軸帽零件的壓鑄模具課程設(shè)計

1、<p>　　壓鑄模具設(shè)計課程設(shè)計</p><p><b>　　姓名： </b></p><p>　　院系：機械工程與自動化學(xué)院</p><p>　　專業(yè)：材料成型及控制工程</p><p><b>　　學(xué)號： </b></p><p>　　設(shè)計課題： 軸帽零件的

2、壓鑄模具課程設(shè)計</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　壓鑄模課程設(shè)計</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　壓力鑄造是目前成型有色金屬鑄件的重要成型工藝方法。壓鑄的工藝特點是鑄件的強度和硬度較高，形

3、狀較為復(fù)雜且鑄件壁較薄，而且生產(chǎn)率極高。壓鑄模具是壓力鑄造生產(chǎn)的關(guān)鍵，壓鑄模具的質(zhì)量決定著壓鑄件的質(zhì)量和精度，而模具設(shè)計直接影響著壓鑄模具的質(zhì)量和壽命。因此，模具設(shè)計是模具技術(shù)進步的關(guān)鍵，也是模具發(fā)展的重要因素。</p><p>　　根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計了完整的模具。設(shè)計內(nèi)容主要包括：澆注系統(tǒng)設(shè)計、成型零件設(shè)計、抽芯機構(gòu)設(shè)計、推出機構(gòu)設(shè)計以及模體結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)鑄件的形狀特點、零件尺寸及精度，選定了合適的壓鑄機

4、，通過準(zhǔn)確的計算并查閱設(shè)計手冊，確定了成型零件以及模體的尺寸及精度，在材料的選取及熱處理要求上也作出了詳細說明，并在結(jié)合理論知識的基礎(chǔ)上，借助于計算機輔助軟件繪制了各部分零件及裝配體的立體圖和工程圖,以保障模具的加工制造。</p><p>　　根據(jù)有關(guān)資料，采用扁平側(cè)面澆注系統(tǒng)，降低了澆注時金屬液對型芯的沖擊，確定了鑄造工藝參數(shù)：鑄件加工余量取0.1～0.75mm，收縮率為0.4～0.7﹪，脫模斜度為25′～45

5、′。模具整體尺寸為900×640×835mm，符合所選壓鑄機安裝空間。抽芯采用斜滑塊機構(gòu)，拼合形式為兩瓣式。推出機構(gòu)采用4根端面直徑26mm的圓截面推桿，推桿兼復(fù)位桿作用。經(jīng)計算，推桿受力符合要求。通</p><p>　　關(guān)鍵詞：壓力鑄造；壓鑄模具；鋅合金鑄件；底盤座</p><p><b>　　簡介</b></p><p>

6、;<b>　　零件結(jié)構(gòu)簡析</b></p><p>　　所用零件為鋅合金底盤座，鑄件中心是一個較深的型腔，側(cè)壁有凸臺，。殼體的底端有4個直徑為30mm的小孔，鑄件平均壁厚5mm，其立體圖如圖1-1-1，工程圖如圖1-1-2。</p><p>　　1.2 初步確定設(shè)計方案</p><p>　　1）此鑄件的材料為YX041，應(yīng)在適當(dāng)?shù)臏囟认铝鲃有暂^

7、好是澆注，使能充滿型腔。</p><p>　　2）此鑄件鑄造精度CT5，采用壓力鑄造的方法能達到此精度。</p><p>　　3）確定壓鑄工藝及模具制造能力。</p><p>　　4）確定壓鑄模結(jié)構(gòu)（包括型腔數(shù)目，模板的尺寸設(shè)計，導(dǎo)柱、導(dǎo)套盡量使用國標(biāo)能縮短制造周期，以及采用型芯、型腔鑲塊節(jié)約貴重金屬）。</p><p>　　5）模具設(shè)計是要

8、留用修模余量</p><p>　　壓鑄件的工藝分析及壓鑄機的選擇</p><p><b>　　壓鑄件工藝性分析</b></p><p>　　為了從根本上防止壓鑄件產(chǎn)生缺陷，并以低成本，連續(xù)不斷地生產(chǎn)高質(zhì)量的壓鑄件，必須使壓鑄件的結(jié)構(gòu)適合于壓鑄。主要對鑄件的壁厚、圓角、筋、出型斜度，孔，螺紋、加工余量、文字、標(biāo)志、圖案等進行分析。</p&g

