压铸模具课题设计(共32页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录摘 要压力铸造是目前成型有色金属铸件的重要成型工艺方法。压铸的工艺特点是铸件的强度和硬度较高,形状较为复杂且铸件壁较薄,而且生产率极高。压铸模具是压力铸造生产的关键,压铸模具的质量决定着压铸件的质量和精度,而模具设计直接影响着压铸模具的质量和寿命。因此,模具设计是模具技术进步的关键,也是模具发展的重要因素。根据零件的结构和尺寸设计了完整的模具。设计内容主要包括:浇注系统设计、成型零件设计、抽芯机构设计、推出机构设计以及模体结构设计。根据铸件的形状特点、零件尺寸及精度,选定了合适的压铸机,通过准确的计算并查阅设计手册,确定了成型零件以及模体的尺寸及精度,在材料的选取
2、及热处理要求上也作出了详细说明,并在结合理论知识的基础上,借助于计算机辅助软件绘制了各部分零件及装配体的立体图和工程图,以保障模具的加工制造。关键词:压力铸造;压铸模具;锌合金铸件;底盘座第1章 压铸件分析1.1 压铸件结构分析压铸件的结构分析主要从压铸件的特点,根据压铸件的基本功能结构和材料设计出合理的压铸件结构,在满足使用功能的同时还需要能够满足生产工艺要求,同时保证产品的质量和使用的精度,尽量减少后续的加工。同时需要根据生产的批量合理的选择压铸的模具。1.1.1压铸件特点根据压铸件的二维图(图1.1)和三维图(图1.2),我们可以看到,制件的结构相对比较简单,壁厚相对比较均匀,对于模具的
3、复杂程度而言是相对简单的。制件为壳体压铸件,材料为YX040锌合金,相对尺寸不大。图1.1 制件二维图图1.2 制件三维图1.1.2压铸件基本结构薄壁铸件的致密性好,可以提高强度和耐磨性。太厚容易出现内部气孔,缩孔等缺陷,在保证铸件有足够的强度和刚度的前提下应该尽量减少壁厚,并保持各个截面的厚薄均匀一致。但是太薄对于铸件的填充有影响。根据压铸工艺及模具表4-1推荐值位位1.5-2.2mm,壳体铸件的厚度为2mm满足要求。铸件圆角位R1,根据锌合金相等壁厚圆角半径计算公式rmin=Kh=1/4*2=0.5mm;rmax=h=2mm;R=r+h=0.5+2=2.5mm;满足要求。拔模斜度1度,查表
4、满足要求。1.1.3压铸件精度分析压铸件的精度主要有尺寸精度、表面形状和位置公差。对于尺寸精度有长度尺寸、锥度尺寸和孔中心距尺寸。根据制件的的技术要求1.2压铸件材料分析YX040锌合金牌号为ZZnAl4Y,主要成分有Zn、Fe0.1%、Cu0.25 、Al3.54.3%。抗拉强度250N/mm2伸长率1%、布氏硬度80HB。铝是锌合金中的只要元素,它使锌合金强度提高和形成细晶粒组织。只有含铝的锌合金在液态不吸收铁和刚,所以它采用热压室压铸机进行生产。另一方面含铝还会提高晶间腐蚀性的敏感性。因此采用贴近亚共晶成分的合金进行压铸。第2章 分型面及浇注系统2.1确定分型面压铸模的定模与动模表面通常
5、称为分型面,分型面是由压铸件的分型线决定的。而模具上垂直于锁模力方向上的接合面,即为基本分型面。此壳体铸件的分型面选择现有2种方案如图2.1所示。图2.1分型面分析对比图2.1.1 分型面选择在这里,考虑分型后分模的简单和基本尺寸的容易保证,选择I-I分型面。2.1.2分型面方案对比选择面,使铸件整体放在定模中,保证了铸件的同轴度,有利于气体的排出,同时I-I面也是铸件的最大投影面。选择面,铸件的同轴度不易保证。综上分析决定选取I-I面为该铸件的分型面。2.2 初选压铸机为了制造的方便性,选择热室压铸机。热室压铸机基本组成如图2.2所示。图2.2热压室压铸机此类压铸机的基本结构分为5部分:(1
