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設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)
負(fù)壓蓋壓鑄成型工藝及模具設(shè)計(jì)
摘要：壓鑄是將熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)合金澆入壓鑄機(jī)的壓室，在高壓力的作用下，以極高的速度充填在壓鑄模的型腔內(nèi)，并在高壓下使熔融合金冷卻凝因而成形的高效益、高效率的精密鑄造方法。金屬壓鑄模成型技術(shù)是目前成型有色金屬結(jié)構(gòu)件的重要成型工藝方法, 金屬壓鑄模是壓鑄成型的重要工藝裝備。模具作為重要的工藝裝備，在消費(fèi)品、電器電子、汽車(chē)、飛機(jī)制造等工業(yè)部門(mén)中，占有舉足輕重的地位。工業(yè)產(chǎn)品零件粗加工的75%，精加工的50%及塑料零件的90%是由模具完成的。
本次負(fù)壓蓋模具設(shè)計(jì)基于UG平臺(tái)進(jìn)行三維造型與仿真加工。UG是一套集CAD、CAM于一身的大型軟件，其功能強(qiáng)大，造型過(guò)程簡(jiǎn)單而且方便快捷，同時(shí)還可以對(duì)三維零件進(jìn)行仿真加工，動(dòng)畫(huà)演示，相應(yīng)可生成數(shù)控加工程序，直接傳輸?shù)綌?shù)控銑機(jī)床即可對(duì)零件進(jìn)行加工。使用該軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，能直觀、準(zhǔn)確地反映零、組件的形狀、裝配關(guān)系，可以使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、制造的無(wú)紙化生產(chǎn),并可使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、工裝制造等工作并行開(kāi)展，大大縮短了生產(chǎn)周期。
模具制造的工藝方法可以分為鍛造、熱處理、切削加工、表面處理和裝配等，其中以切削加工為主要的加工方法。切削加工大體可以分為切削機(jī)床加工、鉗加工和特殊加工等，通常模具零件的加工工藝路線一般應(yīng)遵循普通機(jī)械加工工藝的基本原則。壓鑄模零件的加工大體可以分為模板加工、孔及孔系加工、成型零件加工等，對(duì)不同的模體應(yīng)根據(jù)其自身的實(shí)際情況選擇合適的加工方法。
隨著世界科技進(jìn)步和機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備，是國(guó)防軍工裝備發(fā)展的戰(zhàn)略物資。數(shù)控機(jī)床的擁有量及其性能水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。加快發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也是我國(guó)裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的典型代表，數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力的水平。
關(guān)鍵詞：壓鑄，壓鑄模，工藝
序 言 6
第1章 壓鑄件結(jié)構(gòu)及工藝分析 8
1.1任務(wù)介紹 8
1.2壓鑄零件的分析 8
1.3擬定模具結(jié)構(gòu)形式 10
1.4壓鑄工藝分析及計(jì)算 10
1.5壓鑄機(jī)的選用 11
第2章 壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
2.1模具的結(jié)構(gòu)介紹 12
2.2確定模具分型面 13
2.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
2.3.1內(nèi)澆口的設(shè)計(jì) 15
2.3.2直澆道設(shè)計(jì) 17
2.3.3橫澆道設(shè)計(jì) 18
2.4排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19
2.4.1溢流槽的設(shè)計(jì) 19
2.4.2排氣道的設(shè)計(jì) 21
2.5 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
2.5.1行位的設(shè)計(jì) 21
2.6成型零件的設(shè)計(jì) 24
2.6.1成型零件的結(jié)構(gòu)形式 24
2.6.2成型尺寸的確定 24
2.6.3成型尺寸的計(jì)算 25
2.7推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26
2.7.1推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的選擇 26
2.7.2推桿的設(shè)計(jì) 26
2.7.3推桿的配合 27
2.7.4推出機(jī)構(gòu)其他設(shè)計(jì) 28
2.8模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29
2.8.1模具結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì) 29
2.8.2壓鑄模的技術(shù)要求 32
2.9模具溫度及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34
設(shè)計(jì)總結(jié) 41
參考文獻(xiàn) 42
致 謝 44
序 言
在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，模具的地位及其重要性日益被人們所認(rèn)識(shí)。模具工業(yè)作為進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力之一，正推動(dòng)著整個(gè)工業(yè)技術(shù)向前邁進(jìn)！模具就是“高效益”，模具就是“現(xiàn)代化”之深刻含意，也正在為人們所理解和掌握。金屬壓鑄成型所用的模具稱(chēng)為壓鑄模，是用于成型金屬壓鑄件的模具，它是型腔模中的一種類(lèi)型。隨著機(jī)械工業(yè)，尤其是汽車(chē)、摩托車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)和儀器儀表工業(yè)的發(fā)展，金屬壓鑄件的需求量越來(lái)越大，精度等質(zhì)量要求也愈來(lái)愈高，這就要求壓鑄模具的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與制造的水平也必須越來(lái)越高。
眾所周知，材料被分為金屬與非金屬兩大類(lèi)。采用材料液態(tài)成形技術(shù)成型機(jī)器的零部件或各類(lèi)產(chǎn)品，而且被廣為應(yīng)用在非金屬中的，數(shù)塑料的注射成型和擠出成型為多；而在金屬材料中，數(shù)壓鑄為最。
1注射成型和鑄造成型通常稱(chēng)之為型腔成型法
壓鑄的過(guò)程是將金屬熔煉成具有一定的流動(dòng)性的液態(tài)合金，然后澆入具有一定幾何形狀和尺寸大小的型腔中，在重力場(chǎng)或外力場(chǎng)的作用下，液態(tài)合金充滿(mǎn)型腔，待凝固冷卻后就成為所需要的機(jī)器零件或毛坯。
壓鑄是一門(mén)科學(xué)技術(shù)，也是歷史上最悠久的一種金屬成形工藝，它促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展。
(1) 壓鑄的種類(lèi)：
壓鑄的方法可分為：砂型鑄造和特種壓鑄兩大類(lèi)。
(2) 壓鑄合金
鑄造合金有：鋁合金、鎂合金、銅合金、鋅合金、鉛、錫、鑄鐵、鑄鋼等的鑄造。
2 金屬壓鑄成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位
如前所述，模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。金屬壓鑄成型所用的模具稱(chēng)為壓鑄模，是用于成型金屬壓鑄件的模具，它是型腔模中的一種類(lèi)型。隨著機(jī)械工業(yè)，尤其是汽車(chē)、摩托車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)和儀器儀表工業(yè)的發(fā)展，金屬壓鑄件的需求量越來(lái)越大，精度等質(zhì)量要求也愈來(lái)愈高，這就要求壓鑄模具的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與制造的水平也必須越來(lái)越高。
壓鑄件的質(zhì)量與壓鑄模、壓鑄設(shè)備和壓鑄工藝這三項(xiàng)因素密切相關(guān)。
壓鑄模質(zhì)量最為關(guān)鍵，它的功能是雙重的，賦予熔化后的金屬液以期望的形狀、性能、質(zhì)量；冷卻并推出壓鑄成形的制件。
模具是決定最終產(chǎn)品性能、規(guī)格、形狀及尺寸精度的載體，壓鑄模是使壓鑄生產(chǎn)過(guò)程順利進(jìn)行，保證壓鑄件質(zhì)量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn)壓鑄設(shè)備高效率、高性能和合理先進(jìn)壓鑄工藝的具體實(shí)施者，也是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的決定性環(huán)節(jié)。由此可見(jiàn)，為了周而復(fù)始地獲得符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求及質(zhì)量穩(wěn)定的壓鑄件，壓鑄模的優(yōu)劣成敗是關(guān)鍵，它最能反映出整個(gè)壓鑄生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)含量及經(jīng)濟(jì)效果。
