1、1第 1 章 绪论全套图纸，加 1538937061.1 压铸模具的概述模具 CAD/CAM 作为一门多学科综合性应用型新技术，是改造传统模具生产的关键技术，是一项高科技高效益的系统工程，现在已经成为模具现代技术的核心和重要发展方向。目前，模具 CAD/CAM 软件有许多种，例如，美国 PTC 公司的 Pro/E 以及其外挂软件 EMX、华中科技大学和 UGS 联合开发的 PDW 等等。论文应用的是Pro/E 以及其外挂软件 EMX 进行模具设计，其优点是 EMX 中含括了国际上许多知名的模具厂商的标准模架数据库，如香港的龙记(KLM)、日本的 FUTABA 等等，种类众多直观性强，可直接调用
2、，还可以进行开模模拟以及模具检测，是一个综合性很强的 CAE 软件。近年来，我国模具技术有了很大发展，模具设计与制造水平有了很大的提高，大型、复杂、高效和长寿命模具的需求量大幅度增加。模具质量明显提高；模具交货期缩短；模具 CAD/CAM 相当广泛地得到应用。机械零部件中 60%的粗加工，80%的精加工要由模具来完成。可以说，模具是工业之母。模具的分类种类很多，按模具的安装方式分类有移动式、固定式、半固定式；按成型方法分有压缩模、压铸模、注射模等等；按加料室的形式分类有敞开式、半封闭式和封闭式；按模具分型面的特征分类有垂直分型面和水平分2型面；按凹模数目分类有单凹模和多凹模等等。模具在现代化生
3、产中的作用主要表现在以下 3 个方面：（1） 在塑料、陶瓷、粉末冶金、锻造和压铸等行业应用的非常广泛；（2） 模具采用压力加工产品，因此广泛应用于要求无切削的领域；（3） 模具制造业同时也反映了一个国家的制造水平。在模具行业中塑料模具和压铸模具占据了重要地位，而压铸模具中主要是以铝合金、锌合金、铜合金、锡合金为主要原料进行压铸。1.2 总体方案确定压铸模具的作用是尽量一次成型零件，减少加工或完全去掉加工工艺而采用的一种成型设备，一个完善的压铸模应具备如下特点：(1)有自动化的浇铸系统和分模系统。(2)能够承受相应压铸合金零件的应力。(3)能承受较高的热应力，即红硬性要高。(4)载荷均匀分布，机
4、械效率高。(5)结构简单，工作可靠，拆装维修方便。液力偶合器 N500A 型的工作场所是矿山井下传递扭矩的一种安全装置，其内部除了传动部分外还有一种液体乳化液，这样液力偶合器的壳体要求就需要密封性良好，壳体的其它地方由于外观需要光滑即可。根据液力偶合器的型号可知其最大直径是 575mm 和高为 165mm，所对应的模具应属于大型压铸模，根据相关模具手册查询压铸模的基本结构如下图 1 所示，接下来的任务就是计算确定模具各成形零件以及导向零件、支撑零件等的结构尺寸。3图 1 模具基本结构第 2 章 模具的结构2.1 模具的组成及作用压铸模具的结构如图 1 所示，主要由以下几种零件组成：1）成型零件
5、 2）导向零件 3）定位零件 4）支撑零件 5）其它零件1）成型零件：主要指的是凸模和凹模，根据它在模具中所处的位置可以确定它的作用是浇铸合金液进入腔内凝固成所要求的形状；2）导向零件：主要指的是导柱和导套，是起到导向的作用的零件；3）定位零件：主要指的是销钉、螺栓等等，主要作用是锁紧并固定零件间的位置关系，使其在模具中有固定不变的位置；44）支撑零件：在模具中指的是支撑板和垫块，除了起支撑作用外，支撑板还起到了增强凸模强度的作用；而垫块在模具分模时的作用很大；其它零件：只要指在模具中起到辅助作用的零部件。第 3 章 压铸模具设计3.1 产品零件分析3.1.1 压铸件材料分析根据已知条件可得知
6、压铸件的牌号是 ZL102（ZAlSi12）,其综合性能及其他参数如下表 1 所示：表 1： ZL102（ZAlSi12）的综合性能及铸造方法铸造方法 合金状态 bsHB5SB、JB、RB、F 143MPa 4 MPa 50 MPaJ F 153MPa 2 MPa 50 MPaSB、JB、RB、T2 133MPa 4 MPa 50 MPaJ T2 143MPa 3 MPa 50 MPa注：表中：S砂型铸造；J金属型铸造；R熔模铸造；B变质处理；F铸态；T2退火铝合金 ZL102（ZAlSi12）的主要性能：铸造性能好，密度小，耐蚀性能好，可承受大气、海水、二氧化碳、氯、硫、过氧化氢的腐蚀作用，
