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室内射灯灯罩压铸模设计及成型零件制造工艺设计

68
2020年5月29日
文档仅供参考
分 类 号 TG249.2
密 级 公开

宁宁波大红鹰学院
毕业设计(论文)
60W室内射灯灯罩压铸模设计及成型零件制造工艺设计

所在学院
机械与电气工程学院
专 业
机械设计制造及其自动化
班 级
11机自5班
姓 名
张楷轩
学 号

指导老师
张玉玺

年 3 月 31 日
诚 信 承 诺

我谨在此承诺:本人所写的毕业设计(论文)<60W室内射灯灯罩压铸模设计及成型零件制造工艺设计>均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其它作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。

承诺人(签名):
年 月 日

摘 要
本文主要介绍了60W室内射灯灯罩压铸模设计及成型零件制造工艺设计,与原来的设计方法不同的是本文首次采用了软件和计算结合的方法,利用现在模具行业通用的软件AutoCAD中的标准模架库EMX结合模具设计手册共同完成了模具零件的选择、标准模架的调用以及模具零件的材料选择。模具设计的软件化其优点很多:首先,它能够节省大量的材料;再者,它能够缩短一个模具的开发周期,最重要的是它能够模拟开模并进行应力应变分析,大大降低了工人和设计人员的劳动强度,最终能够大大提高企业的生产效率。经过对本次60W室内射灯灯罩压铸模具的设计,对常见铸件材料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解,掌握压铸成型模具的结构特点及设计计算方法,对独立设计模具具有了一次新的锻炼。

关键词:压铸模具,材料分析,模架
Abstract
This article mainly introduced the 60 w indoor lamp chimney die mold design and molding parts manufacturing process design, different from the original design method in this paper, by using the combined method of the software and the calculation for the first time, using the general software AutoCAD mould industry now the standard mould base library EMX combine together complete the mold design manual mold parts selection, standard mould base calls and material selection of mold parts.Mold design software of its advantages: first, it can save a lot of materials;Moreover, it can shorten the development cycle of a mold, the most important thing is that it can simulate cavity and stress strain analysis, greatly reduces the labor intensity of workers and designers, finally can greatly improve the production efficiency of enterprises. Through the design of the 60W indoor lamp shade of die casting die for casting materials,commonly used in the forming process of the technical requirements of the mold has a deeperunderstanding of the structural features and design master the calculation method of casting die, die design for independence with a new exercise.

Key Words: Die casting mould,Material analysis,Die set
目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1压铸模具的概述 1
1.2总体方案确定 2
第2章 模具的结构 3
2.1模具的组成及作用 3
2.2模具的主要零件图 3
第3章 压铸模具设计 4
3.1产品零件分析 4
3.1.1 压铸件材料分析 4
3.1.2 压铸件结构分析 5
3.1.3压铸件的尺寸精度分析 5
3.2模具制造及设备情况 6
3.2.1设备能力 6
3.2.2锁模力的确定 6
3.2.3压铸机情况 6
3.2.4压射比压的确定 7
3.2.5充填率的计算 7
3.2.6压铸件机械加工余量的确定 8
3.3确定模具基本结构方案 8
3.3.1确定模型模数 8
3.3.2选用通用模架和通用模座 8
第4章 模具分型面的确定 10
4.1模具分型面的选择原则 10
4.2模具分型面的确定 10
4.3抽芯机构的确定 10
4.4模架与成型零件的分析 10
4.4.1模架的设计 10
第5章 浇注系统与排溢系统 12
5.1直浇道的设计 12
5.1.1直浇道的构造 12
5.1.2浇口套与压室的连接方式 13
5.1.3浇口套的配合精度 13
5.2内浇口的设计 14
5.2.1内浇口位置的设计原则 14
5.2.2 内浇口截面积计算 14
5.3横浇道的设计 14
5.3.1横浇道结构型式的选择 14
5.3.2横浇道截面尺寸 15
5.4溢流槽的设计 16
5.4.1溢流槽的作用 16
5.4.2溢流槽的设计及确定 16
5.5排气槽的设计 17
第6章 成型零件的设计 19
6.1成型零件的结构的选择 19
6.2影响压铸件工作尺寸精度的要素 20
6.3成型零件的工作尺寸 21
第7章 结构零件和推出机构的设计 22
7.1定模套板的设计 22
7.2支撑板的设计 23
7.3推出机构的组成 24
7.3.1推出机构的设计 24
7.3.2推杆推出机构 24
7.3.3推杆位置选择 24
7.4导向零件的设计 25
7.4.1导柱的设计 25
7.4.2导套的设计 26
第8章 模具材料的选择及热处理 28
8.1模具材料选择的重要性 28
8.2模具材料的选择 28
8.3模具各零件装配要求 29
8.4模具材料的热处理 29
第9章 60W室内射灯灯罩压铸模成型零件制造工艺 30
9.1分析零件工艺 30
9.2加工工艺及工序卡的设计 30
9.2.1制定零件工艺卡片 30
9.2.2制定零件工序卡片 32
第10章 压铸件缺陷的分析 38
第11章 经济性分析 39
结论 40
一、结论 40
二、今后研究方向 40
参考文献 41
致 谢 42
附录 43

