压铸课程设计

《压铸工艺及模具》课程设计说明书

压铸工艺及模具 设计说明书

衬套压铸成型工艺及模具设计

起止日期： 2014 年 12 月 29 日 至 2015 年 01 月 09 日

学生姓名 班级 学号 成绩 指导教师(签字)

机械工程学院 2015年 01 月 07 日

材料成型机控制

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摘 要

压铸（casting）是一种金属铸造工艺，其特点是利用模具腔对融化的金属施加高压。模具通常是用强度更高的合金加工而成的，这个过程有些类似注塑成型。大多数压铸铸件都是不含铁的，例如镁、铜、铝、锌、铅、锡以及铅锡合金以及它们的合金。根据压铸类型的不同，需要使用冷室压铸机或者热室压铸机。 衬套的设计相对来说比较简单，采用的合金是镁合金，所以采用卧式冷压室 压铸机比较合适。分型面的选择要选择截面积最大的地方以方便压铸件从模具中 取出来，而且要保证精度和同轴度所以选择开口处为分型面。由于压铸件比较简 单所以选择一模两腔。浇注方式选择，溢流槽设在分型面上，以便于溢流槽内金 属的清理。为了节省珍贵模具材料成型零件选用镶嵌式。根据锁模力初选压力机， 再根据压室容量和开模行程校核。导向方式选择导柱导套导向，复位时选用复位 杆导向。推出机构选择推杆推出。

关键词：压铸，卧式冷压室压铸机，一模两腔，侧浇道浇注

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目 录

第1章 压铸件分析 ········································································· 1

1.1 压铸件结构分析 ···································································································· 1 1.1.1 压铸件特点 ························· 1 1.1.2 压铸件基本结构 ······················· 2 1.1.3 压铸件精度分析 ······················· 2 1.2 压铸件材料分析 ························ 2

第2章 分型面及浇注系统 ······························································· 3

2.1确定分型面 ··························· 3 2.1.1 分型面选择 ························· 3 2.1.2 分型面方案对比 ······················· 3 2.2 初选压铸机 ··························· 4 2.2.1 型腔数量及布局 ······················· 4 2.2.2 锁模力计算 ························· 5 2.2.3 初选压铸机 ························· 5 2.3 浇注系统设计 ·························· 6 2.3.1 内浇道设计 ························· 7 2.3.2 横浇道设计 ························· 8 2.3.3 直浇道设计 ························· 9 2.3.4 溢流槽设计 ························ 10 2.4 排气系统设计 ························· 10

第3章 成型零件设计 ····································································· 11

3.1 成型零件尺寸计算 ······················· 11 3.1.1 型腔尺寸计算 ······················· 11 3.1.2 型芯尺寸计算 ······················· 11 3.1.3 位置尺寸计算 ························ 11 3.2 成型零件结构设计 ······················11 3.2.1 型腔结构设计 ······················· 11

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3.2.2 型芯结构设计 ······················· 12

第4章 模架选择及设计 ································································· 13

4.1 支撑及固定零件设计 ······················ 13 4.2 导向零件设计 ························· 14 4.3 加热及冷却系统设计 ······················ 15

第5章 推出机构设计 ····································································· 16

6.1 推出力的确定 ························· 16 6.2 推出零件设计 ························· 16 6.2.1 尺寸设计 ·························· 16 6.2.2 结构设计 ·························· 16 6.3 导向和复位装置设计 ······················ 17

第6章 校核压铸机 ········································································ 18

6.1 压室容量校核 ························· 18 6.2 开模行程校核 ························ 18

第7章 模具零件材料和涂料的选择 ················································ 19 第8章 模具总体结构及工作原理···················································· 20 第9章 压铸工艺参数的选择 ·························································· 21

参考文献 ························································································· 23

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第1章 压铸件分析

1.1 压铸件结构分析

衬套结构相对来说比较简单，但表面和精度要求都不高，图1.1所示为衬套，材料为YM5。

图1.1制件二维图

1.1.1 压铸件特点

图1.1所示为衬套的压铸件图，该零件特点是结构比较简单。体积小，工作环境要求不高。

1.1.2压铸件基本结构

图1.1所示为衬套的压铸件图，该零件结构简单，由圆台及六面体组成，用一般的机械加工方法加工模具型腔即可。铸件壁有厚有薄，整体还比较均匀，在拐角处较厚，应注意热节。为了便于成型和模具加工压铸时开口处的倒角不成形，倒角由

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机加完成。所以最终铸件图如图1.1.2.