7、随壁厚的增加强度降低程度低，不可热处理强化，焊接性能好，切削性能好，加工性能、耐热性能差成品应在变质处理下使用。应用范围：适于铸造形状复杂，低载荷的薄壁零件及耐腐蚀和气密性高，工作温度低于 200 的零件，如船舶零件、C仪表壳体、机器盖等。其工艺性能见下表 2（选9-表 11-92）：表 2： 铝合金 ZL102（ZAlSi12）的工艺性能（节选）收缩率%合金材料适于铸造方法融化温度范围（ ）C线性 体积抗热裂性气密性流动性凝固疏松倾向切削性能抛光性ZL102 Y 5276000.9133.5优 良 优 优 较差 差312 压铸件结构分析根据铸件的零件图可以看出，零件是一型号为 N500A 型
8、的液力偶合器壳体，壳体外表面上除了有 16 个 13mm 的螺纹孔外还有 6 根加强筋等等，内孔处镶嵌了一块铸铁（HT250） ，其作用是安装轴承。313 压铸件的尺寸精度分析根据零件图的部分尺寸精度，形状和位置精度分析，将分型面确定在 II 处比较合理图 2：6图 2 零件分型面选择这样分型的优点是凸模和凹模的加工方便，查10-表 29.1-103 得到凸模和凹模的表面粗糙度 =0.4 。Ram32 了解模具制造及设备情况321 设备能力尽量采用标准件以提高模具的制造效率和更换性。322 设备情况压铸设备采用 EMX 中的 FUABA 系列模具，压铸机的选用原则：1压铸模与压铸机的对应关系：
9、1）压铸机应具有保证铸件成型和达到致密性要求的压射比压；2）压铸机应具有确保正常生产所需的锁模力、开模力和推出力的能力；3）压铸模的大小、厚度、开模距离等应与压铸机相适应，以确保模具的安装和开模后取出制品零件；4）压铸模的定位孔、浇道直径、推出孔位置等均应与压铸机模板安装孔相适应；5）冷室压铸机压室应能容纳每次压铸所需的金属容液；根据铝合金的综合性能可确定应采用卧室冷室压铸机；模具在压铸生产前应进行充分的预热，并在压铸过程中保持一定的温度范围，压铸生产中模具的温度由加热与冷却系统进行控制和调节，其作用如下：1） 使模具达到较好的热平衡和改善铸件顺序凝固条件，使铸件凝固速度均匀并有利于压力传递，
10、提高铸件内部质量；2） 保证压铸合金填充时的流动性，具有良好的成型性和提高表面质量；73） 稳定铸件尺寸精度，改善力学性能；4） 提高压铸生产率；5） 降低模具热交变应力，提高模具使用寿命2锁模力的确定锁模力的作用是为了克服压铸过程中的反压力，以锁紧模具的分型面，防止合金液体飞溅，保证铸件尺寸精度。查10-式 29.1-4 知如下关系式：K （ + ）F锁 主 分式中： 压铸机有效的锁模力（KN） ；锁K安全系数，一般 K 取 1.25；主胀型力，作用在分型面上的投影面积，包括浇铸系统、溢流排主气系统的面积的力（KN）按式10-29.1-5 算；分胀型力，作用在滑块斜楔上的法向分力所引起的胀型
11、力之和F分（KN） ；按式10-29.1-6 计算；3确定比压根据10-表 29.1-3 选择，液力偶合器壳体根据工作需要应当属于耐气密性件，故应选则 p=80120MPa。4计算胀型力=主 10Ap式中： 同上；F主A铸件在分型面上的投影面积，多腔则为各投影面积之和，一般另加 30%作为浇铸系统与溢流排气系统的面积（ ）2cmP比压（MPa）,取 p=100MPa.则 =1.3 =3375.74KN主 1042D8= tan =0F分 10ApA= =3.14 =0.2642D572m2根据 = =0.34 和压射比压 p=100MPa 查8图 4-6-2 知，取A3.2横坐标 0.34 向
