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1、 前言 熔模铸造又称失蜡铸造，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称熔模精密铸造。可用熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。 熔模铸件的形状一般都比较复杂，铸件上可铸出孔的最小直径可达0.5mm，铸件的最小壁厚为0.3mm。在生产中可将一些原来由几个零件组合而成的部件，通过改变零件的结构，设计成为整体零件而直接由熔模铸造铸出，以节省加工工时和金属材料的消耗，使零件结构更
2、为合理。摘要：本设计主要内容是熔模铸造的压型设计，针对给定的电缆插头进行综合分析，从而完成此零件的熔模压型设计。确定铸件图及完成相关的准备工作后就可进行压型设计。设计内容主要包括确定压型的结构、尺寸、型芯、排气系统和顶杆机构等。设计的压型应力求结构简单，加工方便，选材合理，安全可靠。运用cad,proe等作图软件， 绘制压型的零件图和装配图。关键词：熔模铸造，压型设计，制图Abstract：The design of the main contents of graduation is Investment Casting Design mold. For cable plug to make
3、 a comprehensive analysis, Parts of the mold to complete the design. Completion of the preparatory work such as casting plans, can Design mold. The design of the Content is to determine the structure of die, size,core, Exhaust System , Top of the body. Mold design should seek to simple structure, co
4、nvenient processing, material selection reasonable, safe and reliable.Use the mapping software such as CAD and PROE, completion of the mold parts drawings and engineering drawings.Keywords: Investment casting、mold design、graphics目录1零件分析2选择基准面3模具结构类型与注蜡机的选择4分型面的确定5确定浇注口的位置6型芯结构7型腔结构8设计合模机构和其它机构零件9各尺寸
5、的计算10零件结构设计11模具装配图 12结论13致谢14参考文献1零件分析 本毕业设计所要完成的是电缆插头的熔模铸造的压型设计，电缆插头机构如图1所示。此电缆插头的材料是镍奥氏体铸铁，在熔模铸造压型设计过程中所采用的模料为石蜡。熔模铸造属于精密铸造，其产品一般不进行机械加工或很少进行机械加工，所以为满足电缆插头本身的设计要求，在此压型设计过程中对零件各处结构尺寸都不予修改，一切按零件原本设计的要求来完成压型设计，因此在压型设计中不考虑铸件的铸造圆角，起模斜度等因素，为满足零件尺寸要求只考虑模料的收缩率。电缆插头是平常生活用品所以在精度等级和表面粗糙度上没有太大的要求且给定图纸上零件尺寸公差为
6、自由公差，因此为降低零件和压型的制造成本自定义零件精度等级ct8，表面粗糙度Ra1.6um。通过压型所生产的蜡模结构就是电缆插头所要求的结构。图1.电缆插头2铸件基准面的选择熔模铸件的基准面主要用作检查铸件尺寸的测量基准和机械加工的定位基准，并作为压型设计的参照面。由于熔模铸造加工余量很小，有时不进过粗加工便直接进行精加工或光整加工，因此基准面的选择比较重要，应从铸件工艺上保证这些面的几何形状，尺寸精度，表面粗糙度。熔模铸件上的平面和外圆及内孔作为基准面，选择时应考虑以下几个原则： 铸件基准应尽可能与设计基准和机械加工工艺基准一致 应使待加工的各表面分配到必须且又尽可能均匀的加工余量。一般应选