據(jù)資料表明，各類(lèi)模具占模具總量的比例大致如下：
沖壓模、塑料模約各占35%～40%；
壓鑄模約占10%～15%；
粉末冶金模、陶瓷模、玻璃模等其他模具約占10%左右，
壓鑄模在各類(lèi)模具的應(yīng)用中占有“老三”的位置。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際的接軌，汽車(chē)工業(yè)、摩托車(chē)工業(yè)和航空工業(yè)的飛速發(fā)展，壓鑄件的應(yīng)用大有快速上升的趨勢(shì)。壓鑄的應(yīng)用在世界范圍內(nèi)的情況是：汽車(chē)部件約占70%；摩托車(chē)部件約占10%；農(nóng)業(yè)機(jī)械約占8%；電訊電器約占7%；其他約占5%。以上實(shí)際統(tǒng)計(jì)的數(shù)字表明，壓鑄成型工業(yè)在基礎(chǔ)工業(yè)中的地位和對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響顯得日益重要。
對(duì)于一個(gè)模具專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，對(duì)壓鑄模的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一個(gè)大概的了解。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用多學(xué)科理論、知識(shí)和技能，以解決較復(fù)雜的工程實(shí)際問(wèn)題的能力，主要包括設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究方案的分析論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，勇于實(shí)踐、勇于探索和開(kāi)拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要。
畢業(yè)設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)使我獨(dú)立承擔(dān)實(shí)際任務(wù)的全面訓(xùn)練，通過(guò)獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的全過(guò)程，培養(yǎng)了我的實(shí)踐工作能力。另外，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還必須具備一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都應(yīng)結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)課題利用計(jì)算機(jī)編制相應(yīng)的工程計(jì)算、分析和優(yōu)化的程序，同時(shí)還具備必要的計(jì)算機(jī)繪圖能力，如利用AutoCAD 2006軟件進(jìn)行二維圖的繪制。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)除了對(duì)知識(shí)和能力培養(yǎng)的收獲感受外，還得到思想道德方面的鍛煉。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我感受到了作為一名高級(jí)工程技術(shù)人員應(yīng)該具備的基本精神，需要強(qiáng)化的工程實(shí)踐意識(shí)，以及對(duì)設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量要負(fù)責(zé)，具有高度的責(zé)任感，樹(shù)立實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，并嚴(yán)格遵守規(guī)章制度。
第1章 壓鑄件結(jié)構(gòu)及工藝分析
1.1任務(wù)介紹
主要內(nèi)容及基本要求：
1.完成負(fù)壓蓋的模具設(shè)計(jì)
2.在UG或其他三維軟件平臺(tái)上完成模具零件的三維建模
3.完成模具的裝配
4.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，字?jǐn)?shù)不少于15000字。
1.2壓鑄零件的分析
本次設(shè)計(jì)的零件為負(fù)壓蓋的模具設(shè)計(jì)，如下圖1-1所示：
圖1-1 負(fù)壓蓋產(chǎn)品圖
負(fù)壓蓋是某種型號(hào)電機(jī)上的零件，生產(chǎn)批量100，000件，鑄件要求無(wú)欠鑄、氣孔、疏松、裂紋等缺陷。
產(chǎn)品原始信息
產(chǎn)品大小 ： 54㎜×68㎜×8㎜
產(chǎn)品平均壁厚：5MM
材質(zhì) ： 鋅合金（ZZnAID4-0.1-GB8738-88）
重量 ： 80.4 g
縮水率： 1.005
其物理和力學(xué)性能為：密度6.3g/ mm3,固相線與液相線溫度分別為538 oC和593oC，抗拉強(qiáng)度320 MPa,屈服強(qiáng)度160 MPa，硬度80HB，剪切強(qiáng)度190 MPa，疲勞強(qiáng)度140 MPa。壓鑄鋅合金的主要特點(diǎn)：
1. 密度較小，比強(qiáng)度高。
2. 在高溫和常溫下都具有良好的力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性尤其好。
3. 有較好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。機(jī)械切削性能也很好。
4. 表面有一層化學(xué)穩(wěn)定、組織致密的氧化鋅膜，故大部分鋅合金在淡水，海水，硝酸鹽以及各種有機(jī)物中均有良好的耐腐蝕性。但這層氧化鋅膜能被氯離子及堿離子所破壞。
5. 具有良好的壓鑄性能，較好的表面粗糙度以及較小的熱烈性。
綜上所述，該產(chǎn)品能用壓鑄成型完成。
壓鑄鋅合金的使用性能和工藝性能都優(yōu)于其他壓鑄合金，而且來(lái)源豐富，所以在各國(guó)的壓鑄生產(chǎn)中都占據(jù)極重要的地位，其用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他壓鑄合金。鋅合金的特點(diǎn)是：比重小、強(qiáng)度高；鑄造性能和切削性能好；耐蝕性、耐磨性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好。鋅和氧的親和力很強(qiáng)，表面生成一層與鋅結(jié)合得很牢固的氧化膜，致密而堅(jiān)固，保護(hù)下面的鋅不被繼續(xù)氧化。鋅硅系合金在雜質(zhì)鐵含量較低的情況下，粘模傾向嚴(yán)重。鋅合金體收縮值大，易在最后凝固處形成大的集中縮孔。
用于壓鑄生產(chǎn)的鋅合金主要是鋁硅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金三種。純鋅鑄造性能差，壓鑄過(guò)程易粘模，但因它的導(dǎo)電性好，所以在生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子時(shí)使用。
鋅合金中主要合金元素及雜質(zhì)對(duì)其性能影響如下：
硅：硅是大多數(shù)鋅合金的主要元素。它能改善合金在高溫時(shí)的流動(dòng)性，
提高合金抗拉強(qiáng)度，但使塑性下降。硅與鋅能生成固熔體，它在鋅中的溶解度隨溫度升高而增加，溫度577℃時(shí)溶解度為1.65%，而室溫時(shí)僅為0.2%。在硅含量增加到11.6%時(shí)，硅與其在鋅中的固溶體形成共晶體，提高了合金高溫流動(dòng)性，收縮率減小，無(wú)熱裂傾向。二元系鋅硅合金耐蝕性高、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性良好、比重和膨脹系數(shù)小。硅能提高鋁鋅系合金的抗蝕性能。當(dāng)合金中硅含量超過(guò)共晶成分，而銅、鐵等雜質(zhì)又較多時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生游離硅，硅含量越高，產(chǎn)生的游離硅就越多。游離硅的硬度很高，由它們所組成的質(zhì)點(diǎn)的硬度也很高，加工時(shí)刀具磨損厲害，給切削加工帶來(lái)很大的困難。此外，高硅鋅合金對(duì)鑄鐵坩鍋熔蝕嚴(yán)重。硅在鋅合金中通常以粗針狀組織存在，降低合金的力學(xué)性能，為此需要進(jìn)行變質(zhì)處理。
銅：銅和鋅組成固溶體，當(dāng)溫度為548℃時(shí)，銅在鋅中的溶解度為
5.65%，室溫時(shí)降至0.1%左右。銅含量的增加可提高合金的流動(dòng)性、抗拉強(qiáng)度和硬度，但降低了耐蝕性和塑性，熱裂傾向增大。壓鑄通常不用鋅銅合金，而用鋅硅銅合金。
該產(chǎn)品的成型材料是鋅合金，該材料密度小,熔點(diǎn)為560～660度,強(qiáng)度較高,耐磨性能較好,導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能好，機(jī)械切削性能良好，但由于鋅與鐵有很強(qiáng)的親和力，容易粘模，加入Mg以后可得到改善。鋅壓鑄，其鋅很容易就粘在模具表面上，造成鉚接柱拉傷、拉斷，澆注口堵塞現(xiàn)象.
