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1、压铸模具设计毕业论文压铸模具毕业论文压铸模设计在压铸生产中，压铸模与压铸工艺，生产操作存在着相互制约，相互影响的密切关 系。所以，金属压铸模的设计，实质上是对压铸生产过程中预计产生的结构和可能出现 各种问题的综合反映。因此，在设计过程中，必须通过分析压铸件的机构特点。了解压 铸工艺参数能够实施的可能程度，掌握在不同情况下的填充条件以及考虑对经济效果的 影响等因素，设计出结构合理，运行可靠，满足生产要求的压铸模来。同时由于金属压铸模结构较为复杂，制造精度要求精度高，当压铸模设计并制造完成后，其修改的余地不大，所以在模具设计时应周密思考，谨慎细致 ，力争不出现原则性错误，以达到最经济的设计目标。关

2、键词：压铸模，压铸工艺，模具、八 、亠刖言压铸是近代金属加工工艺中发展较快的一种高效率，少无切削的金属成型精密铸造 方法。与其他铸造方法比较，由于压铸的生产工艺流程短，工序简单而集中，不需要繁 多的设备和庞大的工作场地，铸件质量好，精度高，表面光洁，可以省去大量的机械加 工工序，设备和工时；金属的工艺出品率高，节省能源，节省原材料等优点，所以压铸 是一种高经济效益的铸造方法。在压铸生产中，正确采用各种压铸工艺参数是获得优质压铸件的重要措施，而金属 压铸模则是提供正确选择和调整有关工艺参数的基础。所以说，能否顺利进行压铸生产, 压铸件质量的优劣，压铸成型效率以及综合成本等，在很大程度上取决于金属

3、压铸模结 构的合理性和技术的先进性以及模具的制造质量。1绪论1.1压铸过程原理压铸是将熔融状态或半熔融状态合金浇入压铸机压室，在高压力的作用下，以极高 的速度充填在压铸模的型腔内，并在高压下使熔融合金冷却凝固而成形的高效益、高效 率的精密铸造方法。压铸的优点：（1） 铸件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。（2） 件的强度和表面硬度较高。（3） 压铸形状复杂的薄壁铸件。（4） 生产率极高。（5） 装配操作和简化制造工序。1.2压铸的发展概况压铸最早用来铸造印刷用的铅字，当时需要生产大量清晰光洁以及可互换的铸造铅 字，压铸法随之产生。1885年奥默根瑟勒（Mergenthaler）发明了铅字压铸机。

4、最初压 铸的合金是常见的铅和锡合金。随着对压铸件需求量的增加，要求采用压铸 法生产熔点和强度都更高的合金零件，这样，相应的压铸技术、压铸模具和压铸设备就不断地改进 发展。1905年多勒（Doehler）研究成功用于工业生产的压铸机，压铸锌，锡，铅合金铸 件。1907年瓦格纳（Wagner）首先制成启动活塞压铸机，用于生产铝合金铸件。 1927年捷克工程师约瑟夫波拉克（Joset Polak）设计了冷压室压铸机，克服了热压室压铸 机的不足之处，从而使压铸生产技术前进了一大步，铝，镁，锌，铜等合金零件开始广 泛采用压铸工艺进行生产。压铸生产是所有压铸工艺中生产速度最快的一种，也是最富 有竞争力的工

5、艺之一，使得它在短短的 160多年里的时间内发展成为航空航天，交通运 输，仪器仪表，通信等领域内有色金属铸件的重要生产工艺。20世纪60年代至70年代是压铸工艺与设备逐步完善的时期。而 70年代到现在，则是电子技术和计算机技术加速用于压铸工艺与设备的大发展阶段。数控压铸机，计算 机控制压铸柔性单元及系统和压铸工艺与设备计算机辅助设计的出现，标志着压铸生产 开始从经验操作转变到科学控制新阶段，从而使压铸件的质量，自动化程度及劳动生产 率都得到了极大的提高。在压铸生产中，正确采用各种压铸工艺参数是获得优质压铸件的重要措施，而金属 压铸模则是提供正确选择和调整有关工艺参数的基础。所以说，能否顺利进行

6、压铸生产， 压铸件质量的优劣，压铸成型效率以及综合成本等，在很大程度上取决于金属压铸模结 构的合理性和技术的先进性以及模具的制造质量。由于金属压铸成型有着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， 其生产的综合成本得到大幅度降低。在这个讲求微利的竞争时代，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。由于可持续发展和环 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 合金件代替传统的铸铁件，可使汽车质量减轻 30%以上