7、择待加工精度表面粗糙度要求较高和加工余量较少的重要表面为基准面。 当加工面和非加工面之间的相互位置精度要求较高时，应以此非加工面为基准面。 为了保证机械加工是定位稳定、加紧可靠、夹具结构简单，应选择大而平整、光洁、尺寸稳定的表面为基准面，其上不允许有铸造飞边、毛刺、冷豆、斜度以及浇冒口余痕和分型面余痕。相应基准面的压型部位尽可能不设置顶杆和活块。 基准面的数量应符合六点定位原则，使铸件在夹具中占有某个确定的加工位置。 综合考虑选取铸件大端底面做为基准面（图2所示）。图2.基准面的选择3模具结构类型与注蜡机的选择图3为常见手工压蜡的模具结构是本次压型设计思路的参考结构,主要由型体、型芯、定位元件
8、、锁紧机构、抽芯机构、起模机构等组成。熔模压型的结构取决于铸件形状、尺寸大小；分型面数量；合金种类和生产批量等条件。按分型面位置，金属型结构有以下几种形式： 整体金属型，铸型无分型面，结构简单，但它只适用于形状简单，无分型面的铸件； 水平分型金属型，它适用于薄壁轮状铸件。 垂直分型金属型，这类金属型便于开设浇冒口和排气系统，开合型方便，容易实现机械化生产；多用于生产简单的小铸件； 综合分型金属型：它由两个或两个以上的分型面组成，甚至由活块组成，一般用于复杂铸件的生产。操作方便，生产中广泛采用。本零件尺寸不大结构较简单，因此可选用中小型压蜡机，选用济南新洋精铸设备厂的YLMG6-5050-2型号
9、的机器各参数为合型力50KN,压蜡嘴直径22mm，系统压力0.25-6.3MPa。（你选的类型是？）4分型面位置的确定如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到铸件在模具中的成型位置、浇注系统设计、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：分型面应选在铸件外形最大轮廓处。件顺利脱模，尽量使铸件开模时留在动模一边。证铸件的精度要求。足铸件的外观质量要求。于模具加工制造。成型面积的影响。排气效果的影响。向抽芯的影响。为了便于模具加工
10、制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。首先对该零件结构进行分析：该零件属于典型的中间小两头大的类型，情况1若选B-B为分型面时，尺寸除高度尺寸74mm和大端厚度25mm受分型面影响，其余尺寸均由下压型成型，其精度不受分型面影响，且制造压型时能成几个圆同心，但该分型方法由于零件结构使得不能脱模，又因为熔模铸件一般不进行加工或加工余量很小，所有改变零件结构是不可取的。情况2若选取A-A为分型面，该分型方法破坏了圆柱面的完整性同时各圆的尺寸受分型面的影响压型加工性不良，但此分型方法使型腔加工深度浅，熔模脱模不需起模机构脱模方便，压型结构比较简单，并且将铸件压型设计成上下分开的水平分型而不是左
11、右分开的垂直分型，主要考虑因素是：压型若为垂直分型则在型腔中蜡模成型后进行蜡模脱模时的动作将是比较繁琐的，需要先转动压型将压型摆水平后才能完成抽芯开模动作，采用水平分型则才蜡模成型后能直接完成抽芯动作不需要转动压型。综合考虑选A-A分型面是较为合理的，如图4所示。图4.分型面的选择5浇注口位置的确定确定了铸件分型面后就要对其浇注口的位置进行分析选择。浇注系统是将熔体平稳地引入型腔，使之充满型腔内各个角落，在熔体填充和凝固过程中，能充分地将压力传递到行腔的各个部位，获得组织致密、外形清晰、尺寸稳定的塑件。考虑到本次设计采用的是手动结构，所以在浇注系统的设计时也省去了部分结构，直接由注蜡机注蜡经浇
