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一、零件圖
如圖1-1所示制件為電機(jī)端蓋,材料為鋅合金,屬大批量生產(chǎn)。
圖1-1
一、該壓鑄件的材料分析和工藝性分析
1. 材料分析
該產(chǎn)品的成型材料是鋅合金，該材料密度大，鑄造性能好，可壓鑄復(fù)雜的零件，壓鑄時(shí)不粘模，壓鑄件表面易鍍Cr、Ni等金屬，機(jī)械切削性能好，但易老化，抗腐蝕性能不高。
2. 工藝性分析
1）鋅合金壓鑄，其鋅不容易就粘在模具表面上。
2）該壓鑄件壁厚比較均勻，各個(gè)孔小且淺，工藝性好。
3）為了方便加工與成型及脫模，型腔、型芯均采用組合式結(jié)構(gòu)。
4）該壓鑄件是一般精度等級(jí)。為降低設(shè)計(jì)難度和設(shè)計(jì)周期，應(yīng)采一模一腔，且需要對(duì)壓鑄件去除澆口廢料。
二、擬定的成型工藝
1.成型方法
該壓鑄件采用沖頭下壓式全立式壓鑄機(jī)壓鑄。
2.各工藝參數(shù)
1）經(jīng)查教材（壓鑄成型工藝與模具設(shè)計(jì)）第32頁(yè)表3.2可知壓射比壓為30Mpa
2）經(jīng)查教材第33頁(yè)表3.4可知壓射沖頭空行程壓射速度為0.3～0.5m/s
3）經(jīng)查教材第34頁(yè)表3.5可知充填速度為15 m/s
4）經(jīng)查教材第36頁(yè)表3.7可知持壓時(shí)間3～4s
5）經(jīng)查教材第36頁(yè)表3.8可知留模時(shí)間推薦值為7～12s
6）經(jīng)查教材第37頁(yè)表3.9可知澆注溫度為410～540
7）經(jīng)查教材第38頁(yè)表3.10可知模具預(yù)熱溫度130～180和工作溫度180～200
3. 確定型腔數(shù)目
1)為降低設(shè)計(jì)難度和設(shè)計(jì)周期，應(yīng)采單型腔，且需要對(duì)壓鑄件去除澆口廢料。
2）計(jì)算壓鑄的體積和重量
通過(guò)三維制圖PRO/E軟件測(cè)量得:
單件壓鑄件投影面積 S=14257㎜2；體積V=153645㎜3
查有關(guān)資料可知Al的密度為6.8g/cm3 則壓鑄件重量m=1044.8g
三、初選壓鑄機(jī)
1.壓鑄機(jī)的鎖模力
模具型腔脹型力中心與壓鑄機(jī)壓力中心重合時(shí)壓鑄機(jī)鎖模力
式中 —壓鑄機(jī)鎖模力，N；
—作用于模具型腔且垂直與分型面方向的脹型力，N；
—作用于滑快楔緊塊面上的法向壓力，N；
K—安全系數(shù)（一般取K=1～1.3）
型腔脹型力
=P（）
式中 P—最終的壓射比壓，Pa；
—鑄件在分型面上的投影面積，㎡；
—澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積與壓鑄件投影面積不重疊部分，㎡；
—溢流槽在分型面上的投影面積，㎡；
壓鑄機(jī)所容許的壓射比壓
式中 —壓鑄機(jī)所容許的壓射比壓，Pa；
F—壓射力，N；
D—壓室直徑，m。
=9500N÷（0.785×）35MPa
= 35MPa×18256㎜263MPa
=1.15×(63 MPa +0)=72.5 MPa
2.選壓鑄機(jī)
根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,經(jīng)查教材第65頁(yè)表4.1可選用熱壓室壓鑄機(jī)型號(hào)為
SHD—75相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表所示：
型號(hào)
規(guī)格
SHD—400
型號(hào)
規(guī)格
SHD—75
鎖模力/KN
400
液壓頂出器頂出力/KN
25
拉桿之間的內(nèi)尺寸（水平×垂直）/㎜
335×285
最大金屬澆注量/Kg
0.75，0.9（Zn）
拉桿直徑/㎜
55
一次空循環(huán)時(shí)間/S
2.5
移動(dòng)模板行程/㎜
195
管路工作壓力MPa
10
壓鑄模厚度/㎜
130～340
坩有效容量/Kg
70
壓射位置/㎜
0～50
噴嘴加熱功率/KW
4
壓射力/KN
42
外型尺寸（長(zhǎng)㎜×寬㎜×高㎜）
3200X1300X1700
四、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1）確定澆口形式及位置。為了提高成型效率，設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)單，采用應(yīng)用最為普遍的側(cè)澆口。它開(kāi)設(shè)在壓鑄件最大輪廓處。
2）澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
式中 —澆口橫截面積，㎡；
m—壓鑄件及溢流槽內(nèi)金屬的總質(zhì)量，㎏；
—液態(tài)金屬密度，㎏/；
—額定充填速度，常取15m/s；
—額定充填時(shí)間，常取0.06s；
分別代表各種修正系數(shù)；
=18
3）直澆道設(shè)計(jì)
分流錐的圓角半徑通常取4～5㎜，直澆道錐通常取～，分流錐通常取～。
2. 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1）溢流槽設(shè)計(jì)
溢流槽應(yīng)開(kāi)設(shè)在金屬最先沖擊的部位，排除金屬液流前頭的氣體和冷污金屬液，穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)，減少渦流；溢流槽應(yīng)開(kāi)設(shè)在兩股金屬液流會(huì)合的地方，清除集中于
該處的氣體、冷污金屬液和涂料殘?jiān)Ｈ鐖D所示
2）排氣槽設(shè)計(jì)
對(duì)于小型模具，可利用分型面間隙排氣，但分型面須位于容體流動(dòng)末端。由于本制品尺寸不大，
利用分型面和推桿的配合間隙排氣即可。
五、壓鑄模零部件設(shè)計(jì)
1.分型面的選擇
該塑件的結(jié)構(gòu)如圖1—1所示，根據(jù)其特點(diǎn)和表面質(zhì)量
要求，應(yīng)采用曲面分型面。分型面設(shè)在零件大端面下一面。
2.成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了方便加工與成型及脫模，型腔、型芯均采用組合式結(jié)構(gòu)
3.成型零部件工作尺寸計(jì)算
1）型腔的徑向和深度尺寸
式中 —模具型腔的徑向尺寸；