第1章 绪论
1.1压铸模具的概述
模具CAD/CAM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。
当前,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,还能够进行开模模拟以及模具检测,是一个综合性很强的CAE软件。
模具是工业之母。近年来,中国模具技术有了很大发展,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。
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;按凹模数目分类有单凹模和多凹模等等。
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;
(2)模具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。
60W室内射灯主要应用于家居照明,商业店铺装饰照明和在娱乐场所的照明,是典型的无主灯、无定规模的现代流派照明。射灯可安置在吊顶四周或家具上部,也可置于墙内、墙裙或踢脚线里。光线直接照射在需要强调的家什器物上,以突出主观审美作用,达到层次丰富、气氛浓郁、缤纷多彩的艺术效果。射灯光线柔和,雍容华贵,既可对整体照明起主导作用,又可局部采光,烘托气氛。射灯内部除了传动部分外还有一种液体——乳化液,这样60W室内射灯灯罩的壳体要求就需要密封性良好,壳体的其它地方由于外观需要光滑即可。根据相关模具手册查询压铸模的基本结构总装配图如下图1.1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。

图1.1 模具基本结构总装配图

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:主要指的是凸模和凹模,根据它在模具中所处的位置能够确定它的作用是浇铸合金液进入腔内凝固成所要求的形状;
(2)导向零件:主要指的是导柱和导套,是起到导向的作用的零件;
(3)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;
(4)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凸模强度的作用;而垫块在模具分模时的作用很大;
(5)其它零件:只要指在模具中起到辅助作用的零部件。
2.2模具的主要零件图

图2.1 模具的主要零件图

第3章 压铸模具设计
3.1产品零件分析
3.1.1 压铸件材料分析
根据已知条件可得知压铸件的材料是铝合金ADC12,其综合性能及其它参数如下表3.1所示。
表3.1 ADC12的综合性能及铸造方法
ADC12
平均值

ASTM
抗拉强度(MPa)
228
41
310
耐力(MPa)
154
14
150
延伸率(%)
1.4
0.8
3.5
HB
74.1
1.5
86
HRB
40.0
1.8
\
注:表中:S—砂型铸造;J—金属型铸造;R—熔模铸造;B—变质处理;F—铸态;T2—退火

铝合金ADC12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的零件,如船舶零件、仪表壳体、机器盖等。其工艺性能见下表3.2。

