单元5-2-1“4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计课件讲解

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1、学习情境5 铝合金压铸模具设计与制造 “4冲50型汽缸盖”压铸成型工艺分析 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 “4冲50型汽缸盖”压铸模具计算机辅助设计 “4冲50型汽缸盖”压铸模具制造 “4冲50型汽缸盖”压铸模具装配、试模 学习情境5 铝合金压铸模具设计与制造 设计任务简介 产品名称： 4C50缸盖 材料： YL113（ADC12） 产量： 10万/年 型腔数量： 1 CAV. 模具类型： 冷压室压铸模 产品收缩率： 0.40.6 技术要求： 表面质量要求比较高，气密性实验（要求在充气压力 705KPa下，不允许泄露 ） 4C50缸盖三维图 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 4冲5

2、0型汽缸盖模具结构设计方案分析 1.要求分析 了解压铸件图纸要求，进行压铸件结构工 艺性、尺寸精度、材料、生产批量、客户 特殊要求分析 确定压铸模具类型 确定压铸模具结构 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 根据图纸要求，本零件的材料是铝合金，牌号YL113 （ADC12），属于典型的压铸壳体零件，无侧向分型机构 ，采用一模一腔，平均壁厚为3mm，适合与压铸成型，尺 寸精度主要体现在内腔和密封槽上。 2.模具结构方案的确定方法： 根据压铸件的生产批量及压铸件精度要求确定模具型腔 数目。 根据压铸件的形状尺寸大小确定模具成型零件的结构形 式、浇注系统、推出机构、冷却形式。 1.按分型面和型腔的

3、相对位置分类 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 分型面的基本类型 (a) (b) (c) (d) (e) “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 分型面的基本类型： (a) (b) (c) (d) (a)平直分型面 (b)倾斜分型面 (c)阶梯分型面 (d)曲面分型面 按分型面的形状分类 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 单分型面 压铸模通常只有一个分型面，称为单分型面; 多分型面 对于有些压铸件，由于结构的特殊件，以及为了使模 具更好地适应压铸生产的工艺要求，往往需要再增设一个或两个 辅助分型面，称为多分型面。 分型面的基本类型： 分型面应选在压铸件外形轮廓尺寸的最大截面处； 分型面的

4、选择应使压铸件开模后留在动模； 分型面选择应保证压铸件的尺寸精度和表面质量； 分型面的选择应有利于排气； 分型面的选择应有利于模具加工； 分型面的选择应尽量防止减少侧向抽芯。 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 分型面的选择原则： “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 分型面的选择原则： （a) 分型面对脱模的影响 （b）分型面对同轴度的影响 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 分型面的选择原则： （a) 分型面对尺寸精度的影响 （b）分型面对外观质量的影响 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 （a) 分型面对排气的影响 （b）分型面对模具加工的影响 分型面的选择原则： “4冲50型汽缸

5、盖”压铸模具结构设计 （a) 分型面对侧向抽芯的影响 分型面的选择原则： “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 不同种类分型的典型案例 分型面的选择原则： 分型面的确定 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 图2 分型面 分型面选择应该在铸件投影面积最大位置处，尽 量取在料流末端，有利于型腔中的空气全部顺利排出 ，保证压铸件的质量，分型面位置如图所示。 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 型腔数目的确定及型腔的排列 模具型腔数目一般都是由客户确定，然后模具制造公 司根据具体情况进行校核确认，校核的内容一般包括班产 量、客户的压铸机参数等，分析得出由于该压铸件采用一 模一腔，因此尽量将型腔布置

6、在模具中间，锁模力必须均 匀，受力平衡的模具可以有效的避免飞铝、跑料的现象， 提高产品的质量。 .浇注系统的组成 浇注系统主要由直浇道、横浇道、内浇口和余料等组成。 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 内浇口设计 1.内浇口的种类和特点 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 此产品选择卧式冷压室压铸机成型，选择侧浇口进料，根据此产品的 特征，一般选择在天侧或者地侧进料的方式，如图所示。 进料方向的确定 若从地侧进料，左边的台阶形状 将可能阻碍铝液的流动，而天侧 产品形状比较简单，有利于浇口 的布置，同时有助于去除压铸成 型后残余在产品上的浇铸系统， 因此

7、确定天侧为进料方向，后期 通过CAE流道模拟分析验证。 内浇口的尺寸选择 （1）内浇口的厚度 对于薄壁复杂压铸件，宜采用较薄的内浇口，以保持必要的充型速 度；一般结构的压铸件以取较厚的内浇口为主， 使充型平稳，并且有利 于改善排气条件。 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 内浇口的宽度和长度 内浇口的宽度和长度经验数值见下表： （3）内浇口的截面积计算 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 Ag = 重量G重量系数k/（密度速度v 时间t） （1）内浇口位置应使熔融合金进入型腔后，首先充填型腔深处难以排气的 部位； （2）除特大型压铸件，一般内浇口的数量以单个为主； （3）内浇口的位置应尽量

8、避免熔融合金直冲型芯或型腔侧壁； （4）内浇口的位置应使熔融合金流程最短，不过多改变流向； （5）应设在压铸件较厚的部位； （6）内浇口的引入位置不应引起压铸件的收缩变形； （7）有时设在热节处，提高补缩效果； （8）对精度要求较高、表面粗糙值小且不加工的部位，不宜布置内浇口。 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计“4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计“4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 内浇口位置的选择原则 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 增压阶压阶 段 保压阶压阶 段 CAE的分析结果 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 开始压射（慢压射阶段） 慢压射与快压射转换位置 浇注系统的设计

