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1、带轮压铸模设计与制造选题依据模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为点石成金的磁力工业。美国工业界认为模具工业是美国工业的基石；德国则认为是所有工业中的关键工业；日本模具协会也认为模具是促进社会繁荣富裕的动力，同时也是整个工业发展的秘密，是进入富裕社会的原动力。日本模具陈叶年产值达到了13000亿日元，远远超过了日本机床总产值9000亿元。如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。近年来，我国的模具工业一直以每年13%左右的增长速度快速发展。纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我感受到制造理念陈旧是我国模具
2、工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它以成为衡量一个国家制造业水品高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识积聚的高新技术产业的一部分，其技术、资金与劳动相对密集。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。基于现状和所学专业，选用带轮压铸作为这次毕业设计的题目。摘要 带轮采用压铸工艺, 提高了带轮铸件表面质量; 模具的双抽芯机构减小了单方向抽芯力, 解决了铸件变形问 题。在分析了带轮零件压铸工艺性的基础上, 论述了
3、模具的设计要点和工作原理, 给出了工艺参数和实用的模具结构, 改 进了模具制造工艺。关键词: 压铸 抽芯 带轮压铸1工艺性分析与模具结构设计铝合金带轮与铸铁带轮相比质量轻, 转动惯量小, 节约能耗; 压铸铝合金铸件尺寸精度高, 外表美观, 制造成本低, 生产效率高。图 1 所示带轮, 皮带槽表面要求组织致密、耐磨。采用抽真空压铸和双抽芯结构, 解决了铸件欠铸、变形和皮带槽表面的质量问题。图1 所示的带轮零件, 材料为 ZL114。该零件属中空的腔体件, 其外圆上有皮带槽, 为保证皮带槽表面组织致密, 采用图抽真空压铸工艺。图1由于带轮铸件表面积较大, 造成抽芯时包紧力很大, 易使铸件变形。为此
4、, 采用左右双斜销抽芯, 减小了单方向抽芯力, 解决了铸件变形问题。同时, 在两抽芯间增设溢流槽, 提高了带轮轴孔内端的浇注质量。压铸件在高温、高压、高速下成形, 模具型腔、压室、合金液中的气体以及涂料产生的气体在短时间充填过程中来不及全部排出, 部分气体被卷入合金液中, 易在铸件中产生气孔。模具采用真空压铸, 在模具分型面皮带槽腔体周围开设数条排气槽, 排气槽内的排气孔与排气嘴相通, 通过与排气嘴相连的排气管与真空泵连接, 由真空阀控制, 排出气体。真空压铸减少了铸件内部气孔, 解决了皮带槽表面组织疏松问题, 减少了由于气孔原因造成的压铸件废品, 提高了铸件合格率。为保证动模与定模装配时的相
5、对位置与配作加工时的相对位置一致, 4 个导柱中的一个导柱偏离其对称位置 5 mm。2模具工作原理模具采用抽真空压铸和斜销双抽芯机构, 工作过程如下。 模具合模, 由复位杆将顶板及各顶杆复位, 同时斜销分别带动滑块及型芯完成插芯运动, 利用定模套板和左、右楔紧块将滑块锁紧。打开真空阀, 开始浇注。 浇注完成后, 关闭真空阀, 开模, 斜销带动滑块分别向左、右运动, 抽出型芯。抽芯完成后, 机床顶柱推动顶板, 带动顶杆将铸件和浇道顶出。3模具制造工艺 由于型腔形状复杂、加工精度高, 为方便制造, 型腔 由多块镶块组成。由于真空压铸要求型腔具有良好的 密闭性, 所以对组成型腔的镶块之间( 包括动、
