PAGE40PAGE39PAGE1摘要壓鑄是將熔融合金在高壓、高速條件下充型，并在高壓下冷卻凝固成形的精密鑄造方法。與其它傳統方法相比,它具有尺寸精度高,強度高,表面粗糙度小，生產率高的優點。由于壓鑄可以生產復雜的零件，并且可以達到很高的精度，壓鑄將會得到更廣泛的應用。鋁合金屬于壓鑄合金之一，具有鑄造性能好，鑄件表面光滑。可進行是表面處理,熔點低,常溫機械性能和耐磨性。本畢業設計是托盤壓鑄模設計，根據實際的生產需要，先對托盤外形進行觀察和研究，然后分析壓鑄件的工藝來設計模具，包括壓鑄機的選擇，澆注系統和溢流排氣系統的設計，分型面的設計，抽芯機構與推出機構的設計。本設計采用3D繪制三維立體圖和CAD制圖。關鍵詞：壓鑄

AbstractDie-castingisamethodofformingtheprecisioncastingthatfillinginthehigh-pressureandhigh-speedconditions,coolingandsolidifyingunderhighpressure.Comparedwithothertraditionalmethods,ithastheadvantagesofhighdimensionalaccuracy,highstrength,highproductivityandsurfacero3Dhnessissmall,.Asthedie-castingcanproducecomplexparts,andcanachieveveryhighprecision,die-castingwillbemorewidelyused.Zincalloyisoneofdie-castingalloys.Ithasacastofgoodperformanceandsmoothcastingsurface.MoreoverSurfacetreatmentcanbeused,ithasalowmeltingpointmechanicalpropertiesandwearresistancearegoodatroomtemperature.Thegraduationprojectisacuplampofdie-castingmoldwithzincalloy.Accordingtotheactualproductionneeds,firstlyIobservedandstudiedtheappearanceofthelampcup,thenanalysedthediecastingprocesstodesignthemold,includingthechoiceofdie-castingmachine,designoffeedsystemandoverflowflowexhaustsystem,sub-surfacedesign,core-pullingmechanismandintroductionofmechanismdesign.ThisdesignusedUnigraphicsNXtodrawthree-dimensionalmap,andusedAutocadtodrawthepicture.KEYWORDS：die-casting.

目錄TOC\o"1-3"\h\u第一章緒論 51.1壓鑄技術的現狀及展望 51.1.1開發新的壓鑄設備及其控制系統 5第二章托盤壓鑄件的結構工藝性分析 72.1壓鑄合金 72.1.1壓鑄合金的基本要求 72.1.2鋁合金介紹 72.2壓鑄件的尺寸精度 72.3壓鑄件的結構要素 82.2.1壁厚 82.2.2鑄孔 82.2.3脫模斜度 92.4壓鑄件的分析 9第三章鑄件基本參數的計算與壓鑄機的選用 103.1壓鑄機的種類和特點 103.1.1.熱室壓鑄機 103.1.2.臥式冷壓室壓鑄機 103.1.3.立式冷壓室壓鑄機 113.1.4.全立式冷壓室壓鑄機 113.1.5.