畢業(yè)設(shè)計說明書(參考)[1]

1、畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計論文設(shè)計（論文）題目： 端蓋壓力鑄造工藝設(shè)計 下 達 日 期： 2008年 12 月 08 日開 始 日 期： 2009年 04 月 28 日完 成 日 期： 2009年 06 月 25 日指 導 教 師： 學 生 專 業(yè)： 材料成型與控制技術(shù) 班 級： 材料0603班 學 生 姓 名： 田育松 教 研室主任： 材 料 工 程 系 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 一、設(shè)計（論文）內(nèi)容及要求：（一）設(shè)計（論文）內(nèi)容1. 撰寫壓鑄技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的研究文章；2. 編制鑄件（附零件圖）鑄造工藝規(guī)程，繪制鑄造工藝圖，填寫鑄造工藝過程卡片；3. 繪制鑄件圖和壓鑄模具總裝圖；4.

2、設(shè)計壓鑄模具，繪制模具零件圖；5. 撰寫設(shè)計說明書（論文）。（二）要求1通過理論學習，熟悉壓鑄工藝過程，結(jié)合生產(chǎn)實際完成本次設(shè)計任務(wù)；2. 工程圖用AutoCAD軟件繪制并打印；3. 說明書（論文）按照學院統(tǒng)一格式，使用word文檔并打印。4. 提交資料包括：（1）畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書；（2）壓力鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的研究文章；（3）“四圖一卡”，即繪制鑄造工藝圖；鑄件圖；鑄型裝配圖；（4）設(shè)計說明書（論文）。所有提交的資料包括打印文件和電子文件。二、技術(shù)指標：1生產(chǎn)類型：大批大量生產(chǎn)2生產(chǎn)及質(zhì)量要求：滿足產(chǎn)品圖紙的各項技術(shù)要求；工藝出品率較高，廢品率5以下；生產(chǎn)效率高；對工人技術(shù)水平要求較低，操作簡便

3、。3.生產(chǎn)工藝要求：壓力鑄造；機械化生產(chǎn)；所用壓鑄模具自行設(shè)計；4.技術(shù)水平要求：盡量采用先進技術(shù)，創(chuàng)新項目應(yīng)符合國家環(huán)保及安全生產(chǎn)要求。三、主要參考資料：1 曹瑜強.鑄造工藝及設(shè)備.北京：機械工業(yè)出版社，2005年7月.2 林柏年.特種鑄造.杭州：浙江大學出版社，2004年7月.3 模具實用技術(shù)叢書編委會.壓鑄模設(shè)計應(yīng)用實例.北京：2005年6月.4 潘憲曾.壓鑄模設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2006年7月5 中國機械工程學會鑄造分會.鑄造非鐵合金.北京：機械工業(yè)出版社，2001年10月6 唐靖林 曾大本.鑄造非鐵合金及其熔煉.北京：中國水利水電出版社，2007年7 韓莉 鄧杰.機械設(shè)計

4、課程設(shè)計.重慶：重慶大學出版社，2004年7月陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 進 程 計 劃 表序號起止日期計劃完成內(nèi)容實際完成情況檢查簽名4.28-5.5設(shè)計前的準備1、根據(jù)產(chǎn)品實樣繪制零件圖2、對壓鑄件進行結(jié)構(gòu)工藝性析3、分型面的選擇4、澆注系統(tǒng)的選擇及設(shè)計5、繪制工藝圖5.6-5.10壓鑄機的選用1. 確定比壓2. 確定壓鑄機的鎖模力3. 確定壓鑄機的型號4. 壓鑄機部分性能指標校核5.11-5.15壓鑄型設(shè)計1、成型零件的設(shè)計2、模架的設(shè)計及具體尺寸的確定3、抽芯機構(gòu)的設(shè)計4、推出機構(gòu)的設(shè)計5、排溢系統(tǒng)的設(shè)計6、壓鑄模具的校核5.16-5.19壓鑄常規(guī)工藝的確定以及工藝卡的

5、制定5.20-5.30繪制模具總裝圖與零件圖5.31-6.5熔煉工藝1、合金的選用2、熔煉方法的選用3、配料計算4、熔煉、澆注5、鑄件的清理及檢驗整理并編寫設(shè)計說明書 摘要對壓力鑄造基本知識、壓鑄工藝、及壓鑄設(shè)備有了較為全面的掌握介紹了端蓋的壓鑄工藝設(shè)計，論述了壓鑄機的選用、壓型的設(shè)計、鑄件材料的選用及熔煉和澆注、鑄件的清理及檢測。對ZL102的熔煉工藝流程，以及鑄件的澆注、清理、檢驗進行了詳細的論證。研究結(jié)果表明：端蓋的壓力鑄造工藝設(shè)計合理，可以滿足生產(chǎn)需要。關(guān)鍵詞：壓鑄，鋁合金，鋁合金熔煉ABSTRACTBasic knowledge of pressure casting, die-ca

6、sting process, and die-casting equipment have introduced more comprehensive grasp of the cover design of the die-casting process, discusses the selection of die-casting machine, pressure type of design, casting and melting material selection and pouring, casting and testing of clean-up. The melting

7、process of ZL102 and pouring the casting, cleaning, inspection carried out a detailed evaluation.The results show that: the pressure of end cover casting process designed to meet production needs. Keywords ：Pressure casting ，Aluminum Alloy ， Aluminum Alloy Melting 目錄 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書

