900M雙工濾波器腔體壓鑄模具設(shè)計模具專業(yè)畢業(yè)論文

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1、 900M雙工濾波器腔體壓鑄模具設(shè)計 【設(shè)計題目】 設(shè)計要求：大批量生產(chǎn)，壓鑄件未注公差取CT5-Ct6級精度，產(chǎn)品原材料ALSI12，要求設(shè)計腔體模具。 摘要 （略）對全文內(nèi)容進行簡要概括,字數(shù)應(yīng)該控制在150～200字左右。 這是我對華為一款為900M雙工濾波器腔體的壓鑄模具設(shè)計，這類產(chǎn)品要求高，一是整個產(chǎn)品都要機架，機架余量為0.8mm-8mm不等，機架位置不得有砂眼，氣孔和夾雜。整個產(chǎn)品為電鍍產(chǎn)品，因此要有極高的表面質(zhì)量。由于是波的接收和過濾，然后放大再發(fā)送出去。整個產(chǎn)品密度、內(nèi)部質(zhì)量均勻性和產(chǎn)品各個特征的公差是非常重要的。有些公司為了保證質(zhì)量選擇

2、壓鑄機臺時候選擇到了2000噸位了。大噸位使這款產(chǎn)品成本極高。 我司拿到這個項目時候，我們對于這個產(chǎn)品每一個特征都仔細分析，每一個特征需要的壓鑄條件我們都找出來。當時我司只有800噸壓鑄機，產(chǎn)品需要的壓射速度、壓力、成型時間、鎖模力大小我們一一核算，最后確定我們的工藝能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量。在這行業(yè)創(chuàng)造了先例。 關(guān)鍵詞 （略）3～5左右 900M雙工濾波器腔體壓鑄模具 1 引言 鋁合金壓鑄產(chǎn)品發(fā)展趨勢越來越精密化、輕量化、節(jié)能、環(huán)保、安全可靠、更優(yōu)良的性能。 由于壓鑄件有可塑性強，強度高、能進行熱處理、焊接、化學(xué)穩(wěn)定性高、外觀多樣的特點，因

3、而受到越來越多的廠家及人民的喜愛。壓鑄工業(yè)是新興的工業(yè)，目前壓鑄制件幾乎已經(jīng)進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領(lǐng)域。特別在汽車和航空行業(yè)用鋁合金取代鋼鐵結(jié)構(gòu)件，大大減輕汽車飛機的重量，減少油耗，也就減少了廢氣的排放對環(huán)境的污染，并使汽車、飛機有更好的性能、安全、和舒適感。隨著機械工業(yè)電子工業(yè)，航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，壓鑄成型制件的需求量越來越多，質(zhì)量要求也越來越高，這就要求壓鑄成型的模具的開發(fā)，設(shè)計制造的水平也須越來越高。 本文也就對通訊設(shè)備用的濾波器模具設(shè)計過程進行闡述。 2 壓鑄件的工藝性分析 這是一款通訊設(shè)備用的濾波器，要求壓鑄產(chǎn)品為ALSI12，符合R

4、OHS要求。表面多處安裝位置要求機加工，水壓2.6兆帕不滲漏。外表面噴涂塑粉，內(nèi)腔電鍍鍍銀，電鍍標準時9銅1銀，零件公差按壓鑄公差CT5到CT6級，許多位置甚至達到IT5-IT6級。要求是優(yōu)良的氣密性組織，加工表面無外漏沙孔、氣孔，對于產(chǎn)品平整度和位置度都要求做到0.1∽0.15.產(chǎn)品需要進行機加工和水壓測試，產(chǎn)品就必須有較高的內(nèi)部組織質(zhì)量，優(yōu)質(zhì)環(huán)保的壓鑄材料和優(yōu)質(zhì)的壓鑄精煉工藝，要求如此高的內(nèi)部質(zhì)量壓鑄機設(shè)備性能必須優(yōu)良，壓射桿位移速度在快壓射速度能夠達到5M/S以上，內(nèi)澆口速度要達到36-44M/S。產(chǎn)品零件尺寸大部分要求達到CT6級，許多尺寸也要求更高，因此模具加工工藝要保證模具尺寸達到

