关于三角支架的加工工艺的分析以及模具的设计.docx
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1、西华大学毕业设计说明书 目 录摘要1Abstract21前言31.1压铸的概述31.1.1压铸的概念及分类31.1.2压铸的特点和应用范围31.1.3压铸的发展方向31.2毕业设计选题的意义31.3三角支架毕业设计内容41.4 关于三角支架的加工工艺的分析以及模具的设计42铸件建模与工艺分析52.1概述52.2三角支架的三维图以及二维图的设计52.2.1绘制零件的视图52.2.2零件二维工程图的绘制52.3铸件的材料和功能分析52.3.1三角支架的性能分析52.3.2铸件的面积,质量和体积分析63压铸机的选用73.1压铸机分析73.2压铸机的分类73.3压铸机的选用74分型面的选择94.1分型
2、面的选择分析94.2分型面的种类94.3基本要点有关分型面的选择95.CAE分析115.1过程的模拟分析115.2CAE中模拟分析有关凝固过程的115.3优化126型腔的设计以及模具的材料136.1型腔分布设计136.2压铸模中材料的技术要求以及选择136.2.1压铸模使用材料的要求136.2.2型芯和型腔部分的材料的选择及热处理要求14成模具的较大的变形,而且决定模具的韧性和强度的关键因素是回火,同时回火这道工序也将能够较好的消除消除残留的应力以及改变马氏体的组织。146.2.3浇道的镶块,以及浇道和浇注系统的分析146.2.4推杆,导柱以及导套的设计146.2.5模架的设计157压铸模具的
3、分析与设计167.1定模的结构分析与设计167.2动模的结构分析与设计167.3斜滑块侧抽芯装置167.4模架的基本的结构167.5压铸模尺寸的计算177.5.1动模和定模套板的设计177.5.2动模支承板的分析与设计177.5.3推出机构的设计与分析187.5.4垫块的计算与分析197.6动模和定模中导套与导柱的计算207.6.1导套和导柱设计的基本要求207.6.2导套和导柱的设计及计算207.7推出机构的设计217.7.1推出机构的分类217.7.2推杆推出部位设置要点217.7.3推出距离的确定227.8浇注系统的分析与设计227.8.1浇注系统的作用及组成227.8.2浇注系统的选择
4、227.8.3浇注系统设计的主要内容227.8.4浇注系统设计注意事项237.8.5浇道及浇口的设计237.9溢流槽、排气槽的设计237.9.1溢流槽的作用237.9.2溢流槽设置部位247.9.3溢流槽尺寸确定247.9.4排气槽的设计248模具总装图259 压铸机参数校核269.1压铸机的锁模力269.2压室容量的校核269.3安装尺寸校核269.4垫块压力校核27结 论28致谢词29参考文献3040 摘要 本次毕业设计的课题是三角支架压铸成型模具设计及CAE分析,选用的材料为铝合金,具体材料为ZL102,压铸机选用卧式冷室压铸机。在对模具设计时,分型面的选择应为拔模方向投影面积最大之处,
5、此铸件因有需要抽芯的侧孔,需要加上一个侧抽芯机构,为了便于从模具之中取出铸件,同时要保证精度等方面的因素,所以三角支架的分型面位置需要分析,对锁模力进行计算,根据计算结果初选压力机,然后对成型零件进行设计,选出标准模架,进行CAE分析,然后对浇注系统进行选择,最后对压铸机进行校核。【关键词】:三角支架;铝合金;侧抽芯;模具设计;CAE分析。AbstractThe graduation project is the triangular bracket die casting mold design and CAE analysis, the selection of materials for
6、 aluminum alloy, the specific material is ZL102, the selection of horizontal cold chamber die casting machine. In the mold design, parting surface choose should draft direction projection area of the largest, the castings with side holes need core-pulling, need to add a side core-pulling mechanism,
7、in order to facilitate from mold of castings, at the same time to ensure the accuracy and other factors, so the triangle bracket the parting surface position of the needs analysis, the clamping force is calculated, according to the calculation results primary press, then carried out on the molding p