8、中文摘要英文摘要目錄6一、前言11、壓鑄的基本概念12、壓鑄生產(chǎn)的特點及應(yīng)用范圍13、鋁合金壓鑄業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)狀1二、壓鑄件工藝性分析及設(shè)計21、零件圖22、工藝性分析33、分型面的選擇33、澆注系統(tǒng)的選擇及設(shè)計44、鑄造工藝圖7三、壓鑄機的選用81、確定比壓82、確定壓鑄機的鎖模力83、確定壓鑄機型號94、壓鑄機部分性能指標校核9四、壓鑄型設(shè)計101、成型零件的設(shè)計102、模架的設(shè)計及具體尺寸的確定133、抽芯機構(gòu)的設(shè)計174、推出機構(gòu)的設(shè)計195、排溢系統(tǒng)的設(shè)計216、壓鑄模具的校核22五、壓力鑄造常規(guī)工藝的確定231、壓力232、速度233、溫度234、時間245、涂料256、端蓋鑄造工藝

9、卡片25六、熔煉工藝261、合金的選用262、熔煉方法的選用273、配料計算284、熔煉295、澆注336、清理與檢驗35參考文獻37致 謝38一、前言1、壓鑄的基本概念 壓鑄是將熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)合金澆入壓鑄機的壓室，在高壓力的作用下，以極高的速度充填在壓鑄模(壓鑄型)的型腔內(nèi)，并在高壓下使熔融合金冷卻凝固而形成的高效益、高效率的精密鑄造方法。2、壓鑄生產(chǎn)的特點及應(yīng)用范圍（1）壓鑄有如下的優(yōu)點：1)鑄件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高2)鑄件的強度和表面硬度較高3)可以壓鑄形狀復雜的薄壁鑄件 4)生產(chǎn)率極高 5)可省略裝配操作和簡化制造工序（2）壓鑄的應(yīng)用范圍壓鑄是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快

10、的一種高效率、少無切削的金屬成形精密鑄造方法。目前，壓鑄廣泛應(yīng)用于制造非鐵合金的壓鑄件。由于壓鑄工藝的特點，故使用的合金是結(jié)晶溫度范圍小、熱裂傾向小以及收縮系數(shù)小的壓鑄鋁、鎂、及部銅的合金。在非鐵合金的壓鑄中，鋁合金所占比例最高（約30%60%）。3、鋁合金壓鑄業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)狀壓力鑄造工藝的諸多特點，使其在提高有色金屬合金鑄件的精度水平、生產(chǎn)效率、表面質(zhì)量等方面顯示出了巨大優(yōu)勢。隨著汽車、摩托車等工業(yè)的發(fā)展，以及提高壓鑄件質(zhì)量、節(jié)省能耗、降低污染等設(shè)計要求的實現(xiàn)，有色金屬合金壓鑄件、特別是輕合金（鋁及鋁合金）壓鑄件的應(yīng)用范圍在快速擴張。有資料表明：工業(yè)發(fā)達國家用鋁合金及鋁合金鑄件代替鋼鐵鑄件正在

11、成為重要的發(fā)展趨勢。目前壓鑄已成為汽車用鋁合金成形過程中應(yīng)用最廣泛的工藝之一，在各種汽車成型工藝方法中占49。二、壓鑄件工藝性分析及設(shè)計壓鑄件工藝設(shè)計是壓鑄型設(shè)計前必須做的工作，此時應(yīng)大致確定所使用的壓鑄機、合適的壓射壓力和壓射速度。與此同時，應(yīng)精確地設(shè)計鑄件的分型面、澆注排氣系統(tǒng)，因為其對壓鑄件的生產(chǎn)和質(zhì)量具有決定性的作用。1、零件圖圖2-1為端蓋零件圖，材料為ZALSi12,合金代號為ZL102。其作為承載件廣泛應(yīng)用于于大中型汽車配件。圖2-1 端蓋2、工藝性分析 由圖2-1知端蓋壓鑄件的最小壁厚為2mm，符合壓鑄鋁合金壓鑄出的最小壁厚0.7mm。鑄造圓角R4.5均符合工藝要求。該零件結(jié)構(gòu)

12、比較簡單，但在側(cè)面有一圓柱孔，因此，壓鑄時要采用抽芯機構(gòu)抽芯。鑄件壁厚基本均勻。該零件全部尺寸均為標注公差。按圖中要求，其公差按IT12級，用壓鑄方法生產(chǎn)該零件完全能達到尺寸要求。壓鑄材料為ZL102，為壓鑄鋁合金。可以用作該零件的材料。由查表知，其平均收縮率為0.7%。因此，端蓋符合壓鑄工藝要求。初步確定選用臥式冷壓室壓鑄機生產(chǎn)該鑄件。3、分型面的選擇該鑄件零件較復雜，但形狀較規(guī)范，沒有凸緣之類不便出模的部位，分型面的布置使得鑄件成型的型腔部位全部處于定模內(nèi)。該鑄件只需用單分型面即可，在單分型面上，考慮到零件較復雜，不可能采用簡單的直線分型面，只能部分采用直線分型面，部分采用曲線分型面。該鑄

13、件一側(cè)有軸孔，此處采用抽芯機構(gòu)；外部輪廓較平整，沒有不易出模部分；內(nèi)部結(jié)構(gòu)也較為簡單，采取一定的拔模角有利于脫模；鑄件冷卻時收縮，與內(nèi)部接觸的鑲塊受到包緊力要大于外部接觸鑲塊，所以分型面的布置要使得鑄件成型的型腔部位全部處于定模內(nèi)，這樣才能保證開模時鑄件隨動模移動方向移出定模。通過綜合考慮壓鑄模具分型面的設(shè)計要點，選用部分直線分型面和部分曲線分型面，考慮到要有利于澆注系統(tǒng)和溢流系統(tǒng)的布置，不影響鑄件的精度，開模時保持鑄件隨動模移動方向脫出定模，決定選擇鑄件的 A 面也就是外表面為分型面，可得到符合技術(shù)要求的鑄件，且操作方便，分型面如圖 2-2所示。A圖 2-2分型面的位置 A3、澆注系統(tǒng)的選擇