12、上引垂线交纵坐标 100MPa 的水平线于一点，该点位置介于m2J1125 和 J1140 两种型号的压铸机之间，压室直径可取 和)125(60Jmm.)140(65J按公式计算锁型力 ，当 K=1 及法向反压力 =0 时PS PFSZp= =100 0.34=3375.74KN，查 J1125 型压铸机锁型力为 2500KN，PSFZp远小于 ，故舍去；查 J1140 型压铸机锁型力为 4000KN，大于 。查3-S表 4-21 知 J1140 型压铸机的模具最大尺寸：长 宽=760mm 660mm,而零件的尺寸是 575mm，J1140 型压铸机根本无法满足零件的要求需要重选之。根据15中
13、查到外国的 FUTABA 的标准模架库中有长 宽=1000mm 1000mm 的，能满足零件的需求，用之。所对应的压铸机型号为：BN-T_4000-1600/3200 型。33 确定模具基本结构方案3.3.1 确定模型凹模数根据压铸件的产量大小以及轮廓尺寸形状及投影面积，压铸机的压室容量，浇铸系统设置和模具综合成本等方面，可确定应为一模一腔。3.3.2 选用通用模架和通用模座壳体的厚度为 165mm，根据3-表 4-46 查得初步确定应用 I 型标准模架，其标准结构见图 3。9图 3 FUTABA 的标准模架（1000mm 1000mm）3.3.3 确定分型面、浇铸系统和排溢系统1 确定分型面
14、凸凹模接触的面就是分型面，如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇铸系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；3) 保证塑件的精度要求；4) 满足塑件的外观质量要求；5) 便于模具加工制造；6) 对成型面积的影响；7) 对排气效果的影响；8) 对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第 5）和第 2） 、第
15、8）点。为了便于模具加工制造，应尽10是选择平直分型面工易于加工的分型面。如图 2 所示，采用 II 这样一个平直的分型面，凹模做成平的就行了，胶位全部做在凸模，大大简化了模具的加工,见图 2。查3-表 4-22 中的众多分型面的种类中选择“平直分型” 。2 确定浇铸系统在压铸过程中，熔融合金在压铸机压力作用下充填模具凹模的通道称为浇铸系统。浇铸系统设置在定模一侧，是由直浇道、横浇道和内浇口三个部分组成，有如下几点作用：1）浇铸系统主要是引导熔融合金以一定的方式充填满模具型腔，并对熔融合金的流态，流向，排气条件，模具热分布，压力传递，填充时间与熔融合金通过内浇口的速度起着主要的控制作用；2）浇
16、铸系统是影响模具型腔填充状态和铸件内部及表面质量的主要因素；3）浇铸系统的合理与否，直接影响模具的寿命及生产效率。浇铸系统的设计要点如下：1）设计前首先要掌握熔融合金的流态规律，了解熔融合金充填特性；2）合理地选择浇道结构尺寸和形状，必要时对内浇口及横浇道其尺寸要留有设计余地，待试模时修整定型；3）浇口的进口处不应使金属有正面冲击和发生逆流现象；4）浇口应使金属均匀地流入型腔，内外浇口连接处截面变化应均匀过渡；5）外浇口截面积应大于或等于内浇口截面积；6）对于薄壁及形状复杂的零件，应使内浇口厚度及宽度先选最小值，厚度宽度越小，射入速度越大，效果越好。但对于厚壁零件可使浇口厚度及宽度放大，但应留
17、余量，待试模修整后定，根据上述设计要求及零件的形状查8-表 5-3-1 确定选择中心浇口。（1）直浇道的设计：直浇道的设计要点：1）直浇道直径即浇口套直径根据铸件所需比压来确定；2）直浇道厚度及余料厚度一般取直径的 ；3123）压室与浇口套宜制成一体，如分开制造时，应选择合理的配合精度和配合间隙，同时压室内径与浇口套内径应有一定同轴度要求；114）为了便于直浇道余料的脱模，可在浇口套靠近分型面的一端内孔处1525mm 范围内做出 1302的出模斜度；5）与直浇道相接的横浇道一般设置在浇口套上方，防止金属液在压射前留进型腔；6）压室和浇口套内孔表面粗糙度 不大于 0.4m；Ra7）浇口套结构形式