表3.2 铝合金ADC12的工艺性能
合金材料
适于铸造方法
融化温度范围()
收缩率%
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
ADC12
Y
527～600
0.9～1
3～3.5
优
良
优
优
较差
差
3.1.2 压铸件结构分析
根据铸件的零件图能够看出,零件是一型号为N500A型的60W室内射灯灯罩,罩体外表面上除了有2个3.4mm与2个3mm的螺纹孔外还有24根加强筋等等。
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,将分型面确定在下图3.1处比较合理。

图3.1 零件分型面选择
这样分型的优点是凸模和凹模的加工方便,查表得到凸模和凹模的表面粗糙度。

3.2模具制造及设备情况
3.2.1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。
3.2.2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,以锁紧模具的分型面,防止合金液体飞溅,保证铸件尺寸精度。
(3.1)
其中: F为锁模力,单位为N;K 为安全系数,一般取1.25; A 为铸造投影面积,单位mm² (包括约30%的浇注、溢流排气系统的面积); P 为压射比压,单位Mpa.该产品的铸件投影面积A≈1.3×22.2×16.5=476.2cm²,由于该产品为压铸件,压射比压取值为80Mpa,故该产品的锁模力为:

(3.2)
为分胀型力,为主胀型力,kN;为侧向活动型芯成型端面的投影面积,;为楔紧块的楔紧角,取25度。

分胀型力占总锁模力的15.35%,很多设计中锁模力都是忽略不计,这样容易导致设计不合理,产品无法压铸成型,因此在次设计中,锁模力必须算上分胀型力。

3.2.3压铸机情况
初步选择压铸机。选择冷室卧室压铸机,金属液进入型腔转折少,压力消耗也少,这样起到增压作用,因此这种压铸机压力大。且浇注位置能够调节,能够选择偏心或中心浇口。该压铸机生产效率高,操作程序简单,有利于实现自动化。

压铸机的选用原则:
(1)压铸模与压铸机的对应关系:
(2)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;
(3)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;
(4)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;
(5)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;
(6)冷室压铸机压室应能容纳每次压铸所需的金属容液。
根据铝合金ADC12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进铸件顺序凝固条件,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,改进力学性能;
(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。
3.2.4压射比压的确定
(3.3)
式(2.2)中,Pb为压射比压;Fy为压射力; Fy=400kN,d=70mm
Pb=4×400kN/(π×70×70)≈103.99Mpa。
该压铸机在70mm压室直径状态下可提供的最大比压为103.99MPa大于80MPa,说明上述比压选择合理可行。
3.2.5充填率的计算
(3.4)
:充填率;
M总:包括浇排系统在内的铸件总重量;
Ap:冲头截面积;
Lk:空压射行程;
:铝合金液密度;
M总=V=2.5g/×(321263.25)×1.1=883.5g
Ap=0.25π×8×8=16π;
Lk=20cm;
≈35.2%;
的范围为30%～70%,符合要求,因此能够选用以上压铸机。

3.2.6压铸件机械加工余量的确定
压铸件多数情况下不需要机械加工,需要机械加工的情况:去除脱模斜度,来满足装配要求;加工未达到的型位公差;铸件上未压出的型状。机械加工的余量参考表3.4,参考表格,计算铸件需要加工的尺寸,并画出铸件图。
表3.4 压铸件的机械加工余量
尺寸/mm
0～30
30～50
50～80
80～120
120～180
180～260
260～360
360～500
3.3 确定模具基本结构方案
3.3.1确定模型模数
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,可确定应为一模二腔。
3.3.2选用通用模架和通用模座
60W室内射灯灯罩体的高度为40mm,根据表查得初步确定应用I型标准模架,其标准结构见图3.2。