14、及設(shè)計根據(jù)鋁、鎂合金的澆注系統(tǒng)的特點及應(yīng)用，通過對比本設(shè)計選用底注式澆注系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)見圖2-3所示。其優(yōu)點為：合金液自下而上平穩(wěn)的充填鑄型，充型效果好，但不利于自下而上地定向凝固，當鑄件較高時，可在冒口部分設(shè)置補充澆道或直接在冒口補澆，以提高冒口的補縮作用。1-直澆道；2-橫澆道、3-內(nèi)澆口圖2-3臥室壓鑄機用底注式澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）直澆道的設(shè)計在臥式冷壓室壓鑄機的澆注系統(tǒng)中沒有直澆道，壓射余料兼起直澆道的作用。（2）內(nèi)澆口的設(shè)計內(nèi)澆口的設(shè)計主要是確定內(nèi)澆口的位置、形狀和尺寸。由于鑄件的形狀復雜多樣，涉及的因素很多，設(shè)計時難以完全滿足應(yīng)遵循的原則，內(nèi)澆口的截面積目前尚無切實可行的精確計算方法，

15、因此進行內(nèi)澆口的設(shè)計是，經(jīng)驗是很重要的因素。1）充型速度和充填時間 考慮到該鑄件的力學性能，如抗拉強度和致密度要求較高，根據(jù)表2-1 可以確定該鋁合金壓鑄件充型速度為40m/s。該鑄件的平均壁厚為 3mm，從表 2-2可以確定其充填時間為0.05s。表2-1 充填速度推薦值合金種類鋁合金鋅合金鋁合金黃銅充填速度(m/s)2060305040902050表2-2 充填時間推薦值鑄件平均壁厚b/m型腔充填時間s鑄件平均壁厚b/m型腔充填時間s1.51.80.010.033.00.050.101.80.020.043.80.050.122.0200.020.060020065.0 500.060.2

16、0O060202.30.030.076.40.080.302.50.040.092）內(nèi)澆口截面積的計算 內(nèi)澆口截面積可通過流量計算法的下列公式得 Ag=G/Vgt （2-1）式中 Ag內(nèi)澆口截面積(mm2)；G通過內(nèi)澆口的金屬液質(zhì)量(g)；液態(tài)金屬的密度(gcm3)，見表23；Vg充填速度(ms)，見表21t型腔的充填時間(s)，見表22。表2-3 液態(tài)金屬的密度值合金種類鉛合金鋅合金鋁合金鎂合金銅合金(g3)8106.42.41.657.5Ag=90g/2.4×40×0.05=18.75(mm2)內(nèi)澆口的厚度參照經(jīng)驗數(shù)據(jù)內(nèi)澆口厚度選1mm內(nèi)澆口寬度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)0.48

17、15;64=30 mm （3）橫澆道的設(shè)計橫澆道的結(jié)構(gòu)形式，主要取決于鑄件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸大小，內(nèi)澆口的位置、方向和流入口的寬度，內(nèi)澆口的結(jié)構(gòu)以及型腔的分布狀況等因素。本文采用了分叉喇叭形扇形橫澆道與閉合喇叭形扇形橫澆道進行比較分析。橫澆道的截面形狀，根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點而定，一般以扁梯形為主，特殊情況下，采用雙邊梯形、長梯形、窄梯形、圓形式半圓形。本文采用扁梯形。扁梯形具有金屬液熱損失少，模具型腔加工方便的特點。1）橫澆道尺寸的選擇本文采用兩種不同的喇叭形橫澆道，兩種橫澆道基本尺寸是一樣的，比如扇形澆道入口處截面積、與內(nèi)澆口連接處的截面積等，只是形狀上不同。扇形澆道入口處的面積可如以下經(jīng)驗公式

18、求得：Ar =( 1.2-2.0)Ag (2-2)式中 Ar 扇形澆道入口處截面積（mm2）；Ag 內(nèi)澆口面積（mm2）為了避免金屬液在流動過程中產(chǎn)生渦流，一般采用收斂界面的形式，取Ar與Ag的比例系數(shù)為1.5，所以Ar1.5×Ag30mm2。橫澆道與內(nèi)澆口接觸處的寬度就是內(nèi)澆口的寬度Wg30mm。橫澆道的長度 L 要求大于內(nèi)澆口的寬度Wg30mm，取L與Wg的比例系數(shù)為1.34，所以L1.34×Wg40mm橫澆道的深度可按以下經(jīng)驗公式求得： D=(5-8)T(臥室冷壓室壓鑄機) （2-3）式中 D橫澆道深度（mm）T內(nèi)澆口厚度（mm）帶入數(shù)據(jù)D=8×1=8mm橫

19、澆道的寬度可按一下經(jīng)驗公式求得：W=Dtan+ Ar/D (2-4)式中 W橫澆道的寬度（mm） D橫澆道的深度（mm）脫模斜度（°）帶入數(shù)據(jù)有W=30mm2）橫澆道與內(nèi)澆澆口和鑄件之間的連接方式橫澆道與內(nèi)澆口和鑄件之間的連接方式采用鑄件橫澆道和內(nèi)澆口均設(shè)置在同一模面。橫澆道的截面形狀及尺寸見圖2-4圖2-4橫澆道截面形狀及尺寸4、鑄造工藝圖鑄造工藝圖見圖2-5圖2-5 鑄造工藝圖三、壓鑄機的選用根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、技術(shù)要求及驗收條件等采用合理的壓鑄工藝，設(shè)計、制造優(yōu)良的壓鑄模并合理選用壓鑄機，是生產(chǎn)合乎要求的優(yōu)質(zhì)壓鑄件的前提。壓鑄機通常按壓室的受熱條件不同，分為冷壓室壓鑄機和熱