18、查8-表 5-3-8，见图 5。直流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套，或称唧咀） ，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，只需去买就行了。常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀的规格有 15，20 等几种。由于注射机的喷嘴半径为 15，所以唧咀的为 R15。图 5 浇口套结构形式主流道衬套的固定：因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上，采用止转螺钉定位。（2）横浇道和内浇口的设计：1）横浇道是金属液从直浇道留入内浇口的通道，其作用
19、是是从直浇道流来的金属液能以一定的温度 t、压力 p、速度 v 平稳地过渡到内浇口，使金属液成理想流向充填凹模。横浇道的截面形状和铸件的结构特点有关，一般以扁梯形为主。横浇道的设计原则如下：横浇道截面积应相等，不宜突然收缩和扩张，以减少金属流动阻力，达12到均衡流速；应选择梯形截面，尽量不选用圆形截面，以改善填充及排气条件；横浇道应保持一定的长度，并且要有一定的厚度，不要过薄及过厚；卧室冷压室压铸机用模具其横浇道必须设计在直浇道上方，以防止压射前金属液自动留入型腔；横浇道顺着熔融合金流动方向研磨， 不大于 0.4m；Ra查3-表 4-29 确定横浇道的尺寸参数。2）内浇口是指金属液进入型腔前横
20、浇道后端至铸件之间的通道入口，他的作用是调整横浇道输送的合金液的流速，使之成为理想的流态而充满型腔。内浇口的位置设计在压铸模设计中占有非常重要的地位。其设计原则：熔融合金流入型腔后，不宜立即封闭分型面，以防止排气不良而使铸件未能填满而产生气孔；从内浇口导入的合金，应先填充型腔远端难以排气的部位，再流向分型面以利于排气；内浇口的位置应选择在充满型腔各部位都具有最短流程的位置处，避免直接冲击凸模；铸件精度及表面质量要求较高的部位，不宜设置内浇口，铸件的螺纹位置也不宜设置外浇口；薄壁复杂件易采用较薄的内浇口。根据以上要求和零件的复杂程度，选择3-表 4-30 中第一种。再查8-表 5-3-19 及表
21、 5-3-20 查内浇口壁厚经验数值，如下图 6 所示。图 6 内浇口及横浇道连接图13（3）溢流槽的设计：溢流槽的作用：1）存储带有杂质和冷污的金属，也起过渡排气的作用；2）可容纳充填中形成的涡流和冷隔的金属液体；3）布置在模型温度低的部位时可起到调节模型凹模温度场分布的作用；4）对于真空压铸和定向抽气压铸时，溢流槽处常作为引出气体的起始点；5）作为铸件存放，运输及加工时的支承、吊挂、装卡或定位的附加部分。溢流槽的设计要点主要表现在以下几方面：1）金属液在横浇道内或进入凹模后最先冲击部位；2）受金属液冲击的凸模背面；3）两股或多股金属液相汇合，容易产生涡流裹气或氧化夹杂的区域；4）由于型腔形
22、状所形成的涡流部位；5）金属液最后填充的部位；6）需要改善金属液流态抑制涡流、紊流的部位；7）内浇口两侧或其他金属液不能直接充填的死角区域；8）大平面上容易产生缺陷集中的部位；9）型腔温度较低的部位；10）铸件壁厚过薄难以充填的部位；11）铸件壁厚过厚易产生缩孔、疏松的部位；12）其他排气条件不良的部位。溢流槽的尺寸：溢流槽的容积和单个溢流槽的尺寸参见书3-表 4-31-1见图 7。14图 7 铝合金所用溢流槽尺寸（4）排气槽的设计：在压铸过程中，为了使空气便于排除，确保铸件成型，必须设计排气槽。排气槽的位置选择原则上与溢流槽相同，在分型面上设置的排气槽的形状和尺寸参考书12-图 3-97 进
23、行设计，查得铝合金的排气槽的参数如下表 3 所示。表 3 排气槽的尺寸（节选）合金种类 排气槽深度（mm）排气槽宽度（mm）说明铝合金（ZL102）0.100.15 825排气槽在离开凹模 2030mm 处，可将其深度增加至 0.30.4mm，以提高排气效果当排气槽离开型腔 2030mm 的距离后，宽度和深度可适当增加。另外，推杆和复位杆与凸模之间的间隙也可作为排气系统。3 抽心机构的确定由于零件外表面不存在侧凸、侧凹或侧孔等特征，故不需要抽心机构。4 模架与成型零件的分析模架设计的要点：1）磨架应有足够的刚性，在承受压铸机锁模力的情况下不发生变形；2）模架不宜过于笨重，以便装卸、修理和搬运，