图3.2 标准模架

第4章 模具分型面的确定
4.1模具分型面的选择原则
凸凹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(2)和第(5)、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。
4.2模具分型面的确定
射灯灯罩的分型选择经过铸件最大截面,使得型腔处于定模上,开模后压铸件由于包紧型芯的力大,使压铸件留在了动模侧,脱模更为方便,动定模的加工比较方便。而且这样分型面痕迹不会留在压铸件外表面,即使存在,也容易加工去除。
4.3抽芯机构的确定
由于零件外表面不存在侧凸、侧凹或侧孔等特征,故不需要抽芯机构。
4.4模架与成型零件的分析
4.4.1模架的设计
模架设计的要点:
(1)磨架应有足够的刚性,在承受压铸机锁模力的情况下不发生变形;
(2)模架不宜过于笨重,以便装卸、修理和搬运,并减轻压铸机负荷;
(3)凹模的反压力中心应尽可能接近压铸机合模力的中心,以防压铸机受力不均造成锁模不严;
(4)模架在压铸机上的安装位置应与压铸机规格或通用模座规格一致;
(5)为了便于模架的调运和安装,在动定模上应有吊环螺钉;
(6)镶块到模架边缘的模面上需留有足够的部位,以便设置导柱、导套、销钉、紧固螺钉的位置;
(7)连接模板的紧固螺钉和定位销钉的直径和数量,应根据受力大小取,位置分布均匀;
(8)模具的总厚度必须大于所选用压铸机的最小合模间距;
根据前面的设计和计算,已经确定应用EMX中的FUTABA标准模架。

第5章 浇注系统与排溢系统
在压铸过程中,熔融合金在压铸机压力作用下充填模具凹模的通道称为浇注系统。浇注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)浇注系统主要是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经过内浇口的速度起着主要的控制作用;
(2)浇注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)浇注系统的合理与否,直接影响模具的寿命及生产效率。
浇注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。但对于厚壁零件可使浇口厚度及宽度放大,但应留余量,待试模修整后定,根据上述设计要求及零件的形状确定选择中心浇口。
5.1直浇道的设计
5.1.1直浇道的构造
直浇道的设计要点:
(1)直浇道直径即浇口套直径根据铸件所需比压来确定;
(2)直浇道厚度及余料厚度一般取直径的;
(3)压室与浇口套宜制成一体,如分开制造时,应选择合理的配合精度和配合间隙,同时压室内径与浇口套内径应有一定同轴度要求;
(4)为了便于直浇道余料的脱模,可在浇口套靠近分型面的一端内孔处15～25mm范围内做出1°30`～2°的出模斜度;
(5)与直浇道相接的横浇道一般设置在浇口套上方,防止金属液在压射前留进型腔;
(6)压室和浇口套内孔表面粗糙度不大于0.4μm;
(7)浇口套结构形式,见图5.1。

