壓鑄課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱(chēng)： 壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì) 題 目： “#”壓鑄工藝與模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)電工程 系： 材料加工 專(zhuān) 業(yè)： 材料成形與控制工程 班 級(jí)： 材成# 學(xué) 號(hào)： # 學(xué)生姓名： # 起訖日期： 2012.12.1012.28 指導(dǎo)教師： 李 克 職稱(chēng)： 教授 審核日期： 1 設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備工作11.1 零件分析11.2 初步確定設(shè)計(jì)方案12 壓鑄件工藝分析22.1 壓鑄合金工藝分析22.2 壓鑄件工藝分析22.3 分型面的選擇23 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)43.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)43.2 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)63.2.1溢流槽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)63.2.2溢流槽位置的選擇64 壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)84.1 壓鑄機(jī)的選擇84.1.1 確定模具分型面上鑄件的總投影面積84.1.2 確定壓射比壓94.1.3根據(jù)鑄件的材料、結(jié)構(gòu)、壁厚：94.2 型腔和型芯尺寸的設(shè)計(jì)94.3 鑲塊、型芯、模板的設(shè)計(jì)114.3.1 鑲塊的設(shè)計(jì)114.3.2 模板的設(shè)計(jì)124.4 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)134.5 推出機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)145壓鑄?？傃b技術(shù)要求155.1結(jié)構(gòu)零件的公差和配合155.2壓鑄?？傃b技術(shù)要求155.3壓鑄模的材料選擇和熱處理156 壓鑄工藝流程17參考文獻(xiàn)181 設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備工作1.1 零件分析金屬壓鑄成型是將熔融的金屬液在較高的壓力下，以高速的填充入壓鑄模型腔，并使金屬液在高壓狀態(tài)下凝固而形成金屬壓鑄件的過(guò)程。它是目前所有金屬鑄造成型方法中效率最高的一種。隨著金屬壓鑄成型技術(shù)的發(fā)展，金屬壓鑄成型技術(shù)與塑料注射成型、金屬板的沖壓成型并列為三大成型體系。金屬壓鑄成型的顯著特點(diǎn)是：可以成型形狀復(fù)雜、壁薄的有色金屬結(jié)構(gòu)件，是一種高效率、高精度、高互換性、低消耗的精密零件成型技術(shù)。金屬壓鑄成型的過(guò)程是將熔融的金屬液注入壓鑄機(jī)的壓室，在壓射沖頭的高壓作用下，高速度地推動(dòng)金屬液經(jīng)過(guò)壓鑄模具的澆注系統(tǒng)，注入并充滿型腔，通過(guò)冷卻、結(jié)晶、固化等過(guò)程，成型相應(yīng)的金屬壓鑄件。1.2 初步確定設(shè)計(jì)方案1、此鑄件的材料為ZL102，應(yīng)在適當(dāng)?shù)臏囟认铝鲃?dòng)性較好是澆注，使能充滿型腔。2、鑄件的精度為6級(jí)，采用壓力鑄造的方法能達(dá)到此精度。3、確定壓鑄工藝及模具制造能力。4、確定壓鑄模結(jié)構(gòu)（包括型腔數(shù)目，模板的尺寸設(shè)計(jì)，導(dǎo)柱、導(dǎo)套盡量使用國(guó)標(biāo)能縮短制造周期，以及采用型芯、型腔鑲塊節(jié)約貴重金屬）。5、模具設(shè)計(jì)是要留收縮率尺寸。2 壓鑄件工藝分析2.1 壓鑄合金工藝分析鋁合金具有良好的壓鑄性能，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性都很好。