9、t;<p>　　本次鑄件壁厚均勻適合壓鑄。鑄件的平均壁厚為5mm,為薄壁行鑄件，外表面不加工，故不設(shè)加工余量，而內(nèi)圓柱表面和下端面需要加工，需預(yù)留加工余量。鑄件本身無斜度，為了減少出型時與型壁的摩擦，需設(shè)拔模斜度。</p><p><b>　　分型面的選擇</b></p><p>　　壓鑄模的定模與動模表面通常稱為分型面，分型面是由壓鑄件的分型線決定的。

10、而模具上垂直于鎖模力方向上的接合面，即為基本分型面</p><p>　?。擅?，使鑄件整體放在定模中，保證了鑄件的同軸度，有利于氣體的排出（如圖2-3-1）。 </p><p><b>　　壓鑄機的選擇</b></p><p>　　此鑄件在分型面的投影面積為729cm2,其體積為832237.7 mm^3密度為0.00638g/ mm^3,算得此

11、壓鑄件的重量為5.30kg,鋅合金一般件的推薦壓射比壓為13～20MPa，動模板最小行程為108mm,采用常用的臥式冷室壓鑄機，其型號為J1163E。</p><p>　　壓鑄機主要參數(shù)如下：壓射力為368～600kN；壓室直徑為70～100mm；最大澆注量（鋁）為9kg；澆注投影面積為403～1649；動模板行程為600mm；拉缸內(nèi)空間水平垂直為750mm750mm。</p><p>　

12、　澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)熔融合金以一定的方式從壓鑄機的壓室進入模具型腔的通道，對熔融合金的流動方向、排氣條件、模具的熱分布、壓力的傳遞、填充時間和合金液通過內(nèi)澆口處的速度等各個方面，起著重要的控制作用和調(diào)節(jié)作用。因此，澆注系統(tǒng)是決定填充狀況的重要因素，因而也是決定鑄件內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量的重要因素。同時，澆注系

13、統(tǒng)對生產(chǎn)效率和模具壽命都有很大的影響。</p><p><b>　　內(nèi)澆口的設(shè)計</b></p><p><b>　?。?）內(nèi)澆口速度</b></p><p>　　由《壓鑄模具設(shè)計》表7-3查得，鋅合金鑄件內(nèi)澆口充填速度 的推薦值為30～50m/s，選取為40m/s。</p><p><b&g

14、t;　　（2）充填時間</b></p><p>　　經(jīng)計算，壓鑄件的平均壁厚約為8.33mm，利用參考文獻[1]中的表5-6得鑄件平均壁厚為8的填充時間為0.076~0.116s，故取</p><p><b>　　t=0.1s</b></p><p>　?。?）內(nèi)澆口截面積的確定</p><p>　　內(nèi)澆口截

15、面積的確定可由參考文獻【1】中公式（7-1）得出：</p><p><b>　　(7-1)</b></p><p>　　式中： —內(nèi)澆口橫截面積，；—通過內(nèi)澆口金屬液的總質(zhì)量，；—液態(tài)金屬的密度，； —內(nèi)澆口流速，； —型腔的填充時間，；V—通過內(nèi)澆口金屬液的體積， ； —型腔的充填速度，。</p><p>　　由UG系統(tǒng)算得零件體積為8

16、32.2 .而排溢系統(tǒng)一般占鑄件20%~30%。故</p><p>　　V=832.21.25=1040.25 </p><p><b>　　所以得：</b></p><p><b>　　.</b></p><p>　　(4)內(nèi)澆口厚度、長度、寬度的確定</p><p>　　

17、由參考文獻[1]表7-4知道，鑄件平均壁厚大于6mm，其內(nèi)澆口厚度取均壁厚的20%~40%,本課程設(shè)計取30%，得內(nèi)澆口厚度：</p><p><b>　　mm；</b></p><p>　　據(jù)經(jīng)念寬度取110mm，長度3mm。</p><p>　　3.1.2 橫澆道的設(shè)計</p><p>　　據(jù)參考文獻【1】在臥式冷室

18、壓鑄機中有：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　(7-7)</b></p><p>　　式中，——橫澆道截面積（）；</p><p>　　——內(nèi)澆口截面積（）；</p><p>　　D——橫澆道截面積深度或直徑（mm）；</p&