图1.1.2制件三维图

1.1.2压铸件基本结构

图1.1所示为衬套的压铸件图，该零件结构简单，由圆台及六面体组成，用一般的机械加工方法加工模具型腔即可。铸件壁有厚有薄，整体还比较均匀，在拐角处较

1.1.3压铸件精度分析

压铸件能达到的尺寸精度是比较高的，尺寸精度可达IT11~IT13级，有时也可达IT9级。表面粗糙度可达Ra0.8~Ra3.2mm。产品互换性好，其稳定性也很好。产品精度基本上依压铸模制造精度而定。该零件的尺寸精度为IT14级，用压铸方法生产该零件完全能达到精度要求。未标注的铸造圆角为R1。

1.2 压铸件材料分析

压铸衬套所用材料为YM5它具有以下优点：

良好的压铸性能，密度最小，镁合金力学性能较高，特别是比强度和减震性都很好。另外，镁合金又有低熔点、凝固快、凝固收缩率小、不腐蚀钢质模具等。

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第2章 分型面及浇注系统

2.1分型面的选择原则

在压铸件设计阶段，就应该考虑成型时分型面的形状数量，否则就无法用模具成型。在模具设计阶段,应首先确定分型面的位置,然后才选择模具的结构。分型面选择是否合理,对压件质量工艺,操作难易程度和模具设计制造有很大影响。因此分型面的选择是压铸模设计中的一个关键因素。选择分型面总的原则是保证压铸件质量,且便于制品脱模和简化模具结构:由参考书可知

①分型面的选择应便于压铸件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽量使压铸件开模时留在动模；

②分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除和修整；

③分型面的选择应保证压铸件尺寸精度； ④分型面选择应有利于排气；

⑤分型面选择应便于模具零件的加工； ⑥分型面选择应考虑注射机的规格。

2.2 分型面选择方案

按照分型面的位置不同可以分为以下的3种，分别为图A-A，B-B ，C-C，如图2.2所示。

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图2.2分型面

A-A分型面成型模具制造简单加工方便，且同轴度容易保证，脱模较容易，有利于排气。

B-B，C-C分型面加大了加工难度，且脱模比较麻烦，同轴度难以保证，切排气不方便。 经比较分析选择A-A分型面最为合理。

2.3 初选压铸机

2.3.1 型腔数量及布局

分型面确定以后，就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。一般来说，大中型压铸件和压铸件精度要求较高的小型压铸件优先采用一模一腔的结构。但对于精度要求不高的小型压铸件(没有配合精度要求)，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模可使生产率大为提高且降低成本。结合压铸件的批量、质量要求、合金的品种形状尺寸、压铸件的生产成本及所选用的技术要求和规范，本套模具选择一模两腔。型腔布置如图2.2.1。

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图2.2.1型腔布置

2.3.2 锁模力计算

确定主胀型力 F胀

由式 F胀?AP/10 ???????????????????（2.1） 查表：比压推荐值[3]取该零件的压射比压p 为50Mpa

面积A为铸件以及浇铸系统面积单位为cm2、排溢系统在分型面上的投影面积由 proe分析得压铸件分型面上投影面积为678.94mm2 A=2?678.94mm2?1.3=1765.244mm2≈17.65cm2

所以 F胀=17.65×50/10=88.25kN

确定锁模力F锁 F胀=17.65?

