说明指导书.doc
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1、目 录摘要Abstract 序言 1第1 章 压铸设备确实定2 1.1 压铸件工艺分析 2 1.2 压铸机选择 2 1.2. 1压铸机锁模力计算 2 1.2.2压射比压计算2 1.2.3 压室容量计算2第2 章 浇注系统计算4 2.1 浇注系统分析对比42.2 内浇口设计52.3直浇道设计 72.4 压铸件工艺分析 82.5 溢流槽、排气槽设计 92.6 分型面设计 10第3 章 成型零件尺寸设计 123.1 压铸件收缩率123.2 成型尺寸计算和修正 12第 4章 模架设计 14 4.1 模架基础类型 14 4.2 标准模架选择及设计 15第5 章 推出机构设计 16 5.1 推出机构组成和
2、分类 165.2 推杆推出机构 175.3 推出机构复位及导向 19第6 章 压铸模技术要求206.1 结构零件公差和配合206.2 压铸模总装技术要求 206.3 压铸模材料选择及热处理20第7 章 数控加工227.1 型腔数控加工22 7.1.1 型腔零件建模227.1.2型腔零件加工工艺分析及工序卡 237.1.3 型腔零件数控编程及加工仿真 247.2 型芯数控加工30 7.2.1 型芯零件建模307.1.2型芯零件加工工艺分析及工序卡327.1.3 型芯零件数控编程及加工仿真33小结41参考文件42致谢 摘要压铸是压力铸造简称,其实质是在高压作用下,是液态或半液态金属以较高速度充填压
3、铸模型腔,并在压力下成型和凝固而取得铸件方法。本设计进行了一次筒壳压铸模设计,对零件结构进行了工艺分析。经过对不一样压铸工艺方案分析,和浇注系统、充填速度、温度、压力等工艺参数设置,进行压铸模结构设计分析;经过UG三维软件,对多筒壳零件进行三维造型,处理模具结构设计,确定模具分型面。在此基础上,应用压铸CAD仿真筒壳充填、凝固过程,优化压铸模具结构设计。然后绘制模具装配图、零件工程图,同时校核模具关键零件强度。深入,编制型腔和型芯制造工艺卡片,最终表明该模具结构合理,制造工艺良好,工作可靠。关键词:压铸模;浇注系统;分型面;UG; CADABSTRACTDie casting is an im
4、proved version of permanent mold casting. In die casting, the molten metal is forced into the mold or die under pressure. In this theise, the structure process of Shell of die-casting were analyzed. The structure of pressure die-casting mould was designed through the analysis of various process plan
5、ning and the calculations of technological parameters of filling system, speed, temperature, pressure, etc. By using 3D Pre/E software, the die-casting model and the mould structure had been drawed when mould surface was designed. On the basis, the design of die-casting mould structure was optimized
6、 through the application of CAE simulating the presssure filling and solidification course. Then, the mould assembly, parts were drawed and the intensity of the key parts was checked. Furthermore, the formulation of cavity and core manufacture process card was made. Finally, the result demonstrates
7、that the die-casting mould is optimizational structure, the manufacturing process is reasonable and the action is reliable.Keywords: Die-casting mould;Feed system;Mould surface;UG;CAD 前 言 1.1 问题提出1.1.1零件生产要求铝合金筒壳为机械中用通常件,对筒壳零件生产过程要求较高。对筒壳零件要求关键有以下几方面:(1)组织致密,含有较高强度和硬度;(2)尺寸精度高,表面粗糙度值低;(3)形状规则,轮廓清楚。1