本次設計壓鑄機種類選用 123.2確定型腔數目及布置形式 123.3確定壓實壓力 123.4壓鑄機鎖模力的確定 133.5計算脹型力 143.6核定投影面積 143.7初步選定壓鑄機 15第四章壓鑄模分型面的設計 17第五章澆注系統和溢流、排氣系統的設計 185.1澆注系統的分類 185.2內澆口的設計 205.3直澆道的設計 215.4橫澆道的設計 235.5溢流槽的設計 255.3排氣槽的設計 275.4預測可能出現的壓鑄缺陷及處理方法 27第六章模架與成形零件的設計 296.1模架的設計 296.2成形零件的結構設計 296.3加熱與冷卻系統的設計 326.4推出機構的設計 356.5復位機構的設計 35第七章模具的總體結構設計 367.1壓鑄模的技術要求 367.2壓鑄模外形和安裝部位的技術要求 36第八章校核模具與壓鑄機的相關尺寸 388.1鎖模力的校核 388.2鑄件最大投影面積校核 388.3壓室容量校核 398.4模具尺寸的校核 398.5壓實壓力的校核 398.6開模行程的校核 39結論 40參考文獻 41致謝 42第一章緒論1.1壓鑄技術的現狀及展望壓力鑄造自本世紀40年代問世以來，作為一種金屬零件接近最后形狀尺寸的精密加工工藝，其發展方興未艾。在壓鑄設備及其控制、壓鑄工藝及壓鑄合金等方面不斷取得新的進展。同時市場需要大量生產復雜薄壁和美觀的金屬零件，滿足當今汽車工業、電子通訊和家用電器、玩具等產業對壓鑄件越來越高的要求。但由于壓鑄件一些固有的問題未得到徹底解決，合金的潛能未得到充分發揮。壓鑄業還面臨進一步提高技術和管理水平以保證鑄件的高質量和低成本的任務。當前的市場是動態的市場，要在競爭中立于不敗之地，企業必須能夠及時調整自己的經營策略，這要建立在先進的技術和管理的基礎之上。技術創新將要成為21世紀企業競爭的焦點。只有將關鍵的技術掌握在自己手里和采用先進的管理體制，才能提高對動態多變市場的響應速度，提高企業的競爭能力。當前廣東省乃至全國的壓鑄業，離國際先進水平尚有很大差距。自改革開放以來，從香港遷入廣東的與壓鑄有關的企業有幾百家。所以，近十多年來，廣東壓鑄業得到飛速的發展。據不完全統計，全省有一定規模的壓鑄廠家超過600家，年產壓鑄件3000～5000t的廠家有8家以上，1000～3000t的廠家有10多家，500～1000t的有幾十家。年產鋁合金壓鑄件接近10萬t，鋁合金壓鑄件約4萬t。全省擁有壓鑄機約2000多臺，最大的是21000kN合模力的意大利壓鑄機。全省有壓鑄機制造廠7家，壓鑄周邊設備生產廠有10多家。年產壓鑄機約600臺，絕大部分為熱室機。主要存在下述幾個問題:壓鑄設備以小型為主，控制系統都比較落后；壓鑄件以鋁合金為主，多為家電、玩具等非受力零件，汽車、摩托車等零件比重還比較少；模具制造是個薄弱環節，模具廠家不少，但多是小規模的，設備比較落后，生產周期長，只有個別模具廠開始實施CAD/CAM技術。要使我國的壓鑄行業達到世界先進水平，還有一段相當長的路要走。必須推行壓鑄技術創新工程；開發新的壓射系統和控制系統；提高壓鑄件的內在質量；發展新的壓鑄技術；研究新的壓鑄合金材料；實行現代化管理。1.1.1開發新的壓鑄設備及其控制系統壓力鑄造是使金屬液在高壓條件下以極高速度充填型腔的過程，是一個復雜的動態熱力學過程。一方面，壓鑄可以生產出復雜薄壁、表面美觀和高精度的金屬鑄件。而另一方面，一般壓鑄過程難于達到層流充填狀態而卷入氣體和夾雜物，得不到致密、可熱處理的工件，影響了它的力學性能。如果用降低充填速度這種手段來改善金屬液的充填狀態，又勢必犧牲上述壓鑄生產所帶來的優勢，且對復雜薄壁零件不一定有效。而生產高質量、無氣孔的薄壁壓鑄件卻又是我們追求的目標，這是壓鑄工藝其他工藝競爭時賴以取勝的籌碼之一。為了提高競爭力，薄壁這個指標也在不斷推高，它是一個非常柔性的指標。如50年代汽車工業的薄壁車身是2mm，現在已是0.7mm，到2000年將是0.5mm。鋅壓鑄件所指薄壁，60年代為2mm，70年代為1mm，80年代為0.7mm，90年代為0.3～0.5mm。鋁壓鑄件有類似的發展，90年代為0.5～1mm。致密薄壁鑄件是以足夠的金屬壓力和短的充填時間為條件的，也就是在一個極短的時間內以高的內澆口流速和足夠的金屬壓力進行充填。這就要求壓鑄機在既能產生高的壓射速度的同時又能產生高的金屬壓力。即根據鑄件工藝要求，壓鑄機要能提供一定的壓射能量，以便能夠實現高能充型。要得到0.75mm以下壁厚的致密鑄件，就需要壓射能量在550kW?h以上的壓鑄機。高能充型還能調節各種工藝參數，得到高質量的壓鑄件。高能充型是壓鑄機壓射系統的發展方向。一臺壓鑄機要達到高的充型能量，就要盡量減少各種摩擦阻力和局部阻力以及慣性力所造成的能量損失———壓力降。另外，壓鑄機的先進性主要體現在生產過程中的穩定性和可再現性，即每次壓射盡可能接近預先設定的理想的壓射曲線。