8、arts design, choose standard mould frame, CAE analysis, and then to choose of gating system, the die casting machine for checking.Keywords:A tripod Aluminum alloy Side core-pulling Mold design CAE analysis 1前言1.1压铸的概述1.1.1压铸的概念及分类1.1.2压铸的特点和应用范围压力铸造是一种将熔融合金液注入压室里面,使液体在压力下凝固成铸件的铸造方法。1.1.3压铸的发展方向伴随着我国
9、压铸行业的飞速发展,越来越多的年轻人加入到这个行业中也看到了这个行业的发展前景。发展方向如下表1-1:表1-1压铸的发展方向压铸的发展方向说明研发压铸新材料进行金属基复合材料的压铸及压铸镁合金的开发研究发展新型检测技术研发压铸产品的检测特别是内部缺陷的无损检测新技术发展压铸新技术进一步研发真空压铸、充氧压铸、半固态压铸、挤压压铸等无气孔压铸新技术广泛应用最新技术在压铸生产中,广泛应用并行工程(CE)和快速原型制造技术(RPM)等最新技术研发压铸模新材料不断研发提高压铸模寿命的压铸模新材料及压铸模表面处理新技术1.2毕业设计选题的意义 本次毕业设计是对于我们大学四年学习的知识和能力的一种检验,本
10、次毕业设计我选择的是三角支架压铸成型模具设计及CAE分析,金属压铸成型目前成型有色金属结构件的重要成型工艺方法。 本次毕业设计将详细讲述三角支架的零件架构,然后模具的设计过程包括模架的尺寸材料选用,抽芯系统的设计,顶出机构等。1.3三角支架毕业设计内容三角支架的铸件形状如图1-1所示.图1-1 铸件图 1.4 关于三角支架的加工工艺的分析以及模具的设计2铸件建模与工艺分析2.1概述首先在UG中按照铸件的尺寸大小绘制1:1的三维模具图。2.2三角支架的三维图以及二维图的设计2.2.1绘制零件的视图在本次的毕业设计中三角支架的三维视图将利用UG软件来进行绘制。 2.2.2零件二维工程图的绘制2.3
11、铸件的材料和功能分析2.3.1三角支架的性能分析3、三角支架表面分析该铸件属于有色金属材料三角形状,侧面有螺纹孔和长孔以及槽。4、铸件的结构工艺性能本次毕业设计的铸件如上图1-1所示,本次铸件的材料为ZL102,底面有外螺纹长孔以及槽状组成,侧面与底面相同,所以本次设计需要添加抽芯系统,已方便侧面工件形状的抽出。2.3.2铸件的面积,质量和体积分析本次毕业设计选用的材料铝合金ZL102的密度为2.65g/cm3,将三维图用UG画出并在UG中便可以计算出铸件的面积和体积计算的出零件的体积为:=mm=4.518cm单个质量:单个铸件的投影面积:=623.73mm+0.311x4+1.42x4+42
12、.727=74.583cm3压铸机的选用3.1压铸机分析压铸机是压铸工件必不可少的机械装备,是模具开模合模动作过程的动力来源,所以压铸机应当选用最适合的工艺参数的压铸机,这是取得优良的压铸成果的基础。压铸机与压铸模是一一对应的关系,在设计压铸模式应当了解压铸机的工艺参数,了解压铸机的性能。并且压铸件应当提供足够的锁模力,开模力和推出力。模具的尺寸大小开模的间隔应当与压铸机对应。3.2压铸机的分类常用压铸机的种类又可分为冷压室压铸机和热压室压铸机两种。一般冷室压铸机又分为卧室压铸机;立式压铸机和全立式压铸机三种。3.3压铸机的选用1.模具所需锁模力的计算根据铸件的材料外边面形状等计算压铸所需锁模
13、力 (3-1)上式中 F压铸机标准锁模力(kN); 一般K取1.25 F-主张型力单位kN,按公式(3-2)可以算出; F-分胀型力,单位kN按公式(3-3)可以算出。2.选择压射比压 压射比压是保证铸件的质量的重要参数,按照铸件的形状特征和要求以及所选择的材料来确定,从按表2-1可以确定压射比压为90MPa。3张型力的计算(1)主张型力的计算 P比压(MPa)。F主=AP/10 =(6.237x4+0.311x4+1.42x4+42.727)x90/10671.391KN(2)分张型力的F=(A芯/P)tan15。 (3-3)上式中 F由与法向分力而造成的张型力,是所有型芯所产生的法向分力的
