压铸模具设计.docx

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1、第1章绪论1.1 压铸模具的概述模具CDCM作为一门多学科综合性应用型新技术，是改造传统模具生产的关键技术，是一项高科技高效益的系统工程，现在已经成为模具现代技术的核心和重要发展方向。目前，模具CAD/CAM软件有许多种，例如，美国PTC公司的Pro/E以及其外挂软件EMX、华中科技大学和UGS联合开发的PDW等等。论文应用的是Pro/E以及其外挂软件EMX进行模具设计，其优点是EMX中含括了国际上许多知名的模具厂商的标准模架数据库，如香港的龙记(KLM)、日本的FUTABA等等，种类众多直观性强，可直接调用，还可以进行开模模拟以及模具检测，是一个综合性很强的CAE软件。近年来，我国模具技术有

2、了很大发展，模具设计与制造水平有了很大的提高，大型、复杂、高效和长寿命模具的需求量大幅度增加。模具质量明显提高；模具交货期缩短；模具CAD/CAM相当广泛地得到应用。机械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要由模具来完成。可以说，模具是工业之母。模具的分类种类很多，按模具的安装方式分类有移动式、固定式、半固定式；按成型方法分有压缩模、压铸模、注射模等等；按加料室的形式分类有敞开式、半封闭式和封闭式；按模具分型面的特征分类有垂直分型面和水平分型面；按型腔数目分类有单型腔和多型腔等等。模具在现代化生产中的作用主要表现在以下3个方面：(1)在塑料、陶瓷、粉末冶金、锻造和压铸等行业应用的非常广泛；(

3、2)模具采用压力加工产品，因此广泛应用于要求无切削的领域；(3)模具制造业同时也反映了一个国家的制造水平。在模具行业中塑料模具和压铸模具占据了重要地位，而压铸模具中主要是以铝合金、锌合金、铜合金、锡合金为主要原料进行压铸。1.2 总体方案确定压铸模具的作用是尽量一次成型零件，减少加工或完全去掉加工工艺而采用的一种成型设备，一个完善的压铸模应具备如下特点：(1)有自动化的浇铸系统和分模系统。(2)能够承受相应压铸合金零件的应力。(3)能承受较高的热应力，即红硬性要高。(4)载荷均匀分布，机械效率高。(5)结构简单，工作可靠，拆装维修方便。液力偶合器N500A型的工作场所是矿山井下传递扭矩的一种安

4、全装置，其内部除了传动部分外还有一种液体一一乳化液，这样液力偶合器的壳体要求就需要密封性良好，壳体的其他地方由于外观需要光滑即可。根据液力偶合器的型号可知其最大直径是575mm和高为165mm,所对应的模具应属于大型压铸模，根据相关模具手册查询压铸模的基本结构如下图1所示，接下来的任务就是计算确定模具各成形零件以及导向零件、支撑零件等的结构尺寸。第2章模具的结构2.1模具的组成及作用压铸模具的结构如图1所示，主要由以下几种零件组成：1）成型零件2）导向零件3）定位零件4）支撑零件5）其它零件成型零件：主要指的是型芯和型腔，根据它在模具中所处的位置可以确定它的作用是浇铸合金液进入腔内凝固成所要求

5、的形状；导向零件：主要指的是导柱和导套，是起到了导向的作用；定位零件：主要指的是销钉、螺栓等等，主要作用是锁紧并固定零件间的位置关系，使其在模具中有固定不变的位置；支撑零件：在模具中指的是支撑板和垫块，除了起支撑作用外，支撑板还起到了增强型芯强度的作用；而垫块在模具分模时的作用很大；其它零件：只要指在模具中起到辅助作用的零部件。第3章压铸模具设计3.1 产品零件分析1 .1.1压铸件材料分析根据已知条件可得知压铸件的牌号是ZLI02(ZAISiI2),其综合性能及其他参数如下表1所示：表1：ZL102(ZAlSil2)的综合性能及铸造方法铸造方法合金状态6,6HBSBJBRB、F143MPa4

6、MPa50MPaJF153MPa2MPa50MPaSB、JB、RB、T2133MPa4MPa50MPaJT2143MPa3MPa50MPa注：表中：S一砂型铸造；J金属型铸造；R-熔模铸造；B变质处理；F一铸态；T2退火铝合金ZL102(ZAlSil2)的主要性能：铸造性能好，密度小，耐蚀性能好，可承受大气、海水、二氧化碳、氯、硫、过氧化氢的腐蚀作用，随壁厚的增加强度降低程度低，不可热处理强化，焊接性能好，切削性能好，加工性能、耐热性能差成品应在变质处理下使用。应用范围：适于铸造形状复杂，低载荷的薄壁零件及耐腐蚀和气密性高，工作温度低于200。C的零件,如船舶零件、仪表壳体、机器盖等。其工艺性

7、能见下表2(选9-表表2：铝合金ZLlo2(ZlSil2)的工艺性能(节选)合金材料适于铸造方法融化温度范围()收缩率为抗热裂性气密性流动性凝固疏松倾向切削性能抛光性线性体积ZL102Y5276000.9133.5优良优优较差差3 .1.2压铸件结构分析根据铸件的零件图可以看出，零件是一型号为N500型的液力偶合器壳体，壳体外表面上除了有16个中13三n的螺纹孔外还有6根加强筋等等，内孔处镶嵌了一块铸铁（HT250）,其作用是安装轴承。3. 1.3压铸件的尺寸精度分析根据零件图的部分尺寸精度，形状和位置精度分析，将分型面确定在II处比较合理图2：图2零件分型面选择 这样分型的优点是型芯和型腔的