图5.1 浇口套结构形式
5.1.2浇口套与压室的连接方式
浇口套与压室的连接方式,根据浇口套结构型式的不同,可分为连接式和整体式。本设计采用整体式结构即将压室与浇口套制成整体,这样内孔的同轴度容易保证,且压射时阻力较小。浇口套长度一般低于压射冲头高度,有利于余料的脱出。
5.1.3浇口套的配合精度
浇口套内孔表面粗糙度不大于Ra0.4μm,需要精磨后,在进行研磨。
(1)压室内径与压射冲头直径的配合为H7/e8;
(2) 浇口套内径与压射冲头直径的配合为F7/e8;
5.2内浇口的设计
5.2.1内浇口位置的设计原则
内浇口是指金属液进入型腔前横浇道后端至铸件之间的通道入口,她的作用是调整横浇道输送的合金液的流速,使之成为理想的流态而充满型腔。内浇口的位置设计在压铸模设计中占有非常重要的地位。其设计原则:
(1)熔融合金流入型腔后,不宜立即封闭分型面,以防止排气不良而使铸件未能填满而产生气孔;
(2)从内浇口导入的合金,应先填充型腔远端难以排气的部位,再流向分型面以利于排气;
(3)内浇口的位置应选择在充满型腔各部位都具有最短流程的位置处,避免直接冲击凸模;
(4)铸件精度及表面质量要求较高的部位,不宜设置内浇口,铸件的螺纹位置也不宜设置外浇口;
(5)薄壁复杂件易采用较薄的内浇口。
5.2.2 内浇口截面积计算
(5.1)
其中Ag为内浇口截面积(mm²); V为铸件的体积 (mm³)(包括渣包和产品)Vg为充填速度(m/s);t为充填时间(s)。
(5.2)
V=321263.25×1.1≈353389.6;
(5.3)
Ag=353389.6/(90.6×1000×0.036)=108.3 mm²
5.3横浇道的设计
5.3.1横浇道结构型式的选择
横浇道是金属液从直浇道留入内浇口的通道,其作用是是从直浇道流来的金属液能以一定的温度t、压力p、速度v平稳地过渡到内浇口,使金属液成理想流向充填凹模。
横浇道应具有一定的厚度和长度,如果横浇道过薄,热量损失大;若过厚,则冷却缓慢,生产效率降低。一定长度来确保稳流和导向作用。横浇道在模具中应该处于直浇道的上方,防止金属液在压射前进入横浇道。横浇道应该平直或者略有反向斜角,以便金属液的流通。
横浇道的设计原则如下:
(1)横浇道截面积应相等,不宜突然收缩和扩张,以减少金属流动阻力,达到均衡流速;
(2)应选择梯形截面,尽量不选用圆形截面,以改进填充及排气条件;
(3)横浇道应保持一定的长度,而且要有一定的厚度,不要过薄及过厚;
(4)卧室冷压室压铸机用模具其横浇道必须设计在直浇道上方,以防止压射前金属液自动留入型腔;
(5)横浇道顺着熔融合金流动方向研磨,不大于0.4μm;
卧室冷室压铸机所用的横浇道有多种,本设计选用如图5.2的分叉式。

图5.2 横浇道结构
5.3.2横浇道截面尺寸
横浇道的尺寸参数如下:
(5.4)
(5.5)
其中Ag---内浇口截面积mm2
---脱模斜度。=5°~10°
D----横浇道深度(mm)
t----压铸件平均壁厚
r----圆角半径(mm)一般取2~4mm
取t=2mm,D=3mm,w=1.5,Ag=108.3 mm2
w=1.5Ag/D=1.5×108.3/3≈54.2mm
横浇道为扁梯型,金属热量散失较少,加工方便,应用也较广。
5.4溢流槽的设计
5.4.1溢流槽的作用
(1)存储带有杂质和冷污的金属,也起过渡排气的作用;
(2)可容纳充填中形成的涡流和冷隔的金属液体;
(3)布置在模型温度低的部位时可起到调节模型凹模温度场分布的作用;
(4)对于真空压铸和定向抽气压铸时,溢流槽处常作为引出气体的起始点;
(5)作为铸件存放,运输及加工时的支承、吊挂、装卡或定位的附加部分。
5.4.2溢流槽的设计及确定
溢流槽的设计要点主要表现在以下几方面:
(1)金属液在横浇道内或进入凹模后最先冲击部位;
(2)受金属液冲击的凸模背面;
(3)两股或多股金属液相汇合,容易产生涡流裹气或氧化夹杂的区域;
(4)由于型腔形状所形成的涡流部位;
(5)金属液最后填充的部位;
(6)需要改进金属液流态抑制涡流、紊流的部位;
(7)内浇口两侧或其它金属液不能直接充填的死角区域;
(8)大平面上容易产生缺陷集中的部位;
(9)型腔温度较低的部位;
(10)铸件壁厚过薄难以充填的部位;
(11)铸件壁厚过厚易产生缩孔、疏松的部位;
(12)其它排气条件不良的部位。
溢流槽的尺寸:溢流槽的容积和单个溢流槽的尺寸见图5.3。