14、总和(kN); A侧向抽芯活动型芯的成型端面的所有投影面积之和(); P压射比压(MPa); 模具中楔紧块的楔紧角度()。F=(A芯/P)tan15。 =3.1416x4x90/10xtan1530.30KNF=kN按照锁模力的值,可选择的型号有J1110型1000kN卧式冷室压铸机和J1113G型1250kN卧式冷室压铸机。但按照粗定模架的巨细,J1113G型1250kN卧式冷室压铸机比力适合,故选择J1113G型1250kN卧式冷室压铸机。J1113G型压铸机的参数见表3-1。表3-1J1113G1250kN卧式冷室压铸机的主要参数4分型面的选择4.1分型面的选择分析在压铸中压铸模具定模与
15、动模的相结合的面通常称为所选择的分型面。压铸模具一般选用一个面来作为分型面,但是偶尔因为铸件的形状的特殊性或者约束的关系,或者为了满足压铸件工艺要求,必要时可以选择两个或者多个分型面来作为分析。4.2分型面的种类根据所学知识按照分型面的形状,压铸中分型面通常会划分为平直形分型面,倾斜型分型面,阶梯型分型面和曲面形分型面。在压铸中压铸模具一般只选择一个分型面,这种方法称为单分型面;但是由于压铸件形状或者工艺的特殊性满足压铸件的工艺要求,往往动需要再去选择一个面作为此工件的辅助分型面,辅助分型面可以选择一个或者多个面,此时称为多分型面,同时多分型面可以由多个单分型面组合而成。4.3基本要点有关分型
16、面的选择1)一般来说分型面的选择会使压铸件尽可能的在开模后留在动模镶块这一部分,动模设置有顶杆作为顶出装置,因此必须要求压铸件在开模的过程当中随着动模的向后移动而脱出定模;2)分型面作为压铸件压铸时的必要因素必须有利于模具中其他装置的安装与工作,比如溢流排气系统和浇注系统的摆放位子等;3)铸件的尺寸的精度以及表面质量的保证也是分型面选择时必须考虑的因素;4)选择时应当考虑型腔的结构方案,尽量简化模具的结构,更应当方便模具的加工;5)当然应当考虑压铸机的最大载荷力,表面超过限制而损坏压铸机及模具;6)压铸合金的性能会给压铸工艺造成很大的影响,所以在选择分型面时应当考虑到铸件合金的各个性能。上述这
17、些都是所有压铸工艺所必须注意的基本原则对于压铸时分型面的选择,但是在实际工作生活中,通常不能各个方面都考虑到因此应当自己判断哪种方式的分型面对于铸件的生产更为合适,本次毕业设计所选择的分型面如图4-1所示。图4-1三角支架分型面示意图5.CAE分析5.1过程的模拟分析汽车发电机上盖的充型过程分为了两个部分,整个0.3405s为充型时间,下图为低速充型时刻,此时金属液充满整个浇注系统,0.27317s为时间,紧接着转为高速时刻,0.06111s为时间。图5-15.2CAE中模拟分析有关凝固过程的工件中会有很多的缺陷,比如凝集阶段的缩松以及缩孔,是以凝集阶段是阐发缺点的重点,在凝集阶段制止缺点,有
18、利于进步铸件的机能阐发以下。图5-2总共的凝固时间为108.4553s,浇道部分的溶体是最后凝固的。图5-3如上图所示,上图这些发亮的位子是孤立的一个一个的熔池,已凝固的金属将会阻挡这些孤立的熔池的金属液的补缩,所以这些位置将很大几率的出现缩孔的现象。5.3优化由上诉分析,可见在凝固过程中有较多的缩孔,缩松,针对这个问题,我们采用了优化工艺方案的办法,比如浇注温度,模具温度,压射比压等,这里最主要优化浇注温度与模具温度,如果浇注温度太高了,会导致气体在金属液中溶解度增加,会加大产生涡流与卷气的概率,除此外,金属凝固时收缩就会更大,产生收缩缺陷的概率也会加大,但是温度也不能太低,太低会使流电性下
19、降,就会影响充型,所以把浇注温度该为630,而把模具温度调为190。6型腔的设计以及模具的材料6.1型腔分布设计每一个铸件都有不同的形状,不同的尺寸,复杂的程度,以及抽芯的方向和数目,不同的压铸机亦有不同的许可条件,对于小尺寸简单形状的工件,可以选择为一模两腔以及一模多腔,以便充分的节约成本,但是对于大尺寸比较复杂的铸件一模多腔还有侧抽芯,则很有可能造成型腔过大不便于加工和铸件精度不符合要求,因此尺寸较大的工件常常选择一模一腔已方便加工。对于三角支架而言,必须考虑到三角支架一个方向的侧抽芯系统,因此本次毕业设计我选用的是一模一腔。型腔的分布如图6-1所示: 图6-1型腔分布示意图6.2压铸模中
20、材料的技术要求以及选择6.2.1压铸模使用材料的要求 在金属的压力铸造的生产的过程当中,因为压铸模会直接和高速度,高压力以及高温度的合金金属熔液相直接接触。一方面模具会受到金属熔液的不断的直接的冲刷,高温氧化,冲刷以及各种腐蚀;另外一边了由于生产中必须要满足生产的效率要高,所以模具温度的降低和升高会非常的明显并且剧烈,并且久而久之会形成周期性的变化。所以压铸模的使用寿命会非常受限制因为工作环境十分恶劣,所以,在选择压铸模的基本材料时制造材料应当选择硬度较好的材料。1.关于压铸模材料的要求1)压铸模的材料必须具有良好的切削性和可锻造性; 2)模具因为要承受高温金属液的冲击,因此模具在高温下必须要
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