19、gt;<p>　　T——內(nèi)澆口厚度（mm）。</p><p><b>　　所以有</b></p><p>　　其具體尺寸如下圖3.1.2.1：</p><p>　　圖3.1.2.1 橫澆道基本尺寸</p><p>　　橫澆道與內(nèi)澆口用端面聯(lián)接的方式，有利于防止金屬液對型芯的正面沖擊，如圖3.1.2.2所示

20、：</p><p>　　圖3.1.2.2 端面聯(lián)接</p><p>　　其中 ；； ； ；。</p><p>　　3.1.3 直澆道的設(shè)計</p><p>　　直澆道尺寸由澆口套尺寸決定。澆口套內(nèi)徑與壓室內(nèi)徑相同，由于壓鑄機選擇型號為J1163E，其壓室直徑為70，80，100。選取100為澆口套內(nèi)徑，其他尺寸根據(jù)情況自行設(shè)計。</p&

21、gt;<p><b>　　排溢系統(tǒng)的設(shè)計</b></p><p>　　排溢系統(tǒng)由排氣道、溢流槽、溢流口組成。</p><p>　　如圖3.2.1所示，選用半圓形結(jié)構(gòu)的排溢系統(tǒng)。</p><p>　　圖3.2.1 排溢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?)溢流槽尺寸設(shè)計</p><p>

22、　　溢流槽尺寸選?。阂缌骺诤穸萮=0.5mm；溢流口長度l=4mm；溢流口寬度s=72mm；溢流槽半徑r=15mm。</p><p><b>　?。?）排氣道設(shè)計</b></p><p>　　排氣道相關(guān)尺寸選取為：排氣槽深度為0.12mm；寬度為15mm。</p><p><b>　　壓鑄模結(jié)構(gòu)的設(shè)計</b></p&

23、gt;<p><b>　　型腔型芯尺寸的計算</b></p><p><b>　　(1)型腔尺寸計算</b></p><p>　　型腔的尺寸是趨于增大尺寸，應(yīng)選取趨于偏小的極限尺寸。計算公式為：</p><p><b>　　(2)型芯尺寸計算</b></p><p&g

24、t;　　型芯的尺寸是趨于減小的尺寸，應(yīng)選取趨于偏大的極限尺寸。計算公式為：</p><p>　　(3)中心距位置尺寸計算</p><p>　　中心距離尺寸是趨于穩(wěn)定的尺寸，其偏差規(guī)定為雙向等值。公式為：</p><p><b>　　斜滑塊</b></p><p>　　當(dāng)鑄件上具有與推出方向不一致的側(cè)孔、側(cè)凹或側(cè)凸形狀時，

25、在壓鑄成型后，此處的成型零件會阻礙壓鑄件的推出，必須設(shè)置可以移動的側(cè)型芯。在鑄件推出前，先將型芯抽出，消除障礙后，再將壓鑄件推出，合模時，再將型芯回復(fù)到原來的成型位置。完成側(cè)抽芯的抽出和復(fù)位動作的機構(gòu)稱為側(cè)抽芯機構(gòu)。</p><p>　　4.2.1斜滑塊尺寸設(shè)計</p><p><b>　?。?）抽芯距離計算</b></p><p>　　根據(jù)參

26、考文獻[16]的公式：</p><p>　　其中 —外形內(nèi)凹成形深度（mm）；</p><p>　　K—安全值，斜滑塊機構(gòu)一般取3～5mm。</p><p>　　本課題鑄件的 =24，K取5mm，因此， =29mm。</p><p>　?。?）推出高度l確定</p><p>　　推出高度是斜滑塊在推出是軸向運動的全程，

27、即抽芯行程后推出行程，根據(jù)參考文獻[16]可知，斜滑塊的可推出高度不可大于斜滑塊厚度L的55%，留在套版內(nèi)的長度需大于30mm。因此，選取推出高度l=108mm。</p><p>　?。?）倒向斜角 的確定</p><p><b>　　導(dǎo)向角計算公式為：</b></p><p>　　由參考文獻[15]可知倒向斜角一般在 ～ 間選取，一般不超過