12、口直接进入型腔，因此只考虑浇口的设计，浇口的位置的选择应注意：避免引起熔体破裂浇口的位置应尽可能避免熔接痕的产生有利于熔体流动和补缩有利于型腔内气体排出防止料流将型芯或嵌件挤压变形。综合本压型的设计在浇口设计时将浇口设在大端，原因为大端进料模料可以快速顺利的进入薄壁处，使充型过程中不出现充不满现在，并且有利于型腔排气。并且此浇口垂直分型面，若浇口开在分型面上大端顶部的空气就不能被排出，且此压型也是由熔模铸造铸出，在大端顶处铸出排气孔是很困难的。具体结构如图5，浇口形状大小按手册选取。图5.浇注口6型芯的设计根据铸件的复杂情况和合金的种类可采用不同材料的型芯。一般浇注薄壁复杂件或高熔点合金（如锈
13、钢、铸铁）时，多采用砂芯，而在浇注低熔点合金（如铝、镁合金）时，大多采用金属芯。在同一铸件上也可砂芯和金属芯并用。本压型型腔由上模下模型芯三部分构成，上下模成型外表面，型芯成型内表面，型芯具体结构如图6。分析如下：型芯在合模后必须有确定的位置，且固定不动，为满足要求可设计成型芯带螺纹和带销钉两种结构。其中型芯带螺纹的方式在本压型中不宜采用，因为若带螺纹，则必须在上下模上加工出螺纹，在每次开模后再次合模时上下模螺纹必须很好配合才能与型芯连接，这样上下模的配合精度要求过高，并且在模具用了一段时间后还必须有如此的配合要求则其必须要十分耐磨必加大成本（本压型材料选为锡铋合金，较易磨损）。本次型芯设计选
14、择带销钉的结构，一端用突台与上下模配合来确定位置，另一端用插销使其位置固定。型芯手柄部位按手册选取，具体在抽芯机构中分析。型芯的各尺寸根据零件而定，由于型芯成型的零件内表面，而零件内表面为非工作表面，因此没有特殊的精度要求，所以型芯的尺寸精度可适当放宽点。为使型芯有较高的精度型芯的制造为熔模铸造，在获得铸件后为提高型芯表面质量对其进行正火处理。图6.型芯7型腔结构设计压型主体系指构成型腔，用于形成铸件外形的部分。主体结构与铸件大小，其在型中的浇注位置，分型面以及合金的种类等有关。在设计时应力求使型腔的尺寸准确；便于开设浇注系统和排气系统，铸件出型方便，有足够的强度和刚度等。型体外形与壁厚 型体
15、外形尺寸应与压蜡机相配。为了减轻重量、便于操作，在保证强度和刚度条件下，模具型体壁厚应尽可能薄。表1示为型体壁厚的参考尺寸。表1 型 体 壁 厚 （单位：mm）型体材料B钢10-2015-25铝合金15-2520-30压型的型腔，压型型腔是来成型蜡模的外表面，所以根据分型面的选择而确定将零件均匀的分部在上下压型中，根据型体壁厚的选择原则确定型腔各处的壁厚为15mm，为使压型壁厚尽量均匀，故将压型外壁设计成椭圆弧，弧度与型腔一致，其中薄壁处由于壁厚较薄考虑其冷却速度及压型的制造方便故将其壁厚设计较大即为大端外壁沿伸，为保证压型在工作过程中的稳定将在压型两侧面设置两突台。结构如图7所示。两压型均为
16、熔模铸造产生，并为了提高上下压型的表面耐磨度，在压型铸出后需进行正火处理。图7.型腔结构8设计合模机构和其它机构零件8.1.型体定位 压型合型时，要求两半型定位准确，、一般采用两种办法，即定位销定位和“止口”定位。对于上下分型，而分型面为圆形时，可采用“止口”定位，而对于矩形分型面大多采用定位销定位。定位销应设在分型面轮廓之内，当压型本身尺寸较大，而自身的重量也较大时，要保证开合型定位方便，可采导向形式。考虑到设计的方便本压型选定位销定位压型。综合六点定位原理选择在压型分型面的对角线上设置两个定位销（每一对定位面必须有两个以上的定位销才能限制其自由度，但过多会引起过定位，定位销之间的距离越远定
17、位精度越高）。根据表2 （GB/T2203-1980）、表3、表4确定定位销尺寸和结构。并合理安排定位销的位置，如图8所示（由于考虑压型整体大小，和型腔的分布，选择两定位销的位置） 表2 固定式定位销（GB/T2203-1980） （单位：mm）简 图DHDD1LhBcb基本尺寸偏差r63-686+0.02312163D-0.520.414+0.0152276-8108+0.028+0.01914203D-130.6182878-101210+0.028+0.01916244D-230.62234810-141412+0.034+0.02318264D-2412436914-181615+0.
