压铸模设计说明书

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1、在现代机械制造工业中，模具工业已经成为国民经济中非常重要 的行业。现代产品的大批量生产有两方面的基本要求，一是技术上要 求产品的质量严格符合图样设计要求；二是经济上要求产品的成本 低、生产效率高，即将单件产品的加工工时减少到最低限度，以最少 的能耗达到产品结构的特性和使用要求。模具因其设计的多样化。成 形产品的再现性和质量的可控制性，使其在现代成形方法中，在提高 产品的质量与产生效益。降低能耗等方面发挥着极其重要的作用。采 用模具成形技术生产零部件已经成为现代工业生产的重要手段和工 艺发展方向。许多新产品的开发生产，在很大程度上依赖与模具的设 计与制造，特别是在汽车、摩托车、家电、电子和航天工

2、业中显得尤 为重要。模具设计水平的高低和模具制造水平的强弱，已经成为衡量 一个国家机械制造水平的重要标志之一，直接影响到国民经济中许多 行业的发展。压铸是压力铸造的简称。压力铸造是将熔融的合金液注入压铸机 的压室中，压室中的压射冲头以高压、高速将其充填入金属模具的型 腔，并在高压下冷却凝固成形为金属零件的一种方法。铸造是一门科 学技术，也是历史上最悠久的一种金属成形工艺，它促进了社会生产 力的发展，是标志一个民族具有悠久历史文化的见证，也是人类智慧 和文明的记载者。第一章压铸设计的特点压力铸造的主要成形工艺特征是液态金属以高压、高速充填金属 模具的型腔，并且在高压下结晶、凝固和成形，因此压铸成

3、形过程中 金属液流动的状态将会影响到压铸件的质量。同时，针对压铸的工艺 特点，压铸件的结构工艺性对压铸件质量的影响也需要引起足够的重 视。压铸机是压力铸造的基本设备，压铸的过程是通过压铸机实现的。 压铸机一般可分为热压室压铸机和冷压室压铸机两大类，本次设计使 用的是冷压室压铸机。冷压室压铸机的压室与熔化合金的坩埚是分开的，压铸时，需要 从熔化炉的坩埚内盛取金属液注入压室后再进行压铸。按照压铸模与 压室的相对位置，冷压室压铸机又可分为立式、卧式和全立式三种形 式。本次设计选用的是卧式压铸机。1.1压铸成形的特点1. 生产效率高，生产过程容易实现机械化和自动化2. 压铸件的尺寸精度高，表面粗糙度值

4、低3. 压铸件的力学性能高4. 可压铸复杂薄壁零件5. 压铸件中可嵌铸其他材料的零件6. 压铸件中易产生气孔7. 不适宜小批量生产8. 压铸高熔点合金时模具寿命较低1.2压铸件的结构工艺性压铸件结构的工艺性合理与否，不仅关系到压铸成形工艺是否得以顺 利进行，而且还影响到模具的设计与制造，影响到模具的经济性要求， 即以最低的成本生产出合格的产品，所以在压铸件结构的工艺设计 时，应给予充分的重视。1.2.1压铸件的尺寸精度1. 影响压铸件尺寸精度的因素（1）压铸模成形零件的制造误差（2）压铸合金收缩率引起的误差（3）压铸模使用过程中磨损引起的误差（4）压铸模安装和配合引起的误差（5）压铸件在模具中

5、所处不同位置引起的误差（6）压铸工艺参数的变化引起的误差2. 压铸件尺寸精度的确定根据压铸成形工艺与模具设计表2.1选择该铝合金零件公差等级 为CT5-CT7中的一个，选CT6其公差为1mm。3. 压铸件的结构分析该铸件是材料为铝合金的铝圈罩，壁厚为3mm，该铸件如图：4. 1.材料分析该产品的成型材料是铝合金，该材料密度小,熔点为560660度,强度 较高,耐磨性能较好，导热、导电性能好，机械切削性能良好，但由于 铝与铁有很强的亲和力，容易粘模，加AMg以后可得到改善。铝压铸， 其铝很容易就粘在模具表面上，造成铆接柱拉伤、拉断，浇注口堵塞 现象2. 工艺性分析该压铸件尺寸比较大，一般精度等级

