電機端蓋壓鑄模具設(shè)計【說明書+CAD+PROE】
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一、零件圖
如圖1-1所示制件為電機端蓋,材料為鋅合金,屬大批量生產(chǎn)。
圖1-1
一、該壓鑄件的材料分析和工藝性分析
1. 材料分析
該產(chǎn)品的成型材料是鋅合金,該材料密度大,鑄造性能好,可壓鑄復(fù)雜的零件,壓鑄時不粘模,壓鑄件表面易鍍Cr、Ni等金屬,機械切削性能好,但易老化,抗腐蝕性能不高。
2. 工藝性分析
1)鋅合金壓鑄,其鋅不容易就粘在模具表面上。
2)該壓鑄件壁厚比較均勻,各個孔小且淺,工藝性好。
3)為了方便加工與成型及脫模,型腔、型芯均采用組合式結(jié)構(gòu)。
4)該壓鑄件是一般精度等級。為降低設(shè)計難度和設(shè)計周期,應(yīng)采一模一腔,且需要對壓鑄件去除澆口廢料。
二、擬定的成型工藝
1.成型方法
該壓鑄件采用沖頭下壓式全立式壓鑄機壓鑄。
2.各工藝參數(shù)
1)經(jīng)查教材(壓鑄成型工藝與模具設(shè)計)第32頁表3.2可知壓射比壓為30Mpa
2)經(jīng)查教材第33頁表3.4可知壓射沖頭空行程壓射速度為0.3~0.5m/s
3)經(jīng)查教材第34頁表3.5可知充填速度為15 m/s
4)經(jīng)查教材第36頁表3.7可知持壓時間3~4s
5)經(jīng)查教材第36頁表3.8可知留模時間推薦值為7~12s
6)經(jīng)查教材第37頁表3.9可知澆注溫度為410~540
7)經(jīng)查教材第38頁表3.10可知模具預(yù)熱溫度130~180和工作溫度180~200
3. 確定型腔數(shù)目
1)為降低設(shè)計難度和設(shè)計周期,應(yīng)采單型腔,且需要對壓鑄件去除澆口廢料。
2)計算壓鑄的體積和重量
通過三維制圖PRO/E軟件測量得:
單件壓鑄件投影面積 S=14257㎜2;體積V=153645㎜3
查有關(guān)資料可知Al的密度為6.8g/cm3 則壓鑄件重量m=1044.8g
三、初選壓鑄機
1.壓鑄機的鎖模力
模具型腔脹型力中心與壓鑄機壓力中心重合時壓鑄機鎖模力
式中 —壓鑄機鎖模力,N;
—作用于模具型腔且垂直與分型面方向的脹型力,N;
—作用于滑快楔緊塊面上的法向壓力,N;
K—安全系數(shù)(一般取K=1~1.3)
型腔脹型力
=P()
式中 P—最終的壓射比壓,Pa;
—鑄件在分型面上的投影面積,㎡;
—澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積與壓鑄件投影面積不重疊部分,㎡;
—溢流槽在分型面上的投影面積,㎡;
壓鑄機所容許的壓射比壓
式中 —壓鑄機所容許的壓射比壓,Pa;
F—壓射力,N;
D—壓室直徑,m。
=9500N÷(0.785×)35MPa
= 35MPa×18256㎜263MPa
=1.15×(63 MPa +0)=72.5 MPa
2.選壓鑄機
根據(jù)以上計算結(jié)果,經(jīng)查教材第65頁表4.1可選用熱壓室壓鑄機型號為
SHD—75相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表所示:
型號
規(guī)格
SHD—400
型號
規(guī)格
SHD—75
鎖模力/KN
400
液壓頂出器頂出力/KN
25
拉桿之間的內(nèi)尺寸(水平×垂直)/㎜
335×285
最大金屬澆注量/Kg
0.75,0.9(Zn)
拉桿直徑/㎜
55
一次空循環(huán)時間/S
2.5
移動模板行程/㎜
195
管路工作壓力MPa
10
壓鑄模厚度/㎜
130~340
坩有效容量/Kg
70
壓射位置/㎜
0~50
噴嘴加熱功率/KW
4
壓射力/KN
42
外型尺寸(長㎜×寬㎜×高㎜)
3200X1300X1700
四、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計
1.澆注系統(tǒng)設(shè)計
1)確定澆口形式及位置。為了提高成型效率,設(shè)計與制造簡單,采用應(yīng)用最為普遍的側(cè)澆口。它開設(shè)在壓鑄件最大輪廓處。
2)澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗公式計算
式中 —澆口橫截面積,㎡;
m—壓鑄件及溢流槽內(nèi)金屬的總質(zhì)量,㎏;
—液態(tài)金屬密度,㎏/;
—額定充填速度,常取15m/s;
—額定充填時間,常取0.06s;
分別代表各種修正系數(shù);
=18
3)直澆道設(shè)計
分流錐的圓角半徑通常取4~5㎜,直澆道錐通常取~,分流錐通常取~。
2. 排溢系統(tǒng)的設(shè)計
1)溢流槽設(shè)計
溢流槽應(yīng)開設(shè)在金屬最先沖擊的部位,排除金屬液流前頭的氣體和冷污金屬液,穩(wěn)定流動狀態(tài),減少渦流;溢流槽應(yīng)開設(shè)在兩股金屬液流會合的地方,清除集中于
該處的氣體、冷污金屬液和涂料殘渣。如圖所示
2)排氣槽設(shè)計
對于小型模具,可利用分型面間隙排氣,但分型面須位于容體流動末端。由于本制品尺寸不大,
利用分型面和推桿的配合間隙排氣即可。
五、壓鑄模零部件設(shè)計
1.分型面的選擇
該塑件的結(jié)構(gòu)如圖1—1所示,根據(jù)其特點和表面質(zhì)量
要求,應(yīng)采用曲面分型面。分型面設(shè)在零件大端面下一面。
2.成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
為了方便加工與成型及脫模,型腔、型芯均采用組合式結(jié)構(gòu)
3.成型零部件工作尺寸計算
1)型腔的徑向和深度尺寸
式中 —模具型腔的徑向尺寸;
—壓鑄件外部形狀的徑向尺寸;
—模具型腔的深度尺寸;
—壓鑄件外部形狀的高度尺寸;
k—壓鑄件平均收縮率;
—壓鑄件尺寸偏差;
—模具的制造偏差。
2)型芯的徑向尺寸和高度尺寸
式中 —模具型芯的徑向尺寸