但在壓鑄過程中存在很多變量影響壓鑄過程的穩定性。壓鑄機和模具的工作狀態、儲能器壓力等靜態因素在工藝設備選定之后是不可改變的。而一些動態因素和人為因素所引起的變量(如每次壓射的金屬量及其溫度、模具溫度、液壓油粘度、涂料的噴涂質量、人為設定的參數等等)必須通過壓射控制系統進行修正。一次壓射時間平均需20～80ms，薄壁鋁合金或鎂合金件要求的充填時間更短，為5～12ms，壓射控制系統必須能夠以只相當于一次壓射所用時間的10%左右，即2～8ms的響應時間來控制壓射曲線。這對電子線路系統就提出了嚴峻的要求，即電子線路控制系統必須在幾微秒內作出反應。可再現性要求高，就要安裝金屬前沿傳感器。在金屬液封住傳感器時，金屬液的前沿被精確地辨認出，信息反饋到電子控制設備，電子儀器重新計算，可以得到穩定的最佳壓射曲線。先進的傳感器的發展推動著壓鑄機及壓鑄工藝的發展。壓鑄件的組織和性能取決于壓鑄型腔內及其鄰近區域的熱物理條件，所以發展靠近型腔的熱探測器和傳感器有重要意義。第二章托盤壓鑄件的結構工藝性分析2.1壓鑄合金2.1.1壓鑄合金的基本要求壓鑄合金應具備如下基本要求：1、過熱溫度不高時具有較好的流動性，便于充填復雜型腔，以獲得表面質量良好的鑄件。2、線收縮率和裂紋傾向性小，以免鑄件產生裂紋，并可提高鑄件尺寸精度。3、結晶溫度范圍小，防止產生縮孔和縮松，提高鑄件質量。4、具有一定的高溫強度，以防止推出鑄件時產生變形或碎裂。5、在常溫下有較高的強度，以適應大型薄壁發雜鑄件生產的需要。6、與金圖型腔相互之間物理—化學作用的傾向性小，以減少粘模和相互合金化．7、有良好的加工性能和一定的抗腐蝕性。2.1.2鋁合金介紹鋁合金是以鋅為基加入其他元素組成的合金。常加的合金元素有鋁、銅、鎂、鎘、鉛、鈦等。鋁合金熔點低，流動性好，易熔焊，釬焊和塑性加工，在大氣中耐腐蝕，殘廢料便于回收和重熔；但蠕變強度低，易發生自然時效引起尺寸變化。熔融法制備，壓鑄或壓力加工成材。按制造工藝可分為鑄造鋁合金和變形鋁合金。鋁合金的主要添加元素有鋁,銅和鎂等.鋁合金按加工工藝可分為形變與鑄造鋁合金兩類.鑄造鋁合金流動性和耐腐蝕性較好,適用于壓鑄儀表,汽車零件外殼等。2.2壓鑄件的尺寸精度影響鑄件精度有如下因素[1,2]：1、鑄件結構。2、壓鑄合金計算收縮率與實際收縮宰的偏差。3、鑄件在模具中所處的位置不同而引起的誤差。4、壓鑄模結構及制造精度引起的誤差。5、型腔制造精度及其使用過程中的磨損量引起的誤差。6、壓鑄工藝參數為合金溫度、模具溫度、出模溫度、在模具中停留時間(即開合時間)、壓射比壓等引起的誤差。7、壓鑄機的精度、剛度引起的誤差。對于成批和大量生產壓鑄件，在正常情況下所能達到的公差等級：對輕金屬合金為CT5-CT7；對鋁合金為CT4-CT6；對銅合金為CT6-CT8。因此我選擇CT5等級。我設計的鋁合金燈杯材料為鋁合金，代號為ZznA14Y，鑄件尺寸公差為CT5。2.3壓鑄件的結構要素2.2.1壁厚壓鑄件的合理壁厚取決于鑄件的具體結構、合金性能和壓鑄工藝等許多因素，為了滿足各方面的要求，以正常、均勻壁厚為佳。大面積的薄壁成形比較困難；壁厚過大或嚴重不均勻則易產生縮陷及裂紋。圖2.1壓鑄件壁厚對抗拉強度的影響此處根據壓鑄件的正常壁厚，本設計的材料是鋁合金，選取壁厚為2mm。2.2.2鑄孔壓鑄工藝的特點之一，是能直接鑄出比較小的小孔。本設計總共鑄了1個孔，孔為6，孔徑和深度無論從經濟的合理性和技術的可能性上面都是符合要求的。2.2.3脫模斜度脫模斜度大小與鑄件幾何形狀如高度或深度、壁厚及型腔或型芯表面狀態如粗糙度、加工紋路等方向有關。在允許范圍內，宜采用較大的拔模斜度，以減少所需要的推出力或抽芯力。本設計由于整體都是圓弧面，脫模比較容易，但在螺孔部位仍需要一定的脫模斜度，如圖2.2所示。圖2.2脫模斜度示意圖2.4壓鑄件的分析壁厚基本均勻為2mm，內表面較簡單，有一定的斜度，拔模容易，側面有2個圓孔，需要采用側抽芯裝置。其結構如圖2.3所示。由于采用的材料為鋁合金，流動性能好，壓鑄件的表面質量高。圖2.3工件圖第三章鑄件基本參數的計算與壓鑄機的選用壓鑄機是壓鑄生產最基本的要素之一，金屬壓鑄模是通過壓鑄機的運行而實現壓鑄成型的。壓鑄機與壓鑄模的良好匹配時成功進行壓鑄生產，獲得優質鑄件的保證。3.1壓鑄機的種類和特點壓鑄機的種類和型號很多。