6、，为降低设计难度和设计周 期，应采一模一腔，且需要对压铸件去除浇口废料。2）为满足制品高光亮的要求与提高成型效率采用侧浇口。3）为了节约成本和方便加工与热处理，型腔型芯均采用整体式结构.4）经过计算零件的包芯面积约为9650 mm2重量约为0.185Kg.5）为了提高生产效率并且考虑到铝合金的熔点，选用热压室压铸机用 压铸模.第二章压铸成形工艺2.1压射比压及其选择压铸过程中压室内金属液再单位面积上所受到的压力称为压射 比压，即压射力与压室截面积之比。压射比压的计算：P=F/A=4 F /3.14D2式中p压射比压，MPa;Fy压射力，N;A压室面积，mm2；D压室直径，mm。压射比压的选用原

7、则：通常在保证压铸件成形和满足质量要求的 前提下，选用较低的压射比压。铝合金的计算压射比压见压铸成形 工艺与模具设计表3.2，通常实际压射比压低于计算压射比压，其 压力损失折算系数K为0.88。从表中查得铝合金的压射比压为35 Mpa。2.2充填速度及其选择1. 压射速度压室内压射冲头推动金属液的移动速度称为压射速度。铝合金的压 射速度可在压铸成形工艺与模具设计表3.4中查出0.51.1m/s, 取 0.8m/s.2. 充填速度充填速度是指金属液再压射冲头的作用下通过内浇口进入型腔时 的线速度，也称内浇口速度。铝合金的充填速度可在压铸成形工艺 与模具设计表3.5中查出，在10-25m/s,取1

8、5m/s2.3充填时间、持压时间与留模时间1. 充填时间金属液开始压射入模具型腔直至充满型腔所需要的时间称为充填 时间。充填时间的长短与压铸件的大小、壁厚和复杂程度、模具结构、 内浇口的截面积、充填速度及合金的特性等各因素有关。按充填时间的经验推荐来选择充填时间，合金的浇注温度高、模具温 度高、厚壁部位若离内浇口远以及排气效果较差时，则充填时间应长 些。压铸件的平均壁厚与充填时间的推荐值见压铸成形工艺与模具 设计表 3.6 查得 0.0280.040s，取 0.04s。2. 持压时间金属液充满型腔后，在增压比压作用下到内浇口完全凝固为止所 需的时间称为持压时间。持压时间的作用是使正在凝固的金属

9、液再压 力下结晶，从而获得内部组织致密的压铸件。持压时间的长短主要取决于压铸件合金的种类、压铸件的壁厚和 内浇口厚度等，压铸合金结晶温度范围大、压铸件平均壁厚大、直接 浇口或内浇口厚，持压时间应选长些；反之，持压时间可选短些。持 压时间可在压铸成形工艺与模具设计表3.7查得，取持压时间为 4s。3. 留模时间从持压终了到压铸件开模被推出所需的时间称为留模时间。足够的留模时间是为了保证铸件再模具中充分凝固、冷却并具有 一定的强度，使压铸件再开模和推出时不产生变形或拉裂。通常以推 出铸件不变形、不开裂的最短时间为宜。合金收缩率大、热强度高的、 壁薄的压铸件而结构又复杂的、模具散热快的，留模时间应选

10、短些； 反之，留模时间可选长些。铝合金根据不同的壁厚可在压铸成形工 艺与模具设计表3.8查得12s。2.4铝合金的浇注温度熔融金属注入压室的温度是压铸过程的热因素。为了提供良好的填 充条件、能够控制和保持热因素的稳定性，必须有一个相应的温度范 围。金属液从压室至填充型腔时的平均温度称为浇注温度。一般以保温 炉内金属液的温度表示。通常在保证铸件成形及表面质量的前提下， 尽可能采用较低的浇注温度。一般以不超过该合金液相线以上 2030为宜。铝合金的浇注温度查压铸成形工艺与模具设计表 3.9可知铝合金的浇注温度取650。2.5模具的工作温度模具的工作温度是连续工作时模具需要保持的温度。在连续生产 中