图5.3 溢流槽结构
为了便于脱模,溢口脱模斜度做成15°,溢口与铸件连接处应有1mm45°的倒角,以便清除。
可是,并不是所有的设计都是根据要求来的,必须要有实际经验。本设计中,由于零件结构并不是特别匀称,零件右端肋较多,较为复杂,因此右端的溢流槽稍微大点,但不能过大,全部溢流槽容积约为铸件体积的20%。如果溢流槽过大,首先浪费资源,溢流槽内的原料还要再回炉加热使用。溢流槽适当扩大,能够让先进入型腔内的冷污金属排入溢流槽,提高铸件质量。
5.5排气槽的设计
排气槽一般设置于分型面上,且在溢流槽的后面,使型腔内的气体尽可能地被金属液有序有效地排出, 这样加工和修正较为方便。排气槽可分为平直式和曲折式,曲折式有利于防止金属液从排气槽中喷射出来。排气槽与溢流槽应该错开排布,防止金属液过早堵塞排气槽。
本次设计在分型面上开设的排气道的截面型状是扁平状的,由<压铸成型工艺与模具设计>表6-17可查得推荐的尺寸如下:
排气槽深度:0.10～0.15mm
排气槽宽度:8～25mm
为了便于溢流和余料的脱模,扁平槽的周边也应有～的斜角或过渡圆角。排气槽离开型腔20～30mm之后,可将其深度增大至0.3～0.4,有利于排气。
表5.1 排气槽的尺寸
合金种类
排气槽深度(mm)
排气槽宽度(mm)
说明

铝合金(ADC12)

0.10～0.15

8～25
排气槽在离开凹模20～30mm处,可将其深度增加至0.3～0.4mm,以提高排气效果

第6章 成型零件的设计
6.1成型零件的结构的选择
成型零件按照结构可分为整体式结构和镶拼式结构,都有其优缺点。整体式模具结构简单,成型零件具有较好的强度和刚性;不易变型,模具寿命较高,有利于冷却水管的设计。可是整体式,不利于成型零件的使用和更换。一般适用于型腔较小,成型零件加工简单的压铸模,适用于生产精度不高,型状简单的压铸件。
镶拼式有利于损坏件的更换与修理,制造成本较低;简化加工工艺,提高模具制造质量,满足精度要求。可是由于组装件,难以满足组合精度要求;生产产品表面有痕迹,影响产品质量,影响模具寿命,且热量散失较慢。
综上,选择整体式结构较为合理,如图6.1和图6.2,都为整体式结构。它们采用与模板直接用四颗螺钉固定的型式,且加工方便,制造成本较低。

图6.1 定模

图6.2 动模

6.2影响压铸件工作尺寸精度的要素
(1)压铸件的收缩率
铝合金材料的收缩率约为0.5%,同时收缩率受模具温度,材料本身性能,铸件的结构复杂程度等影响。铝合金冷却收缩可分为液态收缩、凝固收缩和固态收缩,不同的阶段,对铸件的尺寸影响程度也不同。
(2)成型零部件的制造偏差
任何一种产品的制造,不可能100%的按照精度要求成型,包括成型零部件的制造,总会存在加工偏差和装配偏差,这些偏差与加工方法,加工设备和加工人员都有密切的关系。
(3)成型零部件的磨损
成型零部件处于液态金属不断地冲刷和摩擦的工作状态,还有可能脱模时来自压铸件对其本身的摩擦,在与高温高压的情况下,磨损更为剧烈。也有可能是模具本身材料及结构的原因,导致模具易损耗。
(4)压铸件的结构
压铸件结构较为复杂时,其本身精度也较为复杂,那么模具的精度更难控制。零件曲面造型较为复杂,有较多的肋,充填时不一定能够填充满。
6.3成型零件的工作尺寸
由于压铸件存在收缩问题,为了保证压铸件的尺寸精度,必须对成型零件进行工作尺寸计算。主要计算型腔尺寸、型芯尺寸和中心距尺寸。但在当下的模具设计中,我们一般采用三维造型,直接进行加工,尺寸直接体现于三维图中。而且在二维图中由于脱模斜度的存在,很难将尺寸表示清楚。

