转子体压铸工艺分析及模具设计毕业设计说明书.docx

1、转子体压铸工艺分析及模具设计毕业设计说明书天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计转子体压铸工艺分析及模具设计专 业：材料成型及控制工程 班级学号： 材料0711班-12号 天津职业技术师范大学本科生毕业设计转子体压铸工艺分析及模具设计Die-casting process analysis and die design of the rotor body摘 要压力铸造是目前成型有色金属铸件的重要成型工艺方法。压铸的工艺特点是铸件的强度和硬度较高，形状较为复杂且铸件壁较薄，而且生产率极高。压铸模具是压力铸造生

2、产的关键，压铸模具的质量决定着压铸件的质量和精度，而模具设计直接影响着压铸模具的质量和寿命。因此，模具设计是模具技术进步的关键，也是模具发展的重要因素。本文通过对转子体的分析，设计其压铸模具。对其铸件外形及其分析，得出一模一腔的模具结构。根据铸件的特点，需要采用中心浇口，尽量避免铸件出现气孔、填不满、凝固不均等问题，由于大批量生产，采用二次分模，自动脱料的方案，并完成整体模具的设计，其中包括冷却水道的设计、浇注系统的设计、顶出系统的设计等，以及压铸机的选择与校核。此设计通过UG软件设计完成，在设计过程中结合自身设计的结构选择标准件，来完成装配后的最终模具效果。在设计过程中，利用ProCast软

3、件来分析压铸件的各项结果和从中发现问题，通过分析可以仿真出铝合金成型过程中的充填、流动、凝固等过程，准确预测铸件中可能存在的缺陷。利用模流分析技术，能预先分析模具设计的合理性，减少试模次数，加快产品研发，提高企业效率。关键词：转子体；压铸；模流分析；模具设计ABSTRACTDie-casting molding technology is playing a key role in non-ferrous metal structure forming processes. Die-casting processs features are the strength and hardness

4、of die casting on high, thin-walled castings with complex shape can be cast, and the production is efficient. The die-casting die is the key for the process of die casting, its quality decides the quality and accuracy of castings, and the design of the die-casting die affects its quality and operati

5、ng life directly. Therefore, designing the die-casting die is the key to technological progress; it is also an important factor in the development of mold.In this paper，through analysis of the rotor body, design of its die-casting mold, through its shape and analysis, obtain the one mode of a cavity

6、 of the mold structure. According to the characteristics of the casting, use the center gate, try to avoid casting appears holes, filled up, solidification uneven, and other issues, due to mass production, use the second parting, auto-off the program of material and complete the overall design of th

7、e mold, which including the design of cooling channels, gating system design, the top of the system design, as well as the selection and checking of the die casting machine. This design was completed by UG, combined with the structure of design in the design process to select standard parts, to comp

8、lete the final assembly mold effect. In the process of design ,use ProCast software to analyze the results of the die casting and problem from analysis. ProCast can simulate the filling, flow, solidification process in the aluminum alloy molding process, accurately predict the possible defects in th

9、e casting.The mold flow analysis can pre-analysis of the rationality of the mold design, reduce the number of test mode, speed up product development, increase business efficiencies.Keywords: rotor body ；die-casting；mold flow analysis; mold design1 绪 论1.1 压铸的基本概念压铸是一种合金液在高压作用下高速填充型腔，并在高压下凝固形成铸件的特殊铸造

10、方法，主要用于有色金属，如锌合金、铝合金、镁合金、铜合金等。其主要特点是高压和高速，常用压力为数十甚至上百兆帕，填充速度（内浇口速度）约为1680米/秒，金属液填充模具型腔的时间极短，约为0.010.2秒。作为一种少无切削的成形方法，压铸模具有生产效率高，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，压铸在制造业尤其是规模化产业获得了广泛的应用和迅速的发展。1.2 压铸生产的特点压铸的主要优点是：1.铸件的强度和表面硬度较高。由于压铸模的激冷作用，又在压力下结晶，因此，压铸件表面层晶粒极细，组织致密，所以表面层的