11、，压铸模的温度往往会不断升高，尤其是压铸熔点高的合金时，型 腔的温度升高得很快，这时应控制模具的工作温度。模具的工作温度应根据压铸合金的种类和压铸件的结构来选择。一 般应以金属液的凝固温度的1/2为限。最重要的是模具工作温度的稳 定和平衡，它是影响压铸效率的关键。压铸模工作温度按下列经验公式计算：T=1/3TT2式中T压铸模的工作温度;T1金属液的浇注温度；T2温度控制温度，一般取25。也可在压铸成形工艺与模具设计表3.10查表得压铸模具的预热温度为200230C ；取220C。压铸模具的工作温度为250280C ；取260C。第三章压铸机的选用3.1压铸机的特点由于本压铸件选用的是卧式冷压室

12、压铸机，其特点是：1）金属液进入模具型腔时转折少，压力损耗小，有利于发挥增压机构 的作用。2）卧式压铸机一般设有偏心和中心两个浇口位置，或在偏心和中心间可任意调节，供设计模具时选用。3）压铸机的操作程序少，生产率高，设备维修方便，也容易实现自动 化。4）金属液在压室内与空气接触面积大，压射时容易卷入压室中空气和氧化夹杂物。5）适用于压铸有色及黑色金属。6）当压铸件需要设置中心浇口时，模具结构比较复杂。3.2压铸机的选用在实际生产中，选择压铸机时，主要根据压铸件的品种、生产批量和压 铸件的轮廓尺寸及其合金种类和重量大小而定。其次还要考虑压铸机的 性能、精度和经济性。1. 压铸机锁模力大小的选择锁

13、模力是选用压铸机时首先要确定的参数。模具型腔胀型力中心与压铸机压力中心重合时压铸机锁模力Fs可按下 式计算：Fs=K（Fz+Fn）式中Fs压铸机锁模力，N;Fz作用于模具型腔且垂直于分型面方向上的胀型压力，N;Fn作用于滑块楔紧面上的法向反压力，N;K安全系数（一般取K=11.3）.安全系数K 一般大件取大值，小件取小值。型腔的胀型力Fz可按下式计算：F =P（Ai+ A2 + A3）式中P最终的压射比压，Pa；A1铸件在分型面上的正投影面积，m2；A2浇注系统在分型面上的投影面积与压铸件投影面积不重叠部 分，m2；A3溢流槽在分型面上的投影面积，m2。选用的压射比压P=35Mpa，铸件在分型

14、面上总投影面积A为0.045 m2。按压铸成形工艺与模具设计图4.13取横坐标0.045 m2向上引垂直 交于坐标45Mpa的水平线一点，该点位置介于J1113型和J1125型两种 型号压铸机之间。压室直径可取争 70mm。按公式，K=1.3, F=0时计算压铸机的锁模力：NFs= Fz=KPA=1.3X35X103X0 . 045KN=2048KN查J1113型压铸机规格锁模力最大不应超过1250KN，因锁模力数据小于 计算锁模力，故不能选用，而J1125型压铸机锁模力为2500KN，大于2048KN，但因规格中压室最 大直径为#70mm，相应的压射比压为64.8MPa，大于预算的35Mpa

15、，故应复核锁模 力，按公式，K=1.3, F=0时得：NFs= Fz=KPA=1.3X64.8X103X0.045KN=3791KN经复核得出的压铸机锁模力为3781KN，大于J1125型压铸机的锁模力 2500KN。但由于J1125型压铸机的压射力可在250KN143KN之间无极调 整，若将压射力由143KN调到180KN时，压射比压相应的减小为37MPa 到43MPa,锁模力在2100-2500KN范围内，故可按上述调整后的压射力选 用J1125型的压铸机，压室直径选# 70mmo2. 开模行程的校核每台压铸机都具有最小合模距离Lmin和最大开模距离匕便两个尺寸，因此 在模具设计过程中应根据压铸件的高度、压铸模的厚度和所选用的压铸 机进行校核。1）压铸机合模后能严密的锁紧模具分型面，因此要求模具的总厚度应 大于压铸机的最小合模距离：H=H1+ H2、n+L式中H合模后的模具的总厚度（包括通用模座厚度及垫板厚度尺寸），mm；斗定模的厚度，mm；H2动模的厚度，mm；Lmin压铸机最小合模距离，mm；L安