20、壓室壓鑄機兩大類,又分臥式、立式兩種形式。臥式應(yīng)用最多。根據(jù)該鑄件的結(jié)構(gòu)及對壓鑄機的對比，本設(shè)計選用臥式冷室壓鑄機，其常用于壓鑄鋁、鎂、銅合金。1、確定比壓比壓是確保壓鑄件質(zhì)量的重要參數(shù)，根據(jù)合金種類并按鑄件特征及要求選擇，如表3-1所示表3-1 壓實壓力推薦值（單位:MPa）鋅合金鋁合金鎂合金銅合金一般件1320305030504050承載件2030508050805080耐氣密性件或大平面薄壁件2540801208010060100電鍍件2030該鑄件為承載件，所以壓實壓力選60。2、確定壓鑄機的鎖模力根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)特點、合金及技術(shù)要求選用合適的比壓，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的考慮，估算的投影面積，按公

21、式(3-1)求得脹型力后乘以安全系數(shù)K，便得到壓鑄該壓鑄件所需壓鑄機的鎖模力： F鎖k（F主+F分） (3-1)式中 F鎖壓鑄機的鎖模力（kN）；F主主脹型力（kN）；F分分脹型力 （kN）；K 安全系數(shù)（一般取k1.25）主脹型力的確定： F主Ap/10 (3-2)475kN 式中 F主主脹型力（kN）；A鑄件在分型面上的投影面積，多腔模則為各腔投影面之和，一般另加30作為澆注系統(tǒng)與溢流排氣系統(tǒng)的面積(cm2)；p壓實壓力(MPa)。因本文模具的側(cè)向活動型芯成型面積不大，分脹型力忽略不計,所以F鎖k*F主600 kN。3、確定壓鑄機型號為簡化選用壓鑄機時的計算，在已知模具分型面上壓鑄件總投影

22、面積和所選比壓后，可以從圖3-1 中直接查到所選用的壓鑄機的型號和壓室直徑。圖3-1 國產(chǎn)壓鑄機比壓投影面積對照圖考慮到實際模具的尺寸，所以選用比計算求得的壓鑄機型號稍大一些的壓鑄機，這樣對實現(xiàn)壓鑄件的生產(chǎn)有較高的通用性。再由圖中可知選用J116E型臥式冷式壓鑄機合適。考慮到鑄件體積較小，選用壓室直徑為40mm。4、壓鑄機部分性能指標校核（1）最大金屬澆注量校核J116E 型臥式冷室壓鑄機的最大鋁金屬澆注量為0.5kg，J116E型臥式冷室壓鑄機的最大鋁合金澆注量遠遠大于壓鑄件的質(zhì)量90g，故滿足要求。（2）壓鑄機最大投影面積校核J116E 型臥式冷室壓鑄機的鑄件投影面積為67110cm2，大

23、于壓鑄件的投影面積79cm2，此項指標亦滿足要求。（3）壓鑄機合模力的校核J116E 型臥式冷室壓鑄機的合型力為 630kN，大于壓鑄件所需的鎖模力 600kN，此項指標滿足要求。四、壓鑄型設(shè)計圖4-1 壓鑄型結(jié)構(gòu)總圖壓鑄型主要由型架部分、成形部分、抽芯機構(gòu)、頂出鑄件機構(gòu)、排溢系統(tǒng)、導向零件組成，本設(shè)計生產(chǎn)該鑄件的壓鑄型結(jié)構(gòu)總圖見4-1。模架設(shè)計首先根據(jù)成型零件的尺寸，直接從標準模架庫中調(diào)用，再根據(jù)具體的要求尺寸對每個模架中的零件進行進一步的設(shè)計，設(shè)計后的零件還是繼承原零件的裝配特征。輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括抽芯機構(gòu)和推出機構(gòu)。壓鑄模具的每個部分都相互關(guān)聯(lián)，設(shè)計合理的配合是保證加工合格模具的關(guān)鍵。

24、該鑄型的壓鑄過程為：在鑄型合攏鎖緊后，用澆勺經(jīng)注口把合金液倒入橫臥的壓室中。壓室的左端部分設(shè)在定型之中。壓室活塞向左移動，把金屬液壓入壓鑄型。動型左移，打開鑄型，形成的鑄件連同余料一起隨動型左移，完成一個壓鑄循環(huán)。1、成型零件的設(shè)計成型零件主要是指型芯和鑲塊。成型零件部分要承受高溫、高速金屬液的沖擊，要求成型零件具有較高的耐蝕、耐熱、抗疲勞斷裂能力，所以成型零件材質(zhì)選用3Cr2W8V。（1）鑲塊的設(shè)計鑲塊的是型腔的基體。在一般情況下凡金屬液沖刷或流經(jīng)的部位均采用熱作模具鋼制成，以提高模具的使用壽命。在成型加工結(jié)束經(jīng)熱處理后鑲?cè)胩装逯小３尚土慵慕Y(jié)構(gòu)形式分為整體式和鑲拼式。根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)特點，