50/10=88.25kN

F胀=1.25?88.25=110.3kN

2.3.3 初选压铸机

经校核得出实际所需的锁模力为110.3KN,镁合金压铸一般选用卧式冷室压铸机而J113A型压铸机的锁模力为250KN，且为卧式冷室压铸机，故锁模力能满足要求。 该压铸机的主要参数为:

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2.4 浇注系统设计

所谓浇注系统是指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道。浇注系统可分为普通流道浇注系统和无流道浇注系统两类。普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。浇注系统的作用是使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳而顺利的充模、压实、保压。

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2.4.1 内浇口设计

内浇口是浇注系统最终的一段，直接与型腔相通。它的作用是使横浇道输送的低速金属液变为高速输入型腔中，并使之形成理想的流态而顺序地填充至型腔。 内浇口的位置、形状和大小可以决定金属液的流速、流向和流态，对铸件质量有直接关系。薄的内浇口，金属液流速高，对填充薄壁和形状复杂零件有利，能获得外形清晰的铸件。但过薄会使金属液呈喷雾状高速流入型腔，与空气混合在一起，金属液滴与型腔接触后很快地凝固，在铸件表面形成麻点和气泡，并由

有利于排除型腔中的气体及传递静压力，使铸件结晶致密，表面粗糙度低。但内浇口过厚会使流速过分降低，延长填充时间，金属液温度下降，使之与型腔接触表面形成硬皮，造成铸件轮廓不清晰，成型不良，并给切除浇注系统时增加困难。

内浇口截面积根据经验公式法

A内=0.18G （2-1）

A-内浇口面积（mm ）,G-是铸件质量（g）。此公式适用于质量不大于150kg镁

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合金压铸件和中等厚度镁合金压铸件。

由proe分析得压铸件的体积V为8325.2mm3。所以G=V? 由书上表6-1可以查得镁合金的密度为1.8g/cm3。 G=1.8×8325.2×10?3=14.46g A内=0.18G=0.18×14.46=2.5mm3 内浇道厚度

内浇口最小厚度不应小于0.15mm；内浇口最大厚度不大于相连的铸件壁厚的一半。内浇口厚度d与凝固模数M的关系见图8-14和图8-15。凝固模数可用下式计算： M＝V/A （2-2）

A——压铸件的表面积，V——压铸件体积。凝固模数一般取壁厚的1/2。该制件平均厚度为3mm，所以模数M取0.15cm。根据教材图6-9可查得镁合金平均厚度d=3.7M+0.5=1.05mm。 内浇口宽度与长度

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内浇口宽度b取铸件边长或周长的0.4～0.6，这里取中间值0.5计算。这里将铸件近似看作圆板型铸件直径为32。于是铸件宽度b=0.5×32=16。在整个浇注系统中，内浇道截面积最小（除直浇道外），因此金属液充填型腔内浇道的阻力最大。为了减少压力损失，应尽量减少内浇道的长度。一般取2～3mm。这里取2mm。

2.4.2横浇道的设计

横浇道的设计原则

1．横浇道截面积应大于内浇口截面积，转弯处采用圆弧过渡；

2．应具有一定的厚度和长度；

3．单型腔时，立式冷压室、热压室压铸机上所选用的横浇道截面积，取直浇道导 入口截面积的1.2倍左右，卧式取直浇道(余料)截面积的0.5倍左右。对于多型 腔模具则不受此限

4．对扩张式横浇道入口处与出口处截面积的比值，一般不超过1：1.5，对于内 浇口宽度较大的铸件，可超过此限;

5．模具上横浇道部分，应顺着金属液的流动方向研磨; 6．根据工艺上的需要可布置盲浇道;

