帶輪壓鑄模設(shè)計(jì)與制造

1、帶輪壓鑄模設(shè)計(jì)與制造選題依據(jù)模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱為點(diǎn)石成金的磁力工業(yè)。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石；德國(guó)則認(rèn)為是所有工業(yè)中的關(guān)鍵工業(yè)；日本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力，同時(shí)也是整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密，是進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力。日本模具陳葉年產(chǎn)值達(dá)到了13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了日本機(jī)床總產(chǎn)值9000億元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已超過(guò)了新興的電子工業(yè)。近年來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)一直以每年13%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展?？v觀發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的認(rèn)識(shí)與重視，我感受到制造理念陳舊是我國(guó)模具

2、工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它以成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水品高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)積聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。目前，我國(guó)模具工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是加快技術(shù)進(jìn)步，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加高檔模具的比重，質(zhì)中求效益，提高模具的國(guó)產(chǎn)化程度，減少對(duì)進(jìn)口模具的依賴。基于現(xiàn)狀和所學(xué)專業(yè)，選用帶輪壓鑄作為這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目。摘要 帶輪采用壓鑄工藝, 提高了帶輪鑄件表面質(zhì)量; 模具的雙抽芯機(jī)構(gòu)減小了單方向抽芯力, 解決了鑄件變形問(wèn) 題。在分析了帶輪零件壓鑄工藝性的基礎(chǔ)上, 論述了

3、模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和工作原理, 給出了工藝參數(shù)和實(shí)用的模具結(jié)構(gòu), 改 進(jìn)了模具制造工藝。關(guān)鍵詞: 壓鑄 抽芯 帶輪壓鑄1工藝性分析與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋁合金帶輪與鑄鐵帶輪相比質(zhì)量輕, 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小, 節(jié)約能耗; 壓鑄鋁合金鑄件尺寸精度高, 外表美觀, 制造成本低, 生產(chǎn)效率高。圖 1 所示帶輪, 皮帶槽表面要求組織致密、耐磨。采用抽真空壓鑄和雙抽芯結(jié)構(gòu), 解決了鑄件欠鑄、變形和皮帶槽表面的質(zhì)量問(wèn)題。圖1 所示的帶輪零件, 材料為 zl114。該零件屬中空的腔體件, 其外圓上有皮帶槽, 為保證皮帶槽表面組織致密, 采用圖抽真空壓鑄工藝。圖1由于帶輪鑄件表面積較大, 造成抽芯時(shí)包緊力很大, 易使鑄件變形。為此

4、, 采用左右雙斜銷抽芯, 減小了單方向抽芯力, 解決了鑄件變形問(wèn)題。同時(shí), 在兩抽芯間增設(shè)溢流槽, 提高了帶輪軸孔內(nèi)端的澆注質(zhì)量。壓鑄件在高溫、高壓、高速下成形, 模具型腔、壓室、合金液中的氣體以及涂料產(chǎn)生的氣體在短時(shí)間充填過(guò)程中來(lái)不及全部排出, 部分氣體被卷入合金液中, 易在鑄件中產(chǎn)生氣孔。模具采用真空壓鑄, 在模具分型面皮帶槽腔體周圍開設(shè)數(shù)條排氣槽, 排氣槽內(nèi)的排氣孔與排氣嘴相通, 通過(guò)與排氣嘴相連的排氣管與真空泵連接, 由真空閥控制, 排出氣體。真空壓鑄減少了鑄件內(nèi)部氣孔, 解決了皮帶槽表面組織疏松問(wèn)題, 減少了由于氣孔原因造成的壓鑄件廢品, 提高了鑄件合格率。為保證動(dòng)模與定模裝配時(shí)的相

5、對(duì)位置與配作加工時(shí)的相對(duì)位置一致, 4 個(gè)導(dǎo)柱中的一個(gè)導(dǎo)柱偏離其對(duì)稱位置 5 mm。2模具工作原理模具采用抽真空壓鑄和斜銷雙抽芯機(jī)構(gòu), 工作過(guò)程如下。 模具合模, 由復(fù)位桿將頂板及各頂桿復(fù)位, 同時(shí)斜銷分別帶動(dòng)滑塊及型芯完成插芯運(yùn)動(dòng), 利用定模套板和左、右楔緊塊將滑塊鎖緊。打開真空閥, 開始澆注。 澆注完成后, 關(guān)閉真空閥, 開模, 斜銷帶動(dòng)滑塊分別向左、右運(yùn)動(dòng), 抽出型芯。抽芯完成后, 機(jī)床頂柱推動(dòng)頂板, 帶動(dòng)頂桿將鑄件和澆道頂出。3模具制造工藝 由于型腔形狀復(fù)雜、加工精度高, 為方便制造, 型腔 由多塊鑲塊組成。由于真空壓鑄要求型腔具有良好的 密閉性, 所以對(duì)組成型腔的鑲塊之間( 包括動(dòng)、

6、靜模配合 面) 的配合精度, 以及型芯與動(dòng)靜模的配合精度要求較 高。動(dòng)模鑲塊、靜模鑲塊這 6 件之間配合面的平面度須 達(dá)到 it5 級(jí), 表面粗糙度為 ra0. 2。型芯與定模鑲塊及 滑塊之間間隙配合為 h6/ h5。型芯與動(dòng)模鑲塊及定模 鑲塊的配合均為 h6/ h5。型芯與滑塊為過(guò)盈配合h6/ u5, 使兩者的緊固力足夠大, 以滿足型芯抽芯要求。 型芯、鑲塊等組成型腔的零部件均采用 h13 材料。熱處理質(zhì)量對(duì)壓鑄模使用壽命起著十分重要的作用, 如 果熱處理不當(dāng), 會(huì)導(dǎo)致模具損傷、開裂而過(guò)早報(bào)廢。傳 統(tǒng)上調(diào)質(zhì)+ 表面氮化的熱處理工藝, 往往在壓鑄數(shù)千模 次后模具型腔會(huì)出現(xiàn)表面龜裂和開裂, 模具