1.3擬定模具結(jié)構(gòu)形式
1） 該壓鑄件尺寸為一般精度等級(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。
2） 根據(jù)產(chǎn)品的特征與提高成型效率采用側(cè)澆口。
3） 為了節(jié)約成本和方便加工與熱處理，型腔型芯均采用鑲件式結(jié)構(gòu)。
1.4壓鑄工藝分析及計(jì)算
根據(jù)壓鑄件的產(chǎn)品信息，產(chǎn)品生產(chǎn)所需的數(shù)量，產(chǎn)品的強(qiáng)度和精度有較高要求，綜合實(shí)際考慮，該產(chǎn)品采用一模一穴的成型方法。
（1）鎖模力計(jì)算
根據(jù)壓鑄產(chǎn)品選擇壓鑄機(jī)，鎖模力通常的計(jì)算方式為用模具分型面上承受金屬壓力的投影面積乘以鑄造比壓乘以安全系數(shù)。
鎖模力的計(jì)算如下：
T=K×A×P (1-1)
其中： T 為鎖模力，單位為N;
K 為安全系數(shù)，熱室壓鑄機(jī)一般取1.3
A 為鑄造投影面積，單位mm2 （包括鑄件、料、頭、流道、溢流井等， 約相當(dāng)于鑄件的1.8倍）
P 為壓射比壓，單位Mpa。
單位換算1T=10KN= 100000N
該產(chǎn)品的鑄件投影面積為2563×1.8=4613 mm2
由于該產(chǎn)品為壓鑄件，壓射比壓取值為30Mpa 。
故該產(chǎn)品的鎖模力為：
T=K×A×P=1.3×4613×30/10×100=179.9KN (1-2)
1.5壓鑄機(jī)的選用
根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇鎖模力大于179.9KN的機(jī)臺(tái)即可，結(jié)合鋅合金機(jī)臺(tái)設(shè)備考慮，本次模具設(shè)計(jì)采用的是熱壓室壓鑄機(jī)，其型號(hào)與主要技術(shù)規(guī)格如下：
壓鑄機(jī)型號(hào)：DAM88
鎖模力/KN：880
壓射力/KN：85～150
第2章 壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1模具的結(jié)構(gòu)介紹
圖2-1 模具總裝配主視圖
圖2-2模具總裝配左視圖
模具的結(jié)構(gòu)包括動(dòng)模結(jié)構(gòu)、定模結(jié)構(gòu)、動(dòng)模型芯、動(dòng)模型芯固定板、定模型芯、定模型芯固定板等。首先根據(jù)負(fù)壓蓋的產(chǎn)品要求確定模具的分型面，接著設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，排氣道，模具溫度及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后是成型零件和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
2.2確定模具分型面
將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開(kāi)時(shí)能夠取出制件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱(chēng)為模具的分型面。
如何選擇分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。比如說(shuō)要考慮制件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件的位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣等。因此，在選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：
①.分型面應(yīng)力求簡(jiǎn)單易加工
②.有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)
③.應(yīng)容易保證壓鑄件的精度要求
④.分型面應(yīng)用利于填充成型
⑤.開(kāi)模時(shí)應(yīng)盡量使壓鑄件留在動(dòng)模一側(cè)
⑥.應(yīng)考慮壓鑄成型的協(xié)調(diào)
⑦.嵌件和活動(dòng)型芯應(yīng)便于安裝
以上闡明的是選擇分型面時(shí)的一般原則，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿(mǎn)足上面所述的原則。綜合考慮各方面的因素，因此，分型面設(shè)置如圖2-3。
圖2-3分型面方案
零件的大部分處于動(dòng)模內(nèi)，對(duì)零件的的同軸度精度有很好的保證，而且有利于填充成型和金屬液的流動(dòng)，起模也比較容易，所以本次設(shè)計(jì)就選擇上圖的分型面
2.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)對(duì)熔融金屬流動(dòng)方向、壓力傳遞、模具溫度分布、充填時(shí)間長(zhǎng)短起到重要的調(diào)節(jié)和控制作用，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接影響鑄件的機(jī)械性能和模具壽命。
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般步驟：
內(nèi)澆口設(shè)計(jì)→澆道設(shè)計(jì)→過(guò)水設(shè)計(jì)→渣包設(shè)計(jì)
內(nèi)澆口寬度的選取及內(nèi)澆口設(shè)計(jì)的原則：
1. 金屬液從鑄件壁厚處向壁薄處填充
2. 金屬液進(jìn)入型腔后不宜立即封閉分型面，溢流面和排氣槽
3. 內(nèi)澆口的位置要使進(jìn)入型腔的金屬液先流向遠(yuǎn)離澆口的部位
4. 從內(nèi)澆口進(jìn)入的金屬液，不宜正面沖擊型芯
5. 澆口的位置應(yīng)便于切除
6. 避免在澆口部位產(chǎn)生熱節(jié)
7. 金屬液進(jìn)入型腔后的流向要沿著鑄件上的肋和散熱片
8. 選擇內(nèi)澆口位置時(shí)，應(yīng)使金屬液流程盡可能短
2.3.1內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)
內(nèi)澆口的類(lèi)型
根據(jù)零件的外形和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將內(nèi)澆口開(kāi)在通孔上，在成型孔的型芯上設(shè)置分流錐，金屬液從型腔中心部位導(dǎo)入。
它的特點(diǎn)如下：
a 、金屬液流流程短，而各部的流動(dòng)距離也比較為接近，可縮金屬液的填充時(shí)間和凝固時(shí)間。
b 、減少模具分型面上的投影面積，并改善壓鑄機(jī)的受力狀況。
c 、模具結(jié)構(gòu)緊湊。
d 、周邊的溢流槽可聚集不良冷污的金屬液，并有利于排氣，提高填充效果。
內(nèi)澆口面積的計(jì)算
鑄件設(shè)計(jì)完成后，測(cè)量澆鑄體積（產(chǎn)品+溢料）的體積，在壓鑄件的填充時(shí)間及填充數(shù)度選定后，內(nèi)澆口面積可采用下式計(jì)算：
Ag=V/Vg*t (2-1)
其中：
Ag— 內(nèi)澆口截面積（mm2）
V — 鑄件的體積 （mm3）（包括渣包和產(chǎn)品）
Vg—充填速度 （m/s）
t —充填時(shí)間（s）
對(duì)應(yīng)參數(shù)的計(jì)算：
充填時(shí)間的計(jì)算
充填時(shí)間是指熔融金屬自到達(dá)澆口(gate)起算，至模穴(cavity)及溢流井完全充填完畢為止，所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。理論上，充填時(shí)間是越短越好；但實(shí)際上，充填時(shí)間受以下限制：
(a) 逃氣
(b) 模具沖蝕
(c) 機(jī)器性能
以下列公式(NADCA)計(jì)算出填充時(shí)間：
t＝k[(Ti－Tf＋SZ)/(Tf－Td)]×T (2-2)
其中k＝0.0346 秒/mm