—壓鑄件外部形狀的徑向尺寸；
—模具型腔的深度尺寸；
—壓鑄件外部形狀的高度尺寸；
k—壓鑄件平均收縮率；
—壓鑄件尺寸偏差；
—模具的制造偏差。
2）型芯的徑向尺寸和高度尺寸
式中 —模具型芯的徑向尺寸
—壓鑄件內(nèi)部形狀的徑向尺寸
—模具型芯的高度尺寸
—壓鑄件內(nèi)部形狀的深度尺寸
3）中心距尺寸
式中 —模具上型腔或型芯的中心距尺寸；
—壓鑄件凸臺(tái)或凹槽的中心距尺寸
各工作部位尺寸計(jì)算結(jié)果見(jiàn)零件圖紙
通常，制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并帶有大于0.1mm公差的部位不需要進(jìn)行收縮率計(jì)算。
4.結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
1）動(dòng)、定模板一般受拉伸、彎曲、壓縮三種變形力，變形后會(huì)影響型腔的尺寸精度。因此，在考慮各板的尺寸時(shí)，應(yīng)考慮模具結(jié)構(gòu)與壓鑄工藝。
動(dòng)、定模板邊框厚度經(jīng)查教材第121頁(yè)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)推薦值表6.4
2）合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角。
2.導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。
3.一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按H7/k6。
4.除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)。
5.導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而定，可參考標(biāo)準(zhǔn)模架數(shù)據(jù)選取。
一次分型導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：導(dǎo)柱固定在固定模板上，與固定模板為H7/m6的過(guò)渡配合。導(dǎo)柱直徑參考標(biāo)準(zhǔn)，取D=12mm，導(dǎo)柱頭部做成半圓形。導(dǎo)柱長(zhǎng)度與主流導(dǎo)長(zhǎng)度點(diǎn)澆口長(zhǎng)度以及塑件長(zhǎng)度等有關(guān)。
Lg= L型芯固板+20=36+20=56mm
六、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.脫模力的確定
脫模力的估算:
式中 —壓鑄件脫模所需的脫模力，N；
P—擠壓力，鋁合金一般?。?0～12）×
A—壓鑄件的包緊型芯的側(cè)面積，㎡；
K—安全系數(shù)，一般取1.2左右
=1.2×（11×）×1200
2. 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
壓鑄成型每一循環(huán)中，壓鑄必須準(zhǔn)確無(wú)誤的從模具的凹模中或型芯上脫出，完成模具脫模。脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述原則：
1） 壓鑄件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作，致使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
2） 推桿設(shè)置不能影響模具的強(qiáng)度。防止壓鑄件結(jié)構(gòu)變形或損壞，正確分析壓鑄件對(duì)模腔的粘附力的大小及所部位，有針對(duì)性的選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。
3） 推桿應(yīng)設(shè)置在壓鑄件受包緊力最大的地方。由于壓鑄件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于壓鑄件剛性和強(qiáng)度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防壓鑄件變形或損壞。
4） 推桿應(yīng)與型芯的表面齊平。力求良好的塑件外觀，在選擇頂相互位置時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗绊懖淮蟮牟课?。在采用推桿脫模時(shí)，尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。
5） 結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模結(jié)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，更換容易，且有足夠的強(qiáng)度和剛度。
根據(jù)制件的形狀，本模具可用設(shè)計(jì)為推桿推出
3. 推桿直徑和數(shù)量的確定
式中 A—推桿工作截面積，；
—壓鑄件推出時(shí)總的壓力，N；
N—推桿數(shù)量；
[]—壓鑄件的許可壓力，MPa。鋅合金一般取50 Mpa
設(shè)計(jì)4根推桿，則推桿工作截面積A=78.5 ，可計(jì)算出推桿直徑為㎜。
4. 復(fù)位桿長(zhǎng)度尺寸：
L4=L頂桿固定板+L支撐板+L型芯板+40
=20+25+30+40=115mm
復(fù)位桿徑向尺寸參考標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)尺寸，取d=10mm
八、壓鑄模的冷卻設(shè)計(jì)
由于壓鑄件平均厚度為4㎜，壓鑄件尺寸不大，確定水孔直徑為8㎜。
由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會(huì)影響模具的熱量向冷卻水的傳遞，精確計(jì)算比較困難。實(shí)際生產(chǎn)中，通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水路，通過(guò)調(diào)節(jié)水溫、水速來(lái)滿足要求。
九、參考文獻(xiàn)
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