—壓鑄件內(nèi)部形狀的徑向尺寸
—模具型芯的高度尺寸
—壓鑄件內(nèi)部形狀的深度尺寸
3)中心距尺寸
式中 —模具上型腔或型芯的中心距尺寸;
—壓鑄件凸臺或凹槽的中心距尺寸
各工作部位尺寸計算結(jié)果見零件圖紙
通常,制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm公差的部位不需要進行收縮率計算。
4.結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計
1)動、定模板一般受拉伸、彎曲、壓縮三種變形力,變形后會影響型腔的尺寸精度。因此,在考慮各板的尺寸時,應(yīng)考慮模具結(jié)構(gòu)與壓鑄工藝。
動、定模板邊框厚度經(jīng)查教材第121頁的經(jīng)驗數(shù)據(jù)推薦值表6.4
2)合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計
1.為了使導(dǎo)柱能順利地進入導(dǎo)套,導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形,導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角。
2.導(dǎo)柱設(shè)在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷,而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件,因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。
3.一般導(dǎo)柱滑動部分的配合形式按H8/f8,導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6,導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。
4.除了動模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外,一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套,以保證推出機構(gòu)的正常運動。
5.導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而定,可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。
一次分型導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計:導(dǎo)柱固定在固定模板上,與固定模板為H7/m6的過渡配合。導(dǎo)柱直徑參考標準,取D=12mm,導(dǎo)柱頭部做成半圓形。導(dǎo)柱長度與主流導(dǎo)長度點澆口長度以及塑件長度等有關(guān)。
Lg= L型芯固板+20=36+20=56mm
六、推出機構(gòu)設(shè)計
1.脫模力的確定
脫模力的估算:
式中 —壓鑄件脫模所需的脫模力,N;
P—擠壓力,鋁合金一般?。?0~12)×
A—壓鑄件的包緊型芯的側(cè)面積,㎡;
K—安全系數(shù),一般取1.2左右
=1.2×(11×)×1200
2. 脫模機構(gòu)設(shè)計
壓鑄成型每一循環(huán)中,壓鑄必須準確無誤的從模具的凹模中或型芯上脫出,完成模具脫模。脫模機構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循下述原則:
1) 壓鑄件滯留于動模邊,以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置,完成脫模動作,致使模具結(jié)構(gòu)簡單。
2) 推桿設(shè)置不能影響模具的強度。防止壓鑄件結(jié)構(gòu)變形或損壞,正確分析壓鑄件對模腔的粘附力的大小及所部位,有針對性的選擇合適的脫模裝置,使推出重心與脫模阻力中心相重合。
3) 推桿應(yīng)設(shè)置在壓鑄件受包緊力最大的地方。由于壓鑄件收縮時包緊型芯,因此推出力作用點應(yīng)盡量靠近型芯,同時推出力應(yīng)施于壓鑄件剛性和強度最大部位,作用面積也盡可能大一些,以防壓鑄件變形或損壞。
4) 推桿應(yīng)與型芯的表面齊平。力求良好的塑件外觀,在選擇頂相互位置時,應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗绊懖淮蟮牟课?。在采用推桿脫模時,尤其要注意這個問題。
5) 結(jié)構(gòu)合理可靠,脫模結(jié)構(gòu)應(yīng)工作可靠,運動靈活,制造方便,更換容易,且有足夠的強度和剛度。
根據(jù)制件的形狀,本模具可用設(shè)計為推桿推出
3. 推桿直徑和數(shù)量的確定
式中 A—推桿工作截面積,;
—壓鑄件推出時總的壓力,N;
N—推桿數(shù)量;
[]—壓鑄件的許可壓力,MPa。鋅合金一般取50 Mpa
設(shè)計4根推桿,則推桿工作截面積A=78.5 ,可計算出推桿直徑為㎜。
4. 復(fù)位桿長度尺寸:
L4=L頂桿固定板+L支撐板+L型芯板+40
=20+25+30+40=115mm
復(fù)位桿徑向尺寸參考標準見尺寸,取d=10mm
八、壓鑄模的冷卻設(shè)計
由于壓鑄件平均厚度為4㎜,壓鑄件尺寸不大,確定水孔直徑為8㎜。
由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水的傳遞,精確計算比較困難。實際生產(chǎn)中,通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水路,通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。
九、參考文獻
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