11、硬度和强度都比较高。压铸件的抗拉强度一般比砂型铸件高25%30%，但收缩率较低。2.生产率较高。压力铸造的生产周期短,一次操作的循环时间约5 s3 min ,这种方法适于大批量生产。虽然压铸生产的优势十分突出，但是，它也有一些明显的缺点：1. 压铸件表层常存在气孔。这是由于液态合金的充型速度极快，型腔中的气体很难完全排除，常以气孔形式存留在铸件中。因此，一般压铸件不能进行热处理，也不宜在高温条件下工作。这是由于加热温度高时，气孔内的气体膨胀，导致压铸件表面鼓包，影响质量与外观。同样，也不希望进行机械加工，以免铸件表面显露气孔。2. 压铸的合金类别和牌号有所限制。目前只适用于锌、铝、镁、铜等合金

12、的压铸。而对于钢铁材料，由于其熔点高，压铸模具使用寿命短，故钢铁材料的压铸很难适用于实际生产。至于某一种合金类别，由于压铸时的激冷产生剧烈收缩，因此也仅限于几种牌号的压铸。3. 压铸的生产准备费用较高。由于压铸机成本高，压铸模加工周期长、成本高，因此压铸工艺只适用于大批量生产2。1.3 压铸产业的发展近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。压铸业发展的主要推动力是汽车业的发展，这是由于汽车生产商追求整车轻量化的原因。由于铝的质量比较轻，在汽车业中，铝合金是应用最广泛、发展最快的轻金属。铝合金在汽车工业中的应用以压铸为主要工艺，压铸占全部铸造方法的 55左右。由于汽车需要更薄壁

13、和更强韧的结构件，能够热处理和焊接的高品质压铸件的应用范围也越来越大，采用铝合金真空压铸的底盘结构件正在逐渐取代钢铁铸件或锻件。在现代压铸模设计中，按照虚拟制造和并行设计的思想原则，借助于CAE技术(也即计算机数值模拟技术）可实现对连续多周期生产全过程的模拟分析，变未知因素为可知因素，并分析易变因素的影响，实现对压铸过程的金属液充型凝固模拟、压铸模温度场等模拟，评价可能出现的缺陷类型、位置和程度等等。此技术具有过程和质量前瞻性的科学的设计方法，不仅节省了压铸模开发制造的费用和周期，同时也有力地保证了压铸模及其所实现的铸造工艺的质量。1.4 毕业设计内容目前CAD/CAM/CAE及数控技术在模具

14、加工领域起着不可缺少的重要作用。当今流行的三维造型软件有Pro/ENGINEER、UG和Solidworks等。本课题模具所用软件是UG和Procast,运用Procast对转子体零件压铸成形进行分析，再运用UG完成转子体压铸模具设计，包括浇注系统、冷却系统等，基本流程如图1-1所示。 开始图1-1 模具设计的基本流程2 零件分析2.1 零件简介转子体是某离心式机油滤清器上的一个压铸件，材料为ZL102铝合金，其结构如图2-1所示，此零件工作时转速高达 5500r/min, 装配前必须做动平衡实验，并作600kPa的耐压泄露实验，故零件的致密度及密度均匀性要求较高。图2-1 转子体Zl102铝

15、合金简介：材料名称：ZAlSi12 ，合金代号：ZL102，标准：GB/T 1173-1995，化学成分如表2-1所示。 优点：密度较锌合金小，比强度大，高温、低温力学性能均很好，尤其是冲击韧性尤其好。表面有一层化学稳定、组织致密的氧化铝膜，故大部分铝合金在淡水、海水、硝酸盐以及各种有机物中均有良好的耐蚀性。导电性和导热性均很好，机械切削性能也好。具有较大的比热容和凝固潜热。线收缩率较小，具有良好的填充性能、较小的热裂倾向。缺点：较大的体收缩率，易在最后凝固处发生集中缩孔。铝硅系合金、纯铝易发生粘模。纯铝铸造性差，易氧化，只能用来压铸电动机转子。表2-1 ZL102的化学成分合金SiAlFeCuMnMgZnTi杂质总和ZL102101300.701.00.300.50.100.10.202.0力学性能： 抗拉强度b(MPa):145,伸长率5 (%)：4 ，硬度 (HB)：50。2.2 零件结构分析图2-2为某离心式机油滤清器的转子体，材料是ZL102。该零件形状复杂且型腔较深，要求壁厚均匀，致密度及密度均匀性要求较高，在压铸过程中，该铸件容易出现气孔、填不满、抽芯难等问题。若压铸模具设计不合理，这类铸件往往生产质量达不到要求，废品率较高。图2-2 转子体3 压铸成形分析3.