第7章 结构零件和推出机构的设计
7.1定模套板的设计
定模套板的作用是固定定模的模板。
(1)套板高度H
(7.1)
式中h—铸件的高度(mm);
c—系数,一般取0.5～0.7,故

(2)内框尺寸

式中—铸件外轮廓尺寸;
e—常数,一般取20～50mm,故取45mm;

(3)套板外形尺寸
(7.2)
式中—套板模框厚度(cm);
H—套板高度(cm);
—材料的许用强度(×);
—套板侧面受到的总压力(N),;
p—压射比压(×);
—铸件在L面的投影长度(cm);
h—铸件高度(cm);
—套板B侧面承受的总压力(N);

则取t=100mm。
因此,定模套板的总宽度为180mm。
7.2支撑板的设计
支撑板是动模套板下面的板料,其作用是固定和加强。
选择支撑板厚度的原则是:
(1)铸件分型面投影面积大,支撑板厚度取较大,反之取小;
(2)在投影面相同的情况下,压射比压大,支撑板厚度较大,反之取小;
(3)当座板上的垫块设置在支撑板长边两端时,则支撑板厚度取大值,反之取小;
(4)当采用不通套板时,套板底部厚度应为支撑板的0.8倍;
(5)支撑板的加强形式,当垫块间距大或支撑板厚度小时,可借助推板导柱或采用支柱,以增强对支撑板的支撑作用。
支撑板的厚度按下式计算:
(7.3)
式中t—支撑板厚度(cm);
S—垫块距离(cm);
L—支撑板长度(cm);
P—压射比压(MPa);
A—铸件及溢流槽的分型面上的投影(cm);
—材料许用弯曲强度(MPa),一般取160 MPa;
支撑板材料一般用45#,回火状态。
则有
因此,取t=160 mm。

7.3推出机构的组成
推出机构一般由推出元件、复位元件、导向元件、限位元件和结构元件组成,而推出元件又有推杆、推管、成型推块、斜滑块等,导向元件有推板导柱、推板导套等。本次设计选用机动推出机构,利用开模,顶杆推动模具上的推出机构,该机构较为简单,且符合经济环保要求。
7.3.1推出机构的设计
(1)设计原则
1)开模时,要使压铸件留在动模一侧,推出机构在冻膜一侧;
2)推出部位应选在脱模阻力较大的地方,且强度要高,如加强肋处,溢流槽等;
3)推出机构不影响压铸件的外观要求;
4)正确分析铸件对模腔的粘附力的大小及所部位,有针对性的选择合适的脱模装置,使推出重心与脱模阻力中心相重合;
5)由于铸件收缩时包紧型芯,因此推出力作用点应尽量靠近型芯,同时推出力应施于铸件刚性和强度最大部位,作用面积也尽可能大一些,以防铸件变型或损坏;
6)结构合理可靠,脱模结构应工作可靠,运动灵活,制造方便,更换容易。
(2)推出行程计算
推出行程是压铸件取出的关键,其计算公式:
为直线推出行程;H为压铸件包裹型芯或含在型腔内的最大成型长度;K为推出行程余量,～5mm。
,因此推出行程大约为100mm。
7.3.2推杆推出机构
此模具设计选用了推杆推出机构,其由推杆、复位杆、推板导柱、推杆固定板、推板等组成。推杆推出机构有多种特点,推出元件较为简单,维修方便。推出动作方便,不易发生故障;推出元件设置于动模上,能够起到排气作用。
推杆截面型状为圆型,可为标准件,制造、维修和更换方便。
7.3.3推杆位置选择
推杆的分布直接影响压铸件的表面质量,因此要选择合理的位置,使得压铸件各部位受力均匀。包紧力越大,那么其推杆数量应该越多,推杆直径要越大。如果压铸件某一表面