鋁合金的密度小比強(qiáng)度和比剛度高是其突出的優(yōu)點(diǎn)。鋁合金的高溫力學(xué)性能也很好，在低溫下工作是同樣保持良好的力學(xué)性能，且鋁合金熔鑄工藝簡(jiǎn)單，成形和切削加工性能良好，有較高的力學(xué)性能和耐蝕性，但在熔煉的時(shí)，鋁液要在溶劑保護(hù)下進(jìn)行熔煉和保溫，以防合金液吸氣和產(chǎn)生氧化夾雜物。2.2 壓鑄件工藝分析為了從根本上防止壓鑄件產(chǎn)生缺陷，比以低成本，連續(xù)不斷地生產(chǎn)高質(zhì)量的壓鑄件，必須使壓鑄件的結(jié)構(gòu)適合于壓鑄。主要對(duì)鑄件的壁厚、圓角、筋、出型斜度，孔，螺紋、加工余量、文字、標(biāo)志、圖案等進(jìn)行分析。對(duì)次鑄件壁厚均勻適合壓鑄。鑄件本身有斜度且能減少出型時(shí)與型壁的摩擦。鑄件邊緣有孔且與型芯方向一致，所以在鑄造時(shí)鑄出。鑄件上有螺紋與型芯方向垂直，不宜在鑄造時(shí)鑄出，且螺紋的鑄造模具加工時(shí)相當(dāng)?shù)睦щy，所以螺紋在鑄件鑄出后進(jìn)行加工。1）該壓鑄件尺寸比較小，一般精度等級(jí)，為降低設(shè)計(jì)難度和設(shè)計(jì)周期，應(yīng)采一模一腔，且需要對(duì)壓鑄件去除澆口廢料。 2）為了節(jié)約成本和方便加工與熱處理，型腔型芯均采用鑲塊式結(jié)構(gòu)。3) 零件的密度為2.65，重量約為25.94g。 4) 為了提高生產(chǎn)效率并且考慮到鋁合金的熔點(diǎn),選用冷室臥式壓鑄機(jī)用鑄模。2.3 分型面的選擇在分型面選擇的時(shí)候有兩種方案：首先考慮模具起模時(shí)，鑄件留在動(dòng)模上，所以有（圖1）所視與兩種方案。方案：方案容易起模，易使鑄件留在動(dòng)模上，起模方便，適合本鑄件的起模方式。方案：易留在定模上，不適合。綜上所述，選用方案，分型面形式見(jiàn)圖（1）。 （圖1）零件圖3 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)對(duì)鑄件的結(jié)構(gòu)分析，鑄件是板件，對(duì)澆注系統(tǒng)的選擇可選擇側(cè)澆口，在澆注時(shí)金屬液從型腔側(cè)面導(dǎo)入，然后自下而上推向進(jìn)型腔，有利于金屬液的充填和排氣。澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)（圖2）。 （圖2）鑄件圖對(duì)澆注系統(tǒng)尺寸的選擇 如（圖3） L2+3L1 h22h h3=2L1 （圖3）橫澆道與內(nèi)澆口和鑄件之間的連接方式H鑄件平均壁厚為2.7 取h1=1.2；L1=2；h2=4（圖4）橫澆道尺寸 根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)和尺寸，b取3.5，h取4。3.2 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2.1溢流槽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）正確布置溢流槽在模具中的位置1）是金屬液在橫澆道內(nèi)或進(jìn)入型腔后最先沖擊的部位。2）是受金屬液沖擊型芯后面或多股金屬液相匯合處容易產(chǎn)生渦流裹氣或氧化夾雜的部位。3）是金屬液最后充填的部位。4）是型腔溫度較低的部位。5）內(nèi)澆口兩側(cè)或其他金屬液不能直接充填的死角部位。6）其他需控制局部金屬液流動(dòng)狀態(tài)以消除疵病的部位。（2）溢流槽的溢流口總截面積應(yīng)小于內(nèi)澆口的總截面積。（3）采用多個(gè)單獨(dú)的溢流槽要比一個(gè)同等容積的溢流槽，更容易控制從壓鑄件周?chē)魏尾糠滞饬鞯慕饘僖骸＃?）根據(jù)溢流槽的作用確定其容積。3.2.2溢流槽位置的選擇溢流槽位置的選擇應(yīng)遵循如下的原則：（1）溢流槽應(yīng)開(kāi)設(shè)在金屬液最先沖擊的部位，排除金屬液流前頭的氣體和冷污金屬液，穩(wěn)定流態(tài)狀態(tài)，減少渦流。（2）溢流槽應(yīng)開(kāi)設(shè)在兩股金屬液流會(huì)和的地方，清除集中于該處的氣體、冷污金屬液和冷料殘?jiān)取＃?）溢流槽應(yīng)開(kāi)設(shè)在內(nèi)澆口兩側(cè)或金屬液不能順利充填的死角區(qū)域，起到引流充填的作用。