Ti＝熔湯進(jìn)入模具溫度，取650oC
Tf＝合金最低流動(dòng)溫度，取595oC
S＝容許凝固百分率，取0%
Z＝轉(zhuǎn)換系數(shù) 2.5oC/%
Td＝模具溫度，取240oC
T鑄件厚度，取5.0mm
t＝0.0346× [(650－595＋0.0×2.5)/(595－240)]×5 (2-3)
＝0.026(秒)
鑄件體積的計(jì)算
V= 12759*1.8=22966 mm3 （包括渣包和產(chǎn)品） (2-4)
內(nèi)澆口充填速度的計(jì)算
對(duì)于不同壁厚的鎂、鋁、鋅壓鑄合金的充填速度不同：
本產(chǎn)品平均壁厚為5MM, 材質(zhì)為鋅合金，內(nèi)澆口填充速度為35m/s
本產(chǎn)品的內(nèi)澆口面積為：
Ag=V/Vg*t=22966/35000*0.026=25 mm2 (2-5)
考慮到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，內(nèi)澆口寬度L取值為25mm,所以?xún)?nèi)澆口厚度H= Ag/L=25/25=1mm (2-6)
實(shí)際上，由于客觀的影響因素較多，確定最合理的內(nèi)澆口截面積是很困難的。因此，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)男拚嗔?，即?nèi)澆口的初始尺寸選取較小值，為以后試模后進(jìn)行修正和調(diào)整留有余地。
2.3.2直澆道設(shè)計(jì)
直澆道是金屬液從壓室進(jìn)入型腔前首先經(jīng)過(guò)的通道。臥室熱壓室壓鑄模直澆道的由灌嘴、澆道鑲塊和澆道推桿組成。灌嘴與壓鑄機(jī)的壓室端面密封對(duì)接。灌嘴在壓鑄模的澆注系統(tǒng)中起著承前啟后的作用，直澆道就是在灌嘴中形成的。
1.灌嘴與壓鑄鵝頸頭的連接方式
灌嘴與鵝頸頭的連接方式，根據(jù)灌嘴結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為連接式和整體式。本次設(shè)計(jì)采用整體式結(jié)構(gòu)即將壓室與灌嘴制成整體，這樣易于內(nèi)孔的精度容易保證。
2.灌嘴參數(shù)的確定
直澆道由壓鑄模上灌嘴構(gòu)成，能保證壓射鵝頸頭動(dòng)作順暢，有利于壓力傳遞。
直徑D：根據(jù)壓鑄件重量、所需比壓、在壓室的充滿(mǎn)度(一般占2/3)來(lái)選擇鵝頸頭直徑，也就是直澆道的直徑D。
厚度H：稱(chēng)為余料，取直徑的1/2～1/3，為了易脫模，設(shè)1°30’～2o斜度。
3.灌嘴的配合精度
灌嘴的配合精度有：灌嘴與模板孔的配合精度、灌嘴內(nèi)孔與壓射沖頭的配合精度和定位孔與壓鑄機(jī)壓室法蘭的配合精度。
(1)灌嘴與模板孔的配合精度為（H7/h6）
(2)灌嘴內(nèi)孔與壓射沖頭的配合精度：
由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[2]表1-14查得DAM88壓鑄機(jī)壓室直徑為20mm，由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-1 查得灌嘴內(nèi)孔與壓射沖頭的配合精度如下表2-2所示：
表2-2 灌嘴內(nèi)孔與壓射沖頭的配合精度
壓室基
本尺寸
尺寸偏差
灌嘴D（F8)
壓室Do(H7)
壓射沖頭d(e8)
>30～50
+0.064
+0.025
+0.025
0
-0.050
-0.089
(3)定模座板或灌嘴的定位孔與壓鑄機(jī)壓室法蘭的配合精度為（E8）
2.3.3橫澆道設(shè)計(jì)
圖2-4 扁梯形
橫澆道的尺寸參數(shù)如下：
D=（5～8）T (2-8)
=（3～4） (2-9)
W=D+/D (2-10)
其中---橫澆道截面積mm2
---脫模斜度 =
D----橫澆道深度(mm）
T----內(nèi)澆口厚度
W----橫澆道寬度（mm）
取D=5T=5mm
=3=3×20.3=60.9 mm2 (2-11)
W=D+/D=5×+60.9/5=13.06mm (2-12)
至此，整個(gè)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢，各部位參數(shù)均已選定，進(jìn)而繪制出模具澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖2-5所示：
圖2-5澆注系統(tǒng)
2.4排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.4.1溢流槽的設(shè)計(jì)
設(shè)置溢流槽可作為接納型腔中的氣體、氣體夾雜物及冷污金屬，還可以作調(diào)節(jié)型腔局部溫度、改善充填條件以及必要時(shí)作為工藝搭子頂出鑄件之用。
渣包的作用：
1. 排除型腔中的氣體、涂料、殘?jiān)壤湮劢饘僖?，與排氣槽配合，迅速將型腔內(nèi)的氣體引出；
2. 控制金屬液充填的流動(dòng)狀態(tài)，防止局部產(chǎn)生渦流；
3. 轉(zhuǎn)移縮孔、酥松、氣孔和冷隔的部位；
4. 調(diào)節(jié)模具各部位的溫度，改善模具熱平衡狀態(tài)，減少鑄件表面流痕、冷隔和澆不足的現(xiàn)象；
5. 幫助鑄件脫模頂出，防止鑄件變形或在鑄件表面有頂針痕跡；
6. 溢流槽的總體積占合金量的10%~30%，根據(jù)型腔體積，鑄件壁厚來(lái)考慮，溢口面積為水口面積的60%~75%；溢口厚度：0.2~0.5mm，溢口厚度不應(yīng)大于內(nèi)澆口厚度以保證增壓效果。溢流槽與排氣槽連接，減小型腔內(nèi)壓力，排出氣體。數(shù)量根據(jù)需要位置的多少來(lái)決定。
過(guò)水設(shè)計(jì)原則：
1. 改善湯流阻力
2. 增加產(chǎn)品強(qiáng)度便于后
3. 加工不影響產(chǎn)品外觀
溢流槽設(shè)計(jì)及參數(shù)的確定
在分型面上設(shè)置溢流槽是一種簡(jiǎn)單適用的常用方式。為了后序工藝的需要，而保持溢流包與壓鑄件的整體連接，將溢流槽開(kāi)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。溢流槽的截面形狀一般有三種，橢圓形、方形和梯形，本次設(shè)計(jì)采用方形形溢流槽，如下圖2-6所示：
圖2-6溢流槽
根據(jù)模具設(shè)計(jì)手冊(cè)資料確定溢流槽的相關(guān)尺寸:
根據(jù)相關(guān)資料確定溢流槽的相關(guān)尺寸:
溢流口厚度h=0.1～0.8mm,取0.3mm;
溢流口長(zhǎng)度l=2～5mm,取3.5mm;
溢流口寬度S=8～12mm,取8mm;
溢流槽圓角r=0.5～3mm,取1.5mm;
溢流槽長(zhǎng)度中心距b>(1.5～2)S,取b>1.5S=12mm。
為了便于脫模，溢口脫模斜度做成，溢口與鑄件連接處應(yīng)有(0.3～1)mm的倒角,以便清除。
2.4.2排氣道的設(shè)計(jì)
排氣道是在填充過(guò)程中讓型腔和澆注系統(tǒng)內(nèi)的氣體得以逸出的通道。為使型腔內(nèi)的氣體盡可能地被金屬液有序有效地排出，應(yīng)將排氣道設(shè)置在金屬液最后填充的部位。
結(jié)合實(shí)際情況，選用在分型面上開(kāi)設(shè)排氣道，這種布局易于加工和修正而且排氣效果也很理想。
本次設(shè)計(jì)在分型面上開(kāi)設(shè)的排氣道的截面形狀是扁平狀的，由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[2]表5-8可查得推薦的尺寸如下：
排氣槽深度：0.10～0.15mm
排氣槽寬度：8～25mm
為了便于溢流和余料的脫模，扁平槽的周邊也應(yīng)有～的斜角或過(guò)渡圓角。
2.5 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.5.1行位的設(shè)計(jì)