6、静模配合 面) 的配合精度, 以及型芯与动静模的配合精度要求较 高。动模镶块、静模镶块这 6 件之间配合面的平面度须 达到 IT5 级, 表面粗糙度为 Ra0. 2。型芯与定模镶块及 滑块之间间隙配合为 H6/ h5。型芯与动模镶块及定模 镶块的配合均为 H6/ h5。型芯与滑块为过盈配合H6/ u5, 使两者的紧固力足够大, 以满足型芯抽芯要求。 型芯、镶块等组成型腔的零部件均采用 H13 材料。热处理质量对压铸模使用寿命起着十分重要的作用, 如 果热处理不当, 会导致模具损伤、开裂而过早报废。传 统上调质+ 表面氮化的热处理工艺, 往往在压铸数千模 次后模具型腔会出现表面龟裂和开裂, 模具
7、寿命较短。 为延长模具使用寿命, 采取以下制造工艺: 下料; 碳 化物细匀化预处理; 粗加工( 留 3 mm 加工余量) ; #800 870 ! 调质处理, 硬度 HRC30 35; 精加工; % 1 000 1 050 ! 真空淬火, 硬度HRC56 58; & 560 ! 回 火二次, 回火硬度HRC43 474压铸合金的选用铝合金铝合金有良好的压铸性能，密度较锌合金小，比强度大，高温力学性能好，在低温下工作时，同样保持良好的力学性能，尤其是韧性。铝的表面有一层和铝结合的很牢的致密氧化膜，故大部分铝合金在淡水、海水、浓硝酸、浓盐酸、汽油和有机化合物中均有良好的耐蚀性；但在碱、碳酸盐、盐酸
8、及卤化物中会很快被腐蚀。氧化膜的化学性能稳定，熔点很高，因此，在带轮和带的摩擦中产生较大热量致使工作温度较高的时候仍可正常工作，故选用铝合金作为压铸材料。5压铸机的选用卧式冷压室压铸机冷压室压铸结构较简单，普遍适用于压铸铝合金、镁合金、铜合金，且可用于压铸高熔点的黑色金属。选用立式压铸机。计算胀型力 F(主)=1.3A*p/10式中A 铸件在分型面上的投影面积,一般增加30%作为浇注系统与溢流排气系统的面积P 压射比压计算锁模力 F(锁)K(F(主)+ F(分)=K* F(主) 式中F(锁) 压铸机应有的锁模力K 安全系数，取1.3 F(主) 主胀型力 F(分) 分胀型力6分型面的选择分型面选
9、择如图A-A所示。分型面1：A-A所示 开模行程短，铸件保留在动模一侧，排气性能良好分型面2：右侧C平面 开模行程短，铸件保留在定模一侧，不利于排气分型面3：图示截面 开模行程较大，可使铸件保留在动模一侧，侧抽芯行程较大故选择分型面17浇注系统及溢流排气系统的设计 侧浇道侧浇道一般开设在分型面上，按压铸结构特点，可布置在压铸件外侧或内侧。适用于板类，盘类或型腔不太深的壳体类压铸件。适用于单型腔模，也适用于多型腔模，浇道去除方便，应用广泛。 由于选用一模一件，压铸时从分型面下侧压入金属液，在分型面上侧设置溢流槽。 铸件保留在动模一侧，通气性能良好。待添加的隐藏文字内容2 8成型零件和模架设计 成
10、型零件的结构镶拼式结构：成型部分的型腔和型芯由镶块镶拼，装入模具的套般内加以固定而成。动模一侧型芯较多，可设计成活动镶拼式型芯，便于更换。具体设计方法见压铸工艺及模具P97. 成型零件成型尺寸计算P109 模架的设计P1159合模机构机械合模机构10压铸模机构设计 抽芯机构：机动抽芯。型芯采用活动式嵌入型芯，便于更换。带槽部位采用斜滑块抽芯机构抽芯，设计时应注意滑块的起止限位。11推出与复位机构 推出机构：机动推出（推出原件、复位元件、限位元件、导向元件、结构元件），推板推出机构 复位机构12冷却系统初步采取水冷的冷却方式。水冷是在模具内部设置冷却水道，使冷却水通入模具带走热量。水冷效率高，易
11、于控制，是常用的冷却方法。冷却水道布置见压铸工艺及模具P124。13结语对于包紧力较大的压铸件, 设计模具时应考虑减小 包紧力对零件的变形破坏。生产实践表明, 模具总体结 构合理, 布局紧凑; 采用真空压铸, 减少了铸件内部气 孔、改善了铸件表面质量, 有利于生产过程铸件尺寸的 稳定性, 提高了压铸件的热处理性能。参 考 文 献郑大中. 模具结构图册. 北京: 机械工业出版社, 1998.曹富川. 汽缸盖压铸工艺的改进. 特种铸造及有色合金, 1989( 3) : 49赖华清. 压铸工艺及模具. 机械工艺出版社王鹏驹 殷国富. 压铸模具设计师手册. 机械工艺出版社洪慎章 王国祥. 实用压铸模设计与制造. 机械工艺出版社
