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1、目目 录录 1 前言 1 1.1 课题内容 1 1.2 课题背景. 1 1.3 课题的来源及要求. 2 1.4 模具国内外发展概况. 2 2 总体方案设计. 4 2.1 零件工艺分析. 4 2.1.1 铸件尺寸精度. 5 2.1.2 模具材料的选择. 5 2.1.3 脱模斜度. 6 2.2 压铸机的选择 6 2.3 绘制铸件毛坯图 8 2.4 对模具结构的初步分析. 9 2.4.1 分型面的选择. 9 2.4.2 浇注系统的设计.10 2.5 排溢系统设计. 11 2.6 减振器接头压铸模具总体方案设计. 13 2.6.1 设计压铸模的基本要求. 13 2.6.2 总体方案的设计. 14 2.
2、7 模架与成型零件的设计. 14 2.7.1 冷却系统设计. 14 2.7.2 导柱和导套的设计15 2.7.3 模板的设计. 17 2.8 推出机构的设计. 18 2.9 推出机构的复位与导向. 20 2.10 侧抽芯的设计21 2.11 确定各模板尺寸21 2.12 成形零件尺寸计算24 3 型腔工艺分析及加工仿真 27 4 三维装备图及爆炸视图. 30 5 结论. 32 参考文献 33 致谢 34 附录 35 1 前言 1.1 课题内容 设计一套减振器接头压铸模具。 1.21.2 课题背景课题背景 压铸是压力铸造的简称，是铸造液态模锻的一种方法。 压铸模锻工艺 是一种在专用的压铸模锻机上
3、完成的工艺。它的基本工艺过程是：金属液先 低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面，它随着金属液 的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达 到锻态的破碎晶粒 压铸是将熔融状态或半熔融状态合金浇入压铸机的压室，在 高压力的作用下，以极高的速度充填在压铸模的型腔内，并在高压下使熔融合 金冷却凝固而成形的高效益、高效率的精密铸造方法。高压力和高速度是压铸 时熔融合金充填成形过程的两大特点，也是压铸与其其他铸造方法最根本的区 别所在。作为压铸成型加工的主要工具之一的压铸模具，在质量、精度、制造 周期以及压铸成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、
4、 产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和 速度。随着合金新品种的不断出现以及合金制品在结构、外观上要求的日益提 高，使产品的设计和模具设计过程变得越来越复杂。而传统的模具设计是在二 维环境下采用手工绘图的方式进行的，已经很难满足这种发展变化的需要。过 去模具设计工作主要依靠设计人员的经验，模具的加工制造又在很大程度上依 赖于生产者的操作技能，因此存在模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、 使用寿命短等缺陷。 压铸模具 CADCAM 技术的应用，从根本上改变了传统的产品开发和模具加 工方式，大大地提高了产品的质量、缩短了开发周期、降低了生产成本、强有 力 地推动了
5、模具工业的发展。一些大型的商品化 CADCAM 软件，如 ProEngineer、Cimatron、Flow-3D 等，都已开发出专门用于压铸模具设计的 功能模块，为模具设计提供了十分方便的工具。有资料统计表明，采用 CAD 技 术可以使模具设计时间缩短 50。在欧美一些工业发达的国家，CADCAM 已经 成为模具行业一种普遍应用的技术。在 CAD 应用方面，已经超越了甩掉图板、 二维绘图的初级阶段。在模具设计中采用三维 CAD 软件的企业已经接近 90。 目前，国内也有不少企业开始应用 CAD 软件进行模具设计。 ProE、Flow-3D 等软件在压铸模具设计中的应用，成功地弥补了传统设 计