18、034+0.02322305D-241264010 表 3 定位销直径和位置的参考尺寸 （单位：mm）（A+B）/26060-100100-150150-220220d68101216H1012162024表4 定位销结构定位方式图 例定位销定位本压型定位销并未按手册进行位置选择将定位销布置在下模分型面的两个顶角处，而是将其中的一个移至大端另一侧，主要是考虑布置定位销所需的加工余量和压型厚度方面。定位销设在下模中，与下模位过盈配合，与上模为过渡配合。下模为了配合定位销结构，使得不产生过多的配合，设计两孔为台阶孔，孔径为18和10，其中18的台阶深5mm，总深20mm。上模两孔为了使定位销能方便
19、插入在孔扣设倒角c1，孔深20mm。各孔均为铸出。图8.型体定位示意图82.型体锁紧 锁紧机构选表5中的活节螺栓尺寸为M8。活节螺栓的位置分部：本压型共采用4个活节螺栓，分别布置在压型的两侧面，在此活节螺栓位比较细的长杆，位保证螺栓不弯曲变形应尽量减少上下模上突耳之间的距离。突耳具体位置如图9。 表5 锁紧方式锁紧方式图 例固定式活节螺固定式固定夹钳摩擦夹螺钉夹固定夹钳棱块夹图9.突耳8.3型体附属结构 型体除含有形成熔模的型腔外，尚需有注蜡、开型等一些附属结构（表6）表6型体附属结构名 称图 例说 明切割线切割线是区分铸件与内浇道的标志线，即内浇道与铸件本体有明显的分界线（面）开型槽开型槽是
20、为了便于开型设置的小槽，人工开型时可借助撬杠开型，但如上下型之间有明显的凸耳凸起时则无需设置注蜡口a-d为注蜡口的几种形式。注蜡口最好设置在内浇道或有加工余量的表面上，尺寸应与压蜡机的射蜡嘴相配，一般不宜过大，以免模料充型过快，不利于模具型腔中空气排出8.4抽芯机构 在蜡模成型冷却后需进行脱模处理，脱模前需先将成型蜡模内表面的型芯抽出，为此需设计抽芯机构。在本设计中为简化结构节省成本，压型采用手动压蜡压型，因此在设计中选用手柄抽芯。即当模料冷却后，抽走型芯小端定位销后，用手工的方法握住露在压型端面外的手柄将型芯从蜡模中抽出。8.5顶出机构 在设计顶出机构时，须注意下面几点：防止顶伤蜡模，即防止
21、蜡模被顶变形或在蜡模表面顶出凹坑；防止顶杆卡死，首先是顶杆与顶杆孔的配合间隙要适当。如果间隙过大易钻入模料，过小则可能造成卡死的现象。该零件为小型零件，由于零件外表面为圆弧形，在垂直分型面方向上不易加工出顶杆端面，且压型采用手动压蜡压型在蜡模冷却后会有一定的收缩，在开模后有一半的零件是露在外面的可以用人工的方法将蜡模从型腔中取出，所以为结构方便在压型上并未设计出顶出机构。8.6压型排气 模料注入模具时，如果型腔内的气体来不及排除或在型腔深处形成气袋，往往造成熔模成形不良，因此模具型腔应有良好的排气条件。不通孔型芯的端部，抽芯时易产生负压造成熔模凹陷、破裂，因此也应采取防治措施。表7为常见的排气
22、方式。在此由于压型的设计是比较简单，铸件要求不高，所以为降低压型制造难度和生产成本在压型上没有设计排气孔，在此也考虑到在压型上设计排气孔不是很方便原因前面已有介绍。由于压型没有设计顶出机构所以也不能用顶杆间隙来排气，因此压型设计过程中只能采用采用分型面排气和型芯间隙排气。表7 模具的排气形势排气方式图 例排气部位分型面间隙排气分型面、活动块、镶块的界面处型芯间隙排气型芯与型体的配合处顶杆间隙排气顶杆与型体的配合处排气槽排气分型面，活动块界面处排气孔排气型腔封闭气袋处8.7压型冷却 冷却机构是为了加快蜡模成型速度。考虑为简化压型结构，降低生产成本，并且由于石蜡熔点很低为5763所需注蜡温度不高，