25、鑲塊采用一摸一腔、澆口與型腔一體、一側(cè)抽芯、拔模角為1的矩形鑲拼式結(jié)構(gòu)。鑲拼式結(jié)構(gòu)模具具有簡化加工工藝，提高模具制造質(zhì)量，容易滿足組合鑲塊成形部位的精度要求；合理使用熱作模具鋼，降低成本；易損件有利于更換和修理；壓鑄件的局部結(jié)構(gòu)改變時，不至于整套模具報廢；拼合處的適當間隙有利于排除型腔內(nèi)的氣體；采用合理的鑲塊結(jié)構(gòu)可以減少熱處理時的變形，也便于在熱處理后進行修理；鑲塊的坯料比較容易鍛造，組織均勻，質(zhì)量較高的特點。鑲塊裝入模具的套板中加以固定，構(gòu)成動、定模型腔，其安裝形式可分為不通孔和通孔兩種。本設(shè)計中采用通孔式。對通孔的套板，用臺階固定，在動、定模上鑲塊的安裝孔尺寸和大小都應(yīng)該一致，容易保證同軸

26、度。定模鑲塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖4-2所示。動模鑲塊的結(jié)構(gòu)及尺寸見圖4-3所示。圖4-2 定模鑲塊的結(jié)構(gòu)及尺寸圖4-3 動模鑲塊的結(jié)構(gòu)及尺寸（2）型芯的設(shè)計型芯的形狀取決于零件和鑲塊的結(jié)構(gòu)。根據(jù)零件和鑲塊的結(jié)構(gòu)，參考文獻4中的表6-25推薦尺寸，本課題模具的型芯采用圓型型芯。該模具的側(cè)型芯見圖4-4所示。圖4-4 側(cè)型芯2、模架的設(shè)計及具體尺寸的確定模架設(shè)計是根據(jù)成型零件的尺寸，直接從標準模架庫中調(diào)用，再根據(jù)具體的尺寸進行結(jié)構(gòu)的設(shè)計。首先確定各個零件的主要尺寸。（1）套板的設(shè)計套板一般受到拉伸、彎曲、壓縮三種應(yīng)力，變形后會影響型腔的尺寸精度。因此，在考慮套板尺寸時，應(yīng)兼顧模具結(jié)構(gòu)與壓鑄生產(chǎn)中的工藝

27、因素。套板的邊框厚度可由下式（4-1）計算得出： (4-1)式中 h套板邊框厚度（mm）；H 、H1、L1、L2按鑄件大小確定；P1、P2邊框側(cè)面承受的總壓力（N）；鋼材的許用彎曲強度（Mpa）；p 壓射比壓（Mpa）根據(jù)動、定模鑲塊的厚度，確定動、定模套板的厚度分別為40mm和40mm，滿足上式的條件。定模和動模套板加工后的邊框尺寸根據(jù)鑲塊的尺寸和文獻4中表6-54推薦尺寸確定。設(shè)計后的動、定模套板長、寬均為200mm。（2）支撐板的設(shè)計動模支撐板厚度h可按公式（4-2）計算。 h （4-2）式中 P 動模支撐板所受總壓力（N）B 動模支撐板長度（mm）；L 墊塊間距（mm）；鋼材的許用彎曲

28、強度（Mpa）動模支撐板所受總壓力等于壓鑄件在分型面上的投影面積與壓射比壓的乘積。結(jié)合壓鑄件的尺寸和動模套板的尺寸求得：支撐板的厚度為40mm，支撐板的長、寬均為200mm。（3）座板的設(shè)計1）定模座板的設(shè)計 定模座板一般不作強度計算，設(shè)計時主要考慮兩點：一是定模座板上要留出緊固螺釘或安裝壓板的位置，借此使定模固定在壓鑄機定模安裝板上；二是澆口安裝孔的位置與尺寸要與所用壓鑄機精確配合。根據(jù)J116E型臥式冷室壓鑄機模板的尺寸最大為420×420（mm×mm）,最小尺寸為200×200（mm×mm）,結(jié)合定模座板的推薦尺寸，確定定模座板的長、寬分別為200

29、mm、200mm，厚度為40mm。2） 動模座板的設(shè)計 動模座板的尺寸與支撐板的投影面相同，厚度不同，有強度的要求。動模座板的長、寬分別為315mm、200mm，厚度 40mm。（4）導柱與導套的設(shè)計導柱導套應(yīng)具有一定的剛度，以引導動模按一定的方向移動，保證動定模在安裝和合模時的正確位置。在合模過程中應(yīng)保持導柱導套首先起定向作用，防止型腔型芯錯位。導柱導套需要有足夠的剛性，當導柱為四根，一般都布置在模板的四個角上，保持導柱之間有最大開檔尺寸，便于取出鑄件。選取導柱導滑段直徑的經(jīng)驗公式為：D= K (4-3)式中 D導柱導滑段直徑（cm）；F 模具分型面上的表面積（cm2）；K 比例系數(shù)，一般取

30、0.070.09（5）基本模架的確定根據(jù)已經(jīng)確定模架中的各個零件，從而在標準模架庫中選用模架，模架在總裝圖中的形狀見圖4-1。模架中的各個零件和確定零件是對應(yīng)，零件的主要尺寸參照表4-5設(shè)計而定。表4-1 壓鑄模模架尺寸參考系列主要尺寸W200L200315定模座板A25定模套板B25-160動模套板C25-160支撐板D35動模座板F25墊塊W132E63-100推板W2125G20推桿固定板W3125H12復位桿直徑12導柱導套導向段直徑20固定段直徑28推板導柱導向段直徑12定模套板螺釘6XM10動模套板螺釘6XM10推板螺釘M8（6）模架具體尺寸的確定模架設(shè)計主要是對已選用的基礎(chǔ)模架,