7．对于多型腔的模具，有时可将横浇道末端延伸，在该处布置溢流槽; 8．对于卧式冷压室压铸机，在一般情况下，横浇道应处于直浇道(余料)的正上方 或上侧方，防止压室中的金属液过早流入横浇道。 横浇道的尺寸确定

h≥（1.5～2）H取h=1.5H得h=1.5×3=4.5。

b=3A内/h=2.4。

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?=10?~15?这里取10?。

圆角半径r=2～3，取2。

2.4.3直浇道设计

直浇道直径等于压室内径取D=30

直浇道厚度H一般取H=(1/3～1/2)D即H=1/2X30=15。由于起模斜度段最小长度 为15，还有一直段，所以H这里取20。

直浇道的起模斜度取2?。长度取15。开设在靠近分型面一侧。 直浇道如下图2.3.3：

图2.3.3直浇道

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2.4.4溢流槽设计

根据教材表6-3和制件大小选取溢流槽尺寸，A=12mm，a=5mm，H=6mm，h=0.7mm，C=0.6mm，b=10mm，B=16mm，FY?2.17，Vy?1.23。设置在分型面上，易于取出凝料。

2.5排气系统设计

排气槽用于从型腔内排出空气及分型剂挥发产生的气体，其设置的位置与内浇口的位置及金属液的流态有关。为使型腔内的气体在压射时尽可能被压铸的金属液排出，要将排气槽设置在金属液最后填充的部位。排气槽一般与溢流槽配合，布置在溢流槽后端以加强溢流和排气的效果。在有些情况下也可在型腔的必要部位单独布置排气槽。

此模具的排气槽采用分型面上布置排气槽的结构形式。

查表6-16：排气槽尺寸，得到排气槽深度和宽度，根据压铸件材料为镁合金，所以选用深度为0.1mm,排气槽的宽度选10mm 。

排气槽截面积Aq为内浇道横截面积的20%～50%。取40%。

Aq=40%xA内=0.4x3.6=1.44mm2。

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第3章 成型零件设计

3.1 成型零件尺寸计算

由表查得镁合金的收缩率取：0.55%。经proe分析外六边形边长为15.23mm。

3.1.1 型腔尺寸计算

（3-1） （3-2）

①15.23h14(0?0.43)

?0.11?0.11?(1/4?0.43)D'0??'=(15.23+15.23×0.55%-0.7×0.43)0=14.4830mm,取14.480mm。

②?23h14（0?0.52）

?0.13?0.13?(1/4?0.52)D'0??'=(23+23×0.55%-0.7×0.52)0=22.2410mm，取22.240mm。

③?17h14（0?0.43）

?0.11?0.11?(1/4?0.43)D'0??'=(17+17×0.55%-0.7×0.43)0=16.5680mm,取16.570mm。

?13h14（0?0.43）

?0.11?0.11'??'?(1/4?0.43)H0=(13+13×0.55%-0.7×0.43)0=12.2310mm取12.230mm。

⑤16h14（0?0.43）

?0.11?0.11'??'?(1/4?0.43)H0=(16+16×0.55%-0.7×0.43)0=15.3100mm取15.310mm。

3.1.2 型芯尺寸计算

（3-3）

（3-4）

①?17h14（0?0.43）

000d'?=17.4030?'=（17+17×0.55%+0.7×0.43）??0.11mm取17.40?0.11 （1/4?0.43）②?25h14（0?0.52）

000d'?=25.1090?'=（25+25×0.55%+0.7×0.52）??0.13mm取25.11?0.13 （1/4?0.52）11

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3.2 成型零件结构设计

成型零部件的结构设计包括凹模结构设计、凸模结构设计以及螺纹型芯和螺纹型环的结构设计等。

3.2.1 型腔结构设计

3.2.1.1整体式结构适用场合

1.型腔较浅的小型单腔模具或型腔加工比较简单的模具； 2.压铸件形状简单、精度要求不高和熔点较低合金的模具； 3.铸件生产批量小，可不需进行热处理的模具；

4.受压铸机拉杆位置的限制，模具外形尺寸不能过大，不能采用镶拼结构的模具。

整体式结构浪费很多材料，而且零件磨损更换需要整体更换，为了降低成本此模具采用镶拼式结构。

3.2.1.2镶拼式模具特点

1.采用整体镶块简化加工工艺，提高模具制造质量，易满足成型部位的精度要求； 2.合理使用热作模具钢，降低成本，易损件有利于更换和修理； 4.压铸件的局部结构改变时，不致使整套模具报废；