5、IT8級以上。關(guān)于收縮率計算是否準確關(guān)系到模具零件尺寸的確定，物體熱脹冷縮受許多條件影響，包括材料特性、受熱方式、受熱溫度高低、冷卻速度、冷卻速度，收縮是否受阻、零件壁厚不均使產(chǎn)品局部熱載荷不一樣都會影響產(chǎn)品收縮。因此對于此產(chǎn)品我們做了收縮率模擬實驗，讓初始條件相同：包涵產(chǎn)品尺寸接近、壓力相同產(chǎn)品和模具溫度相同、收縮受阻條件、冷卻方式相同。得到實驗數(shù)據(jù)是：靠近水口位置，產(chǎn)品壁厚最后模具溫度最高，冷卻緩慢，收縮率是1.0055.在水口末端產(chǎn)品壁厚最薄，模具溫度最低，此處收縮率只有1.0047.為了達到客戶要求還需對產(chǎn)品做變性處理，才能在不一樣收縮率條件下達到準確的產(chǎn)品尺寸，（方法省略） 綜上所

6、述：壓鑄工藝有方法滿足產(chǎn)品要求。 2.1 壓鑄件的原材料分析 鋁硅12的結(jié)構(gòu)特點是：線型結(jié)構(gòu)屬于結(jié)晶型材料，使用溫度可達500℃，耐寒性好，脆化溫度-200℃以下；化學(xué)穩(wěn)定性：化學(xué)穩(wěn)定性一般，不耐酸、堿、等，抗氧化性能優(yōu)良。性能特點：導(dǎo)電性能好，強度高，抗壓能力強密封性能好，有一定的頻遮性能，但不如鎂合金，可熱處理，吸水性小，但水敏性強，遇水容易起霉，對模具腐蝕性強。力學(xué)性能很好，強度，硬度高，但塑性較差，抗沖擊抗蠕變性能較差延伸率只有2%，耐磨性好；成型特點：熔融溫度高需要600攝氏度以上才可以融化，熔體粘度大，流動性差（溢邊值為0.07mm），流動性對溫度變化特別敏感，冷卻

7、速度快， 成型收縮率小，（一般是千分之五到千分之七）模具包緊力大，易產(chǎn)生應(yīng)力集中[2]。 根據(jù)上面的原材料的特點再結(jié)合所制造鑄件的形狀得到以下結(jié)論： 1．熔融溫度高且熔體粘度大，對于大于6公斤的鑄件應(yīng)用冷室機成型，嚴格控制模具溫度，一般在180～240為宜，（有條件的可以使用模溫機）模具應(yīng)用鋁合金壓鑄模專用材料，這次設(shè)計建議使用瑞典一勝白的8407并真空淬火，三次至四次回火。 2．此材料模具親和力強，因此建議。模具表面軟氮化處理。 3．易產(chǎn)生應(yīng)力集中，嚴格控制成型條件，鑄件成型后需退火處理，消除內(nèi)應(yīng)力；鑄件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和嵌件造成應(yīng)力集中，脫

8、模斜度宜取1.5-2。 2.2 鑄件的尺寸精度分析 該鑄件尺寸精度有特殊要求，大部分尺寸均為IT6級，可按鑄件公差I(lǐng)T6查取公差，其主要工作尺寸公差標要求達到IT5-6級（單位均為mm）：如此高的要求只能用以下幾個方面來保證： （1）模具零件公差必須達到IT8級或者無公差制作，所有模具配件都要用高精密檢測設(shè)備檢驗，包括千分尺，三坐標測量儀等。 （2）要有一套確保模具精度的模具制造工藝。精度高的加工設(shè)備和刀具保證按圖加工無差錯。要對每一步加工的零件進行檢測，符合圖紙要求才可以進行下道工序。 （3）模具圖紙尺寸必須精確，由于產(chǎn)品的復(fù)雜性，產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中冷卻收縮條件不一樣而致使產(chǎn)品收縮