7、。同时，压铸合金件还有一个显 著地特点是传导性能良好，热量散失快，提高了汽车行车安全性。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。1.3研究意义根据对螺杆套压铸模的设计，了解和熟悉压力铸造的工艺设计过程和模具的设计过 程。对压力铸造过程，模具的设计过程中以及实际应用过程中出现的缺陷问题，根据压 铸模具工艺设计的理论与实践的结合，在外套的工艺结构不影响其性能和使用的情况下 进行相应合理的设计，从而达到避免缺陷，提高外套工作性能的目的1.4设计内容本设计是关于铝合金外套的压铸模具设计，其设计内容主要包括浇注系统，排溢系 统，推出机构以及模体结构等设计。设计步骤：压铸模具整体设计模

8、具推出和导向机构的设计压铸模具模体和总体结构模体的设计设计方法：运用CAD绘图软件绘制整个模具的装配图，零件图2压铸模具的整体设计2.1铸件工艺性分析压铸件的工艺分析主要是分析所设计的铸件能否满足压力铸造的要求。如图 2-1所示为螺杆套压铸件工艺图。外套体积为 443.1cm3，重量为0.923kg，属于中小型压铸件；铸件中心是直径为37mm和42mm的圆柱形孔，底端是两个直径为 9mm和11mm的圆 柱形孔，铸件平均壁厚为6.4mm,壁相对较薄，设置合理的浇 注排溢系统能防止气孔和 缩孔；压铸件一般不需要机加工，若要进行机加工则本设计加工余量为 0.5m m。综上分析螺杆套压铸件符合工艺要求

9、。Figure 2-1 screw set of cast ing engin eeri ng draw ings2.2铸件分型面的确定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 由压铸件的分型线决定的。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面 受到铸件在模具中的成型位置，浇注系统的设计，铸件的结构工艺性及精度，嵌件位置形状以及推出方法，模具 的制造，排气，操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从 几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1） 分型面应选择在铸件的最大截面处， 无论铸件以何种形式布置，都应将此作为首 要的原则

10、。2） 便于铸件顺利脱模，尽量使铸件开模时留在动模一边。3） 有利于保证铸件的精度要求。4） 尽可能满足铸件的外观质量要求。5） 便于模具加工制造，在选择非平面分型面时，应有利于型腔加工和制品的脱模方 便。6）尽量减少制品在合模方向上的投影面积，以减小所需的锁模力应尽可能有利于排气。模具设计中要划分动，定模各自包含型腔的哪些部分及位置，一般采用三种基本划 分方法。（a）是压铸模型腔全部在定模内。（b）是型腔分别布置在动模和定模内。（c）是型腔 全部处于动模内。综上分析决定选取（c）为该铸件的分型面。2.3压铸机设备及其选用231压铸设备选用分析选择压铸机时压室的形式十分重要。由于浇注温度较高，

11、铝合金对铁有很高的化学 活性，易粘膜，热室压铸机用于铝合金的压铸时模具寿命很短，因此要用冷室压铸机压 铸。冷室压铸机的特点在于操作工序少，生产率高，易实现自动化，金属液进入型腔时 转折少，压力损耗小。但如果压射速度控制不好，则易卷气。综上所述，选用卧式冷室 压铸机。2.3.2确定压铸机的锁模力锁模力的作用主要是克服压射时的胀型力，以锁紧模具分型面，防止模具松动所引 起压铸合金飞溅伤人，影响铸件尺寸精度等情况。因此压铸机的锁模力必须大于压铸时 产生的胀型力。胀型力通常的计算方法为：模具分型面上承受金属压力部分的投影面积 乘以压射比压。根据金属压铸工艺与模具设计，锁模力与胀型力的关系式为F 锁KF

12、 主=Kp （A 件 +A 浇）/10 （2-1） 式中：F锁一压铸机的锁模力（kN）;F主主胀型力（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（cm2）;A浇-浇注与排溢排气系统的正投影面积之和，一般取 A浇=0.3 A件（cm2）。本设计的压铸件在分型面的投影面积计算为 A件=22.8cm2,那么浇注系统的投影面积 为A浇=0.3A件=6.8cm2:铝合金铸件一般的推荐压射比压为 3050MPa,查表取50MPa, 代入公式（2-1）计算得F锁=185.98kN。所以锁模力F锁185.98kN。采用常用的卧式冷 室压铸机，其型号为DC