（4）溢流槽應(yīng)開(kāi)設(shè)在壓鑄件局部壁厚的地方，并且增大其容量和溢流口的厚度，以便將氣體。夾渣和縮松轉(zhuǎn)移到該處，改善壓鑄件厚壁處的質(zhì)量。（5）溢流槽應(yīng)開(kāi)設(shè)在金屬液昨晚充填的地方，以改善模具的熱平衡狀態(tài)和充填排氣條件。（6）溢流槽應(yīng)的開(kāi)設(shè)應(yīng)防止壓鑄件的變形，并要求不影響壓鑄件的外觀。在排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因?yàn)榇髓T件是中心澆口澆注，澆注是有利于排氣和充填，所以只需在分型面設(shè)置排氣在澆注的槽，這樣便可充滿。溢流槽可不設(shè)，在試模的時(shí)候如出現(xiàn)因渦流引起的缺陷時(shí)，或者是出現(xiàn)逐漸末段出現(xiàn)收縮變形可增設(shè)溢流槽，具體位置與尺寸如（圖5）。（圖5）溢流槽 4 壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 壓鑄機(jī)的選擇合理的選擇壓鑄機(jī)，設(shè)計(jì)壓鑄模時(shí)，應(yīng)熟悉壓鑄機(jī)的特性和技術(shù)規(guī)格，通過(guò)必要的設(shè)計(jì)計(jì)算，合理的選擇壓鑄機(jī)。計(jì)算脹型力：鎖模力是表示壓鑄機(jī)最基本參數(shù)，其作用是克服壓鑄充填時(shí)的脹型力，使模具分型面不致張開(kāi)，故設(shè)計(jì)壓鑄模時(shí)，首先確定脹型力的大小來(lái)選擇壓鑄機(jī)，當(dāng)壓鑄機(jī)的鎖模力大于脹行力，則可認(rèn)為該壓鑄機(jī)可以使用。鎖模力和脹型力的關(guān)系式見(jiàn)式（1）：（1）壓鑄時(shí)的反壓力； 作用與滑塊楔緊面上的法向反壓力； 安全系數(shù)。反壓力的計(jì)算： = 鑄件總投影面積 P 壓射比壓4.1.1 確定模具分型面上鑄件的總投影面積 投影面積見(jiàn)公式（2） F=F鑄+F澆+F余+F溢（厘米2）.（2） F鑄鑄件在分型面上的投影面積； F澆澆道內(nèi)澆口在分型面上的投影面積； F余余料在分型面上的投影面積； F溢溢流槽在分型面上的投影面積。4.1.2 確定壓射比壓4.1.3根據(jù)鑄件的材料、結(jié)構(gòu)、壁厚：選450600公斤/厘米2 此件選用壓射比壓為500 公斤/厘米2根據(jù)要求選擇J1113A型臥室冷室壓鑄機(jī)。壓室為D=40mm4.2 型腔和型芯尺寸的設(shè)計(jì)型腔尺寸計(jì)算見(jiàn)公式（3）：Y+a=(Y0+KY0-n)+a（3） 型芯尺寸計(jì)算見(jiàn)公式（4）：Y-a=(Y0+KY0+n)-a .（4）Y0鑄件的公稱(chēng)尺寸；n 補(bǔ)償和磨損系數(shù)。取n=0.7；鑄件偏差；（如 表1）a 模具成型部分的制造偏差；（如 表1）K 壓鑄件的計(jì)算收縮率。（如 表2）表1 按鑄件公差所推薦的模具制造公差（GB6級(jí)）公稱(chēng)尺寸133661010181830305050800.0600.0800.1000.1200.1400.1700.200a0.0120.0160.0200.0240.0280.0340.040表2 鑄件計(jì)算收縮率推薦值收 縮 條 件阻礙收縮混合收縮自由收縮計(jì) 算 收 縮 率（%）鋁合金0.40.60.60.80.81.0型腔成型尺寸計(jì)算：(單位：mm)（圖6）鑄件成型尺寸標(biāo)號(hào)型腔尺寸 1、77+0.20077.32+0.040 2、27+0.14027.06+0.028 3、14+0.12014.00+0.024 4、12+0.12011.99+0.024型腔深度尺寸 5、13+0.12012.99+0.024 6、7+0.1006.97+0.020 7、6+0.1005.97+0.020 型芯尺寸 8、73-0.20073.58-0.040 9、9-0.1009.06-0.020 10、5.5-0.0805.59-0.016 11、23.5-0.14023.74-0.028 型芯高度尺寸 12、3.5-0.0803.58-0.016 13、6-0.1006.12+0.020 4.3 鑲塊、型芯、模板的設(shè)計(jì)4.3.1 鑲塊的設(shè)計(jì)為了節(jié)約貴重金屬，所以在與金屬液接觸的部分制作成鑲塊，型芯，型腔按照上述尺寸才用H13制造，澆道與金屬液接觸部分也有H13制作成鑲塊。