9、率不一樣。所以要對產(chǎn)品的收縮進行模擬實驗找準不同部位的收縮率大小，再根據(jù)不同的收縮率對產(chǎn)品每一個特征分開放收縮率。有了準確的壓鑄產(chǎn)品收縮前的圖紙尺寸，模具圖紙尺寸準確就有保證了。（收縮率實驗方法：找一款已經(jīng)做好的模具，他們產(chǎn)品尺寸接近然后讓初始條件相同：壓力相同產(chǎn)品和模具溫度相同、收縮受阻條件、冷卻方式相同。得到的收縮率就是我們要做的產(chǎn)品收縮率） （4）嚴格的生產(chǎn)工藝保證以后壓鑄生產(chǎn)按實驗的初始條件進行生產(chǎn)：保證和實驗相同的條件進行生產(chǎn)，相同的模具溫度、鋁水溫度、冷卻方式、冷卻時間、接近的壓力和速度等來保證收縮率處于理想狀態(tài)下、。 （5）鑄件件外形正投影面積：（455X362+455X49

10、.5Xtg23）X1.2=209057MM （6）鑄件所需壓射比壓：38-40mpa （鑄件壁厚在3-5毫米之間，局部40毫米，要求用到35mpa以上壓射比壓） （7）壓鑄機合模力計算：209057x38/10000=7940千牛頓 所以需要800噸以上的壓鑄機生產(chǎn)。 模具外形尺寸與800噸壓鑄機校核：模具最大外形為880x1050,壓鑄機杠間距為920X920, （略） 綜上所述，產(chǎn)品尺寸可以用壓鑄成型來保證 2.3 鑄件表面質(zhì)量分析 該鑄件要求內(nèi)外表面要求美觀，內(nèi)外表面皆不能有水紋、流痕、沙孔、氣孔、卷氣、夾雜、拉模、拉傷、缺肉、多肉，表面打磨過120#砂帶，先拋丸

11、再噴砂，頂針痕跡只能凸起不可凹陷、信號腔不允許有頂針痕跡。表面粗糙度可取Ra3.2μm。要達到這些就要按它的圖紙要求進行產(chǎn)品后處理，在壓鑄時壓鑄的參數(shù)需要能夠保證產(chǎn)品外觀達到以上要求。 2.4 鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 （1）從圖紙上分析，該鑄件的外形四方體，壁厚不均勻，脫模斜度內(nèi)腔單邊1.5，外腔單邊1，最小壁厚1.2，符合最小壁厚要求。以上符合壓鑄要求，雖有難度，還是可以做到。（2）鑄件型腔較大，有尺寸不等的方孔圓孔，所有孔位按照圖紙要求都是要機加工的4以下全部模具不做出，符合最小孔位要求。， （3）在鑄件側(cè)邊有四個深孔和幾個四方形沉臺。因此，需要考慮油缸側(cè)抽裝置。 結(jié)論

12、：綜上所述，該鑄件可采用壓鑄成型加工。 2.5 確定成型工藝參數(shù) 試模按以下參數(shù)參照調(diào)試，修正后結(jié)果填入工藝參數(shù)表。 表2.1 成型工藝參數(shù) - 初始條件 大氣壓力 1.013e6 初始條件 模具溫度 220～250℃ 空氣溫度 25～40℃ 壓射時間 0.016～0.02s 壓射比壓 35～40mpa 冷卻時間 2～3s 增壓比壓 90～110mpa 循環(huán)完成時間 40s 慢射速度 0.6-0．8m/s 外觀后處理 打磨 120#砂帶 快壓速度 4m-5m/s 拋丸 0.3不銹鋼丸 建壓時間