31、根據(jù)抽芯機構(gòu)和推出機構(gòu)的具體尺寸以及對模架各個零件上孔類尺寸的要求，確定模具零件最終的尺寸。定模座板根據(jù)所選壓鑄機的型號，確定U型槽和澆口安裝孔的位置和尺寸。螺栓孔的數(shù)量、位置及尺寸根據(jù)計算得出；動模座板根據(jù)壓鑄機型號確U型槽、頂出桿孔的位置和尺寸螺栓孔的數(shù)量、位置及尺寸根據(jù)計算得出。定、動模套板的導套孔和螺栓孔的尺寸、位置由計算得出，同時根據(jù)抽芯機構(gòu)的尺寸確定動、定模套板結(jié)構(gòu)及尺寸如圖4-11、4-12所示。支撐板的導柱孔的尺寸由計算得出，位置根據(jù)推出機構(gòu)確定；推桿孔根據(jù)壓鑄件的形狀來定；螺栓孔的位置、尺寸與動模套板相對應(yīng)。套板導柱采用半圓形潤滑槽導柱。套板導柱、套板導套的尺寸由計算和動、定

32、模套板的尺寸共同確定。圖4-11 動模套板圖4-12 定模套板3、抽芯機構(gòu)的設(shè)計抽芯機構(gòu)的設(shè)計根據(jù)該鑄件的結(jié)構(gòu)特點，模具應(yīng)設(shè)有抽芯機構(gòu)，本文采用斜銷式抽芯機構(gòu)。抽芯機構(gòu)中的各個零件屬于滑動配合件，選用T10A為材料。（1）抽芯力壓鑄時，金屬液充填型腔，冷凝收縮后，對被金屬包圍的型芯產(chǎn)生包緊力抽芯機構(gòu)運動時有各種阻力即抽芯阻力，兩者的和即為抽芯開始瞬時所需的抽芯力。繼續(xù)抽時，只需克服抽芯阻力。抽芯力的查用圖按公式取擠壓應(yīng)力和摩擦系數(shù)的較大值作出鋅、鋁、銅合金壓鑄時的抽芯力查用圖 (見圖4-6)，以簡化設(shè)計時的計算。圖4-6 抽芯力查用圖1)按圖 4-6，型芯直徑為10mm，查得型芯長度為10mm

33、時，鋁合金壓鑄時的抽芯力為0.8KN即800N2)以查得數(shù)乘以成形長度得出：F=(800×500)N=2000N=2KN（2）確定抽芯距離1）計算抽芯距離抽芯后活動型芯應(yīng)完全脫離鑄件的成形表面,并便鑄件能順利推出型腔。抽芯距離的計算如下：S抽= S移十 K (4-4)式中 S抽抽芯距離(mm)；S移滑塊型芯完全脫出成形處的移動距離(mm)；K安全值。安全值 K按抽芯距離長短及抽芯機構(gòu)選定(表4-2).各種側(cè)向成形孔，側(cè)凹抽芯距離 S抽按下式S抽 = h + K (4-5)式中 h抽芯處鑄件壁厚或成形深度 (mm)；K安全值 (查表4-2)。對于同一滑塊上抽出多個型芯時，應(yīng)取最大成形深

34、度 h表4-2 常用抽芯距離的安全值K (單位mm)S移抽芯機構(gòu)斜銷、彎銷、手動齒軸齒條斜 滑 塊液 壓<1035510(取整齒)2310303530805880l808l0180 3608l210l5>15注：1.所抽拔的型芯直徑大于成型深度時，安全值 K應(yīng)接直徑尺寸查取。2.同一抽芯滑塊上有許多型芯時，安全值 K應(yīng)按型芯最大間距查取。由于該鑄件為側(cè)向成形孔，側(cè)抽芯距離S抽按式(4-5)計算對于同一滑塊上抽出多個型芯時，應(yīng)取最大成形深度 h已知該鑄件h=25mm所以S抽=25mm+5mm=30mm（4）斜銷的設(shè)計斜銷的形狀及尺寸如圖4-7所示圖4-7 斜銷1）斜銷直徑的估算抽芯機

35、構(gòu)選用T型滑塊結(jié)構(gòu)。斜銷所受的力，主要取決于抽芯時作用于斜銷上的彎曲力，斜銷直徑 d 的估算由公式(4-6)得到。 d （4-6）式中 d斜銷直徑；F彎斜銷承受的最大彎曲力(10N)。許用抗彎強度取300MPa；h滑塊端面至受力點的垂直距離(cm)；斜銷斜角根據(jù)公式和推薦尺寸斜銷直徑取d12mm2）斜銷長度的確定 斜銷長度的計算是根據(jù)抽芯距離 S抽、固定端模套厚度 H、斜銷直徑 d 以及所采用的斜角的大小而定。斜銷總長度 L 的計算如公式(4-7)所示。LL1+L2+L3 (4-7)式中 L1斜銷固定端尺寸(mm)；L2斜銷開作段尺寸(mm)；L3斜銷工作導引段尺寸(一般取510 mm)查表并