8、.1.2压铸特点及应用范围压铸是压力铸造简称,其实质是在高压作用下,是液态或半液态金属以较高速度充填压铸模型腔,并在压力下成型和凝固而取得铸件方法。和其它铸造方法相比压铸有其本身特点:优点:(1)压铸件尺寸精度高,表面粗糙度值低 (2)材料利用率高 (3)能够制造形状复杂、轮廓清楚、薄壁深腔金属零件 (4)在压铸件上能够直接嵌铸其它材料零件,以节省珍贵材料和加工工时,这么既满足了使用要求,扩大产品用途,又降低了装配工作量,使制造工艺简化。 (5)压铸件组织致密,含有较高强度和硬度 (6)生产率极高 缺点:(1)压铸件常有气孔及氧化夹杂物存在 (2)不适合小批量生产 (3)压铸件尺寸受到限制 (
9、4)压铸合金种类受到限制压铸是近代金属加工工艺中发展较快一个高效率、少或无切削金属成形精密铸造方法。因为上述压铸优点,这种工艺方法已广泛地应用在国民经济各行各业中。压铸件除用于汽车和摩托车、仪表、工业电器外,还广泛应用于家用电器、农机、无线电、通信、机床、运输、造船、摄影机、钟表、计算机、纺织器械等行业。其中汽车和摩托车制造业是最关键应用领域,汽车约占70%,摩托车约占10%。现在生产部分压铸零件最小只有几克,最大铝合金铸件质量达50kg,最大直径可达2m 。现在,用压铸方法能够生产铝、锌、镁和铜等合金。1.1.3筒壳生产工艺选择铝合金筒壳采取压铸工艺成型,不仅能够达成其组织结构,尺寸精度等各
10、方面要求,而且能够批量生产,对于筒壳这种使用率较高零件较为适用。1.2中国外研究现实状况模具CAD/CAE是一个新兴综合性计算机应用技术。它以计算机作为关键技术手段,处理多种图形信息和数字信息,辅助完成产品设计和分析模拟。实践证实模具CAD/CAE技术是现代最合理模具生产技术,是改造传统模具设计生产关键技术,是一项高科技、高效率系统工程,是模具发展里程碑。伴随压铸件应用范围日益扩大,压铸模设计和制造任务也日益繁重,因为压铸模设计复杂性,使其不仅设计周期长,而且对设计人员要求高,所以对设计人员培养时间也长。这些全部有碍于产品更新换代,有碍于企业竞争力提升。压铸模CAD/CAE技术就是为了适应这种
11、形式而发展起来。在国外发达国家,模具CAD/CAE系统发展已经有20多年历史,已经形成商业化程度高,可靠性强,功效多样化,集成性高系统。压铸模具CAD/CAE技术已经得到广泛应用,不仅缩短了压铸模具设计教育制造周期,优化了设计,提升了压铸模质量,延长了压铸模使用寿命,降低了生产成本,提升了产品竞争力,而且促进了设计标准化、数据库化。在中国,压铸模CAD/CAE技术起步晚,只有多历史,但因为借鉴其它模具CAD/CAE经验,发展速度也相当快经历了有低级到高级、有研究到应用过程。不过,建成系统不全,迄今为止,还没建成一个完善系统。只有经过系统和软件引进,花费大量资金来实现,但在一定程度上促进中国模具
12、CAD/CAE技术发展。现在发展起来压铸模CAD开发方法关键有两种:一个是基于通用CAD软件平台进行开发,如Pro/E、UG等;另一个是依据在Windows环境下可视化编程语言编写CAD关键程序,关键程序以外部件有其它专业CAD软件开发,如对于图形处理功效,可采取UG、ProE、AutoCAD、Solidworks等软件来实现。目前压铸模CAD研究方向关键包含三个:一是基于三维几何造型设计系统专业模块开发研究,进行基于参数化特征正确实体造型;二是基于工艺数据交换和接口技术开发研究,以实现产品数据描述、共享、集成和存档等;三是基于软件系统实现压铸工艺和模具现代设计理论方法开发研究。其中,在第三个
13、方向上研究力度尤其显得微弱。这方面具体研究内容关键包含:面向对象设计技术;并行设计技术;智能设计技术;结合数值模拟分析评价知识系统设计技术。压铸模三维CAD设计及CAE仿真成型是用数字化设计和理论计算结合起来,能够大大缩短产品研发周期、模具设计周期,提升产品设计及模具设计正确性、产品成型质量,降低产品研发、模具设计成本。在设计过程中制订了合理工艺方案,满足了大批量生产要求。压铸模CAD/CAE技术发展趋势:(1) 面向压铸件建模技术;(2) 压铸工艺并行设计系统模型;(3) ES技术和CAD技术结合;(4) 基于BP神经网络压铸工艺参数设计;(5) 模糊集合理论在压铸工艺中应用;(6) 结合数