一般說來，根據壓鑄機壓室的工況條件，可分為熱（壓）室壓鑄機和冷壓室壓鑄機。冷（壓）室壓鑄機兩大類。又根據其壓室結構形式和布置方式分為立式壓鑄機，全立式壓鑄機和臥式壓鑄機。3.1.1.熱室壓鑄機熱壓室壓鑄機的特征是壓室處于坩堝底部且與坩堝連為一體，并始終浸入在液態壓鑄合金中，壓射機構則安裝在坩堝上面。熱壓室壓鑄機的特點工序簡單，操作方便，生產效率高，易于自動化；合金溫度波動小，氣體和夾雜物較少，工藝穩定性好；澆注系統消耗的合金材料較少，成本節約，經濟性好；通常用于壓鑄鉛、錫、鋅等低熔點合金鑄件；壓室和壓射沖頭長期浸入在合金液中，易受侵蝕，影響使用壽命。同時易引起合金液含鐵量增加。3.1.2.臥式冷壓室壓鑄機臥式冷壓室壓鑄機的特征是壓室與壓射機構為水平布置，而壓鑄模具垂直安裝。臥式冷壓室壓鑄機的特點：①壓室與壓射沖頭均為水平放置，金屬液注入型腔時，澆道轉折少，其壓力損失小，有利于發揮增壓機構的作用；②模具安裝方便，臥式壓鑄機一般設有中心和偏心多個澆注位置，或在偏心和中心間設置可任意調節位置的扁孔；③便于操作，便于調整，壓鑄效率較高，是目前廣泛應用的壓鑄設備。壓室內表面容易氧化；④金屬液在壓室內暴露在大氣的表面積較大，壓射時容易將空氣、氧化物質及其它雜質帶入型腔，引起壓鑄缺陷。3.1.3.立式冷壓室壓鑄機立式冷壓室壓鑄機的特征是壓室與壓射機構為垂直布置，且壓住模具也垂直安裝，壓室中心線與模具分型面平行。立式冷壓室壓鑄機的特點：①適宜于壓射可設置或必須設置中心澆口的壓鑄件；②金屬液注入直立的壓室中，操作比較方便，占地面積少；③在操作時，只有在澆注余量切斷后，方可開模，生產效率較低；④金屬液進入型腔時，經過90°角的轉折，壓力損失較大；⑤由于增加了反料機構，因而結構相對復雜，維修和操作相對麻煩，生產效率也較低。3.1.4.全立式冷壓室壓鑄機全立式冷壓室壓鑄機的特征是壓室與壓射機構為垂直布置，而壓鑄模具水平安裝，壓室中心線與模具分型面垂直。全立式冷壓室壓鑄機的特點：①壓射沖頭與直澆道方向相同，金屬液進入型腔的流程短，壓力損失和熱量損失較小；②壓射沖頭垂直方向運行，運動平穩；③模具水平放置，活動型芯和嵌件安放方便、穩定、可靠；④占地面積少；⑤壓鑄件推出后需用手工取出，生產效率較低，不容易實現自動化操作。3.1.5.本次設計壓鑄機種類選用托盤壓鑄件的生產要求很高的生產效率且自動化程度要求高，綜合考慮，選用臥式冷壓室壓鑄機。3.2確定型腔數目及布置形式根據鑄件圖樣及產量等要求，確定該模具的型腔數為一模兩腔。采用一模兩腔，鑄件在同一水平線上成型利于金屬液充填型腔。3.3確定壓實壓力壓實壓力是確保鑄件質量的重要參數之一，根據合金種類并按鑄件特征及要求選擇。壓實壓力推薦值見表4-1，本次設計取為35MPa。表4-SEQ表4-\*ARABIC1壓實壓力推薦值(單位：MPa)合金種類鋁合金一般件30～50承載件50～803.4壓鑄機鎖模力的確定鎖模力是選用壓鑄機時首先確定的參數。鎖模力的作用主要是為了克服壓射時的反壓力，即脹型力。以鎖緊模具的分型面，防止因模具松動，引起金屬液飛濺；傷人和影響壓鑄件的尺寸精度的現象發生。因此，鎖模力必須大于金屬液在壓射時產生沖擊頂開模具的脹型力。所以，由于托盤成型時需要側抽芯，壓鑄機鎖模力可按式4-1計算：(4-1)式中——壓鑄機的鎖模力，kN；——主脹形力，kN；——分脹形力，kN；主脹形力的計算式為：=（4-2）——鍥緊塊的鍥緊角；——安全系數，一般取k=1.25；——壓射比壓，KPa；——壓鑄件在主分型面上的正投影面積，多型腔模則為各型腔正投影面積之和（一般增加30%作為澆注系統與溢流排氣系統的面積），m2；分脹型力的計算式為：=（4-3）——所有各個型芯所產生的分脹型力，kN；——側向活動型芯在成型端面上的投影面積之和，m2；——鍥緊塊的鍥緊角，本次設計取為；即有mm21183015.625(N)1183.015(kN)3.5計算脹型力由于托盤壓鑄件成型時不需要側抽芯，只有分脹型力。所以，脹型力計算如下：(4-4)式中——主脹型力(kN)；——鑄件在分型面上的投影面積，多腔模為各腔投影面積之和，一般另加30%作為澆注系統與溢流排氣系統的面積(cm2)；——壓實壓力(kN)。則＝＝94.641(kN)3.6核定投影面積在選擇壓鑄機時，必須使實際澆注的投影面積小于壓鑄機標定的成型面積，才能獲得較好的澆注效果。