6、)压射机构 主要作用是在高压力下将熔融的金属液压入型腔的压射机构。压射压力、压射速度等主要工艺参数都是通过它来控制的,其中包括压室、压射冲头、压射缸、增压器和蓄能器。(2)合模机构 其作用是实现压铸模的开启和闭合动作,并在压射成型过程中具有足够而可靠的锁模力,以防止在高压压射时,模具被推开或发生偏移。(3)顶出机构 在压铸件冷却固化成型并开启模具后,顶出缸驱动压铸模的推出机构,将成型压铸件及浇注余料从模具中顶出,并脱出模体,其中包括顶出缸和顶杆。(4)传动系统 通过液压传动或机械传动完成压铸过程中所需要的各种动作。包括电机、各种液压泵及机械传动装置。(5)控制系统 控制系统控制柜指令液压系统和
7、机械系统的传动元件,按压铸机压射过程预定的工艺路线和运行程序动作,将液压动作和机械动作有机的结合起来,完成准确可靠、协调安全的运行规则。 2.2.1 型腔数量及布局型腔采用一模两腔,如下图图2.3图2.3型腔图 2.2.2 锁模力计算锁模力是选用压铸机的主要确定参数,按照锁模力的计算公式计算如下:F锁=K(F主+F分)F主=Ap10查表p取20MPa,K=1.25.计算的F锁=1.4*1.4cm*20Mpa10*1.25*2=2463Pa 2.2.3 初选压铸机通过查压铸模设计手册在保证满足生产要求的前提下,考虑生产的经济性,在这里选择热压室压铸机J213B(25t)热压室压铸机。主要参数如下
8、图图2.4 J213B热室压铸机模板尺寸图图2.5 J213B热压室压铸机参数图2.3 浇注系统设计压铸模浇注系统是将压铸机压室内熔融的金属液在高温高压高速状态下填充入压铸模型腔的通道。它包括直浇道、横浇道、内浇口、以及溢流排气系统等。它能调节充填速度、充填时间、型腔温度,因此它决定着压铸件表面质量以及内部显微组织状态,同时也影响压铸生产的效率和模具的寿命14。 2.3.1 直浇道设计直浇道尺寸由浇口套尺寸决定。浇口套内径与压室内径相同,由于压铸机选择型号为J213B。选取24mm内径,其他尺寸根据情况自行设计,具体尺寸见图2.5图2.5 直浇道 2.3.2 横浇道设计(1)横浇道的形式及尺寸
9、根据铸件及内浇口特点,选用T形浇道,截面为矩形,浇道形状及尺寸图图2.6 横浇道为了防止金属液对型芯的正面冲击,横浇道与内浇口采用了端面联接的方式,见图2-7图2.7端面联接方式图2.5中具体尺寸为:h1=2.5mm;r2=3.5mm;h2=7mm;=45。 2.3.3 内浇道设计(1)内浇口速度 由参考文献15查得,锌合金铸件内浇口充填速度Vn的推荐值为3050m/s,选取为40m/s。 (2)充填时间 经计算,压铸件的平均壁厚约为2mm,利用参考文献16中的经验公式。t=35(b-1) 式中t-充填时间,ms;b-压铸件平均壁厚,mm可求出t=35(2-1)=35ms0.05s。(3)内浇
10、口截面积的确定内浇口截面积的确定可由公式(2-2)得出:Ag=Ggt=vvnt 式中:Ag内浇口横截面积,;通过内浇口金属液的总质量,;液态金属的密度,; g内浇口流速,; t型腔的填充时间,;V通过内浇口金属液的体积,cm3;Vn型腔的充填速度,。计算得出数值如下:Ag=1014.740000.12.5cm2(4)内浇口厚度、长度、宽度的确定由内浇口厚度、宽度和长度的经验数值表,适当选取此锌合金铸件内浇口厚度为2.5mm,长度为22.5mm,宽度为100mm。 2.3.4 溢流槽设计排溢系统由排气道、溢流槽、溢流口组成。如图2-8所示,选用半圆形结构的排溢系统。图2.8 排溢系统结构(1)溢
11、流槽尺寸设计溢流槽尺寸选取:溢流口厚度h=0.5mm;溢流口长度l=4mm;溢流口宽度s=72mm;溢流槽半径r=15mm。(2)排气道设计排气道相关尺寸选取为:排气槽深度为0.12mm;宽度为15mm。2.4 排气系统设计排气道相关尺寸选取为:排气槽深度为0.12mm;宽度为15mm。第3章 成型零件设计3.1 成型零件尺寸计算成型零件表面受高温、高压、高速金属液的摩擦和腐蚀而产生损耗,因修型引起尺寸变化。把尺寸变大的尺寸称为趋于增大尺寸,变小的尺寸称为趋于变小尺寸。在确定成型零件尺寸时,趋于增大的尺寸应向偏小的方向取值;趋于变小的尺寸应向偏大的方向取值;稳定尺寸取平均值。根据参考文献16,