5.可按铸件的几何形状在镶块上构成复杂的分型面，而在套板上仍为平直分型面； 3.2.1.3镶块壁厚尺寸选择

图3.2.1.3镶块结构尺寸

如上图所示，根据教材表7-7选取尺寸。h取20mm取20mm。

3.2.2型芯结构设计

型芯结构如图3.2.2所示，型芯靠台阶的支撑固定在镶块、滑块或动模套板内，垫板

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受力，制造、装配方便，应用最广。

图3.2.2型芯结构

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第四章 模架选择及设计

4.1 支撑及固定零件设计

4.1.1支承板厚度的计算

h=

FL2B[? 弯] F=PA h——动模支撑板厚度（cm）； L——垫块间距（cm）；

B——动模支撑板长度（cm）；

〔σ弯〕—— 材料抗拉强度（105Pa）； F——动模支撑板所受总压力（10N）；

4.1.2固定零件设计

（1）利用限位钉对推板进行精确定位，设计如下图所示

图4.1.2垃圾丁

4.2 导向零件设计

导向零件包括导柱、导套

导柱和导套一起组成了模具的导向机构，导柱是在导套中滑动而导向的。

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4-1）4-2） （

（

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4.2.1导柱

图4.2.1

（1）导柱直径d：当模具设计四根导柱时，d?KA=0.091765=3.78mm取8mm。 d——导柱导滑段直径（mm）；

A——模具分型面上的表面积（m㎡ ）； K——比例系数，0.07～0.09； （2）引导段长度为6～12mm，取6mm。

（3）导滑段长度L2：最小长度取1.5～2.0d，一般按高出分型面的型芯高度加上12～20mm。取14mm。

（4）导柱固定段直径d1＝d+（6～10）mm，取14mm。 （5）固定段长度L1：与装配的模板厚度一致。 （6）导柱台阶直径d2＝d1+（6～8）mm，取20mm。 （7）导柱台阶厚度h＝6～20mm，取6mm。

4.2.1导套

（1）导套内孔直径D 与选用的导柱直径d相同，即为8mm。 （2）导套内扩孔直径D1 =D+0.5mm，取8.5 （2）导套外径d1＝D+（6～10）mm，取14mm。

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参考文献

[1] 袁庆龙,候文义．Ni-P合金镀层组织形貌及显微硬度研究［Ｊ].太原理工大学学报,2001,32(1):51-53.

[2] 刘国钧,王连成．图书馆史研究［Ｍ］.北京：高等教育出版社，1979：15-18，

[3] 孙品一,高校学报编辑工作现代化特征［Ｃ］.中国高等学校自然科学学报研究会．科技编辑学论文集(2).北京：北京师范大学出版社，1998:10-22．

[4] 张和生,地质力学系统理论［Ｄ］.太原：太原理工大学,1998．

[5] 冯西桥,核反应堆压力容器的LBB分析［Ｒ］.北京:清华大学核能技术设计研究院,1997．

[6] 姜锡洲．一种温热外敷药制备方案［Ｐ].中国专利：881056078,1983-08-12． [7] GB/T 16159—1996,汉语拼音正词法基本规则［S］.北京:中国标准出版社， 1996．

[8] 谢希德．创造学习的思路[Ｎ]．人民日报，1998-12-25(10)．

[9]陈蕴博，左秀荣，工森辉，等一种制备马氏体加铁素体塑料模具钢的热处理方法:中国，CN 101956144A[p].2011-01-26

[10]吴晓春，崔昆.非调质塑料模具钢的组织与性能[J].华中理工大学学报，1995,23 (12):1-6.

[11]柳祖林.“十一五”模具用钢七大发展重点值得钢企关注[N].中国冶金报，2012-4-17(A04).

[12]中国模具工业协会.模具行业“十一五”发展规划[J].模具工业，2011,37(1):1-8.

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