23、因此可采用自然冷却的方式。9压型工作图的设计型腔工作尺寸计算 模具型腔的工作尺寸要综合考虑铸件的综合收缩率和铸件的尺寸精度要求加工余量等因素。由于在压型设计时就考虑将直接铸出零件所以在压型工作尺寸的计算时并未将零件的加工余量计算在内。熔模铸造中模料对型腔的磨损非常小，因此一般说型腔尺寸的计算可以不必考虑磨损量。所以型腔工作尺寸设计时只考虑铸件综合收缩率和尺寸精度。下表8所示为模具型腔工作尺寸的计算公式及其图解 表8.模具型腔工作尺寸的计算公式及其图解 L+a=l(1+) - a/2+a注：L型腔尺寸（mm）; l铸件基本尺寸（mm）; la铸件尺寸平均值（mm）; -铸件公差（mm）；、-铸件
24、偏差值； 考虑了合金的收缩率、模料的收缩率、型壳的膨胀率后的铸件综合收缩率（%）;a-模具制造公差。上表中的综合收缩率值受原材料性质、铸件结构及工艺因素等的影响而很难精确确定，表9和10所示为值选用的参考数据。表 9 碳钢、合金结构钢熔模铸件综合收缩率参考数据铸件壁厚/mm模料及型壳分类综合收缩率（%）自由收缩部分受阻收缩受阻收缩1-30.61.21.21.81.62.20.41.01.01.61.42.00.20.80.81.41.11.73-100.81.41.42.01.82.40.61.21.21.81.62.20.41.01.01.61.31.910-201.01.61.62.22.
25、02.60.81.41.42.01.82.40.61.21.21.81.52.120-301.21.81.82.42.22.81.01.61.62.22.02.60.81.41.42.01.72.3301.42.02.02.62.43.01.21.81.82.42.22.81.01.61.62.21.92.5注：1.模料和型壳分类为： -蜡基模料，硅酸乙酯（或硅溶胶）-石英粉涂料型壳。-蜡基模料，水玻璃-石英粉涂料型壳。-树脂基模料，硅酸乙酯（或硅溶胶）-刚玉粉涂料型壳。2.高温合金综合收缩率可参照表中选用。表 10 易熔合金熔模铸件综合收缩率参考数据锡铋合金1-31.21.40.81.10.
26、50.73-101.31.51.01.30.60.8注：-蜡基模料，硅酸乙酯（或硅溶胶）-石英粉涂料型壳。 -树脂基模料，硅酸乙酯（或硅溶胶）-刚玉粉涂料型壳。模具的尺寸精度和表面粗糙度 模具型腔的尺寸精度和表面粗糙度应视铸件的技术要求而定。一般模具型腔尺寸的制造公差为铸件公差的1/41/8。型腔的表面粗糙度比铸件细24级。模具如需镀铬，镀层厚度一般取0.0050.01mm，非加工面镀铬时表面粗糙度Ra=3.26.3m。表11和表12所示为模具各部位的加工尺寸精度和表面粗糙度。表 11 模具各部位的加工精度模具部位型腔和型芯的形成部位活塞、镶块、顶杆等的配合部位不影响铸件尺寸的自由尺寸尺寸精度
27、等级IT6IT10IT6IT9IT12IT14表 12 模具各部位的表面粗糙度模具部位表面粗糙度Ra模具部位表面粗糙度Ra型腔表面0.20.8浇注系统表面1.66.3芯销、活块、镶块的配合面、定位面0.81.6非工作部分表面6.312.5分型面0.81.6根据设计要求，综合收缩率取=1%,模具型腔尺寸的制造公差为a=0.05mm，在由自定的零件尺寸精度表面粗糙度可知压型型腔所需达到的精度要求为尺寸精度ct7表面粗糙度为Ra0.8，在分型面上设为排气面所以其便面粗糙度设为1.63.2um。由公式L+a=l(1+) - a/2+a计算出模具型腔各尺寸，如图10。图10. 模具型腔尺寸10.零件结构