13、C130。查表得压铸机的主要参数如下：合模力1450kN （比计算 值185.98kN大）；导杆内间距为42929（ mm2）;动模行程为350mm；模具厚度（最小最大）为（250mm500mm）;压射力为（增压）180kN;顶出力108kN;最大浇注量（铝）为1.6kg，其对应的压室直径为60mm；铸造面积205cm2;顶出行程85mm。 233校核锁模力压铸机压室直径所对应的最大压射比压为：p=4F 射/ nD （2-2）式中：F射一压射力（kN）,查表得F射=180kN;D压室直径（mm）,为60mm。计算 p=382.1MPa,取 K=1.25;则 F主=p（ A 件+A ）/10=3

14、82.1 22.8+6.8）/10=1131.0kN; F锁kF主=1.25 X131.0=1413.77kN。而压铸机 DCC130的合模力为 1450kN，大于 1413.77kN,所以满足要求。2.3.4投影面积的核定铸件及浇注系统的正投影面积 A 件+A浇=22.8+22.8 %.3=29.64cm2小于浇注投影面积 205 cm2,投影面积满足要求。2.3.5压室实际容量的核算压铸机选定后，压室可容纳的压铸合金的质量成为定值。为保证生产正常进行，则 要核算压铸机压室的容量能否容纳每次浇入的合金总质量，即 G室G浇。每次浇注所需压铸合金的质量：2G 浇=kD2 n lp/4（ 2-3）

15、式中：G浇一每次浇铸时所需的压铸合金的质量（g）;D压室直径（cm），本设计为6cm;k压室的充满系数一般取 60%80%,查表取60%;l压室与浇口套的有效长度之和（cm），一般其尺寸接近定模座板和定模套板的 厚度之和，定模座板40mm，定模套板32mm，所以压室与交口套的有效长度为 72mm;P压铸铝合金的密度（g/cm3），一般取2.4g/cm3;计算得G浇=0.6 60X3.14 7.2 24/4=1.2208kg,小于压室容量1.6kg，即G室G浇，满足设计要求236模具厚度的核算虽然可以通过模具高度调节装置的相对位置来适应所设计的压铸模厚度；但是动 座板的可调节的最大距离是给定的，

16、即调节举例的范围不超过压铸机所允许的最小模具 厚度和最大模具厚度，因此要满足：Hmin +10mmH 设H max- 10mm（ 2-4）式中：Hmin压铸机所允许的最小模具厚度（mm）,本设计压铸机允许的最小模具厚度为 250mm；H设一压铸模具的设计厚度（mm），根据对铸件的分析，所设计的定模座板厚 40mm，动模座板厚32mm，定模套板厚32mm，动模套板厚50mm，支撑板厚63mm， 垫块宽63mm，那么模具厚度为280mm。Hmax压铸机所允许的最大模具厚度（mm），本设计压铸机允许的最大模具厚度 为 500mm；Hmin+10mmH 设Hmak10mm=260mm280mmv490

17、mm,所以满足设计要求。2.3.7动模座板行程的核算动模板行程是压铸机的最大开模距离减去最小模具厚度后留有能取出铸件的距 离。实际上，压铸件取出时的距离是有压铸机的动模板行程确定的。动模板行程就是压 铸机在开模后模具分型面之间的实际距离。那么有：L 取L 行（2-5）式中：L取一开模时压铸件取出时所需的最小距离（mm）；L行一动座板行程，压铸机的固定值（mm），为L行=350mm。为了便于铸件的取出，查表得：L 取L 件+K （2-6）式中：L取一压铸件取出时所需的最小距离（mm）;L件一铸件的高度（包括浇注系统）（mm ），经估算约为100mm；K安全值（取10mm）。计算得L 取=L 件+