13、 0.001s 噴砂 0.3玻璃砂 3 成型零部件的設(shè)計 3.1 型腔尺寸的確定 型腔可采用整體式或組合式結(jié)構(gòu)。由于該鑄件件尺寸較大，投影面積接近1700m㎡，且形狀復(fù)雜，有許多深腔筋位和散熱筋，還有許多極難成型的小孤島。雖然采用整體式型腔，加工和熱處理都較困難。但還得按此方法制作，因為只有整體式型腔結(jié)構(gòu)更能保證產(chǎn)品尺寸精度，鑲拼結(jié)構(gòu)由于多次加工會有累積誤差。再者整體結(jié)構(gòu)利于熱傳導(dǎo)。 根據(jù)資料ALSI12收縮率為Ｑ=0.5％～0.7％，實驗所得壁厚處收縮率為：Q=0.55％.壁薄位置：Q=0.47％ ，此模具按產(chǎn)品不同特征進行不同收縮率計算模具尺寸

14、，對產(chǎn)品進行變形處理。根據(jù)鑄件尺寸公差要求，模具的制造公差I(lǐng)T6選取。 表3.1 型腔尺寸 已知條件：平均收縮率SCP =0.0055mm；模具的制造公差取Z=Δ／3。（這里取最小公差） 類別 零件圖號 模具零件名稱 鑄件尺寸 計算公式 型腔工作尺寸 型腔的計算 900m雙工器（型腔1） 小端對應(yīng)的型腔 455.4-0.5 Lm=（Ls+LsScp%-3/4Δ）0+Z 457.9-0.5 362 363.991 3.2 型芯尺寸的確定 型芯型腔可采用整體式結(jié)構(gòu)。局部鑲件采用分體式結(jié)構(gòu)。 表3.2 型芯尺寸 已知條件：平

15、均收縮率SCP =0.006mm；模具的制造公差取Z=Δ／3。 類別 零件圖號 模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型芯工作尺寸 型腔的計算 件25 鑲針（型腔1） 內(nèi)凸對應(yīng)的型芯 φ9 lm=（ls+lsScp%+3/4Δ）0-Z 9.0495 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 這套模具的產(chǎn)品重量包含水口部分已經(jīng)達到7公斤左右，投影面積達到1700MM，根據(jù)壓鑄工藝要求，內(nèi)澆口速度必須達到55m/s以上，錘頭速度選擇5m/s.壓射比壓38Mpa,增壓選擇80Mpa,根據(jù)內(nèi)澆口截面積計算公式：Ag=G/ρvt(Ag為內(nèi)澆口截面積mm,G=產(chǎn)品重量含水口部分，ρ=

16、金屬液體密度，v=內(nèi)澆口速度m/s，t=充填時間s. ∴ Ag=G/ρvt=7000g(2.4g/cmX60m/Sx0.06S)=810.18 mm 另外據(jù)經(jīng)驗公式Ag=（3-5）總重量的開平方=419.15mm 這里我們按第一個公式。經(jīng)驗公式一般用在比較和定第一個公式選擇的范圍，一般在試模以前先做最小的澆口截面積，再根據(jù)情況加大澆口截面積。需要達到一個理想的流態(tài)，內(nèi)澆口面積范圍是一定的，也就是說內(nèi)澆口長度是一定的。所以一般控制都是控制內(nèi)澆口厚度，所以根據(jù)這兩個公式內(nèi)澆口厚度我們初始設(shè)計為1.6毫米。 4.1 分型面的選擇 在選擇分型面時，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀

17、質(zhì)量以及成型后能順利取出鑄件，只有一種選擇，按照產(chǎn)品脫模斜度方向確定前后模分模面。 但在產(chǎn)品分型后將產(chǎn)品位置外分型面做了一個整體提升10毫米，是因為此產(chǎn)品有一部分抱緊力前模的大過后模的，利用排渣的剪切力將產(chǎn)品扣在后模。在輔助流道分型面有些變異是為了內(nèi)澆口位置不直接沖刷型腔，減少流動阻力。 4.2 確定澆口形式及位置 由于該鑄件外觀質(zhì)量要求較高（需要電鍍和噴粉），而選擇的壓鑄機臺是比較小的，壓射比壓可選擇性較小，所以澆口的位置和澆口截面積應(yīng)以盡量減少能量損失為前提，然后盡可能使模具結(jié)構(gòu)更簡單。澆口位置在鑄件表面上，盡可能使去除澆口方便。 這套模具采用錐形流道和扇形輔