即應滿足下列要求：(4-6)式中——實際澆注的正投影面積(cm2)；——壓鑄機標定的最大投影面積(cm2)。則＝3.7初步選定壓鑄機初步選定J140C型臥式冷室壓鑄機。J140C型臥式冷室壓鑄機主要技術參數見下圖：第四章壓鑄模分型面的設計為了加工和組裝成型零件，以及安放嵌件和其它活動型芯，為了將成型的壓鑄件從模體中取出，必須將模具分割成可以分離的兩部分或幾部分。在合模時，這些分離的部分將成型零件封閉為成型空腔。壓鑄成型后，使它們分離，取出壓鑄件和澆注余料以及清除雜物。這些可以分離部分的相互接觸的表面稱為分型面。壓鑄模的分型面是模具設計和制造的基準面。它直接影響著模具加工的工藝及壓鑄成型的效果和效率。分型面選擇的基本原則：(1)盡可能的使壓鑄件在開模后留在動模部分；(2)有利于澆注系統、溢流排氣系統的布置；(3)保證壓鑄件的尺寸精度和表面質量；(4)簡化模具結構，便于模具加工；(5)避免壓鑄機承受臨界載荷；(6)考慮壓鑄合金的性能。分型面第五章澆注系統和溢流、排氣系統的設計金屬液在壓力作用下充填型腔的通道稱為澆注系統。澆注系統對金屬液流動的方向、溢流排氣條件、壓力的傳遞、充填速度、模具的溫度分布、充填時間的長短等各個方面都起著重要的控制與調節作用。澆注系統不僅決定了金屬液流動的狀態，而且影響壓鑄件質量的重要因數。5.1澆注系統的分類澆注系統按金屬液進入型腔的部位和內澆口形狀，大體可分為下列幾種類型：側澆口、中心澆口、頂澆口、環形澆口、縫隙澆口和點澆口等。1.側澆口的特點：適應性強，可按鑄件的結構特點，布置在外側面；為了改善充填條件，可設置輔助性的外側分支澆口；鑄件內孔有足夠位置時，可布置在內側面，使模具結構緊湊，又可保持良好的熱平衡條件，如環形、框形等鑄件；適用于多腔模，提高生產效率；去除澆口方便。2．中心澆口的特點：金屬液從型腔中心部位導入引向分型面，有利于排氣；金屬液流程短，分配均勻；模具結構緊湊；澆注系統金屬消耗量較少；改善壓鑄機的受力狀況，提高壓鑄模中有效棉結的利用率；一般常用于單型腔的模具；澆口需要切除。3．點澆口的特點：金屬液由鑄件的頂部充填型腔，流程短且均勻；改善壓鑄機的受力狀況，提高壓鑄模有效面積的利用率；金屬液導入型腔處，直接受到沖擊，容易產生飛濺和粘膜現象，影響壓鑄件的質量；模具結構復雜；常用于外形對稱的薄壁鑄件。4.環形澆口的特點(1)金屬液充滿環形澆口后，再沿環形型腔壁充滿型腔，可避免正面沖擊型芯；(2)排氣條件良好，壓鑄件的內部質量及表面質量都較高；(3)可在環形澆口和環形溢流槽處設置推桿，使壓鑄件上不留推桿的痕跡；(4)澆注系統金屬液消耗量較大，澆口需要切除；(5)適用于圓筒類或中間帶孔的壓鑄件。5.縫隙澆口的特點(1)適用于型腔較深的模具，為了便于加工，常常在型腔部分垂直分型；(2)內澆口設置在型腔深處；(3)金屬液顯長條縫隙狀順序填充型腔，排氣條件良好。根據本次設計的工件——托盤的結構，生產時采用一模兩腔的形式，采用的具體樣式如圖5-1所示：圖5-1金屬液從一端澆口注入，順著型芯方向充填，在另一端設置溢流槽。充填排氣條件良好，有利于提高壓鑄件質量。5.2內澆口的設計內澆口的設計主要是確定內澆口的位置、形狀和尺寸。1．內澆口設計的原則：1)金屬液從鑄件壁厚處向壁薄處填充；2)內澆口的設置要使進入型腔的金屬液先流向遠離澆口的部位；3)金屬液進入型腔后不宜立即封閉分型面、溢流槽和排氣槽；4)從內澆口進入型腔的金屬液，不宜正面沖擊型芯和型腔；5)澆口的設置應便于切除；6)金屬液進入型腔后的流向要沿著鑄件的肋和散熱片；7)避免在澆口部位產生熱節；8)選擇內澆口位置時，應使金屬液流程盡可能短。對于形狀復雜的大型鑄件最好設置中心澆口；9)采用多股內澆道時要注意防止金屬液進入型腔后從幾路匯合，相互沖擊，產生渦流、裹氣和氧化夾渣等缺陷；10)薄壁壓鑄件內澆口的厚度要小一些，以保持必要的充填速度；11)根據鑄件的技術要求，凡精度、表面粗糙度要求較高且不再加工的部位，不宜設置內澆口；12)管形鑄件最好圍繞型芯設置環形澆口。2．內澆道截面積計算確定合理的內澆口的截面積，涉及到多方面的因素，目前在生產實踐中，主要結合具體條件，按經驗選用。1)澆口厚度的經驗數據見表5-1表5-SEQ表6-\*ARABIC1內澆口厚度的經驗數據鑄件壁厚＞1.5～3＞3～6合金種類復雜件簡單件復雜件簡單件內澆口厚度/mm鋁0.8～1.51.0～1.81.5～2.51.5～3.0根據鑄件結構，內澆口的厚度取為1mm。