18、K100+10=110，L 行=350110mm,满足要求。2.4浇注系统的设计241概述压铸模浇注系统是将压铸机压室内熔融的金属液在高温高压告诉状态下填充入压铸 模型腔的通道。它包括直浇道，横浇道，内浇口以及溢流排气系统等。它能调节充填速 度，充填时间，型腔温度，他决定着压铸件表面质量以及内部显微组织状态，同时也影 响压铸生产的效率和模具的寿命。因此，设计合理的浇注，排气和溢流系统是压铸模具 设计中的重要环节。浇道系统又余料，直浇道，横浇道，内浇道组成。1） 浇道系统的设计原则教导要能提供稳定的金属流；对金属液的流动阻力要小；金属液流动时包卷气体要 少；对型腔的热平衡提供良好的条件；使浇道内

19、的金属液有适宜的凝固时间，既不妨碍 压力的传递，又不增长操作循环时间；造成的金属回炉料要少；浇道德设置对铸件不造 成收缩变形；在要求较高而又不允许加工的面上，不应设置浇道；浇道的清除工作应简 便和不损坏铸件。2） 浇注系统的选择浇注系统按金属液的导入方向，有径向浇口和切向浇口两种形式；按浇口的形状分 有环形浇口，缝隙浇口，点浇口；按交口位置分忧中心浇口，顶浇口和侧浇口。其中侧 浇口去除方便，可避免正面冲击型芯，排气性好，逐渐内部质量和表面质量都很高，在 此选择侧浇口。2.4.2内浇道设计1） 概述根据金属压铸工艺与模具设计，选择扇形弹鼓浇道。为了避免与金属硫撞击型芯， 冲蚀粘膜，金属流引入方向

20、与主型芯平行，而且这样排气效果良好。2） 内浇道截面积的计算计算公式为：Ag=G/ Vgtp（ 2-7）式中：Ag内浇道的截面积（mm2）;G通过内浇口的金属液质量（g），为923g；p金属液的密度（g/cm3）；Vg内浇口处金属液的填充速度（m/s）;t型腔的充填时间（S）。查表得 p=2.4 g/cm3; Vg=2060m/s,查表取 60m/s； t=0.180.3s,查表取 0.3s；计算 得 Ag=G/ Vgtp=923/60X 2.4X 0.3=21.366mm2。3） 内浇口厚度查表得内浇口厚度为铸件壁厚的 40%60%,取50%，平均壁厚为6.4mm,所以浇口厚度为3.2mm。

21、4） 内浇口宽度把铸件看成圆筒形，查表得为铸件内径的 0.40.6倍，取0.5倍，计算得18.5mm。5） 内浇口的长度内浇道的截面积为21.366 mm2,宽度为18.5mm,所以内浇口长度为截面积与宽度 之比，计算得1.2.mm。2.4.3横浇道设计本设计采用扇形横浇道，这种浇道热量损失小，加工方便，应用广泛。浇口中心部 位流量大，横浇道截面积保持不变或收敛变化形式，以保持金属液在浇道内流速不变或 均匀的加速。为了避免金属液在流动过程中产生涡流， 一般采用收敛的截面形式。通常:Ar= （1.22.0） Ag （2-8）式中：Ar浇道入口截面积；Ag内浇口的截面积；取 Ar=1.2 Ag,计

22、算得 Ar=1.2 Ag=1.2X 21.366=25.64mn?。扇形浇道开口角 a90才能 满足要求。浇道长度大于内浇口的宽度，在此取 38mm。内浇口的深度为3.2mm,取扇形浇道入口处的厚度为10mm。扇形浇道入口处的宽度为8.55mm,测量扇形浇道的开口 角a为15 a1.5h， 即为32mm。其设计如图2-3所示。图2-3溢流槽的结构3）排气槽的设计设置排气槽的目的是为了在金属液充填过程中将型腔中的气体尽可能多的排模具， 以减少和防止压铸件气孔缺陷的产生。通常排气槽设在分型面上，只要金属液填充过程 中不过早的封闭排气槽，型腔内的气体就能得到很好的排除。分型面上的排气槽可以直 接从型

23、腔引出，也可以开设在溢流槽外侧。这两种形式的排气槽压射时金属液万一喷溅 出来会造成人身伤害事故，所以设计师一定要控制排气槽深度。排气槽的总面积为内浇口总面积的一半，即。通常排气槽为扁宽的缝隙式，宽度为 20mm,其深度与压住合金的流通性有关，一般为 0.050.3m m。根据推荐值排气槽的深 度尺寸为0.100.12,选取0.12mm，长度选取25mm。其结构图如图2-4所示。图2-4排气槽的结构2.5压铸模具加热与冷却系统的设计2.5.1概述模具温度是影响压铸件质量的一个重要因素，但在生产过程中往往未被严格的控制。 大多数形状简单，压铸工艺性好的压铸件对模具温度控制要求不高，模具温度在较大范