6、 方法的不足，制品几何造型、分型面的创建、模具的结构设计，都是基于同一 数 据库进行的，既方便，又易保证制品的精度。 1.31.3 课题的来源及要求课题的来源及要求 本课题来源于盐城市江动集团。 A、产品的压铸加工工艺； B、制品测绘、工程图绘制、三维造型及结构优化； C、制品模具设计（全套工程图及三维造型） ； D、上下型腔的加工工艺分析、工艺规程、数控仿真加工及下型腔的工艺卡 片； 1.41.4 模具国内外发展概况模具国内外发展概况 模具,是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家 电和通讯等产品中，6080的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决 定 着产品质量的高低，
7、因此，模具被称之为“百业之母” 。模具又是“效益放大器” ， 用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。 压铸是一种精密的铸造方法，经由压铸而铸成的压铸件之尺寸公差甚小,表 面精度甚高，在大多数的情况下，压铸件不需再车削加工即可装配应用，而且 表 面处理有多种方法可供选择例如电着、电镀喷沙等，螺纹的零件亦可直接铸出。 从一般的照相机件、打字机件、电子计算机件、卫星零件及装饰品等小零件， 以 及汽车、机车、等交通工具的复杂零件大多是利用压铸法制造的。 压铸法有上述的优点，但亦有下列缺点： (a)压铸合金受限制 目前的压铸合金只有锌、锡、铅、铜、镁、铝等六种，其中以铜合金的熔
8、 点最高。最近亦有铸铁压铸的报告，但为了经济上的因素，仍须研究有关之材 质，模具材料及作业方法等。 (b)设备费用昂贵 压铸生产所需之设备诸如压铸机、熔化炉、保温炉及压铸模等费用都相当 的昂贵。 (c)铸件之气密性差 由于熔液经高速充填至压铸模内时，会产生乱流之现象，局部形成气孔或 收缩孔，影响铸件之耐气密性。 根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经 过 行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精 度 将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具 中 的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大
9、 发 展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前 景 十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也 将 提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将 不 断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场 未 来走势的变化。 2 总体方案设计 根据减振器接头压铸模结构特点，为了满足客户能更快更换近似产品，低 成本要求，成型部分采用了镶块结构，这样除了更换成型零件外，其余模具零 件可以重复使用。因为压铸件壁厚较大，要使零件致密，所用压铸机型号要远 大于计算值，以使铸件在低速高压充填条件下成型。为了减少加工
10、和转配过程 中侧向分型于抽芯机构的累积误差，便于侧向抽芯机构的装配维护和顺畅导滑， 侧滑块和侧型芯的定位孔没有采用精密配合设计，而是采用单边留取 0.8mm 间 隙浮动装配设计。在开模时使用侧型芯远离模具中心高温区进行喷涂冷却，使 该区域的金属液凝固时致密，降低气孔率。 2.1 零件工艺分析 图 2-1 减振器接头零件图 图所示为一种减振器接头零件，该压铸件主体形状为旋转体，其中 A、B 、C 三面和直径22、直径 l4 在成形后需进行精加工， 直径 6 孔扩孔后进行攻丝， 加工后不能有孔洞。但这几个部位壁厚较大，极易出现气孔和缩孔。按照生产 效率和设备的要求，经计算模具采用为 1 模 4 件
11、，直径 50、直径 24 的形状通 过侧型芯成型。根据尺寸对零件进行三维造型，采用 Pro/E 三维软件，参数与 文献相关数据一致，造型图 2-2 如下： 图 2-2 减振器接头三维图 综合零件的使用和铸造工艺性能方面的要求，产品选用的是具有优良铸造 和力学性能的 Al-Si-Cu 系铝合金 ZL101。 2.1.1 铸件尺寸精度 铸件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，但还必须充分考虑铝合金的 性 能及成型工艺的特点。由于该铸件要求其外表面光滑，既不会在使用过程中对 人 造成伤害，还要必须考虑其外形的美观。因此该铸件取精度等级为 3 级。 2.1.2 模具材料的选择 压铸模具结构比较复杂，组