14、值模拟分析评价知识系统;(7) 网络化或协同化;采取压铸模CAD三维设计及模具成型零件设计,借助于CAE技术可实现对连续多周期生产全过程模拟分析,便未知原因为可知原因,并分析易变原因影响,实现对压铸过程金属液体充型凝固模拟、压铸模温度场模拟、压铸模应力场模拟,评价模具冷却工艺和判定模温平衡状态,评价可能出现缺点类型、位置和程度,设计合理铸件、铸型结构及浇铸系统,选择合适压住工艺参数,然后围绕此方案进行模具力学分析和结构设计,确保其合理力学结构。这种含有过程和质量前瞻性科学设计方法,不仅节省了模具开发制造费用和周期,同时也有力确保了模具及其所实现铸造工艺质量1.3毕业设计内容本课题设计内容是锌合
15、金底盘座铸件压铸模具设计,关键包含浇注系统和排溢系统,成形零件,抽芯机构,推出机构和模体结构等,其设计步骤以下:(1)设计压铸模具总体结构;(2)设计浇注系统;(3)设计成型零件系统;(4)设计抽芯系统机构;(5)设计模体、顶出及复位机构。关键设计方法为:利用UG绘制整个模具装配图、立体图和具体零件图、立体图。然后对整个模具工作过程进行模拟以确保其动作过程灵活。第1 章 压铸设备确实定 1.1 压铸件工艺分析 此零件结构较为简单,壳体表面和表面之间为台阶连接,切全部有圆弧过渡,圆角半径适宜。压铸件所要求尺寸精度和粗糙度全部较合适,能用压铸方法达成尺寸要求精度。压铸件材料为YZAlSi12压铸铝
16、硅合金,由手册查得其平均收缩率为0.6%。工艺规程制订见下表。压力铸造工艺卡产品名称压铸件名称镶嵌件材料牌号YZAlSi12压铸件质量/kg1.5浇注系统质量/kg0.627壳体每模件数数量/新旧炉料比2:1(质量比)1预热温度/工艺规程模具预热温度/230240涂料名称牌号方法和次数压铸温度/650680压射比压/MPa50石墨胶体用刷子每压铸一次涂定模一次压射速度/m/s3.03.5保压时间/s1.52.0设备型号压室直径/mm冷却方法自然冷却J1113B40留模时间/s6.58.0铸件投影面积/m105铸件二维图以下: 1.2 压铸机选择1.2.1压射比压计算压射比压是压射过程中金属液在
17、压室中单位面积所受到压力。它是压铸机压射力和压射冲头截面积之比。常见压射比压推荐值范围见表1-1。表1-1常见压射比压推荐值范围 (单位:MPa)锌合金镁合金铝合金铜合金通常件1320305030504050承载件2030508050805080耐气密性件25408010080100601001.2.2 压铸机锁模力计算 在压铸过程中,金属液以很高速度填充压型,在充满瞬间和增压阶段,金属液受到很大压力,此压力作用在压铸模型腔各个方向,力图使模具胀开,称之为胀型力。锁紧压铸模使之不被胀型力胀开力,称为锁模力。为了预防压铸模被胀开,锁模力要大于胀型力在合模方向上协力。锁模力是表示压铸机大小最基础参
18、数,其作用是克服压铸填充时胀型力。在压铸机生产中应确保模具在胀型力作用下不致胀开。在压铸生产过程中,锁型(模)力大小选择直接反应到压铸分型面处有否料液飞溅、铸件内组织密度、有否气孔、成形是否完整、有否飞边及毛刺等。调整时,在确保铸件合格前提下尽可能减小锁模力。压铸机锁模力必需大于胀型力才是可靠,二者关系以下: F锁K(F主+F分) 式中:F锁压铸机应有锁型(模)力(KN);K安全系数,通常取1.25;F主主胀型力(KN);F分分胀型力(KN)。主胀型力F主大小等于铸件在分型面上总投影面积(含浇注系统、溢流系统面积,通常取铸件投影面积(30%50%)乘以比压,其计算公式以下: F主AP/10式中
19、: F主主胀型力(KN); A铸件在分型面上投影面积(cm2); P压射比压(MPa)。分胀型力F 分指作用在斜杠抽芯、斜滑块抽芯、液压抽芯锁紧面上分力引发胀型力之和。其中,斜杠抽芯和斜滑块抽芯分型胀力计算公式为: F 分 = (A芯Ptana /10 )式中: F 分分胀型力(KN); P 压射比压(MPa); A芯 侧向活动型芯成型端投影面积(cm2); 楔紧块楔紧角(度)。 取此零件压射比压为50MPa,估算铸件、浇注系统及排溢系统在分型面上投影面积之和为150cm2,因为侧面型芯端面面积Ac很小,忽略Ff,取K=1.2。所以锁模力为: F锁KF主=(150501.2)10=900KN查
20、手册得J1113B,大于计算所需锁模力900KN,取压室直径为40mm,压室内最大铝合金浇注量为2kg,压铸系统和浇铸系统总重量为0.627kg,故满足要求。J1113B型卧式冷室压铸机关键技术参数参数名称数值参数名称数值合模力/kN1250开模力/kN拉杆内间距(水平垂直)/mm420420铸件投影面积/cm2105模具厚度(最小/最大)250/500压射行程/mm300动模座板行程/mm350压射比压/MPa50顶出行程/mm80管路工作压力/ MPa12顶出力/kN100铸件最大重量/kg1.5压射力/kN85150压室直径/mm401.2.3压室容量计算在选择压铸机时,应依据压铸机和浇
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