24、 围内变动仍能生产出合格的压铸件。而伸长某些复杂压铸件时，只有当模具温度控制在 某一较狭窄范围内时，才能生产出合格的压铸件。此时，必须严格控制模具温度。2.5.2压铸模具的加热系统的设计在本设计中采用电热管加热，电热管一般布置在动定模套板 ，支承板和座板上，按实际需要设置电热管的安装孔，在动定模上可不止供安装热电偶的测温孔，以便控制模 温。2.5.3压铸模具冷却系统的设计在本设计中采用水冷法，在模具内增设冷却水通道，使循环水通入型芯内，冷却速 度比风冷快，生产效率高，控制比较方便。3模具推出机构和导向零件的设计3.1推出机构设计3.1.1概述开模后，使压铸件从压铸模具的成型零件中脱出的机构成为

25、推出机构。推出机构一 般设置在开模部分。在压铸的每一工作循环中，推出机构推出铸件后，都必须准确复位 到原来的位置。通常借助复位杆来实现的。31.2推出机构的组成推出机构由以下几部分组成：1） 推出兀件。推出机构中直接接触，推动铸件的零件称为推出兀件。一般为推杆。2） 复位元件。复位元件的作用是使推出机构在推出铸件后， 在合模状态时回复到推 出铸件前的准确位置。一般为复位杆。3） 导向元件。导向元件的作用是保证推出机构按既定方向平稳可靠的往复运动， 又 是还承受推板等构件的重量。一般为推板导柱，推板导套。4） 限位元件。限位元件保证推出机构在压射力作用下不改变位置，起到止退，限位 作用。常用的限

26、位元件一般为限位钉。5） 结构元件。使推出机构各元件装配，固定成一个整体的元件为结构元件，一般为 推杆固定板。3.1.3推板的设计推板必须有足够的强度和刚度，因此推板需要有一定的厚度。推板形状如图 3-1所示。图3-1推板3.2推板导向及限位装置设计1） 导柱的设计导向零件的作用是引导动模按照规定的方向移动，以保证动模和定模在安装及合模 时的运动方向和位置的正确。导向零件还可兼用于推出机构的导向机构，通常采用圆形 截面的导柱与导套相配合起导向作用。导柱和导套分别装在定模和动模的四角部位上， 为了方便与取用铸件其主要安装在定模上。2） 导套的设计根据导柱结构查表得导套；配合孔的尺寸与导套尺寸一致

27、。导柱导套结构尺寸如图 3-2所示，推板导柱导套如图3-3所示。图3-2导柱导套图3-3推板导柱导套1） 推板的限位位置2） 选择机构如图所示，利用限位钉对推板进行精确定位，具体尺寸如图 3-4所示图3-4限位钉4压铸模具模体和总体结构模体设计4.1压铸模具模体的设计4.1.1模体设计概述构成模体的结构件主要包括：定模座板，定模套板，动模套板，支承板，垫块，动 模座版，推板，推板定板等。1） 定模座板再设计定模座板时，考虑浇口套安装孔的位置与尺寸应与压铸机压室的定位法兰配 合，定模座板上应留出紧固螺钉或安装压板的位置。2） 定模套板定模套板的主要作用是设置浇口套，形成系统的通道，承受金属液填充

28、压力的冲击, 而不产生型腔变形。3） 动模套板动模套板的作用是设置压铸件唾沫的推出机构。4） 动模座板动模座板是制成模体和模体承受机器压力的构件，主要作用是在合模时承受压铸机 的合模力，在开模时承受动模部分自身重力，在推出压铸件时又承受推出反力。推板在设计时应考虑推板的厚度以保证强度和刚度的需要，防止因金属液的间接冲击或 脱模阻力产生的变形，推板各个大平面应相互平行，以保证推出元件运行的稳定性。4.1.2模体尺寸表4-1模体尺寸压铸模体零件长宽厚定模座板400mm400mm40mm定模套板400mm400mm32mm动模座板400mm400mm32mm动模套板400mm400mm50mm支撑板400mm400mm63mm垫块400mm63mm100mm推板推板固定板400mm400mm264mm264mm32mm16mm4.1.3压铸模的材料和表面粗糙