7、壽命較短。 為延長(zhǎng)模具使用壽命, 采取以下制造工藝: 下料; 碳 化物細(xì)勻化預(yù)處理; 粗加工( 留 3 mm 加工余量) ; #800 870 ! 調(diào)質(zhì)處理, 硬度 hrc30 35; 精加工; % 1 000 1 050 ! 真空淬火, 硬度hrc56 58; & 560 ! 回 火二次, 回火硬度hrc43 474壓鑄合金的選用鋁合金鋁合金有良好的壓鑄性能，密度較鋅合金小，比強(qiáng)度大，高溫力學(xué)性能好，在低溫下工作時(shí)，同樣保持良好的力學(xué)性能，尤其是韌性。鋁的表面有一層和鋁結(jié)合的很牢的致密氧化膜，故大部分鋁合金在淡水、海水、濃硝酸、濃鹽酸、汽油和有機(jī)化合物中均有良好的耐蝕性；但在堿、碳酸鹽、鹽酸

8、及鹵化物中會(huì)很快被腐蝕。氧化膜的化學(xué)性能穩(wěn)定，熔點(diǎn)很高，因此，在帶輪和帶的摩擦中產(chǎn)生較大熱量致使工作溫度較高的時(shí)候仍可正常工作，故選用鋁合金作為壓鑄材料。5壓鑄機(jī)的選用臥式冷壓室壓鑄機(jī)冷壓室壓鑄結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，普遍適用于壓鑄鋁合金、鎂合金、銅合金，且可用于壓鑄高熔點(diǎn)的黑色金屬。選用立式壓鑄機(jī)。計(jì)算脹型力 f(主)=1.3a*p/10式中a 鑄件在分型面上的投影面積,一般增加30%作為澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)的面積p 壓射比壓計(jì)算鎖模力 f(鎖)k(f(主)+ f(分)=k* f(主) 式中f(鎖) 壓鑄機(jī)應(yīng)有的鎖模力k 安全系數(shù)，取1.3 f(主) 主脹型力 f(分) 分脹型力6分型面的選擇分型面選

9、擇如圖a-a所示。分型面1：a-a所示 開模行程短，鑄件保留在動(dòng)模一側(cè)，排氣性能良好分型面2：右側(cè)c平面 開模行程短，鑄件保留在定模一側(cè)，不利于排氣分型面3：圖示截面 開模行程較大，可使鑄件保留在動(dòng)模一側(cè)，側(cè)抽芯行程較大故選擇分型面17澆注系統(tǒng)及溢流排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 側(cè)澆道側(cè)澆道一般開設(shè)在分型面上，按壓鑄結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可布置在壓鑄件外側(cè)或內(nèi)側(cè)。適用于板類，盤類或型腔不太深的殼體類壓鑄件。適用于單型腔模，也適用于多型腔模，澆道去除方便，應(yīng)用廣泛。 由于選用一模一件，壓鑄時(shí)從分型面下側(cè)壓入金屬液，在分型面上側(cè)設(shè)置溢流槽。 鑄件保留在動(dòng)模一側(cè)，通氣性能良好。 8成型零件和模架設(shè)計(jì) 成型零件的結(jié)構(gòu)鑲拼式結(jié)構(gòu)

10、：成型部分的型腔和型芯由鑲塊鑲拼，裝入模具的套般內(nèi)加以固定而成。動(dòng)模一側(cè)型芯較多，可設(shè)計(jì)成活動(dòng)鑲拼式型芯，便于更換。具體設(shè)計(jì)方法見壓鑄工藝及模具p97. 成型零件成型尺寸計(jì)算p109 模架的設(shè)計(jì)p1159合模機(jī)構(gòu)機(jī)械合模機(jī)構(gòu)10壓鑄模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 抽芯機(jī)構(gòu)：機(jī)動(dòng)抽芯。型芯采用活動(dòng)式嵌入型芯，便于更換。帶槽部位采用斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)抽芯，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意滑塊的起止限位。11推出與復(fù)位機(jī)構(gòu) 推出機(jī)構(gòu)：機(jī)動(dòng)推出（推出原件、復(fù)位元件、限位元件、導(dǎo)向元件、結(jié)構(gòu)元件），推板推出機(jī)構(gòu) 復(fù)位機(jī)構(gòu)12冷卻系統(tǒng)初步采取水冷的冷卻方式。水冷是在模具內(nèi)部設(shè)置冷卻水道，使冷卻水通入模具帶走熱量。水冷效率高，易于控制，是常用的冷卻方法。冷卻水道布置見壓鑄工藝及模具p124。13結(jié)語(yǔ)對(duì)于包緊力較大的壓鑄件, 設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)考慮減小 包緊力對(duì)零件的變形破壞。生產(chǎn)實(shí)踐表明, 模具總體結(jié) 構(gòu)合理, 布局緊湊; 采用真空壓鑄, 減少了鑄件內(nèi)部氣 孔、改善了鑄件表面質(zhì)量, 有利于生產(chǎn)過(guò)程鑄件尺寸的 穩(wěn)定性, 提高了