3.內澆口長度h為了減少壓力損失，內澆口長度取為2～3mm,本次設計取h=3mm。5.3直澆道的設計臥式冷室壓鑄機直澆道一般由壓鑄機上的壓室和壓鑄模上的澆口套組成，在直澆道上壓射結束后留下的一段金屬稱為余料。壓室和澆口套可以制成一體，也可以分開制造，目前后者使用較多。1．直澆道的設計要點：1)直澆道直徑D根據壓鑄件所需的壓射比壓和壓室充滿度確定。D=40mm；2)直澆道厚度H一般取直徑D的～。H=20mm；3)為保證壓射沖頭動作順暢，有利于壓力的傳遞和金屬液充填平穩壓室內徑與澆口套內徑應保持同軸度；4)壓室和澆口套宜制成一體，如分開制造時應選擇合理的配合精度和配合間隙；5)為了使直澆道從澆口套中順利脫出，可在靠近分型面一端長度為15～25mm范圍的內徑孔處，設有1°～2°的出模斜度；6)壓室和澆口套的內孔，應在熱處理和精磨后，再沿軸線方向進行研磨，其表面粗糙度不大于Ra0.2m；7)與直澆道相連結的橫澆道一般設置在澆口套的上方，防止金屬液在壓射前流入型腔。2.直澆道部分澆口套的結構形式如圖5-2,圖5-3所示圖5-2澆口套三維結構圖5-3澆口套三維結構3.澆口套、壓室和壓射沖頭的配合尺寸見表6-2：表6-SEQ表6-\*ARABIC2澆口套、壓室和壓射沖頭的配合尺寸(單位：mm)壓室基本尺寸D0尺寸偏差壓室D0(H7)壓射沖頭d(e8)85+0.060-0.14-0.165.4橫澆道的設計橫澆道是指從直澆道末端到內澆口之間的通道，有時橫澆道可劃分為主橫澆道和過渡橫澆道。1．橫澆道的設計要點：1)橫澆道的截面積應從直澆道起到內澆口止，逐漸縮小，防止金屬液流經截面積擴大的地方出現負壓，由此必然會吸收分型面上的空氣，增加金屬液流動過程中的渦流；2)橫澆道應具有一定的厚度和長度，若橫澆道過薄，則熱量損失大；若過厚則冷卻速度緩慢，影響生產率，增大金屬消耗；3)橫澆道截面積在任何情況下都不應小于內澆口截面積。多腔壓鑄模主橫澆道截面積應大于各分支橫澆道截面積之和；4)模具上橫澆道部分，應順著金屬液的流動方向研磨，其表面粗糙度不大于Ra0.4m；5)對于臥式冷室壓鑄機，在一般情況下，橫澆道入口處應位于直澆道(余料)的上方，防止壓室中的金屬液過早流入橫澆道。2.橫澆道的截面形狀主橫澆道采用扁梯形，此結構金屬液熱量損失小，加工方便，應用廣泛。3.橫澆道的設計橫澆道的深度、寬度和長度可分別采用式6-1，6-2，6-3計算：h(1.5～2))H(6-1)式中h——橫澆道深度(mm)；H——壓鑄件平均壁厚(mm)；b=(6-2)式中b——橫澆道寬度(mm)；A——內澆道截面積(mm2)；（15～20）(6-3)L——橫澆道長度(mm)；D——直澆道道入口處厚度(mm)。所以可以得到：主橫澆道深度h=10mm；橫澆道寬度b=12mm。根據公式可得到D=1mm；L=48mm；5.5溢流槽的設計為了提高壓鑄件的質量，在金屬液充填型腔的過程中應盡量排除型腔中的氣體，排除混有氣體和被涂料殘余物污染的前流冷污金屬液，這就需要設有溢流、排氣系統，它包括溢流槽和排氣槽。溢流、排氣系統還可以彌補由于澆注系統設計的不合理而帶來的一些鑄造缺陷。1．溢流槽的作用：1)排除型腔中的氣體，儲存混有氣體和涂料殘渣的冷污金屬液，與排氣槽配合，迅速引出型腔內的氣體，增強排氣效果；2)控制金屬液充填流態，防止局部產生渦流；3)轉移縮孔、縮松、渦流裹氣和產生冷隔的部位；4)調節模具各部位的溫度，改善模具熱平衡狀態，減少鑄件流痕、冷隔和澆不足的現象；5)作為鑄件脫模時推桿推出的位置，防止鑄件變形或在鑄件表面留有推桿痕；6)采用大容量的溢流槽，置換先期進入型腔的冷污金屬液，以提高鑄件的內部質量。2．溢流槽的結構形式溢流槽布置在分型面上，結構簡單，截面形狀采用半圓形，設置在定模板上。3.．溢流槽的布置形式溢流槽布置在金屬液最先沖擊的部位和內澆口兩側。可以排除金屬液流前頭的氣體、冷污金屬液，穩定流態，減少渦流，并將折回澆口兩側的氣體、夾渣排除。4．溢流槽的設計要求：(1)金屬液在橫澆道內或進入型腔后最先沖擊部位；(2)金屬液沖擊的型芯背面；(3)兩股后多股金屬液相匯處，容易產生渦流、裹氣或氧化夾雜的區域；(4)由于型腔形狀所形成的渦流部位；(5)金屬液最后填充的部位；(6)需要改善金屬液形態，抑制渦流、紊流的部位；(7)內澆口兩側或其他金屬液不能直接充填的死角區域；(8)大平面上容易產生缺陷集中的部位；(9)型芯溫度較低的部位；(10)鑄件壁厚過薄難以充填的部位；(11)鑄件壁厚過厚容易產生縮孔、疏松的部位；(12)其他排氣不良的部位。