28、，根據(jù)前面所得計算結(jié)果，可以計算出 = 。</p><p>　　4.2.2 斜滑塊材料選擇及表面粗糙度</p><p>　?。?）零件表面粗糙度</p><p>　　側(cè)抽芯機構(gòu)零件愛你表面粗糙度選取：斜滑塊的外表面，型腔表面，其他非配合面。</p><p><b>　　（2）材料選擇</b></p><

29、;p>　　斜滑塊的材料選用4Cr5MoSiV1,熱處理要求44~48HRC,斜滑塊限位釘?shù)牟牧线x用45鋼，熱處理要求25~32HRC。</p><p>　　4.3 彈簧限位銷設(shè)計</p><p>　　由于定模型芯的包緊力較大,開模時,斜滑塊和逐漸可能被留在定模型芯上,或斜滑塊受到定模型芯的包緊力而產(chǎn)生位移,使鑄件變形。此時應(yīng)設(shè)置強制裝置，確保開模后斜滑塊穩(wěn)定地留在動模套板內(nèi)。本課題即

30、考慮到定模型芯的包緊力作用，安裝了4個彈簧限位銷，以避免斜滑塊徑向移動，從而強制斜滑塊留在動模套板內(nèi)。</p><p>　　根據(jù)參考文獻[24]。采用的彈簧限位銷的彈簧中徑D=40mm，彈簧絲直徑d=8mm，有效圈數(shù)n=7，采用材料為硅錳彈簧鋼60Si2MnA。</p><p>　　4.4 推出機構(gòu)設(shè)計</p><p>　　開模后，是壓鑄件從成形零件上脫出的機構(gòu)稱為

31、推出機構(gòu)。推出機構(gòu)一般設(shè)置在動模部分。</p><p><b>　　（1）推桿的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　采用圓形截面的推桿結(jié)構(gòu)，如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-4-1 圓形截面推桿結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）推桿尺寸及配合</p><p>　　推桿的直徑是有推桿端面在壓鑄

32、件上允許承受的受推力決定的，由參考文獻[16]查得，其截面積計算公式為：</p><p>　　式中 A—推桿前端截面積， ； —推桿承受的總推力，N；n—推桿數(shù)量；[p]—許用受推力。</p><p>　　根據(jù)參考文獻[16]查得，鋅合金的許用受推力[p]為40MPa，設(shè)計中共使用4個推桿，而 可由公式：</p><p>　　確定，其中K=1.2，而 =9000N，

33、因此取 =12000N。</p><p>　　由截面積計算公式可求出，推桿前端的截面積應(yīng)不小于75 ,由于本課題壓鑄模增加了動模壓板，因此推桿較長，為保證推桿的穩(wěn)定性，將推桿的前端直徑選為26mm，配合精度為H7/f7。</p><p>　　推板導(dǎo)向及限位裝置設(shè)計</p><p>　　（1）推板的限位裝置</p><p><b>　

34、　具體尺寸見總裝圖。</b></p><p><b>　?。?）推板的導(dǎo)向</b></p><p>　　采用圖4-4的推板導(dǎo)向機構(gòu)，將導(dǎo)柱安裝在動模壓板與動模座板之間，保證了剛性要求，推板導(dǎo)柱尺寸見附錄。</p><p><b>　　復(fù)位機構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　?。?）復(fù)位機

35、構(gòu)的動作過程</p><p>　　復(fù)位機構(gòu)的動作過程開模時，復(fù)位桿隨推出機構(gòu)同時向前移動，推桿將壓鑄件推出；合模時，定模板觸及復(fù)位桿，推出機構(gòu)復(fù)位；合模動作完成時，在限位釘?shù)淖饔孟拢瞥鰴C構(gòu)回復(fù)到原來位置。</p><p><b>　?。?）復(fù)位桿的布置</b></p><p>　　復(fù)位桿布置，在成型鑲塊外設(shè)置對稱的復(fù)位桿。</p>

36、<p>　　4.7推出、復(fù)位零件的表面粗糙度、材料及熱處理后的硬度</p><p>　　（1）零件表面粗糙度</p><p>　　根據(jù)參考文獻[15]，推桿與金屬液接觸表面粗糙度為，推桿，復(fù)位桿和推板導(dǎo)柱配合表面粗糙度為，推板和推板固定板配合表面粗糙度為，其他非工作的非配合表面。</p><p>　?。?）材料及熱處理后硬度</p>&l