24、并减轻压铸机负荷；153）凹模的反压力中心应尽可能接近压铸机合模力的中心，以防压铸机受力不均造成锁模不严；4）模架在压铸机上的安装位置应与压铸机规格或通用模座规格一致；5）为了便于模架的调运和安装，在动定模上应有吊环螺钉；6）镶块到模架边缘的模面上需留有足够的部位，以便设置导柱、导套、销钉、紧固螺钉的位置；7）连接模板的紧固螺钉和定位销钉的直径和数量，应根据受力大小取，位置分布均匀；8）模具的总厚度必须大于所选用压铸机的最小合模间距；9）根据前面的设计和计算，已经确定应用 EMX 中的 FUTABA 标准模架，其结构见图 3。（1）加热与冷却系统的设计：1）加热系统的设计：加热模具的热源有煤气
25、、电热、感应及红外线等。用煤气加热的结构简单。查10- 表 29.4-6 可以确定铝合金模具的预热温度为 180 300 。C2）冷却系统的设计：模具的冷却：要想提高压铸模生产效率以及压铸件的质量和致密性，在很大程度上取决于模温的调节。对于大中型或厚壁铸件和大批量生产中，在连续操作时，为了保证铸件优质高产，可在模具内设置水冷却装置，使热量随着冷却水循环流动而迅速排出。模具的冷却方法有风冷和水冷两种，其特点如下：（1）风冷的特点：风冷法的风力来自鼓风机和压缩空气；模具内部不需设置冷却装置；能将模具余料吹匀，并加速驱散涂料所挥发的气体，减少铸件气孔；冷却速度慢，生产效率低，用于要求散热量较小的模具
26、。（2）水冷的特点：在模具内增设冷却水道，使循环水通入成型镶块或凸模内。因此，增加了模具结构的复杂程度；冷却速度比风冷要快，生产效率高，控制比较方便；要求控制冷却水的温度和防止在水道内沉淀物的沉积；用于要求散热量大的模具。由于液力偶合器的壳体模具是属于大型模具，所以冷却方法应采用水冷比16较合理，由于水冷使模具结构变得复杂，现将水冷的设计方法简述如下：冷却水道要求布置在型腔内温度最高、热量比较集中的区域，流路要畅通，无堵塞现象；模具镶拼结构上有冷却水通过时，要求采取密封措施，防止泄露。对于组合式薄片镶块的冷却通道，可采用铜管或钢管，装配在镶块中，钢管可兼作镶块的定位销，水管内径一般取 10 1
27、8；冷却水道直径，推荐为 8 16，其孔壁距离浇口或凹模的壁面一般取 1015mm。水管接头尽可能设置在模具下面或操作者的对面一侧，其外径尺寸应统一，以便接装水路胶管。冷却水道的布置形式有以下几种：成排凸模冷却通道的布置形式参21-图 4-5-10，每个凸模的冷却通道的进出口采用多通道结构，以缩短水道的连接距离，便于控制每个凸模的温度；单个凸模冷却通道的布置形式见21-图 4-5-11；分流器冷却通道的布置形式见21-图 4-5-12a、b；浇口套螺旋式冷却通道的布置形式见21-图 4-5-13；组合薄片镶块冷却通道的布置形式见21-图 4-5-14；内浇口下部的冷却通道的布置形式见21-图
28、4-5-15a、b、c；此外，冷却水道不应布置在正对内浇口的下方，否则加速内浇口处的金属液的凝固参见21-图 4-5-15a,其位置应加以修整参见21-图 4-5-15b；3.3.4 成型零件的设计压铸模的成型零件主要是指凸模和凹模。成型零件的形式分为整体式和镶拼式。当零件的尺寸较小时一般用整体式，而大中型零件大都采用镶拼式结构。镶拼式结构的优点是互换性好。镶拼结构的设计要点如下：1）便于机械加工，以达到成型部位的尺寸精度和组合部位的配合精度；2）保证镶块及凸模强度和提高相对位置的稳定性；3）不应产生锐边和薄壁；4）镶拼间隙方向与出模方向应该一致；5）有利于热处理；6）便于维修和调换；7）不妨
29、碍铸件外观，有利于飞边去除；根据以上原则参考零件的结构形式最终采用图 8 所示的形式：171ZL102；2凹模嵌件；3定模板；4定模套板图 8 凹模与定模套板的固定形式如上图所示的定位形式，现在计算凹模嵌件的凹模尺寸，查10-表29.4-22 镶块尺寸推荐值表中查零件的 =575mm 在 500600 之间，零件的高度 H=165mm 查3-表 4-33 得到凸模与凹模尺寸计算式： 0(0.78)LLK:.HH式中 K合金收缩率，查3表 4-33-1 知铝合金的收缩率为（0.40.6）%，一般取 K=0.6%；L、H凹模宽度及深度尺寸（mm） ；L 、H 制品宽度及高度尺寸（mm） ； 制品标