36、計算得到斜銷長度為L147mm。4、推出機構(gòu)的設(shè)計考慮到推桿推出方式的優(yōu)點，本文設(shè)計中推出機構(gòu)選用推桿推出方式推出機構(gòu)一般由推出元件(如推桿、推管、卸料板、成型推塊、斜滑塊等)、復位元件、限位元件、導向元件和結(jié)構(gòu)元件等組成。（1）、推板及推桿固定板的設(shè)計推板的厚度按下式計算： （4-8）式中 H推板厚度（cm）；P推板負荷（N）；C推桿孔在推板上分布的最大跨距（cm）；B推板寬度（cm）；K系數(shù)推板與推桿固定板的標準尺寸參考文獻4中表(6-50)，推板與推桿固定板的厚度參考表(6-51)中的推薦尺寸。推板的長、寬、厚分別為200mm、150mm、20mm； 推桿固定板的長、寬、厚分別為240m

37、m、180mm、16mm。（2）、推桿的設(shè)計若每根推桿上的推出力超出壓鑄件被推出部位所能承受的許用應(yīng)力，推桿就會頂入壓鑄件內(nèi)部，頂壞壓鑄件。推桿尺寸及形狀見圖6-8所示，推桿的截面積可按公式（6-9）計算。又因為推桿均為細長的桿件，因此還必須校核推桿的穩(wěn)定性。選擇推桿的規(guī)格（直徑）和數(shù)量，主要依據(jù)是壓鑄件對模具的包緊力，從而確定其作用在推桿端面的推力大小。推桿截面積計算如下： A= （4-9）式中 A推桿推出段端部截面積（mm2）；F推推桿承受的總推力（10N）；n推桿數(shù)量；壓鑄件的許用強度（105Pa）其中推桿的數(shù)量設(shè)計中考慮到鑄件的形狀特征定為4個。推桿屬于滑動配合件零件，所以材質(zhì)選用T1

38、0A。推桿的配合及參數(shù)見參考文獻4壓鑄模具設(shè)計手冊，推桿與孔的配合精度為H7/e8。圖4-8 推桿（3）、推板導柱與導套的設(shè)計引導推板帶動推出元件作往復運動的導柱通常稱作推板導柱以區(qū)別定模套板上的導柱。推板導柱和推板導套配合使用，以減少滑動摩擦。將推板導柱安裝在動模套板上與動模支撐板采用間隙配合。或不伸入到支撐板內(nèi)，可以避免或減少因支撐板與推板溫度差造成熱膨脹不一致的影響。推出機構(gòu)由推出元件、復位元件、限為元件等構(gòu)成。推板導柱和導套的主要尺寸參考文獻4中表6-5和表6-6，其中導滑段長度100mm，直徑20 mm，固定端直徑12 mm。二者形狀及具體尺寸如圖4-9和圖4-10所示。圖4-9 推

39、板導柱圖4-10 推板導套5、排溢系統(tǒng)的設(shè)計壓力鑄造金屬液充型時要求型腔中的氣體和混有較多氣泡和氧化碎渣的金屬液排出型腔之外，以保證鑄件的內(nèi)部質(zhì)量，故需在壓型上設(shè)置排溢系統(tǒng)。（1）壓鑄型的排氣壓鑄型的排氣可利用分型面的間隙、各零件間的配合間隙排氣，由于該鑄件體積較小，結(jié)構(gòu)相對簡單，所以該鑄型利用型芯與鑲塊的配合間隙、頂桿與動模鑲塊的配合間隙排氣。（2）壓鑄型的溢流槽溢流槽時壓鑄型排溢系統(tǒng)中的溢流原件，它設(shè)置在鑄型一個半型（動型或頂型）的分型面上，沿型腔的邊緣，與型腔之間有溢流口相連。該壓型的溢流槽設(shè)置在動模鑲塊與鑄件之間的分型面上。6、壓鑄模具的校核為了機器合模時能鎖緊模具分型面，開模后能方便

40、地從分型面間取出鑄件，需要對模具厚度和動模座板行程進行核算。（1）模具厚度校核 根據(jù)分型面在合模時必須貼緊的要求，所設(shè)計的模具厚度，不得小于機器說明書所給定的最小模具厚度，也不得大于所給定的最大模具厚度。據(jù)此，設(shè)計模具時，按公式（4-10）核算所設(shè)計的模具厚度H min + 10 H設(shè) Hmax-10 (4-10)式中 H設(shè)設(shè)計模具厚度(mm)；Hmin說明書中所給定的模具最小厚度(mm)；Hmax說明書中所給定的模具最大厚度(mm)根據(jù)設(shè)計可知：H min =200 mm, Hmax=500 mm,模具厚度則為定模套板、定模座板、動模套板、支承板、墊塊以及動模座板的厚度之和，即:H 設(shè)703

41、040309030290 mm可見 H設(shè)滿足公式（4-10），故設(shè)計中模具厚度符合要求。（2）動模座板行程核算 動模座板行程實際上就是壓鑄機開模后，模具分型面之間的最大距離，即壓鑄機型號所規(guī)定的動模座板行程。設(shè)計模具時，根據(jù)壓鑄件的形狀、澆注系統(tǒng)和模具結(jié)構(gòu)來核算是否滿足取出鑄件的要求，具體見公式（4-11）L取 L行 (4-11)式中 L取開模后分型面之間能取出鑄件的最小距離（mm）；L行動模座板行程（mm）， L行350 mm對于推桿推出機構(gòu)L取 L芯+L件+K (4-12)式中 L芯型芯高出分型面尺寸（mm）；L件包括澆注系統(tǒng)的鑄件高度（mm）；K 安全值（取10mm）故 L取L芯+L件+

