pg电子模拟器压铸工艺及模具设计 第9章 压铸模设计实例

　　共10章，包括绪论,压铸过程原理，压铸工艺及压铸新技术,压铸机，分型面、浇注系统和排溢系统设计,成型零件与模架设计，压铸模机构设计,压铸模材料及技术要求，压铸模设计实例,压铸模CADCAECAM等内容。第9章 压铸模设计实例

　　9.1压铸模设计的依据与步骤9.2典型压铸件的模具实例分析9.3屏蔽盒压铸模设计9.1压铸模设计的依据与步骤压铸模是进行压铸生产的主要工艺装备，生产过程能否顺利进行，铸件质量有无保证，在很大程度上取决于模具结构的合理性和技术上的先进性。压铸生产时，压铸工艺参数的正确采用，是获得优质铸件的决定因素，而压铸模则是正确地选择和调整有关工艺参数的基础。压铸模与压铸工艺pg电子模拟器平台、生产操作存在着极为密切而又互为制约、互相影响的特殊关系。其中，压铸模的设计，实质上是对生产过程中可能出现的各种因素的综合反映pg电子模拟器平台。所以，在设计压铸模时，必须全面分析铸件结构，熟悉压铸机操作过程特性及工艺参数可调节的范围，掌握在不同压铸条件下金属液的充填特性和流动行为，并考虑到加工性和经济性等因素。只有这样，才能设计出符合实际、满足生产要求的压铸模。压铸工艺及模具设计压铸模设计的依据压铸模设计的依据有：压铸模设计的基本要求压铸模设计时应考虑如下基本要求：所生产的压铸件，应符合产品图纸所规定的形状、尺寸及各项技术要求，特别是要设法保证高精度和高质量部位达到要求，要尽量减少机械加工部位和加工余量。压铸模应适合压铸生产工艺的要求，并且技术经济性合理。压铸工艺及模具设计在保证压铸件质量和安全生产的前提下，应采用合理、先进、简单的结构，减少操作程序，使动作准确可靠，构件刚性良好，易损件拆换方便，便于维修，并有利于延长模具工作寿命。压铸模的各种零件选材适当，配合精度选用合理，能满足机械加工工艺和热处理工艺的要求，能达到各项技术要求。根据压铸机的技术特性，准确选定安装尺寸，使压铸模与压铸机的连接安装既方便又准确可靠，能充分发挥压铸机的技术功能和生产能力。在条件许可时，压铸模的零部件应尽可能实现标准化、通用化和系列化，以缩短设计和制造周期。压铸工艺及模具设计压铸模设计的步骤压铸模的设计步骤主要有：根据产品使用的材料种类、产品形状、结构和精度等各项技术指标进行工艺分析，制定工艺规程。确定型腔数量、铸件在模具内的放置位置，进行分型面、浇注系统和排溢系统的设计。确定镶块与型芯的镶拼形式和固定方法，进行成型零件的设计。校核模具与压铸机的相关尺寸，设绘模具总装图及零件图。压铸工艺及模具设计9.2典型压铸件的模具实例分析9.2.1QD1212驱动端盖压铸模分析QD1212驱动端盖如图9-1所示，由图可知，该产品结构较复杂且有内凹，故不能简单一次分型。另外，该产品局部壁厚存在不均现象，且铸件品质要求较高，不允许有欠铸、裂纹、气孔及缩孔存在。铸件为大批量生产，材料为YL104。图9-1QD1212驱动端盖图压铸工艺及模具设计QD1212驱动端盖压铸模结构如图9-2所示。图9-2QD1212驱动端盖压铸模结构1－复位杆5－滑块6－动模底板7－推板8－固定板9－垫块10－动模套板11－滑块座12－定模板13－滚珠14－导块15－圆柱定位销16－定模衬17－定模型芯18－浇口套19－镶块压铸工艺及模具设计基于产品结构特点，压铸模采用动、定模分型加左右滑块结构。图9-2中-为动定模分型面，铸件内腔尺寸由定模型芯形成，外部尺寸由动定模衬和左右滑块形成。-为动模滑块分型面，合模压铸时，滑块与动定模衬贴紧形成铸件，开模时滑块随动定模同时打开取出铸件。浇注系统该模具采用偏心浇口，缝隙式内浇道开设在滑块上，铸件成型及内在品质均较好，但内浇口液流对定模型芯17冲击较大，为此，在该处定模型芯位置采用镶块结构，以便于更换，可延长定模型芯使用寿命。