30、注公差（mm） ；凹模标注公差（mm） ；上式中的 的确定查10知，模具的制造公差是成形铸件公差值的 ，154即 =（ ）；经过计算得出 L=577.6 ，H=165 .6 ，而凹模嵌1540.10.718件的的壁厚根据经验数据应为 45mm,查3-表 4-34 知，零件外出模斜度，内出模斜度 。4013.3.5 定模套板的设计定模套板的作用是固定凹模的模板，查3-表 4-38 知下列设计公式：1 )套板高度 H= hc式中 h铸件的高度（mm） ；c系数，一般取 0.50.7H= =275mm1650.2 )内框尺寸 12le式中 铸件外轮廓尺寸；1e常数，一般取 2050mm；mm5724
31、65l3)套板外形尺寸：t 按下式计算：218PtHL式中 套板模框厚度（cm） ；tH套板高度（cm） ； 材料的许用强度（ ） ；410Pa套板侧面受到的总压力（N） ， = ；1P1hpLP压射比压（ ） ；410a19铸件在 L 面的投影长度（cm） ；1h铸件高度（cm） ；套板 B 侧面承受的总压力（N） ；2P=2184PtHL2 2461065(1065)051071=99.743mm，取 t=100mm，单侧加 100 mm，则定模套板的总宽度为575+200=775 mm， 动模套板的设计方法同上，查21-表 4-5-6 确定之。3.3.6 支撑板的设计计算支撑板是动模套板
32、下面的板料，其作用是固定和加强，选择支撑板厚度的原则是：1）铸件分型面投影面积大，支撑板厚度取较大，反之取小；2）在投影面相同的情况下，压射比压大，支撑板厚度较大，反之取小；3）当座板上的垫块设置在支撑板长边两端时，则支撑板厚度取大值，反之取小；4）当采用不通套板时，套板底部厚度应为支撑板的 0.8 倍。支撑板的加强形式，当垫块间距大或支撑板厚度小时，可借助推板导柱或采用支柱，以增强对支撑板的支撑作用。支撑板的厚度按下式计算： 2pAStL式中 t支撑板厚度（cm） ；S垫块距离（ cm） ；20L支撑板长度（cm） ；P压射比压（MPa） ；A铸件及溢流槽的分型面上的投影（cm ） ；2材料
33、许用弯曲强度（MPa） ，一般取 160 MPa；支撑板材料一般用 45#，回火状态。则有： 410.380216t= =146.35mm，316.0按图 3 所示，取 t=160 mm。3.3.7 推杆固定板与推板的设计查21-表 4-5-41 确定，推板固定板的宽度是 540mm，高度是 20mm；再查21-表 4-5-42 确定，推板的宽度是 540mm，高度是 40mm，推板的导柱直径是 40mm，推板螺钉是 8 M16。3.3.8 导向零件的设计导向零件的作用是引导动模按一定的方向移动，保证动、定模在安装和合模时的准确对合，防止凹模、凸模错位。最常用的导向零件是导柱和导套。导柱和导套
34、的设计要点：1）导柱和导套应具有足够的刚度，保证动、定模在安装合模时的准确位置；2）导柱要高出凸模的高度，以避免凸模在模具合模、搬运时受损；3）为了便于取出压铸件，导柱一般设置在定模上；4） 模具采用卸料板卸料时，导柱设置在动模上，以便于卸料板在导柱上滑动进行卸料；5）卧室压铸机采用中心浇口的模具，导柱设置在动模上。导柱的尺寸按下式计算： 导柱的直径 d：21dkA式中 d导柱导滑段直径（mm） ；k比例系数，一般取 0.70.9，当 A2.510 mm 时，52k=0.07；当 A0.410 mm 时，k=0.09 ；其余取 0.08；52A模具分型面上的表面积（mm ） ；2=40.7 m