5．溢流槽的尺寸：澆注系統及溢流槽的三維結構圖如圖5-4所示。圖5-4澆注系統及溢流槽三維結構5.3排氣槽的設計排氣槽用于從型腔內排出空氣及分型劑揮發產生的氣體，其設置的位置與內澆口的位置及金屬液的流態有關。排氣槽布置在溢流槽后端以加強溢流和排氣的效果。5.4預測可能出現的壓鑄缺陷及處理方法在高速高壓高溫的壓鑄過程中，在錯綜復雜的工藝條件隨時發生變化的情況下，達到理想的壓鑄效果是很不容易的，在壓鑄生產過程中，總會產生各種形式的壓鑄缺陷。多路管接頭壓鑄件的材料為壓鑄鋁合金。由于壓鑄鋁合金的體積收縮率較大，在壓鑄件冷卻凝固時易在最后凝固處形成較大的集中縮孔。同時鋁合金對模具具有較強的黏附性，在脫出壓鑄件時，會產生黏附現象。預測壓鑄過程中可能出現的壓鑄缺陷有：1．縮孔在壓鑄填充的增壓、保壓時，由于金屬液的補縮不足，而形成的表面粗糙、形狀不規則的暗色孔洞，這種缺陷成為縮孔。解決的方法如下：①控制金屬液的過熱溫度在50℃以下；②增加內澆口厚度，加大增壓壓力核延長保壓時間；③增加金屬的澆注量；④改善壓鑄件結構，消除或緩解熱節部位，使壁厚盡量趨于均勻。2．冷隔在金屬液相互對接或搭接處，因未完全熔合而在壓鑄件表面形成明顯的穿透或不穿透的線性紋路，有時則會出現輕微的縫隙，這種缺陷稱為冷隔。解決的方法如下：①適當提高澆注溫度；②提高壓射比壓，縮短填充時間；③改善模具溫度調節的功能，在遠離內澆口的填充前端，應降低冷卻作用或設置局部加熱裝置，提高局部的模溫；④調整內澆口的位置和形式。將溢流槽開設在金屬液流的匯集處，并加大其容量。3．粘模金屬液在冷凝時，黏附在成型零件表面上，壓鑄件在脫模時，順著脫模方向的表面被拉壞，產生粗糙的表面或局部掉肉的現象。解決的方法如下：①降低金屬液的澆注溫度和模具溫度；②修改內澆口的位置，避免金屬液正面沖擊成型零件；③增大成型零件的脫模斜度，按脫模方向研磨，提高光潔程度；④調整合金中鐵的含量。4．飛邊壓鑄件在分型面邊緣上出現金屬薄邊。解決的方法如下：①檢驗鎖模力和增壓情況，調整壓鑄工藝參數；②修整成型零件的分型面；③清理分型面上的雜物或突出部位。第六章模架與成形零件的設計6.1模架的設計模架是固定和設置成形鑲塊、澆道鑲塊、澆口套以及抽芯機構、導向零件等的基體。主要構件有動、定模座板，動、定模套板，支承板，卸料板以及定位銷、緊固零件等。6.2成形零件的結構設計壓鑄模的成型部分采用鑲拼式結構。型芯和型腔均采用鑲塊裝入套板內加以固定。1．成型零件的尺寸計算型腔、型芯均采用鑲拼式結構。(1)型腔尺寸的計算由鑄件成型尺寸公式計算可得：1)2)3)4)155)286)64(2)由鑄件型芯尺寸公式計算可得：1)Ф5.21H11()2)Ф11H11()3)404)1605)1202.型腔三維結構分別如下圖所示：圖6-1型腔型芯的三維結構分別如下圖所示圖6-2型芯6.3加熱與冷卻系統的設計1．加熱與冷卻系統的作用：模具在壓鑄生產前應進行充分的預熱，并在壓鑄過程中保持在一定溫度范圍內。壓鑄生產中模具的溫度由加熱與冷卻系統進行控制和調節。其作用如下：1)使模具達到較好的熱平衡和改善鑄件順序凝固條件，使鑄件凝固速度均勻并有利于壓力傳遞，提高鑄件的內部質量；2)保持壓鑄合金填充時的流動性，具有良好的成形性和提高鑄件表面質量；3)穩定鑄件尺寸精度，改善鑄件力學性能；4)提高壓鑄生產率；5)降低模具熱交變應力，提高模具使用壽命。2．加熱系統的設計模具的加熱：1)加熱孔的分布一般布置在動、定模套板(也可以通過鑲塊)、支承板和座板上。按實際需要在動、定模部分可以分別布置4~8個電熱元件安裝孔；2)加熱孔的方向當采用低電壓大電流加熱元件時，加熱孔應設置在模具工作位置的垂直方向上，以免由于高溫時電阻絲軟化變形后與孔壁接觸形成短路；3)測溫孔的位置在動、定模套板上可布置供安裝熱電偶的測溫孔，以便控制模溫，其配合部位尺寸包括螺紋、孔徑和溫度應按選用的熱電偶規格尺寸而定。加熱系統主要用于預熱模具，加熱方法采用電熱棒加熱。(6-1)模具預熱所需的功率可通過式6-1進行計算：式中——預熱所需的功率(kW)；——所預熱的模具(整套壓鑄模或定模、動模)的質量(kg)；c——比熱容[kJ/(kg·℃)]鋼的比熱容取c=0.460kJ/(kg·℃)；——預熱溫度(℃)，——模具初溫(室溫)(℃)；——系數，補償模具在預熱過程中因傳熱散失的熱量，一般取1.2～1.5，模具尺寸大時取較大的值；——預熱時間（h）。