（圖7）鑲塊尺寸 如（圖7）所示，具體尺寸如下：(單位：mm) h=30 C=3.5H=8 H2=204.3.2 模板的設(shè)計(jì)模板設(shè)計(jì)是要合理，能使模具制造出來(lái)安裝在所選的壓鑄機(jī)上。并且要滿足：H行程H1+H2+b+aH行程壓鑄機(jī)開(kāi)模行程;H1動(dòng)模零件高度;H2定模零件高度;b鑄件澆道總厚度; a取件時(shí)鑄件與動(dòng)、定模之間的最小距離。1)套板尺寸：套板的壁厚根據(jù)鑲塊的尺寸來(lái)確定，取套板的壁厚為75mm 2)動(dòng)模支撐板厚：選擇20mm 3)推桿固定板的尺寸： 根據(jù)壓鑄機(jī)的型號(hào)選，厚為20（單位：mm） 4)模座的設(shè)計(jì)： 定模座板：根據(jù)套板尺寸選為 （單位：mm） 動(dòng)模墊塊與座板：具體尺寸如（圖9）所示（圖9）積木式模座4.4 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 尺寸如（圖10）所示 （圖10）導(dǎo)柱與導(dǎo)套4.5 推出機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)，選擇推桿推出方式為推桿推出，推桿的總數(shù)為5。推桿形式見(jiàn)圖（11）（圖11）復(fù)位桿、推桿結(jié)構(gòu)在合模時(shí)需要有復(fù)位機(jī)構(gòu)，所以設(shè)置復(fù)位桿，且直徑為12mm，個(gè)數(shù)為4。5壓鑄?？傃b技術(shù)要求5.1結(jié)構(gòu)零件的公差和配合壓鑄模是高溫條件下進(jìn)行工作，因此在選擇結(jié)構(gòu)零件的極限和配合時(shí)，不僅要求在室溫下達(dá)到一定的裝配精度，而且要求在工作溫度下確保各結(jié)構(gòu)件的穩(wěn)定性，動(dòng)作可靠性，特別是金屬液直接接觸的部位，在充填過(guò)程中受到高壓、高速、高溫金屬液的沖擦和熱交變應(yīng)力作用時(shí)，結(jié)構(gòu)件在位置上所產(chǎn)生偏移以及間隙的變化，都會(huì)影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。結(jié)構(gòu)零件的公差和配合主要考慮：結(jié)構(gòu)零件軸與孔的配合和精度；結(jié)構(gòu)零件的軸向配合；未注公差尺寸的極限偏差；形位公差。5.2壓鑄?？傃b技術(shù)要求壓鑄?？傃b技術(shù)要求包括：壓鑄模裝配圖上需注明的技術(shù)要求；壓鑄模外形和安裝部位的技術(shù)要求；總體裝配精度的技術(shù)要求。5.3壓鑄模的材料選擇和熱處理壓鑄模型腔直接和高溫、高壓和高速充填的金屬液接觸，在短時(shí)間內(nèi)溫度變化很大，所以壓鑄模的工作環(huán)境十分惡劣，因此對(duì)壓鑄模材料的選擇應(yīng)慎重。壓鑄模主要零件的材料選用及熱處理要求見(jiàn)表7-1表7-1 壓鑄模的材料選擇和熱處理方法6 壓鑄工藝流程（圖11）壓鑄工藝流程圖參考文獻(xiàn)1壓鑄模及壓鑄工藝課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 黃勇編 沈陽(yáng)理工大學(xué)材料學(xué)院 20052鑄造手冊(cè)特種鑄造. 王君卿編 機(jī)械工業(yè)出版社， 20023模具實(shí)用技術(shù)叢書(shū)編委會(huì). 壓鑄模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 機(jī)械工業(yè)出版社， 20054 壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組. 壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社. 19815 孫保純. 現(xiàn)代壓鑄技術(shù). 東北大學(xué)出版社， 19966壓鑄模具工程師手冊(cè) 姜銀方、股衛(wèi)星主編， 機(jī)械工業(yè)出版社， 20097鑄造手冊(cè).鑄造工藝5中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì) 編，北京-機(jī)械工業(yè)出版社，2004.058壓鑄工藝與模具設(shè)計(jì) 楊裕國(guó)主編， 機(jī)械工業(yè)出版社， 2000