35、m0.7.34d根据需要取 d=71 mm。 导滑段长度 ：2l的最小长度取 =（1.52.0）d，一般按高出分型面上凸模高度2l的 1220mm 计算，即 =120mm，2l 导柱固定端的直径 ： 1（610）mm1d则有： = 71+8=79 mm，取 =80 mm。1d 导柱固定段长度 ：1l=1.571=106.5 mm1.5 导柱台阶直径 ：2d（68）mm=87 mm1 导柱台阶厚度 ：hmm，取 10mm；2:22 引导段长度 ：lmm，取 10mm。612导柱的结构见图 9：图 9 导柱的结构及尺寸参数导套的主要尺寸： 导套的内孔直径 D：与选用的导柱导滑段直径 d 相同，即
36、D=71mm； 导套内孔直径 ：1mm；0.571. 导套外径 ：1mm；(610)8Dd: 导套台阶外径 ：2=88mm；1(68): 导滑段长度 ： 2lmm；.5706.kd23式中 比例系数， ，其中当 d 小时， 取大值；k1.37k:k导套总长度 ： 为装配导套的模板厚度减去 35 mm， =195 mm；1l 1l导套的结构参见图 10：图 10 导套结构及参数导柱导套一般都布置在模座板的四个角上，保持导柱之间有最大的开档尺寸，便于取出铸件。为了防止动定模在装配时错位，可将其中一根导柱取不等分分布。在导柱导套配合时常常需要导滑，导滑的形式是在导柱的导滑段开两到三个半径为 3 的导
37、油槽。查21知，导柱导套的中心线与模板之间的距离。1.5hd3.3.9 顶杆的设计计算顶杆也叫推出杆，是开模后将零件推出的装置，根据铸件被推出时所作用的的部位不同，推杆推出形状也各异，一般有平面形、圆锥形、凹面形、凸面形等等。推杆的尺寸计算公式查21-式 4-7-1 知，1）推杆截面计算公式：fnP推式中 推杆前端截面积（mm ） ；f 2推杆承受的总推力（N） ；推24推杆数量；n铸件的许用应力，(MPa)同铝合金取 =50 MPa；6103.4571dhfn1963.50 mm 2而有： fd则知： 25mm1693.504根据以上计算和查10-表 29.6-8 的推杆形状如下图 11 所
38、示：注：图中 l 的长度根据需要确定图 11 推杆结构形状3.3.10 水线的设计查10-表 29.4-8 知如下经验值：水道与凹模表面的距离 19mm；25水道直径 D=614 mm；水道间距 mm；203A:水道与推杆孔距离 13mm；水管取 2 寸的，即 D=11.1 mm；则水咀过孔直径是 15mm。3.3.11 最终的模具装配如下：图 12 模具装配图26第 4 章 模具材料及热处理铝合金压铸模具材料的选择，铝合金压铸模具的服役条件：铝合金压铸模具的服役条件比较苛刻，铝合金熔液的温度通常在 650700 左右，以C40180m/s 的速度流入型腔，此时压力大约为 20120MPa，保
39、压时间520s，每次压射时间间隔大约为 2075s，凹模表面受到高温高速的铝液的冲刷，产生较大应力。目前，我国压铸模具的失效形式大多是热疲劳裂纹所致。随着模具寿命的提高，模具受液态铝合金的熔损粘蚀作用将成为模具失效的主要形式。因此，铝合金压铸模具的寿命决定于两个因素，即是否发生黏膜和凹模表面是否出现龟裂。铝合金压铸模具用钢，主要性能要求具备高的回火抗力和冷热疲劳抗力；足够的强度、塑性及耐热性能；良好的导热性；低的热胀系数；良好的抗熔融金属的损伤性能等等，在工艺性能中，特别要求改善热处理变形性及具有良好的渗氮（或碳氮共渗）工艺性能。目前，我国常用的铝合金压铸模具用钢有4Cr5MoSiV1(H13
40、) 和 3Cr2W8V 等等，3Cr2W8V 钢的抗回火能力和热稳定性最好，具有高的耐热性，但因含钨量高导热性下降，容易在模具凹模表面中出现冷热疲劳裂纹。4Cr5MoSiV1(H13)的抗回火能力及稳定性稍次于 3Cr2W8V，但热疲劳抗力高于 3Cr2W8V，寿命也长。铝合金压铸模具的热处理工艺流程：锻造球化退火粗加工精加工最终热处理（淬火、回火）钳修抛光渗碳（或碳氮共渗）装配。27第 5 章 压铸件缺陷的分析压铸件的缺陷很多，缺陷形成的原因也是多方面的。这与压铸机的结构、性能（如压射力、压射速度、建压和增压时间、液压冲击波等）和正常工作状态、模具结构的合理程度、压铸工艺参数的选用、合金熔炼