滑块铸件由于内凹，所以必须采用滑块结构成型，此为该模具设计之关键。滑块采用左右滑块结构。压铸工艺及模具设计上下滑块座11分别固定在动模套板10上，Ｔ型导块14由定位销15固定在滑块5上，滑块5通过斜拉杆（斜拉杆固定在定模板上，因滑块较大，为保证滑块能顺利打开，左右滑块分别采用了双斜拉杆结构）的作用可在滑块座11上滑动。为了减小滑块滑动时的摩擦阻力，在滑块座上特别设计安装了滚珠结构，滑块移动时，导块14在滚珠13上滑动，这样减少接触面积，同时大大降低摩擦阻力，可防止滑块出现卡死现象。采用镶嵌式导块结构是考虑到导块磨损时便于更换，可延长滑块的使用寿命。合模后，滑块由固定在定模板上的镶嵌楔紧块锁紧，采用镶嵌式楔紧块有2个优点：一是便于制作，二是磨损后便于更换。开模时滑块的滑移行程由弹簧定位钉定位。压铸工艺及模具设计顶杆预复位机构合模时，由于滑块与顶杆发生干涉，故该模具必须设置顶杆预复位机构，使顶杆预先复位，以防顶杆被滑块截断。顶杆预复位机构由固定在定模板上的回位推杆和固定板8上安装的回位滑块组成，合模时回位推杆推动回位滑块移动，使推板带动顶杆预先复位，从而确保合模时滑块与顶杆不会发生干涉。冷却系统该模具在定模型芯、动定模衬上均设计了水循环冷却系统(图中未画出)，当模具温度升高时可对模具进行冷却，提高铸件品质，延长模具使用寿命。模具特点由于滑块的作用，开模时利用开模力使铸件自动脱离定模型芯而留在动模内，铸件顶出力较小，铸件易于脱模；由于滑块采用滚珠结构，故滑块虽较大，但运动平稳，不会出现卡死现象。压铸工艺及模具设计注意事项由于左右滑块成型面积较大，所以在计算机床的锁模力时应充分考虑，否则锁模力不够，压铸时将出现涨型，甚至损坏模具；由于滑块需配作，同时还应考虑温度升高对模具的影响，故设计及制造精度要求较高；模具特别是滑块部位应经常清洗，以防压铸时金属液的窜入而出现滑块卡死，另外，导块及楔紧块磨损后也应及时更换，该模具设计使用寿命8～10万次，实际使用寿命达10万次以上。压铸工艺及模具设计9.2.2轿车抗扭支架压铸模分析抗扭支架是轿车上的1个重要安全性零件（见图9-3），材料为铝合金YL113，质量550g。该件形状复杂，孔多且深，壁厚要求均匀，组织致密，并有较高的力学性能要求。整个零件在压铸后不经机械加工，故要求有较高的形状、位置及尺寸精度，如图9-3中4个φ11mm孔距尺寸将直接影响装配性能的好坏，因此该模具设计制造难度较大，在模具设计与制造中要充分考虑各方面因素的影响。压铸工艺及模具设计图9-3抗扭支架模具结构如图9-4所示。压铸工艺及模具设计图9-4模具结构2－浇口套3－导柱5－定模套板6－推杆9－分流锥10－推杆11－动模镶块12－支承板13－推板导柱14－垫铁15－复位杆16－推杆固定板17－推板导套18－动模座板19－推板20－复位拉杆21－限位钉22－拉杆23－抽芯滑块24－楔块25－斜销26－压板27－型芯压铸工艺及模具设计工作过程预热后合模，合金液注入压室压射、保压。开模，利用斜销拔出侧型芯2～5mm，此时斜销已完全脱离销孔，液压抽芯器随后完成剩下的抽芯动作（即将侧型芯完全抽离铸件）。在顶出工件后，推杆靠复位油缸带回复位，喷涂清模后，抽芯器推回侧型，到固定位置（隔2～5mm）。合模，同时依靠斜销带动侧型芯走完剩下的2～5mm行程。 模具分型面一般来说，确定分型面时，应相 应地考虑铸件技术条件、内浇口位置和浇注系统位置、 模具基本结构及铸件在动、定模各部分的位置pg电子模拟器压铸工艺及模具设计 第9章 压铸模设计实例、模具加 工工艺性、型腔的溢流和排气等有关问题。 压铸工艺及模具设计 分析该支架零件，其外形虽不是很复杂，但各向差 别很大，给分型面的选择造成了较大的不便。从零件图 可看出，铸件分型面的选择有两个较好的位置：一个是 40mm孔中线基本垂直的平面，如D-D面；另一个是与方形型芯垂直的平面，如B-B或F-F面，它们都只有1 个侧抽芯，从而简化了模具设计与制造.