側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)行位，用來(lái)成型具有外側(cè)凸起、凹槽和孔的塑件；成型殼體制品的局部凸起、凹槽和肓孔。因?yàn)閭?cè)抽機(jī)構(gòu)的注射模，其可動(dòng)零件多，動(dòng)作復(fù)雜。因此，側(cè)抽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量可靠、靈活和高效。本產(chǎn)品圖需要抽芯位置如圖4.5所示紅色面所示：
a. 行位及其組件的性能要求
行位有相對(duì)于其他零件的運(yùn)動(dòng)而且行位還是產(chǎn)品成型結(jié)構(gòu)部分，因此行位及與其想配合的零件不僅滿(mǎn)足一定的耐磨性要求還必須具有一定成型零件的性能。
行位及其組件的性能必須滿(mǎn)足如下幾點(diǎn)：
（1）高耐磨性：滑塊表面硬度必須大于HRC50，以保證其耐磨性能。
（2）硬度差：行位與其配合的零件如下模鑲件、行位驅(qū)動(dòng)塊、行位壓緊塊、耐磨片之間必須有HRC5~10的差值，因此不可以用同種材料以防止粘著磨損。此次設(shè)計(jì)中行位采用8407，下模鑲件采用預(yù)硬模具鋼8407，其他與行位有接觸的零件均采用TOOLOX44耐磨鋼。他們通過(guò)不同的熱處理方式可以達(dá)到此項(xiàng)要求。
（3）加工性：除行位以外的零件都是單一簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)零件，熱處理變形小，可加工性?xún)?yōu)異。而行位的成型部分可以通過(guò)電火花加工，其余結(jié)構(gòu)對(duì)于傳統(tǒng)加工也容易保證其加工精度。
（4）配合要求：行位與壓板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其配合采用H7/f7的間隙配合。與下模鑲件的的配合以保證不溢料盡量保證動(dòng)作穩(wěn)定靈活。詳細(xì)見(jiàn)模具總裝的配合要求。
B.本設(shè)計(jì)采用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型機(jī)構(gòu)
結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。其一般由以下五個(gè)部分組成：
1、動(dòng)力零件:采用斜導(dǎo)柱；
2、鎖緊零件:楔緊塊；
3、定位零件:擋塊+彈簧；
4、導(dǎo)滑零件：滑塊導(dǎo)向塊；
5、成型零件: 側(cè)抽芯、滑塊等。
c. 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)
1、斜導(dǎo)柱傾角a ：15°＜a＜25°；滑塊斜面傾角b= a+2～3°；
2、抽芯距S
S=膠件側(cè)向凹凸深度 +1.5～5㎜，塑件需要抽芯距離為27㎜，加上安全距離則設(shè)計(jì)需要抽芯距離為30㎜；
3、斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度L
方法一：通過(guò)公式計(jì)算 L=S/sina+H/cosa
方法二：采用圖解法確定
1）計(jì)算斜導(dǎo)柱傾斜角
斜導(dǎo)柱傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的重要參數(shù)， 大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距、受力狀況等有直接影響。最常用的是12°≤α≤25°。本模具采用α=18°，則楔緊塊的楔緊角α,=20°。
2) 計(jì)算斜導(dǎo)柱直徑
由于計(jì)算比較復(fù)雜，為了方便，用查表的方法來(lái)確定斜導(dǎo)柱的直徑。先按已經(jīng)求得的抽撥力和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角在模具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表最大的彎曲力，然后根據(jù)和以及斜導(dǎo)柱傾斜角在模具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表中查出斜導(dǎo)柱直徑D=16㎜。
3) 計(jì)算斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度
斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度采用圖解法確定，L=138㎜
2.6成型零件的設(shè)計(jì)
成型零件包括：型腔、固定型芯、活動(dòng)型芯等。它們是根據(jù)壓鑄件的不同結(jié)構(gòu)形式和模具制造工藝的需要，將相互對(duì)應(yīng)的幾何構(gòu)件組合在一起，形成成型空腔的。因此，成型零件的拼接形式、尺寸精度、幾何形狀、機(jī)械強(qiáng)度等因素，對(duì)壓鑄件的質(zhì)量有直接的影響。
2.6.1成型零件的結(jié)構(gòu)形式
成型零件的結(jié)構(gòu)形式，大體可以分為整體式和組合式兩類(lèi)。由于型腔外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，采用整體結(jié)構(gòu)很難加工，所以可選擇完全組合式結(jié)構(gòu)。
2.6.2成型尺寸的確定
成型零件上構(gòu)成壓鑄件形狀的相關(guān)尺寸為成型尺寸，成型尺寸的確定對(duì)壓鑄件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸精度有直接影響。
成型尺寸可按以下四點(diǎn)來(lái)確定：
(1)選擇合適的成型收縮率。
由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)鋁鎂合金的計(jì)算收縮率為0.5%
(2)分析成型零件受到?jīng)_蝕后的變化趨勢(shì)。
行腔內(nèi)腔D及其深度H的尺寸趨于損耗變大，是趨于增大尺寸，應(yīng)向偏小的方向取值，即應(yīng)選取接近最小的極限尺寸；型芯外廓d及其高度h的尺寸趨于損耗變小，是趨于變小尺寸，應(yīng)向偏大的方向取值，即應(yīng)選取接近最大的極限尺寸；中心距離及位置尺寸c不會(huì)因損耗而變化，稱(chēng)為穩(wěn)定尺寸，應(yīng)保持成型尺寸接近于最大和最小兩個(gè)極限尺寸的平均值。
(3)消除相對(duì)位移或壓射變形產(chǎn)生的尺寸誤差。
成型零件在相對(duì)移動(dòng)時(shí)，由于種種原因會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)不到位或壓射變形的現(xiàn)象，從而引起壓鑄件尺寸變化，如高度尺寸和側(cè)孔的中心距尺寸會(huì)由于飛邊的出現(xiàn)而變大，而側(cè)孔的深度也會(huì)由側(cè)抽芯沒(méi)有回復(fù)到原來(lái)位置而變淺，所以說(shuō)由相對(duì)位置產(chǎn)生的誤差也有趨大或趨小之分，因此，在確定這些部位的成型尺寸時(shí)，應(yīng)采取必要的補(bǔ)償措施。
(4)脫模斜度尺寸取向的影響。
為便于脫模，幾乎所以的成型零件都在脫模方向上設(shè)置脫模斜度，一般設(shè)置脫模斜度=。
2.6.3成型尺寸的計(jì)算
（1）由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以下一些性能:
1. 必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度，以承受塑料熔體的高壓；
2.有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨損。通常進(jìn)行熱處理，使其硬度達(dá)到HRC50以上；
3. 對(duì)于成型會(huì)產(chǎn)生腐濁性氣體的塑料還應(yīng)選擇耐腐濁的合金鋼理；
4. 材料的拋光性能好，表面應(yīng)該光滑美觀。表面粗造度應(yīng)在Ra0.4以下；
5. 切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好；
6. 熔焊性能要好,以便修理；
7. 成型部位應(yīng)須有足夠的尺寸精度?？最?lèi)零件為H8~H10，軸類(lèi)零件為h7~h10。