12、成型零件尺寸的计算公式如下: 式中:成型件尺寸;成型零件制造偏差;压铸件尺寸(含脱模斜度、加工余量);收缩率;n补偿系数;压铸件尺寸偏差。n为损耗补偿系数,由两部分构成,其一是压铸件尺寸偏差的,其二是磨损值,一般为压铸件尺寸偏差的,因此。成型零件尺寸制造偏差=。已知铸件尺寸公差等级为CT5,根据参考文献查表可得铸件基本尺寸的相应尺寸公差。由铸件图可知型腔尺寸有:28,h10。中心尺寸有:L9。3.1.1收缩率成型收缩率是指铸件收缩量与成型状态铸件尺寸之比,收缩分三种情况(见图3-3):(1)自由收缩 在型腔内的压铸件没有成型零件的阻碍作用,图中。(2)阻碍收缩 如图中,有固定型芯的阻碍作用。(
13、3)混合收缩 如图中,这种情况较多。图3-3 压铸件收缩率的分类由参考文献16中查得锌合金的自由收缩率为0.6%0.8%,阻碍收缩率为0.3%0.4%,混合收缩率为0.4%0.6%。取YX041锌合金的自由收缩=0.7%,阻碍收缩为,混合收缩为3=0.5%。3.1.2型腔尺寸计算型腔的尺寸是趋于增大尺寸,应选取趋于偏小的极限尺寸。计算公式为:A0+,=(A+A-0.7)0+, 28-0.420:A0+,=(28+280.5%-0.70.42)00.425=27.830+0.08410-0.360:A0+,=(10+100.5%-0.70.36)00.365=9.780+0.0723.1.3型芯
14、尺寸计算(2)型芯尺寸计算由铸件图可知型芯尺寸有:24,h8,4X1.3,2X3。型芯的尺寸是趋于减小的尺寸,应选取趋于偏大的极限尺寸。计算公式为:A-,0=(A+A+0.7)-,0 80+0.36:A-,0=(8+80.5%+0.70.36)-0.3650=8.29-0.0720240+0.46:A-,0=(24+240.5%+0.70.46)-0.4650=24.44-0.09201.30+0.36:A-,0=(1.3+1.30.5%+0.70.36)-0.3650=1.56-0.072030+0.36:A-,0=(3+30.5%+0.70.36)-0.3650=3.27-0.0720 3
15、.1.3 位置尺寸计算(3)中心距位置尺寸计算中心距离尺寸是趋于稳定的尺寸,其偏差规定为双向等值。公式为:A,=(A+A), 9:A,=9+90.5%0.365=9.0450.0723.1.4 脱模斜度(1)脱模斜度的选取标准1)不留加工余量的压铸件。为了保证铸件组装时不受阻碍,型腔尺寸以大端为基准,另一端按脱模斜度相应减少;型芯尺寸以小端为基准,另一端按脱模斜度相应增大。 2)两面均留有加工余量的铸件。为保证有足够的加工余量,型腔尺寸以小端为基准,加上加工余量,另一端按脱模斜度相应增大;型芯尺寸以大端 为基准,减去加工余量,另一端按脱模斜度相应减少。3)单面留有加工余量的铸件。型腔尺寸以非加
16、工面的大端为基准,加上斜度尺寸差及加工余量,另一端按脱模斜度相应减少。型芯尺寸以非加工面的小端为基准,减去斜度尺寸差及加工余量,另一端按脱模斜度相应放大。(2)脱模斜度的尺寸配合面外表面最小脱模斜度取,内表面最小脱模斜度取。非配合面外表面最小脱模斜度取, 内表面最小脱模斜度取1。由于底座内腔深度50mm,则脱模斜度可取小19。3.1.5 压铸件的加工余量由于铸件具有较为精确的尺寸和良好的铸造表面,所以一般情况下,可以不进行机械加工。同时,由于压铸件内部可能有气孔,所以应尽量避免再进行机械加工。但是,某些部位还是应该进机械加工。如装配表面、装配孔、成型困难没有铸出的一些形状,去除内浇口、溢流口后
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