12、成一套模具的零件数目较多，而且由于各零件 在 工作中所处的地位、作用不同，对材料的性能要求也不同。总的说来，用于制 作 压铸模具的材料，在质量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性，其次是有一定 的 强度和韧性，再次是易于加工。因此，应根据模具的结构、性能要求和使用条 件、 模具的制造方法，合理地选用模具材料。模具中各个零件的材料选择如下： a导向零件的材料选择包括导套和导柱，由于在开、合模时有相对运动， 成型过程中要承受一定的压力，或偏载负荷，因此要求表面耐磨性好，心部具 有 一定的韧性，本设计中的导向零件选用 T8A，经过渗碳淬火后表面硬度应达到 46- 48HRC； b浇注系统零件的材料选择包
13、括浇口套等，要求具有良好的耐磨表面、耐 蚀性和热硬性，本设计中的浇注系统零件选用 T10A，经过渗碳淬火后表面硬度 应达到 46-48HRC； c顶出机构零件的材料选择包括推杆和复位杆，要求表面耐磨性好，并具 有足够的机械强度，本设计中推杆选用 20CrMnMo,淬火处理后表面硬度达到 40- 45HRC；复位杆选用 20CrMnMo，淬火处理后表面硬度达到 46-48HRC； d模体零件的材料选择包括各种模板、推板、固定板、垫块等，这些零件 要求具有足够的机械强度，在本设计中选用 20CrMnMo，经淬火处理后表面硬度 达到 40-45HRC，可满足上述要求； e定位零件的材料选择包括定位圈
14、和螺钉，要求其具有足够的机械强度， 耐磨性好，考虑上述要求，定位圈选用 T8A，并表面淬火使硬度达到 50- 55HRC； 螺钉选用 45 钢。 2.1.3 脱模斜度 脱模斜度主要是为了便于脱模。脱模斜度的大小与铸件的形状，脱模方向 的 长度，铸件表面质量有密切关系。一般规律为： a铸件的壁厚大时，成形收缩大，脱模斜度要大； c形状复杂的部分要比形状简单的部分有较大的脱模斜度； d型腔的深沟槽部分如加强筋、突脐，需要较大脱模斜度。一般选取 35。 为了使铸件易于从模具内脱出，在设计时必须保证铸件的内外壁具有足够 的 脱模斜度。由于目前还没有比较精确的脱模斜度计算公式，在选择脱模斜度时， 主要还
15、是参照经验数据，根据 ZL101 的性质在设计中选用 3的拔模斜度。 2.7 型腔数目的确定 按照生产效率和设备的要求，经计算模具采用为 1 模 4 件的设计，型腔数 目为 4 2.2 压铸机的选择 本设计中采用的是卧式冷室压铸机。 a) 计算锁模力 锁紧压铸模使之不被胀型力胀开的力，称为锁模力。为了防止 压铸模被胀开，锁模力要大于胀型力在合模方向上的合力，参见压铸模成形 工艺及模具压铸机的选用，其计算公式为： F1K（F2+F3） （2-2） 式中 F1 压铸机应有的锁模力（KN）； K 安全系数，K=1.25； F2 主胀型力、铸件在分型面上的投影面积，包括浇注系统、 溢流、排气系统的面积
16、乘以比压（KN）； F3 分胀型力，作用在滑块锁紧面上的法向分力引起胀型力 之和（KN）。 主胀型力计算公式为 F2=Ap/10 （2-3） 式中 F2 主胀型力（KN） p 压实压力（MPa），见表 2.3； A 铸件在分型面上的投影面积（cm ），多腔模则为各腔投影面积 之和，一般另加 30%作为浇注系统与溢流排气系统的面积。 表 2-3 压实压力推荐值 压铸合金类型锌合金铝合金镁合金铜合金 一般件13-2030-5030-5040-50 承载件20-3050-8050-8050-80 耐气密性件25-4080-12080-10060-100 电镀件20-30 在这里压射比压选 40MPa。 F2=Ap/10=1320KN 综合考虑斜滑块部分所需的锁模力，模具的空间尺寸，选用国产的中等型 号冷室卧式压铸机 J113 进行生产。 表 2-4 J113 型冷室卧式压铸机的主要参数 项目名称数值项目名称数值 锁模力/KN4000压室直径/m