18、助流道這種澆口，可達到需要的流速和壓射比壓，且能量損失為最小。但是模具需要設(shè)計成油缸滑塊結(jié)構(gòu)，在滑塊上設(shè)置分流錐。雖然增加復(fù)雜程度，但能保證鑄造件成型要求。 綜合對壓鑄成型性能和澆口的分析比較，確定成型該鑄件的模具采用的混合澆口形式。 4.3 設(shè)計主流道及分流道形狀和尺寸 4.3.1 主流道設(shè)計 根據(jù)力勁800噸型壓鑄機資料查得以下有關(guān)尺寸： 壓射室直徑徑=110mm 定位法蘭：d=φ200mm 主流道（詳細見模具三維圖） 4.3.2 分流道的設(shè)計 分流道的形狀及尺寸與鑄件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、壓射速度，壓射比壓等因素有關(guān)

19、。 該鑄件的體積比較大，但形狀太復(fù)雜，且壁厚不均勻，壁厚不均造成壓射時填充阻力不一樣，從而金屬液容易達到壁厚位置，最后才充填阻力大的薄壁區(qū)，使流態(tài)紊亂。 本例從便于加工和鑄件要求方面考慮，采用截面形狀為梯形的錐流道外加一個扇形輔助流道。流道的截面積大小依據(jù)經(jīng)驗 4.3.3 排氣的設(shè)計 依據(jù)排氣占據(jù)內(nèi)澆口截面積20-50%，確定排氣的截面積，此產(chǎn)品壁厚較厚，空氣儲存量較大，因此選擇50%內(nèi)澆口截面積為排氣截面積。約為405 mm，為了排氣順暢，我們設(shè)計了一套激冷式排氣快，利用鋁水需要一定溫度才能流動的原理，加大排氣厚度，使排氣順暢。 5 推出機構(gòu)的設(shè)計 5.1

20、 推桿的設(shè)計 根據(jù)鑄件的形狀和結(jié)構(gòu)特點，模具型腔在動模部分，開模后，鑄件留在后模型腔。推出機構(gòu)可采用扁頂針或推桿推出。扁頂針結(jié)構(gòu)可靠，頂出力較大，可以頂出這類大包緊力的產(chǎn)品。圓頂針加工方便。 這套模具采用二者綜合。 5.2 側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計 抽芯距的計算 S抽=h+(6～10)= 40+10 =50mm 滑塊傾角的確定 本例抽芯距較小，選擇α=10。 確定抽芯方式： 此模具滑塊較大，考慮到滑塊運動的平穩(wěn)性和抽芯力較大，采用油缸抽芯。 油缸抽芯結(jié)構(gòu) 大滑塊座子 6 壓鑄機的選擇 6.1 計算鑄件的體積和重量 1 計算塑件的

21、體積：V=2227289.30ｍｍ3（過程略） 2 計算塑件的重量：根據(jù)有關(guān)手冊查得ρ=2.7ｇ/cｍ3 所以，塑件的重量為：W=ρV＝6.014kｇ 根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模一件的模具結(jié)構(gòu)，考慮外形尺寸及注射時所需的壓力情況，參考模具設(shè)計手冊初選冷室800噸壓鑄機。 6.2 模具閉合高度的確定和校核 6.2.1 模具閉合高度的確定 根據(jù)標準模架各模板尺寸及模具設(shè)計的其他零件尺寸： 定模座板H定=195mm，無壓板（壓板與座板整體式的） 后模座板：255mm 模腳H模=175mm 模具閉合高度： H閉=195+255+175=625m

