超过压铸手册中压铸机所给出的最大和最小模具厚度。

根据分型面在合模时必须贴紧的要求，所设计的模具厚度，不得小于压铸机给定的最小模具厚度，也不得大于所给定的最大模具厚度，也不得大于所给定的最小模具厚度。

据此，设计模具时，按公式核算所设计的模具厚度

Hmin+（5~10）mm≤H设≤Hmax-（5~10）mm

式中H设——设计模具厚度（mm）；

Hmin——说明书中所给定的模具最小厚度（mm）；

Hmax——说明书中所给定的最大模具厚度（mm）。

设计的模具厚度H设=406mm，由表6-1查得Hmin=250mm，Hmax=550mm。

将H设，Hmin，Hmax的值代入上式，公式成立，所以设计的模具厚度符合要求。

7.5动模座板行程的核算

动模座板行程实际上就是压铸机开模后，模具分型面之间的最大距离。

设计模具时，根据铸件形状、浇注系统和模具结构核算是否能满足取出巨剑的要求，见公式：

L取≤L行（mm）

式中L取——开模后分型面之间能取出铸件的最小距离（mm）；

L行——动模座板行程（mm）。

根据参考文献《压铸模设计手册》中表3-4取出铸件时分型面件所需之最小距离，L取的计算公式见公式：

L取≥L件+K=93+10=103mm（阶梯分型面时）

式中L取——开模后分型面之间能取出铸件的最小距离（mm）；

L件——铸件高度（包括浇注系统）（mm）；

K——安全值（取10mm）。

计算得L取=103mm，由表3-18查得L行=330mm。

因此，L取≤L行。

7.6定型

预选J1113E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J1113E。

七浇注系统及排溢系统的设计

8.1浇注系统设计

8.1.1定义：

浇注系统是从压室开始到内浇口为止的进料通道的总称，浇注系统设计包括主流道的选择，分流道截面形状及尺寸确定，浇口位置的选择，浇口形式及浇口截面尺寸的确定等几个方面的内容。

8.1.2结构和分类：

浇注系统主要由直浇道，横浇道，内浇口，余料组成。

分类：

按浇口位置分类：

中心浇口，顶浇口，侧浇口

按金属液导入方向分类：

切向浇口，径向浇口

按浇口形状分：

环形浇口，缝隙浇口，点浇口

按横浇道形式分：

扇形浇道系统，锥形浇道系统

8.1.3各组成部分的设计：

①内浇口设计，定义：

是指横浇道到型腔的一段通道。

设计要点：

金属液进入型腔，应首先充填深腔处难以排气的部位

金属液进入型腔后，不正面冲击型壁和型芯

尽可能采用单个内浇口，少用分支内浇口

薄壁件应采用较薄的内浇口，一般结构件采用较厚的

内浇口设置位置应使金属液充填型腔时各参数较低

内浇口的尺寸确定：

Ag=G/ρvgt

=616/2.7×40×0.08×103=71.3mm2

式中：

Ag—内浇口截面积，mm2

G—通过内浇口的金属液质量，g

ρ—液态金属的密度g/cm3

Vg——充填速度，m/s（查表4—5）t—型腔的充填时间，s

内浇口厚度确定：

查表4-7可的内浇口厚度为1.8mm.

内浇口宽度确定：

s为内浇口截面积Ag与内浇口厚度之比，故为40mm，根据产品形状分析取分叉浇道，两个内浇口，所以每个宽度为20mm。

②直浇道设计

定义：

传递压力的首要部位，卧式压铸机直浇道与压室内腔合为一体，它由压铸机上的压室和压铸模上的浇口套组成.

设计要点：

根据所需压射比压和压室的充满度选定压室和浇口套的内径D，并选用深导入式直浇道

浇口套的长度一般应该小于压铸机压射冲头的距离

横浇道入口应开设在压室上部内径的2/3部位

分流器上形成余料的凹腔的深度等于横浇道厚度，直径与浇口套相等

根据设计要点结合铸件结构，设计浇口套及直浇道的结构形式如下图所示：

③横浇道设计

定义：

是直浇道的末端到内浇口前端的连接通道

设计要点：

横浇道的截面积应从直浇道到内浇口保持均匀或逐渐减小，不允许有突然的扩大和缩小。

横浇道应平直或略有斜角，面积在任何情况下度不应该小于内浇口截面积。

卧式压铸机在一般情况下横浇道在模具中应处于直浇道的正上方或侧上方。

对于多模腔模具，有时将横浇道末端延伸，布置溢流槽，以利于排除冷料和残渣

横浇道尺寸计算：

D=（5~8）T（卧式），取D=5T，所以，D=5×1.8=9mm

L=0.5D+（25~35）mm

D——横浇道深度，mm；T——内浇口厚度，

L——横浇道长度，mm

L=0.5D+（25~35）mm=0.5×9+25=29mm内浇道与横浇道的连接方式

8.2溢流排溢系统的设计

组成：

排溢系统由溢流槽和排气槽两大部分组成

8.2.1溢流槽设计

作用:

设置溢流槽除了作为接纳型腔中的气体、夹杂物、及冷污金属外，还可用做调节型腔局部温度，改善充填条件及工艺搭子。

分类：

（截面形状如下图），结合铸件结构形状，采用Ⅰ型溢流槽

设计要点：

①设在金属流最先冲击的地方，排除冷凝金属流

②设在两股金属流汇合的地方，消除压铸件冷隔

③设在型腔周围

④设在压铸件厚实部位处

⑤设在容易出现涡流的地方

⑥设在模具温度较低的部

⑦设在内浇口两侧死角处

⑧设在排气不畅的部位⑨设计整体溢流槽

溢流槽尺寸的确定：

（容积不少于压铸件的20%），根据铸件的材料，查书《压铸模设计手册》表4-44确定各尺寸为

所以，126.744×0.25=31.68cm3

查表4-45选择弓形溢流槽V=8.53cm3

设4个，8.53×4=34.12cm3分别设在分型面阶梯处

溢流槽宽度A：

23.67mm

溢流口长度B：

55mm

8.2.2排气槽设计：

定义：

排气槽是为了充填过程中型腔受到排挤的气体得以溢出的通道.

目的：

为了能排除通道、型腔及溢流槽内的气体，以利于充填，减少和防止压铸件中气体缺陷的产生。

设计要点：

①排气槽的位置选择原则上与溢流槽基本相同，排气槽

②尽可能设置在分型面上，以便脱模

③排气槽尽可能设置在同一半模上，以便制造

④排量大时，可增加排气槽数量或宽度，切忌增加厚度

⑤溢流槽尾部开排气槽

排气槽尺寸：

查书《压铸模设计手册》表4-49确定尺寸为：

排气槽深度б/mm：

0.05~0.15mm（取0.15mm）

宽度b/mm：

8~25mm（取20mm），截面积一般为内浇口20%~50%,也可按公式

式中

是排气槽截面积mm2

V型腔和溢流槽的容积cm3

t气体的排出时间（s），可以按充填时间计算

K排气槽开放系数一般去0.1~1。

压铸件小时，金属液流速低，排气槽位于金属液最后充填处时，K取大点，相反，取小所以排气槽宽度

=0.00224

=9.01mm2

所以，气槽总宽度l=

=59mm

据公式在4个槽末端中的3个分别设2根溢流槽，深度0.15mm，宽度10mm。

八推出机构的设计

9.1定义：

压铸件在模具型腔内形成后，随即开模取出压铸件，但在取出之前，还必须将铸件从模具型腔中脱出，用来完成这一工序的机构称为推出机构。

9.2推出机构组成：

推出元件、复位元件、限位元件、导向元件

9.3分类：

按机构形式（推杆推出、推管推出、推板推出、斜滑块推出、齿轮传动推出）

按动作方向（直线推出、旋转推出、摆动推出）

根据铸件的结构特征，选择直线推杆推出

9.4推出距离（直线推出）的计算：

1/3H

式中：

H——滞留铸件的最大成型长度，mm（铸件H约为90mm）

S推——直线推出距离，mm

根据制件尺寸算得推出距离为S推，取50mm。

9.5推出部位的选择：

选择原则

①选择受制件包紧的成型部位的周围。

②选在脱模斜度较小或垂直于分型面的方向的深凹处成型表面附近。

③尽量选在铸件的凸缘及强度较高的部位。

④位于受铸件包紧力较大的分流锥周围。

⑤避免设置在制件的重要表面和基准表面且对称布置。

⑥推出元件的设置应避免与活动型芯发生干扰。

根据以上原则结合铸件特征选择推出部位件下图：

9.6包紧力的计算：

定义：

开始脱模的瞬时所需克服的阻力

计算公式：

F包=pA=650*12=7800N

P——不同合金的挤压应力，铝合金10~12MP,取12Mpa

A——铸件包紧面积，mm2

F包——铸件对模具成型零件的包紧力

9.7推杆的设计

分类：

平面型和圆锥形（基本结构）、四面型、凸面型、凹面形

基本形式：

推杆截面面积：

A=1.2F包/p

=7800*1.2/50mm2=187.2mm2

式中：

A——推杆前端总截面积，mm2F推——推杆承受的总应力为1.2F包；p

[p]——许用受推力，Mpa

所以总的推杆推出截面积要大于187mm2,图中设20根推杆，12根5mm的和8根3mm的，设在包紧力大的地方，总截面积为350mm2，并且在铸件中平均分布，保证推出时不变形。

符合条件。

并且在铸件中平均分布，保证推出时不变形.

9.8.推出机构的复位和导向

a．推出机构的复位：

在压铸的一个循环中，推出机构推出铸件后，都必须准确地回到原来的位置，这就是推出机构的复位。

设计要点：

①复位元件的设计常在型腔、抽芯机构、推出机构的确定后，选择合理的空间位置，设置4根或2根复位杆和4根限位钉，复位杆和限位钉应对称布置。

②限位元件尽可能布置在铸件投影面积范围之内。

③采用推杆推出机构时，复位杆可用作推杆推出铸件。

推出机构设计结构简图如下：

九模具成型零件设计

10.1成型零件的主