37、t;p>　　導(dǎo)柱,復(fù)位桿采用材料T8A，熱處理后強度要求為50~55HRC，推桿采用4Cr2W8,熱處理后要求強度為45~50HRC,推板和推板固定板采用45鋼，熱處理要求回火。</p><p><b>　　模體設(shè)計</b></p><p><b>　　模體尺寸</b></p><p>　　墊塊： 長640mm

38、，寬175mm，厚90mm。</p><p>　　定模座板：長900mm，寬640mm，厚50mm；</p><p>　　動模座板：長900mm，寬640mm，厚55mm；</p><p>　　定模套板：長900mm，寬640mm，厚130mm；</p><p>　　動模套板：長900mm，寬640mm，厚250mm；</p>

39、<p>　　動模壓板：長900mm，寬640mm，厚75mm；</p><p>　　支撐板： 長900mm，寬640mm，厚100mm；</p><p><b>　　模板導(dǎo)向的尺寸</b></p><p>　　模板導(dǎo)向零件的尺寸和位置，如圖4-9所示。</p><p>　　導(dǎo)柱導(dǎo)滑段直徑,d=40mm。<

40、;/p><p>　　導(dǎo)柱導(dǎo)滑長度, e=170mm。</p><p>　　導(dǎo)向位置設(shè)置在模板的四個角上。</p><p>　　起模槽深度n=3mm，便于將動、定模撬開。</p><p>　　排氣槽c=0.5mm，以消除合模時導(dǎo)向孔內(nèi)的氣體反壓力。</p><p>　　模體構(gòu)件的表面粗糙度和材料選擇</p>&

41、lt;p>　?。?）零件表面粗糙度</p><p>　　模體構(gòu)件件表面粗糙度選取：動模和定模座板與壓鑄機的安裝面，排氣槽表面，其他非配合面。</p><p><b>　?。?）材料選擇</b></p><p>　　導(dǎo)柱、導(dǎo)套的材料選用T8A,熱處理要求50~55HRC,其他零件的材料選用45鋼，熱處理要求25~32HRC。</p&g

42、t;<p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過對鑄件的工藝性分析，將分型面設(shè)置在了鑄件底面及型腔內(nèi)部，金屬液從鑄件側(cè)面進入。為了防止金屬液對型芯的沖擊，內(nèi)澆口與鑄件采用端面搭接的連接方式，橫澆道采用T形形式，溢流槽設(shè)置在底盤座底面四角處，呈對稱形式設(shè)置。本文在工藝性分析中還確定了鑄件的加工余量為0.1～0.75mm，收縮率為0.4～0.7，脫模斜度為25′～45

43、′。</p><p>　　根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點，本文采用了斜滑塊抽芯機構(gòu)，其采用兩瓣式的拼合方式，導(dǎo)滑機構(gòu)采用T形槽形式，抽芯距離為29mm，導(dǎo)向角15°， 為避免斜滑塊在開模時產(chǎn)生徑向移動，采用彈簧限位銷以確保開模后斜滑塊穩(wěn)定地留在動模套板內(nèi)。</p><p>　　由于成型零件受高速金屬液的沖刷和高溫高壓作用，因此制造材料選用4Cr5MoSiV1。壓鑄模具在使用中，成型零件的尺寸

44、可能增大、減小，也可能不變，所以根據(jù)成型零件的工作條件，分別確定了型腔、型芯、孔間距的尺寸及公差。</p><p>　　模具采用推桿推出機構(gòu)，設(shè)置了4個推桿，推桿直徑26mm，為防止推出機構(gòu)在復(fù)位過程中運動過度，設(shè)置限位釘來保證推出機構(gòu)的運動行程，并使各推出元件準(zhǔn)確地回復(fù)到原來的位置。</p><p>　　模具的模體用于安裝所有零件，對模體的性能要求主要是剛度和強度。確定的動模座板尺寸長&

45、#215;寬為900×640，厚度為55mm；動模套板尺寸長×寬為900×640，厚度為250mm；模板的導(dǎo)柱直徑40mm、長度300mm，導(dǎo)柱設(shè)置在模板的四個角上；設(shè)計的起模槽深度為3mm，以便于動定模開模。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]壓鑄模設(shè)計 [M]. 北京:電子工業(yè)出版社. 2010.

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