22、m 6.2.2 模具安裝部分的校核 該模具的外形尺寸為880mm920mm ，yzm8000kn型壓鑄機模板最大杠間距尺寸為920920， 故能滿足模具安裝要求。 Yzm8000kn型壓鑄機機所允許模具的最小厚度為Hmin=350mm，最大厚度Hmax=1200mm即模具滿足Hmin≤H≤Hmax的安裝條件。 6.3 模具開模行程校核 經(jīng)查資料型注射機yzm-800kn的最大開模行程s=700mm,滿足下列所需的出件要求： 1：產(chǎn)品頂出距離為50mm, 2 ；滑塊開模抽芯行程為50m,但采用油缸結(jié)構(gòu)，與開模行程無關(guān)。 經(jīng)驗證XS-ZY-500

23、型注射壓鑄機能滿足使用要求，故可以采用。 7 模架的選擇 本鑄件采用偏心式錐形流道射成型，滑塊結(jié)構(gòu)采用油缸抽芯結(jié)構(gòu)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式，選擇sch型壓鑄模架。 圖7.1 模架 7 結(jié)論 這套模具是通訊設(shè)備一個900兆雙工濾波器的模具，在市面上較多這類型東西，像華為，中興、京信、摩比都在做這類產(chǎn)品，900兆雙工濾波器的模具設(shè)計結(jié)構(gòu)有很多，有設(shè)計在2000噸機上生產(chǎn)的，有設(shè)計1600噸機上生產(chǎn)的，也有選擇1250噸機上生產(chǎn)的，唯獨我這套模具是在800kn機上生產(chǎn)，生產(chǎn)出來產(chǎn)品合格率也是最好的，達到了100%。其余據(jù)我所知都有些不同問題，當時模具產(chǎn)品一試樣

24、在通訊行業(yè)造成不小轟動。有兩家公司多給我們10萬開同類型模具（比較其他公司）。 這套產(chǎn)品的模具，投影面積達到了鎖模力的極限值，因此必須控制壓射比壓，當生產(chǎn)時提高了壓射比壓鎖模力就會不夠，因此設(shè)計之初，就鎖定以后只能用多大的壓射比壓生產(chǎn)，為了讓壓射比壓達到理想值我專門做了一個110料室。其二，根據(jù)產(chǎn)品壁厚情況和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，鎖定內(nèi)澆口速度為36m/s.然后就確定了內(nèi)澆口截面積。根據(jù)壓射需要的狀態(tài)我設(shè)計成錐形流道和扇形流道相結(jié)合的分流道，為了提高模具溫度設(shè)計成梯形截面積的流道，使它給模具的熱載荷最大。這個產(chǎn)品要求變形小，做了以下幾個改良：(a )在模架上我采用剛度最好的SCH模架，模架全部做調(diào)質(zhì)處理

25、，提高他的耐磨性和抗變形的強度，模架厚度安全值我調(diào)到200%。(b)采用一個整體面式進料，產(chǎn)品在收縮和成型過程比較可控，從而降低收縮引起的變形，(c)產(chǎn)品頂出變形也是這能否保證產(chǎn)品變形的關(guān)鍵所在，頂出時頂針板如果變形大就會使頂針不在一個面上，局部不在設(shè)計位置，低下去的位置就會頂出不同步，先動作的頂針就會把產(chǎn)品頂變形。采用的方法是加厚頂針板，厚度為要求的兩倍，然后對頂針板熱處理增加強度。 這套模具結(jié)構(gòu)雖不復(fù)雜，但運用的知識面廣，做出來后的效果是同行業(yè)中最好的，生產(chǎn)成本最低，合格率是最好的。是理論結(jié)合實踐比較完美的一幅作品。 【參考文獻】 [1] 機械設(shè)計手冊 [2] 壓鑄模具設(shè)計手冊。 [3] 壓鑄成型工藝 附 圖 注：此處要將非標準的零件圖和模具裝配圖附在此處。（零件圖要用A4紙，裝配圖用A2紙，可以電腦繪圖，也可以手繪）。 12