（2） 型腔、型芯工作部位尺寸的確定
經(jīng)查有關(guān)資料可知鋅合金塑料的收縮率是0.3%～0.7%
平均收縮率為: S=（0.3%+0.7%）/2=0.5% (2-13)
1）型腔的徑向和深度尺寸
(2-14)
(2-15)
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
(2-16)
(2-17)
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
(2-18)
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
2.7推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.7.1推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的選擇
本次模具設(shè)計(jì)采用一次推出機(jī)構(gòu)。一次推出機(jī)構(gòu)是指壓鑄件在固化成型開(kāi)摸后，通過(guò)單種或多種推出元件，用一次推出動(dòng)作，即可將壓鑄件推出的機(jī)構(gòu)。最常用的結(jié)構(gòu)形式有推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、卸料板推機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)等。本次模具設(shè)計(jì)即采用推桿推出機(jī)構(gòu)。
2.7.2推桿的設(shè)計(jì)
1.推桿形式的選擇
推桿推出端的端面形狀根據(jù)壓鑄件被推出時(shí)所作用的部位不同而不同，分為平面
2.推桿截面形狀的選擇
推桿推出段的截面形狀根據(jù)壓鑄件被推出部位的形狀、成形鑲塊鑲拼的實(shí)際情況，常見(jiàn)的推桿推出段的截面形狀有圓柱形、扁平形和半圓形。圓柱形推桿是最常用的一種形式，易于加工、易于更換和維修，又容易保證尺寸配合精度和形位精度的要求，同時(shí)還具有滑動(dòng)阻力小，不易卡滯等特點(diǎn)；扁平形推桿多用于深而窄的立壁和立肋的壓鑄模中；半圓形推桿多在壓鑄件外邊緣和成型零件鑲縫處采用，以加大推桿的推出面積，半圓形推桿易于加工，但推桿孔加工較為困難。根據(jù)設(shè)計(jì)零件端蓋的特點(diǎn)，采用圓柱形推桿。
3.推桿尺寸的設(shè)計(jì)
推桿直徑按推桿端面在鑄件上允許承受的許用應(yīng)力決定。推桿數(shù)量根據(jù)鑄件形狀、大小考慮，推桿布置應(yīng)使鑄件各部位受頂壓力均衡。
由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[3]表4-24可查得本次模具設(shè)計(jì)所選推桿的尺寸參數(shù)如下表2-3所示：
表2-3常用推桿的尺寸系列 mm
A
(f9)
基本尺寸
2
偏差
-0.006
-0.031
推桿截面積可按下列公式計(jì)算：
(2-19)
式中 A-------推桿前端截面積
------推桿承受的總推力N
n-------推桿數(shù)量，
[p]------許用受推力Mpa，由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[3]表4-21查得p=50Mpa
2.7.3推桿的配合
推桿與推桿孔的配合精度與壓鑄合金有關(guān)，其確定以保證推桿順利導(dǎo)滑推出并且不溢料為原則。由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得具體配合尺寸如下表2-4：
配合部位
配合精度及參數(shù)
推桿與孔的配合精度
H7/e8
推桿與孔的導(dǎo)滑封閉長(zhǎng)度/mm
=15
推桿加強(qiáng)部分直徑D/mm
D=d+4
推桿前端長(zhǎng)度L/mm
L=++1010d
推板推出距離/mm
=+5 >
推板固定板厚度
15h30
推桿臺(tái)階直徑與厚度、/mm
=D+b，=4～8
表2-4推桿的配合
2.7.4推出機(jī)構(gòu)其他設(shè)計(jì)
1.復(fù)位桿的設(shè)計(jì)
復(fù)位桿是控制推出機(jī)構(gòu)在合模狀態(tài)時(shí)，回復(fù)到原來(lái)位置的主要零件之一,其結(jié)構(gòu)如圖2-7所示：
圖2-7復(fù)位桿
2.導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
動(dòng)、定模的導(dǎo)柱和導(dǎo)套，主要是保證在安裝和合模時(shí)的正確位置，在合模過(guò)程中保持導(dǎo)柱、導(dǎo)套首先一起定向作用，防止型腔、型芯錯(cuò)位，其結(jié)構(gòu)如圖2-8，2-9所示：
圖2-8導(dǎo)柱
圖2-9導(dǎo)套
2.8模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.8.1模具結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)
模具結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)件有定模座板、動(dòng)模板、動(dòng)模支撐板、墊塊以及模座等。
1.模板尺寸的估定
確定模板尺寸時(shí)，一般先按基本的結(jié)構(gòu)考慮，即假定沒(méi)有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，或模板上未開(kāi)有大的缺口槽的情況下，大體估算有關(guān)尺寸。
(1) 模板的厚度H
H=h/C (2-20)
式中 H-----模板的厚度,mm
h-----壓鑄件的高度, mm
C-----經(jīng)驗(yàn)系數(shù),通常為0.5～0.67,取C=0.5
經(jīng)測(cè)量壓鑄件的高度h =78 mm,
則H=h/C=78/0.5=156 mm
(2) 模套尺寸
根據(jù)壓鑄件在分型面上的投影的最大外廓尺寸,每邊加一個(gè)距離e,從而決定模套尺寸a×b，通常取e=20～50 mm。
經(jīng)測(cè)量：壓鑄件在分型面上的投影的最大外廓尺寸為454mm×68mm，則模套尺寸為350mm×300mm。
2.模板的強(qiáng)度計(jì)算
在壓鑄成型過(guò)程中，壓鑄模從合模到填充以及增壓保壓階段，模具均受到高壓的沖擊。模具主要承受由壓射壓力和增壓壓力形成的脹型力，從而引起模具結(jié)構(gòu)的變形。
本次設(shè)計(jì)的型腔形狀為矩形,同樣選擇矩形套板,則矩形套板在某處邊長(zhǎng)的側(cè)壁厚度可按下列公式計(jì)算:
(2-21)
=ph =p h (2-22)
式中 ()-------在邊長(zhǎng)為()的側(cè)面所承受的總壓力N
()-------套板內(nèi)腔的邊長(zhǎng) mm
p--------壓射比壓,Mpa, p =30～120 Mpa
h--------型腔深度,mm
t--------矩形套板在邊長(zhǎng)為的側(cè)壁厚度,mm
H--------套板厚度，mm
------模具材料的許用強(qiáng)度，鋅合金材料=82～100 Mpa
經(jīng)測(cè)量零件有==42mm，h=26.7mm, H=100mm
則 =ph=30×42×26.7=33642N= (2-23)
(2-24)
=
=10.36mm
3.導(dǎo)向和定位設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?；蛏舷履：夏r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。在此次設(shè)計(jì)中我采用了導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。它有如下功能：
定位作用：模具閉合后，保證動(dòng)定模或上下模位正確，保證型腔的形狀和尺寸精確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過(guò)程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。