若选D-D面作分 型面，则铸件成型的型腔部位可处于动模也可处于定模， 一般设计时使其处于动模，以便利用机床顶出装置在开 模时顶出铸件。从铸件结构看，以D-D面作分型面，不 论成型部分处于动模或定模，其制作都很困难，φ 40mm 圆柱底平面处于型腔最低位置，不利于排气，易产生气 孔等缺陷。 压铸工艺及模具设计 圆柱上的R5mm凹部，将妨碍脱模pg电子模拟器平台，从而增加模具设 计、制造难度。若选与方形型芯垂直的B-B面为分型面， 则D-D面为侧抽芯分型面，剩下的型芯可在一个方向上 一次抽芯。这样虽然模具结构并不复杂，只是侧型芯制 造工作量及难度稍增大，但此时铸件绝大部分在动模上， 受铸件结构的影响，此时浇注位置的选择、溢流槽的设 置都很困难，难以避免在铸件深处产生浇不足、气孔等 缺陷。为此,考虑到浇注系统的设计及铸件技术要求， 选取F-F面作分型面，这是一个阶梯分型面，虽然将给 模具的制造增加一定难度，但可使浇注系统设置更趋合 理，从而保证产品质量。 压铸工艺及模具设计 压铸机及压室直径根据公司现有压铸设备及 使用情况，选用J1125E卧式冷室压铸机，并按惯例对其 额定锁模力进行校验。经计算，该件采用F-F分型面， 铸件（带浇口）总投影面积为9035mm ，经校核，压铸机额定锁模力能满足使用要求，同时根据压铸机压室直 径规格，选取压室直径D＝50mm。 模具结构特点模具结构特点如下： 阶梯形型芯及套板采用阶梯分型面，模具结 构也相应是阶梯形状，见图9-4中的动、定模镶块及套 板，阶梯面差按设计取51.22mm。 压铸工艺及模具设计 虽然动、定模镶块及套板设计成阶梯形，模具总厚并不 受影响，但模具导套、导柱将出现不一致，此时可按图 9-4导柱、导套结构处理，以满足4根导柱同时插入导套 的要求。在侧抽芯部分，受工件影响，侧型芯高度很大， 为保证抽芯平稳，防止出现异常的型芯侧翻而阻碍模芯 运动，抽芯滑块导滑面的设计位置应合理。在这里导滑 面的最低高度以不低于动模镶块下阶梯面为宜，可有两 种选择：一是做成阶梯形导滑面，二是做成水平导滑面 （可选上或下阶梯面）。在此模具中选用下阶梯面为导 滑面，在相同条件下，有运动平稳可靠、减小模具总厚 等优点。 压铸工艺及模具设计 液压斜销复合侧抽芯经查表计算，总抽芯力 F＝52960N，该值只是各型芯所需抽芯力的简单代数叠 加，实际抽芯动作中，型芯间的牵制将使抽芯力增大， 按经验取增大8%，则F57200N。由于抽芯距离S ＝109.1mm。不难想象，在一般的侧抽芯设计中，靠单一的斜销抽芯， 要产生近60kN的抽芯力及109.1mm的抽芯距离，其结构 将相当庞大，因此应考虑采用液压抽芯。但公司目前只 具备30kN抽芯器，若单独采用，则不足以产生近60kN的 抽芯力。为此，采用液压斜销复合侧抽芯，其结构见图 9-4，在复合抽芯中，斜销工作角度应尽量小，以保证 抽芯可靠性。 压铸工艺及模具设计 预复位为解决合模时侧型芯与推杆干涉的问题， 合模时，在液压抽芯器动作前，与机床复位缸联动的复 位杆带动模具推杆固定板（包括顶杆）退回，然后抽芯 器再带动侧型芯合模，实现预复位动作。 压铸工艺及模具设计 9.2.3 车门锁芯压铸模分析 图9-5所示为车门锁芯，材料为YX041，拟在250kN 热室压铸机上成型，客户要求除浇口痕迹外，其余不允 许做任何切削加工。该零件体积小，净重约20g，形状 较为复杂。在φ12mm圆柱体上，平行于径向有6层用于装 配锁片的空腔，其横截面尺寸为5.1mm1mm，各空腔间 距仅2.5mm，沿轴向迭加，形成栅格。该处铸件壁厚仅 1.5mm，形成钥匙横截面的空腔，用以插入钥匙。车门 锁芯压铸模整体结构见图9-6。 压铸工艺及模具设计 图9-5 车门锁芯 6－动模固定板7－垫板