28、设计11.模具装配图按表13和表14确定所用组件之间的配合关系、压型所用材料。在本压型设计中组件配合问题主要有上下模之间定位用的定位销，型芯与型腔之间的配合，活节螺栓的定位配合，型芯定位的配合。上下模定位销定位之间的配合在设计中很重要其配合关系如图11所示。型芯去型腔之间的配合为过渡配合（见图12）。从而作出压型的装配图表13 模具常用组合件的配合组合件配合图例组合件配合图例顶模块与型体定位销与型体型体与型芯活块复位杆与型体芯销与型芯、型体或活块稳定销与连接杆销轴与型体型体与镶块顶杆与型体销套与型体模具材料 表14所示为模具常用材料及热处理要求。表14 模具常用材料零件名称材料热处理型体、型芯
29、、镶块、活块锻铝2A50、2A80、2A1490HBS铸铝ZL102-45钢调质，28-32HRC定位销、销套、插销、顶杆、复位杆45钢淬火，35-40HRC工具钢T7,T8淬火，40-45HRC垫板、压板，顶杆固定板，手柄，支脚45钢，Q235-A钢正火浇注系统模具铸铝ZL102-图11定位销与上下模的配合 图12型芯与型腔的配合铸造金属压型由于制造周期短，生产成本低，可以铸造出机械难加工出来的复杂型腔，压型合金可以回收利用，制造一型多腔的可以采用同一母模因而铸件尺寸分散度小。铸造金属压型通常采用低熔点易熔合金，此类压型适用于尺寸精度要求和表面粗糙度要求不高的熔模铸件的中小批及试产中，特别是
30、新产品的样件，零件结构变化可以在母模上很快实现。此次设计的压型是为生产电缆插头的，而电缆插头的尺寸精度表面粗糙度没有太大的要求，所以本压型材料的选择锡铋合金（锡42%铋58%）。本压型也是用铸造的方法来成型型腔的，采用易熔锡铋合金主要是为了能比较方便的做出几套压型，从而满足生产要求。并且锡铋合金可以回收再利用。总装技术要求：（1）分型面及贴合面的不贴合间隙不大于0.05mm。（2）各组合块及上下型体错位不大于0.05mm。（3）型腔表面应平整、光洁，应无凹凸不平和毛刺、麻坑、伤痕等；型腔边缘除注明者外应保持锐边，非型腔表面锐边倒角0.5mm。（4）总装后应经压蜡试模，起模时应无阻卡现象，熔模飞
31、边厚度不大于0.05mm。结论本设计首先说明了熔模铸造的重要地位，随着经济的发展，熔模铸造将继续呈现蓬勃发展之势。其次介绍了熔模铸造压型的一般设计原则，在做好铸造成型的准备工作之后，接着介绍了模具设计的内容：浇注系统、分型面、型芯型腔、定位机构、排气机构、顶出机构和锁紧机构。在浇注系统的设计中，主要说明了浇注系统设计原则及选取了合适的浇口位置并采用了直浇口的方式；分型面选择主要考虑蜡模能顺利起模；型芯型腔按照零件结构要求而确定；排气机构设计中主要采用了分型面排气；顶出系统着重说明了推杆，推管的安装要求，但该模具属于简单脱模机构，无滑块抽芯机构，也无开模先后顺序的要求；锁紧机构选择了结构简单操作
32、方便的活节螺栓。最后完成了电缆插头熔模铸件的压型设计。致谢经过六个月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出的轻松，设计过程中遇到许多的问题，在师友的帮助下予以解决。首先要感谢文老师对我的指导和督促，文老师给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过程中少走弯路，文老师的督促使我一直把毕业设计放在心理，保证按质按量的完成；要感谢宿舍同学，是大家营造了良好的学习环境，在做设计的过程中互帮互助，使我的CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高，同时较全面的掌握了Word的编辑功能。参考文献（太少！）1 中国铸造协会.熔模铸造手册S2 姜不居.熔模精密铸造M3 李魁盛.典型铸造工艺设计实例M4 徐宏海.数控加工工艺 第二版M5 何铭新,钱可强.机械制图 第五版M6 孙玉芹,孟兆新.机械精度设计基础M注：注意全文排版要符合规定。