41、的质量以及压铸操作方面的多种因素有关。要消除压铸见的种种缺陷，必须首先识别缺陷，并分析压铸件产生缺陷的原因，然后才能迅速而准确地采取有效的措施。检验前，应了解压铸件的用途和技术要求，以便正确的检查铸件的表面或内部质量。铸件常见的缺陷分析及其改善措施如下：1）气孔：特征是表面光滑形状规则或不规则的孔洞，形成原因是金属浇入温度太高、熔料不干净、压射充满度小、压铸模涂料过多等等，改善措施是保证正确的温度、干燥净化炉料、提高充满度、适当减少涂料； 2）缩孔：特征是形状不规则，表面粗糙，暗色的空洞，形成的原因是铸件凝固收缩、压射比压不足、铸件结构不良、有热节、壁厚结构不均、余量饼太薄、溢流槽容量不足或溢
42、流口太薄、金属浇铸温度过高，改善措施是提高压射比压、改进结构、消除热节、增厚余量饼、加大溢流槽容量或增厚溢口、控制浇铸温度尽可能降低；3）气泡：形成原因是金属也夹裹气体过多、金属液温度过高、压铸模温度过高、压铸涂料多、浇铸系统不合理排气不畅、开模过早，改善措施是增加缺陷部位的溢流槽和排气孔、减少冲头速度、保证正确温度、控制压铸温度、减少和涂匀涂料、修改浇铸系统、延长持压时间和留模时间；4）夹杂：特征是铸件表面或内部形状不规则的，内有杂物的孔穴，形成原因是炉料不净、合金净化不足或熔渣未除净、舀取合金液时带入熔渣及氧化物压铸模不清洁、涂料石墨夹杂太多，改善措施是保证炉料干净、合金净化、防止熔渣及气
43、体混入勺内、注意压铸模清理、石墨做涂料时必须拌均并纯净；5）冷隔花纹：特征是金属冷接或搭接铸件表面有不规则的光滑条纹、铸件形状不完整，形成原因是金属温度过低、冲头速度过慢、储气瓶氮压过低、压铸模温度过低、排气不良、冲头压室磨损、浇口不合理发生喷溅式分股入凹模、压射比压不定，改善措施是保证正确金属液温度、检查控温装置、确定正确压射速度并使之恒定、提高压射比压、改进浇口设计；286）粘模：金属粘附压铸模表面，形成原因是金属液温度过高、压铸模温度过高或过低铸体或浇道未凝，改善措施是保持正确的浇铸温度或铸模温度、增加压铸模冷却速度。29第 6 章 经济性分析模具的经济性一直都是行业追求的目标，也是模具
44、行业发展的必然趋势，经济性主要表现在以下几点：1）从选材方面：选择通用的材料可以降低耗材的成本；2）从设计方面：选择软件化设计这样可以缩减模具的设计周期，软件的设计还可以进行开模模拟、模具的各项参数分析，从所得到的参数中很容易的看出模具设计的是否合理，而且修改方便；3）从加工方面：模具的加工是很重要的一个环节，它直接影响着模具加工零件的精度，除此之外，很多的凸模、行腔都会出现复杂的曲面，所以现在许多的模具厂都采用数控机床来加工模具，它可以降低工人师傅的劳动强度、节省加工时间等等；论文采用了 Pro/E 软件进行模具的数字化设计，这样可以在设计的同时还可以将每个零件进行应力分析，以确定所选择的材
45、料的尺寸是否合理，这样做既直观又简单；另外从模具的设计方面，由于此液力偶合器所生产的厂家用的是低压浇铸，它可能出现的问题是没浇铸时合金液自动流入行腔，这样对铸件有很大的影响，论文采用的是卧室压力铸造，见图 1。从图上可以看出，行腔在横浇道的上方避免了上述缺陷。在模架的选用方面：论文应用了通用的镶块式模架，它的特点是加工方便，还能够随零件的变化，它只需换用不同的成型部分即可，节省了不必要的模架加工时间和加工费用。数字化设计不仅仅是给模具行业带来了很大的效益，在其他行业也是如此。30结论压铸模具的设计的重点是材料的选择，机械加工工艺和热处理工艺，它属于机械制造和金属材料之间的交叉学科，也正是因为这样，它对模具设计人员的综合素质要求很高，本文的独特之处在于本文利用了现代化软件这个工具，并结合所掌握的理论知识进行模具设计的各种工作，如：零件 3D CAD 模型的建立、收缩率设置后的零件模型、零件合理性的检测、零件收缩率的检测、水线的分析与处理以及标准模架的调用等等。利用现代化的软件进行设计的优点很多，最为重要的就是它可以大大减少设计人员的劳动强度和减少了产品的研发周期、提高了生产效率。虽然设计参考了二十余本资料，但由于设计者的水平有限加之设计时间仓促，所在设计时难免会出现一些问题，恳请各位老师给予批评指正。