42、K24+34+1068 mm， L取L行，滿足要求。通過以上對模具厚度及動模座板行程的校核，可以看出均滿足模具結(jié)構(gòu)要求，加上對壓鑄機性能指標的校核，可以得出：所設(shè)計壓鑄模具結(jié)構(gòu)合理，滿足。五、壓力鑄造常規(guī)工藝的確定正常生產(chǎn)過程中，技術(shù)人員必須確定壓鑄時所采用的壓鑄壓力，金屬經(jīng)過內(nèi)澆口進入型腔時的壓鑄線速度，壓鑄時被壓射金屬的溫度，壓射時壓鑄型的工作溫度，壓射后鑄件在型中的停留時間和為順利自鑄型中取出鑄件所使用的壓鑄型涂料，這些工藝因素是壓鑄每個鑄件時都必須考慮的，因此把它們稱為常規(guī)工藝因素。1、壓力壓力是使壓鑄件獲得組織致密和輪廓清晰的重要因素，又是壓鑄區(qū)別于其他鑄造方法的主要特征，其大小取決

43、于壓鑄機的結(jié)構(gòu)及功率。在壓鑄中，壓力的表示形式有壓射力和壓射比壓兩種。壓射比壓是液態(tài)金屬在充填過程中各階段實際得到的作用力大小的表示方法，反映了液態(tài)金屬在充填時的各個階段以及金屬液流經(jīng)各個不同截面時的力的概念。為了提高鑄件的致密度，提高壓射比壓無疑是有效的。但是，過高的壓射比壓會使鑄型受到金屬液的沖刷和增加粘模的可能性，降低鑄型的使用壽命。壓射比壓過低會導致鑄件組織不致密和輪廓不清晰。因此，應(yīng)根據(jù)不同合金和不同結(jié)構(gòu)特點的鑄件選擇合適的壓射比壓。常用的壓射比壓為13120MPa?，F(xiàn)有壓鑄機上改變壓射比壓的方法有兩種：調(diào)節(jié)壓鑄機壓射力的大小和更換不同直徑的壓室。2、速度壓鑄中速度的表示形式有壓射速

44、度和充填速度兩種。壓力與速度對壓鑄件的內(nèi)在質(zhì)量、表面質(zhì)量及輪廓清晰度起著重要的作用。充填速度的高低直接影響鑄件的內(nèi)部或外部質(zhì)量。充填速度的選擇應(yīng)視鑄件大小、鑄件復雜程度、鑄件的要求、合金種類、壓射比壓高低而異。對于簡單厚壁或內(nèi)部質(zhì)量要求較高的鑄件，應(yīng)選擇低充填速度，高比壓，大澆口；而對于薄壁復雜或表面質(zhì)量要求高的鑄件，應(yīng)選擇高充填速度，高比壓，因為這時鑄件成形是主要矛盾。常用的充填速度為2090ms。3、溫度金屬液的澆注溫度和模具的工作溫度是壓鑄過程中的熱因素。為保證良好的充填條件，控制和保持熱因素的穩(wěn)定性，則要有一個相應(yīng)的溫度規(guī)范。各種壓鑄合金的澆注溫度，隨壓鑄件壁厚和結(jié)構(gòu)的復雜程度而不同，

45、可參考下表選用。表5-1 合金的澆注溫度 （）合金鑄件壁厚3鑄件壁厚3結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜鋅合金420440430450410430420440鋁合金含硅含銅含鋁610650620650640680640700640720660700590630600640620660610650620650640680鋁合金64068066070062066064080銅合金普通黃銅硅黃銅870920900940900950930970850900880920870920900940值得指出的是，充填速度越大，液態(tài)金屬因摩擦作用而升溫的數(shù)值越大，當充填速度為40ms時，鋁合金進入型腔時的溫度將增

46、加8，因此充填速度大時，可適當降低澆注溫度，以保證鑄件質(zhì)量。表5-2 壓鑄模工作溫度一般可按下式計算或根據(jù)下表查得。 （）合金鑄件壁厚3鑄件壁厚3結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜鋅合金預熱溫度連續(xù)工作保持溫度130180180200150200190220110140140170120150150200鋁合金預熱溫度連續(xù)工作保持溫度150180180200200230250280120150150180150180180200鋁鋁合金預熱溫度連續(xù)工作保持溫度170190200220220240260280150170180200170190200240鋁合金預熱溫度連續(xù)工作保持溫度150180

47、180240200230230280120150150180150180180220銅合金預熱溫度連續(xù)工作保持溫度2002303003252302503253501702002503002002303003504、時間壓鑄時間包含充填、持壓及壓鑄件在壓鑄模中停留的時間。它是壓力、速度、溫度這三個因素，再加上液態(tài)金屬的物理特性、鑄件結(jié)構(gòu)(特別是壁厚)、模具結(jié)構(gòu)(特別是澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng))等各方面的綜合結(jié)果。壓鑄時液態(tài)金屬從進入壓鑄模型腔開始到充滿型腔為止所需的時間，稱為充填時間。充填時間大多在O.010.2s之間。充填時間的長短取決于鑄件的體積大小和復雜程度。對大而簡單的鑄件，充填時間要相對長些；對復雜和薄壁鑄件，充填時間要短些。實踐證明，中小型鋁合金壓鑄件的充填時間為0.1s左右。充填時間的調(diào)節(jié)方法與充填速度的調(diào)節(jié)方法相似。持壓時間的長短取決于鑄件的材質(zhì)和壁厚。對熔點高、結(jié)晶溫度范圍大和厚壁的鑄件，持壓時間要長些。對結(jié)晶溫度范圍小而壁又薄的鑄件，持壓時間可短些。若持壓時間不足，易造成縮松。但持壓時間過長，起不到很大效果，且易造成立式壓鑄機的切除余料困難。一般持壓時間為l2s，對結(jié)晶溫度范圍大和厚壁的鑄件，持壓時間為23S。鑄件開裂，同時也會降低