9、： “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 内浇口的设计 内浇口设计有三个步骤： （1）计算内浇口截面积； （2）根据经验值选择内浇口厚度； （3）根据内浇口截面积与内浇口厚度，计算得出内浇口长度； （1）计算内浇口截面积； Ag = 重量G重量系数k/（密度速度v 时间t） 其中 k：重量系数，一般取1.11.5，成型困难的产品取大值，成型容易 的产品取小值。 v：充填速度，铝合金一般为30 55m/s，壁厚厚的速度取小值，壁 厚薄的速度取大值。本产品壁厚为1.8mm,属于壁薄件，所以速度可选 40m/s。 t：充填时间，0.01 0.3s。金属液流动路程长的取大值，路程短的 取小值，根据此零

10、件分析，可选0.02s。 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 内浇口的设计 （2）选择内浇口厚度； 通过经验公式我们计算已得出内浇口面积。 内浇口的厚度对金属液的充型影响较大，一般情况下，当铸件较薄并要求 外观轮廓清晰时，内浇口厚度要求较薄，但内浇口过薄，金属液喷泉严重， 甚至会堵塞排气通道，使铸件表面出现麻点和气泡。 当铸件内部组织要求致密时可采用较厚的浇口，这样有利于压力的传递， 但内浇口太厚，充填速度过低可能会导致铸件轮廓不清，去除浇口比较困难 。 内浇口厚度的经验数据见表1. 本产品壁厚为1.8-2.5mm，属于简单类零件，并且产品表面需要电镀， 对轮廓要求较高。同时内部也不能有气孔

11、，以免电镀加热时起泡，综合考虑 ，我们初步选定内浇口厚度为1.1mm。 表1 内浇口厚度的经验数据 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 （3）计算内浇口宽度； 根据计算出来的内浇口面积81mm2，内浇口厚度选择为1.5mm，我们可 以得出内浇口的宽度即为 54mm。内浇口如图9所示。 内浇口的设计 图9 内浇口 横浇道设计 1.横浇道的截面形状和尺寸 横浇道最基本的截面形状有四种：圆形、方形、矩形和梯形。 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 2.横浇道的布置与长度 横浇道一般设置在定模，其截面在长度方向应保持缓慢过渡，不允 许有突然的扩张或缩小，以免形成低压区而使熔融合金产生涡流。 “4冲

12、50型汽缸盖”压铸模具结构设计 卧式冷压室压铸机横浇道位置 （a）扩张式 （b）圆弧收缩式 （c）多道式 （d）扩张分支式 横浇道的长度一般取30-40mm左右，也可按下式计算： 在多型腔压铸模中，横浇道的结构，如 右图所示，其尺寸： “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 3.横浇道与内浇口和压铸件之间的连接方式 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 浇注系统的设计： 横浇道的设计 图图10 横浇浇道 此产品高度只有45mm，属于型腔深度较浅的模具，此类模具较容易成 型，但在设计时必须按照左图的原则，考虑铝液流动的同步性，通过铝液 将型腔内的空气排除；在设

13、计横浇道的时候要注意截面形状由大到小的原 则，由于压铸模具在成型的时候，必须具备高温、高速和高压的条件，且 铝液需要足够的加速距离，综合上述因素，本产品设计了如左图所示的横 流道，右图为设计的产品与浇口系统三维图形。 直流道设计 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 （1）根据所需压射比压和压室充满度，选择压室和料桶的内径D； （2）浇口套的长度小于冲头的跟踪距离； （3）横浇道入口应开设在压室上部内径2/3以上部位，避免金属液在重力 作用下进入横浇道，防止余料提前凝固。 （4）分流锥上形成的余料的凹腔尺寸等于横浇道的深度，直径与料桶相 等，周圈的脱模斜度约5度，如图10-9所示； （5）压室

14、和料桶的内孔，应在热处理和 精磨后，再沿轴线方向进行研磨，其表面 粗糙度不大于Ra0.2m。 根据实际经验公式： 冲头截面积= 内浇口面积Agk（k为系 数，根据成型难易程度选择12-20）； 由此可得，4C50缸盖理论冲头截面积= 1.溢流槽的设计 （1）溢流槽位置的选择 通常设置在熔融合金最后冲击或最后充填的部位，以及熔融合金汇流、 易裹入气体和产生涡流的部位，或铸件过厚、过薄的部位。 排溢系统的设计 排溢系统由排气槽和溢流槽两大部分组成 。 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 （2）溢流槽的截面形状和尺寸 溢流槽的截面形状有三种，生产中常用、型，在调节模具热平衡 时用型。 “4冲50型

15、汽缸盖”压铸模具结构设计 （a）溢流槽进料处不允许残留 （b）溢流槽进料处允许残留 图11 溢流槽的结构形式 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 溢流槽的结构形式： 排溢系统的设计： “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计“4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 溢流槽的设计 图12 溢流槽的方案 溢流槽的设计原则与技巧有以下几点： （1）溢流槽应分布在离浇口最远处，如图12A； （2）溢流槽应分布在铝液交汇处； （3）溢流槽应尽量分布在靠近预制孔处，如图12B； （4）溢流槽应分布在回流处，如图12B； （5）溢流槽的大小与深度必须与产品重量、投影面积、浇口流量成正比； （6）溢流槽尾部必须注意排气方便用加工中心加工出来。 2.排气槽的设计 （1）排气槽位置的选择 尽可能设在分型面上，以便脱模；应设在动模或定模的同一侧；为防 止熔融合金向外喷溅，可在溢流槽后端开设曲折形的排气槽。 （2）排气槽的形状和尺寸 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计 “4冲50型汽缸盖”压铸模具结构设计