8、加工方便,查10-表29. 1-103得到型芯和型腔的表面粗糙度3. 2了解模具制造及设备情况4. 2.1设备能力尽量采用标准件以提高模具的制造效率和更换性。5. 2.2设备情况压铸设备采用EMX中的FUABA系列模具，压铸机的选用原则：1 .压铸模与压铸机的对应关系：1）压铸机应具有保证铸件成型和达到致密性要求的压射比压；2）压铸机应具有确保正常生产所需的锁模力、开模力和推出力的能力;3）压铸模的大小、厚度、开模距离等应与压铸机相适应，以确保模具的安装和开模后取出制品零件；4）压铸模的定位孔、浇道直径、推出孔位置等均应与压铸机模板安装孔相适应；5）冷室压铸机压室应能容纳每次压铸所需的金属容液

9、；根据铝合金的综合性能可确定应采用卧室冷室压铸机;模具在压铸生产前应进行充分的预热，并在压铸过程中保持一定的温度范围，压铸生产中模具的温度由加热与冷却系统进行控制和调节，其作用如下：1) .使模具达到较好的热平衡和改善铸件顺序凝固条件，使铸件凝固速度均匀并有利于压力传递，提高铸件内部质量；2) .保证压铸合金填充时的流动性，具有良好的成型性和提高表面质量；3) .稳定铸件尺寸精度，改善力学性能；4) .提高压铸生产率；5) .降低模具热交变应力，提高模具使用寿命2.锁模力的确定锁模力的作用是为了克服压铸过程中的反压力，以锁紧模具得分型面，防止合金液体飞溅，保证铸件尺寸精度。查10-式29.1-

10、4知如下关系式：人(产主+F分)式中：JF锁一压铸机有效的锁模力(KN);K安全系数，一般K取1.25；F一主胀型力，作用在分型面上的投影面积，包括浇铸系统、溢流排气系统的面积的力(KN)按式10-29.1-5算；产分一分胀型力，作用在滑块歇楔上的法向分力所引起的胀型力之和(KN)；按式10-29.1-6计算;3,确定比压根据10-表29.1-3选择，液力偶合器壳体根据工作需要应当属于耐气密性件，故应选则p=80120MPa,4,计算胀型力f=P，主10式中：F一同上；A一一铸件在分型面上的投影面积，多腔则为各投影面积之和，一般另加30%作为浇铸系统与溢流排气系统的面积(cn2)P比压(MPa

11、),取P=IOoMPa.则7t=1.3一-=3375.74KN夕主410方分=Z需Xtana=On257522A=3.14=0.26m44根据A=AX(I+0.3)=034z和压射比压P=100MPa查8图4-6-2知，取横坐标0.34z向上引垂线交纵坐标100MPa的水平线于一点，该点位置介于J1125和J1140两种型号的压铸机之间，压室直径可取60(11125)和65(Jl140)mm.按公式计算锁型力Ps,当K=I及法向反压力Pf=O时PspxFZPs=PFz=100034=3375.74KN,查Jl125型压铸机锁型力为2500KN,远小于P故舍去；查JU40型压铸机锁型力为4000

12、KN,大于P.查3一表4-21知J1140型压铸机的模具最大尺寸：长X宽=760TmIX66Omn1,而零件的尺寸是575InnbJ1140型压铸机根本无法满足零件的要求需要重选之。根据15中查到外国的FUTABA的标准模架库中有长X宽=100OmmXlooOmm的，能满足零件的需求，用之。所对应的压铸机型号为：BN-T4000-1600/3200型。3.3确定模具基本结构方案3.3.1确定模型型腔数根据压铸件的产量大小以及轮廓尺寸形状及投影面积,压铸机的压室容量，浇铸系统设置和模具综合成本等方面，可确定应为一模一腔。3. 3.2选用通用模架和通用模座壳体的厚度为165mm,根据3-表4-46

13、查得初步确定应用I型标准模架,其标准结构见图3。JLCUBAJT6013016010010060图3FUTABA的标准模架(1000mm1000mm)4. 3.3确定分型面、浇铸系统和排溢系统1确定分型面动定模接触的面就是分型面，如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇铸系统设计、塑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）分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动

14、模一边。3）保证塑件的精度要求。4）满足塑件的外观质量要求。5）便于模具加工制造。6）对成型面积的影响。7）对排气效果的影响。8）对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第5）和第2）、第8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。如图2所示，采用1-1这样一个平直的分型面，定模做成平的就行了，胶位全部做在动模，大简化了前模的加工,见图2。查3-表4-22中的众多分型面的种类中选择“平直分型”。2确定浇铸系统在压铸过程中，熔融合金在压铸机压力作用下充填模具型腔的通道称为浇铸系统。浇铸系统设置在定模一侧，是由直浇道、横浇道和内浇口三个部分组成，有如下几点作用：1）浇铸系统主要是

15、引导熔融合金以一定的方式充填满模具型腔，并对熔融合金的流态，流向，排气条件，模具热分布，压力传递，填充时间与熔融合金通过内浇口的速度起着主要的控制作用；2）浇铸系统是影响模具型腔填充状态和铸件内部及表面质量的主要因素；3）浇铸系统的合理与否，直接影响模具的寿命及生产效率。浇铸系统的设计要点如下：1）设计前首先要掌握熔融合金的流态规律，了解熔融合金充填特性；2）合理地选择浇道结构尺寸和形状，必要时对内浇口及横浇道其尺寸要留有设计余地，待试模时修整定型；3）浇口的进口处不应使金属有正面冲击和发生逆流现象；4）浇口应使金属均匀地流入型腔，内外浇口连接处截面变化应均匀过渡；5）外浇口截面积应大于或等于内浇口截面积；6）对于薄壁及形状复杂的零件，应使内浇口厚度及宽度先选最小值，厚度宽度越小，射入速度越大，效果越好。但