導(dǎo)向作用：合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。
承受一定的側(cè)向壓力：塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，以保證模具的正常工作。
在設(shè)計(jì)中，導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出8～12㎜，在此次設(shè)計(jì)中取10㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。導(dǎo)柱的前端做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。所選的導(dǎo)柱導(dǎo)套材料為SUJ2鋼，硬度為59～61ＨＲＣ。導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱直徑的1～1.5倍，在此次設(shè)計(jì)中取1倍。
導(dǎo)柱固定端與模板之間采用Ｈ7／ｋ6的過(guò)渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用Ｈ7／ｆ7配合。其詳細(xì)情況可參看模架結(jié)構(gòu)圖。
4. 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(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）、塑件滯留于動(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）、防止塑件結(jié)構(gòu)變形或損壞，正確分析塑件對(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。由于塑件收縮時(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)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。
3）、由于塑件收縮時(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)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大部位，作用面積也盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。
4）、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。
6）、根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因斜銷(xiāo)也具有頂出功能所以在設(shè)置3根普通的圓頂桿即可。普通的圓形頂桿按GB4169.—1984選用，均可滿(mǎn)足頂桿剛度要求。經(jīng)查相關(guān)資料，選用 圓型頂桿11根。頂出位置如圖2-10所示。
圖2-10頂出機(jī)構(gòu)
2.8.2壓鑄模的技術(shù)要求
具精度是影響壓鑄成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，壓鑄模具制造時(shí)應(yīng)達(dá)到以下技術(shù)要求：
a、組成壓鑄模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應(yīng)符合相應(yīng)圖樣的要求。
b、組成模架的零件應(yīng)達(dá)到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應(yīng)活動(dòng)自如，并達(dá)到規(guī)定的平行度和垂直度要求
c、模具的功能必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求
d、為了鑒別壓鑄成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問(wèn)題進(jìn)行修整，直至試出合格的成型件為止。
1. 加工要求
1）模具分型面及組合件的結(jié)合面應(yīng)很好貼合，局部間隙不大于0.02mm
2）模具成型表面的內(nèi)外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時(shí)允許不大于0.5mm圓角（分型面及結(jié)合面除外）。當(dāng)不允許有圓角時(shí),應(yīng)在圖樣上注明。
3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按GB1804標(biāo)準(zhǔn)即孔按H13，軸按h13，長(zhǎng)度按J14來(lái)加工。
4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按GB1184附錄一的5級(jí)。
5）導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔對(duì)模板平面的垂直度公差按GB1184附錄一的4級(jí)。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間的配合按H8/f8。
6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相應(yīng)各孔配作。
7）導(dǎo)柱(直導(dǎo)柱、臺(tái)肩導(dǎo)柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級(jí)。
8）導(dǎo)套（直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套）外圓與內(nèi)孔的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級(jí)。
9）主流道襯套的中心錐孔應(yīng)研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺陷。
10）成型零部件：為了保證導(dǎo)向作用，動(dòng)、定模的導(dǎo)柱，導(dǎo)套孔的孔距精度應(yīng)控制在0.01mm以?xún)?nèi)。因此，必須用坐標(biāo)鏜床對(duì)動(dòng)、定模鏜孔。在缺少坐標(biāo)鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動(dòng)、定模合在一起，在車(chē)床、銑床或鏜床上進(jìn)行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼，強(qiáng)度高，耐磨性好，熱處理變形小，要求耐腐蝕，調(diào)質(zhì)淬火低溫回火≥55HRC。
型芯的加工：把成型面的曲面圖通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑進(jìn)行數(shù)控銑外形加工，再銑小型芯孔和凹臺(tái)，鉆推桿孔，加工澆口。再用電火花加工成型，詳見(jiàn)表13-1。
型腔的加工：把成型面的曲面圖通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生刀具加工路徑，留余量在數(shù)控銑上加工成型，再用電火花加工成型，詳見(jiàn)表13-2。
2. 裝配要求
1）頂出制品的推桿的端面與所在的相應(yīng)型面保持齊平，允許推桿端面高出型面不大于0.1mm。
2）壓鑄模的復(fù)位桿，其端面應(yīng)與模具分型面齊平，允許低于分型面大于0.03mm。
3）型芯、凸模、鑲件等，其尾部高度尺寸未注明公差時(shí)，其端面應(yīng)在裝配后與其配合的零件齊平。
4）制品同一表面的成型腔分布在上、下模或兩模時(shí)，裝配后沿分型面的錯(cuò)邊不大于0.05mm，并其組合尺寸不超過(guò)型腔允許的極限尺寸。
5）凸模與凹模裝配后的配合間隙，應(yīng)保持周?chē)鶆颉?