選用SRM3-220/2.2型管狀加熱元件，配合間隙不應大于0.8mm，L=500mm，數量是4根。3．冷卻系統的設計合理的設計冷卻系統，對提高壓鑄生產率、改善鑄件質量及延長模具使用壽命是十分重要的。模具的冷卻方法采用水冷。水冷的效率高、易控制，是最常用的壓鑄模冷卻方法。(1)裝置的設計要點：1)冷卻水道要求布置在型腔內溫度最高、熱量比較集中的區域，流路要通暢，無堵塞現象；2)模具鑲拼結構上有冷卻水通過時，要求采用密封措施，防止泄露；3)冷卻水道的直徑，推薦為Ф8～16，其孔壁距離澆口或型腔的壁面一般取10～15mm；4)水管接頭盡可能設置在模具下面或操作者的對面一側，其外徑尺寸應統一，以便接裝輸水膠管；(2)冷卻水道的計算：(6-2)模具水道直徑可通過式6-2進行計算：式中Q——金屬液流入模具的熱流量(kW)；q——壓鑄合金從壓鑄溫度到鑄件頂出溫度散發的熱(KJ/Kg)，q=888KJ/Kg；n——每小時壓鑄的次數，n=70次。選用Ф8型冷卻水嘴，冷卻水道總長度L=2000mm。6.4推出機構的設計由于鑄件為異形零件，且推出力較大，鑄件的表面質量要求高，所以采用推件桿推件。推桿布置在脫模力較大的部位，使推出有力、均勻，壓鑄件不易變形，也沒有明顯的推出痕跡。推桿的結構形式見下圖所示：圖6-5推桿16.5復位機構的設計本模具采用復位桿進行復位。復位桿的二維和三維結構分別如下圖所示：圖6-6復位桿第七章模具的總體結構設計壓鑄模由定模和動模兩大部分組成。定模固定在壓鑄機的定模安裝板上，隨動模固定板移動而與定模合模、開模。合模時，動模與定模閉合形成型腔，金屬液通過澆注系統在高壓作用下高速充填型腔；開模時，動模與定模分開，推出機構將壓鑄件從型腔中推出。7.1壓鑄模的技術要求1．模具的最大外形尺寸(長寬高)。為了復核模具在工作時，其滑動構件與壓鑄機構件是否有干涉，液壓抽芯缸的尺寸、位置、行程及相關零件的安裝關系、滑塊抽芯機構的尺寸、位置及滑塊到終點的位置均應畫示意圖；2．所選壓鑄機的型號；3．壓鑄件選用的材料；4．選用壓室的內徑、比壓或噴嘴直徑；5．最小開模行程(如開模最大行程有限制時，也應注明)；6．推出行程；7．標明冷卻系統。液壓系統進出口；8．澆注系統及主要尺寸；9．特殊運動機構的運動過程示意圖。7.2壓鑄模外形和安裝部位的技術要求1．各模板的邊緣均應倒角245°，安裝面應光滑平整，不應有突出的螺釘頭、銷釘、毛刺和擊傷等痕跡；2．在模具非工作面上的醒目的地方打上明顯的標記，包括以下內容：產品代號、模具編號、制造日期及模具制造廠家名稱或代號；3．在動、定模上分別設有裝用吊環，并確定起吊時模具平衡；質量較大的零件也應設起吊螺釘以便裝拆；4．模具安裝部位的有關尺寸應符合選用的壓鑄機對應的尺寸，且裝拆方便，壓室安裝孔徑和深度須嚴格檢查；5．分型面上除導套孔、斜銷孔外，所用模具制造過程中的工藝孔，螺釘孔都應堵塞，并且與分型面平齊。托盤壓鑄模具工程圖及模具三維圖分別如圖下圖所示:圖7-SEQ圖9-\*ARABIC1托盤壓鑄模具第八章校核模具與壓鑄機的相關尺寸8.1鎖模力的校核壓鑄機應有的鎖模力式中——安全系數(一般=1.25)它與鑄件的復雜程度、壓鑄工藝等因素有關，對于薄壁復雜鑄件，由于采用較高的壓射速度、壓射比壓和壓鑄溫度，使模具分型面受到較大的沖擊，因此應取較大K值；反之，取較小K值。——主脹型力，=——是由法向分力引起的主脹型力，為各個型芯所產生的法向分力之和(KN);——是側向活動型芯成型端面的投影面積(cm)P——是壓射比壓(MPa);——是鍥緊塊的鍥緊角(°)；=1183.015(kN)J140C型臥式冷室壓鑄機的合模力為4000kN，符合設計要求。8.2鑄件最大投影面積校核鑄件最大投影面積：A≈189.28cm2，壓鑄機允許的鑄件最大投影面積為1143cm2。符合設計要求。8.3壓室容量校核型腔和澆注系統、溢流槽的總體積V≈94.928cm3。則壓室容量為：。壓鑄機的一次金屬注入量為2.3kg。符合設計要求。8.4模具尺寸的校核模具的尺寸為(400×400×290)。由圖4.1得J140G型臥式冷室壓鑄機的最大模具尺寸為620×620mm，符合設計要求。8.5壓實壓