6）需保持同軸的兩個(gè)以上零件，其同軸度必須保證裝配要求，使各配合零件能順利裝卸，活動(dòng)自如。
7）模具導(dǎo)向件的導(dǎo)向部分，裝配后保證滑動(dòng)靈活，無(wú)卡滯現(xiàn)象。
8）模具中供兩次分型用的拉桿、拉板裝配后，各工作面應(yīng)在同一平面內(nèi)，允許其極限偏差為±0.1mm。
9）模具裝配后，兩安裝平面應(yīng)保持平，其平行度公差按按GB1184附錄一的6級(jí)。
3. 綜合要求
1）模具、模架及其零件的工件表面，不應(yīng)有碰傷、凹痕、裂紋、毛刺、銹蝕等缺陷。
2）經(jīng)熱處理后的零件，硬度應(yīng)均勻，不允許有脫碳、軟點(diǎn)、氧化斑點(diǎn)及裂紋等缺陷。熱處理后應(yīng)清除氧化皮，臟物油污。
3）配通用模架模具，裝配后兩側(cè)面應(yīng)進(jìn)行同時(shí)磨削加工，以保證模具能順利裝入模架。
4）模具的冷卻水道應(yīng)保證暢通。
2.9模具溫度及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
壓鑄成型是在高速高壓下，將熔融的金屬液沖入型腔后冷卻固化成型。金屬液的冷卻固化是由模具溫度和金屬液的澆注溫度的溫差實(shí)現(xiàn)的，即模具溫度越低，它們的溫差越大，金屬液冷卻固化的時(shí)間越短。溫度對(duì)金屬熔液的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及制件的形狀和尺寸精度都有很重要的影響。壓鑄模中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)控制模具溫度，使壓鑄成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。因此，在此次設(shè)計(jì)中，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是必要的。在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮以下選用原則：
①.冷卻水道的流動(dòng)方向與金屬液填充的流動(dòng)方向大體一致；
②.冷卻水道的直徑一般在7.9～14.7mm之間選??；
③.冷卻水道與相關(guān)結(jié)構(gòu)件的距離應(yīng)適當(dāng)；
④.根據(jù)壓鑄件的具體情況，可適當(dāng)調(diào)整冷卻水道的間隔距離；
⑤.對(duì)尺寸和形位精度要求較高的壓鑄件，應(yīng)在動(dòng)模和定模上分別單獨(dú)設(shè)置冷卻效果相同的冷卻裝置；
⑥.冷卻水道在并聯(lián)連通時(shí)，應(yīng)保證流程相等；
⑦.冷卻水道應(yīng)防止漏水，特別是不能滲漏到成型區(qū)域內(nèi)；
⑧設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)本著節(jié)約用水的原則，應(yīng)設(shè)置冷卻水的循環(huán)供水裝置，使冷卻水做到循環(huán)使用。
冷卻水道回路的布置
分析此模具，因?yàn)榘寄２捎玫氖乔度胧降模野寄］^窄長(zhǎng)，型腔較淺，而且塑件體積也較小，故對(duì)冷卻系統(tǒng)要求不是很高。綜上所述，冷卻水道設(shè)置成單層的即可，布置零件圖所示。
2.10 模具對(duì)壓鑄生產(chǎn)的影響
壓鑄模是壓鑄生產(chǎn)三大要素之一，結(jié)構(gòu)正確合理的模具是壓鑄生產(chǎn)能否順利進(jìn)行的先決條件，并在保證鑄件質(zhì)量方面（下機(jī)合格率）起著重要的作用。由于壓鑄工藝的特點(diǎn)，正確選用各工藝參數(shù)是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的決定因素，而模具又是能夠正確選擇和調(diào)整各工藝參數(shù)的前提，模具設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上就是對(duì)壓鑄生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的各種因素預(yù)計(jì)的綜合反映。如若模具設(shè)計(jì)合理，則在實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題少，鑄件下機(jī)合格率高。反之，模具設(shè)計(jì)不合理，例一鑄件設(shè)計(jì)時(shí)動(dòng)定模的包裹力基本相同，而澆注系統(tǒng)大多在定模，且放在壓射后沖頭不能送料的灌南壓鑄機(jī)上生產(chǎn)，無(wú)法正常生產(chǎn)，鑄件一直粘在定模上。盡管定模型腔的光潔度打得很光，因型腔較深，仍出現(xiàn)粘在定模上的現(xiàn)象。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須全面分析鑄件的結(jié)構(gòu)，熟悉壓鑄機(jī)的操作過(guò)程，要了解壓鑄機(jī)及工藝參數(shù)得以調(diào)整的可能性，掌握在不同情況下的充填特性，并考慮模具加工的方法、鉆眼和固定的形式后，才能設(shè)計(jì)出切合實(shí)際、滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的模具。剛開(kāi)始時(shí)已講過(guò)，金屬液的充型時(shí)間極短，金屬液的比壓和流速很高，這對(duì)壓鑄模來(lái)說(shuō)工作條件極其惡劣，再加上激冷激熱的交變應(yīng)力的沖擊作用，都對(duì)模具的使用壽命有很大影響。
模具的使用壽命通常是指通過(guò)精心的設(shè)計(jì)和制造，在正常使用的條件下，結(jié)合良好的維護(hù)保養(yǎng)下出現(xiàn)的自然損壞，在不能再修復(fù)而報(bào)廢前，所壓鑄的模數(shù)（包括壓鑄生產(chǎn)中的廢品數(shù)）。實(shí)際生產(chǎn)中，模具失效主要有三種形式：①熱疲勞龜裂損壞失效；②碎裂失效；③溶蝕失效。致使模具失效的因素很多，既有外因（例澆鑄溫度高低、模具是否壓鑄設(shè)備工程師經(jīng)預(yù)熱、水劑涂料噴涂量的多少、壓鑄機(jī)噸位大小是否匹配、壓鑄壓力過(guò)高、內(nèi)澆口速度過(guò)快、冷卻水開(kāi)啟未與壓鑄生產(chǎn)同步、鑄件材料的種類(lèi)及成分Fe的高低、鑄件尺寸形狀、壁厚大小、涂料類(lèi)型等等）。也有內(nèi)因（例模具本身材質(zhì)的冶金質(zhì)量、坯料的鍛制工藝、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、模具機(jī)（電加工）加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、模具的熱處理工藝、包括各種配合精度和光潔度要求等）。模具若出現(xiàn)早期失效，則需找出是哪些內(nèi)因或外因，以便今后改進(jìn)。①模具熱疲勞龜裂失效壓鑄生產(chǎn)時(shí)，模具反復(fù)受激冷激熱的作用，成型表面與其內(nèi)部產(chǎn)生變形，相互牽扯而出現(xiàn)反復(fù)循環(huán)的熱應(yīng)力，導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)二損傷和喪失韌性，引發(fā)微裂紋的出現(xiàn)，并繼續(xù)擴(kuò)展，一旦裂紋擴(kuò)大，還有熔融的金屬液擠入，加上反復(fù)的機(jī)械應(yīng)力都使裂紋加速擴(kuò)展。為此，一方面壓鑄起始時(shí)模具必須充分預(yù)熱。另外，在壓鑄生產(chǎn)過(guò)程中模具必須保持在一定的工作溫度范圍中，以免出現(xiàn)早期龜裂失效。同時(shí)，要確保模具投產(chǎn)前和制造中的內(nèi)因不發(fā)生問(wèn)題。因?qū)嶋H生產(chǎn)中，多數(shù)的模具失效是熱疲勞龜裂失效。②碎裂失效在壓射力的作用下，模具會(huì)在最薄弱處萌生裂紋，尤其是模具成型面上的劃線痕跡或電加工痕跡未被打磨光，或是成型的清角處均會(huì)最先出現(xiàn)細(xì)微裂紋，當(dāng)晶界存在脆性相或晶粒粗大時(shí)，即容易斷裂。而脆性斷裂時(shí)裂紋的擴(kuò)展很快，這對(duì)模具的碎裂失效是很危險(xiǎn)的因素。為此，一方面凡模具面上的劃痕、電加工痕跡等必須打磨光，即使它在澆注系統(tǒng)部位，也必須打光。另外要求所使用的模具材料的強(qiáng)度高、塑性好、沖擊韌性和斷裂韌性均好。③熔融失效前面已講過(guò)