【正文】 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT 安徽建筑工業(yè)學院 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 08 機械一班 學生姓名 王濤 學 號 08210010113 課 題 支撐架壓鑄模三維 CAD 設計 及 CAE 成型仿真 指導教師 趙茂俞 2021 年 6 月 1 日安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT 支撐架壓鑄模 CAD 設計及 CAE 成型仿真 中文摘要 首先，分析支撐架壓鑄件的結構工藝，提出幾種不同的壓鑄工藝方案，計算環(huán)形澆口尺寸、彎銷尺寸、充填速度、溫度、壓實壓力等工藝參數，完成壓鑄模結構設計。然后，確定模具分型面和澆注系統(tǒng)，借助PRO/E 三維軟件，對支撐架零件三維造型，解決模具的結構設計。在此基礎上，應用 CAE 軟件 PROCAST仿真支撐架充填、凝固過程，優(yōu)化壓鑄模具結構設計。再次，繪制模具裝配圖、零件工程圖，同時校核模具關鍵零件的強度。最終表明該模具結構合理，制造工藝良好，工作穩(wěn)定 可靠。 關鍵詞：壓鑄模； 環(huán)形澆口；彎銷；分型面； Pro/E； CAE 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT2 Support frame DieCasting Mould CAD / CAE ABSTRACT In this thesis, firstly, the structures of the Support frame diecasting were analyzed. The structure of die casting die was designed through the analysis of various process planning and the calculations of technological parameters of ring gate, bent pin, speed, temperature, pressure, etc. Secondly, the mold parting surface and gating system must be determined. By using 3D PRO/E software, the diecasting model and the mould structure had been drawn. On the basis, the design of diecasting mould structure was optimized through the application of CAE software PROCAST simulating the pressure filling and solidification course. Then, the Mold assembly drawings, parts drawings were drawn and the key parts intensity was checked. Finally, the conclusions show that the mold structure is reasonable, stable, reliable and the mould has good manufacturing processes. Keywords: Diecasting mould； ring gate； bent pin； mould surface； Pro/E； CAE安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT3 目錄 第一章 前言 0 課題的提出 0 國內外壓鑄研究的現(xiàn)狀 0 國外壓力鑄造業(yè)的現(xiàn)狀 0 國內壓力鑄造業(yè)的現(xiàn)狀 0 設計的內容和目標 1 ．重點需要研究的問題 3 ．完成任務可能思路和方案 3 ．設計的目標 3 第二章 支撐架壓鑄件的結構工藝性分析 4 壓鑄合金的化學成分和性能 4 壓鑄件的尺寸精度 4 ．影響壓鑄件的精度的主要因素 4 ．壓鑄件的輪廓性尺寸 5 壓鑄件的輪廓性尺寸 5 壓鑄件的形位公差 6 壁厚 7 鑄造圓角半徑 7 脫模斜度 7 壓鑄件的表面質量 7 加工余量 7 第三章 金屬壓鑄件壓鑄工藝 9 壓力參數 9 速度參數 10 時間參數 10 11 11 11 溫度參數 11 11 模具溫度 12 成型收縮率 12 ．壓鑄件的收縮率的影響因素 12 ．鋁合金的計算收縮率 13 液態(tài)鋁合金的密度 13 壓鑄用涂料 13 ．壓鑄涂料的作用 13 ．對涂料的要求 13 壓鑄件的后處理 14 14 ．壓鑄件浸滲處理 14 ．壓鑄件的表面處理 14 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT4 ．壓鑄件的熱處理 14 15 第四章 鑄件基本參數的計算與壓鑄機的選用 16 壓鑄機的種類和特點 16 16 16 17 17 17 確定型腔數目及布置形式 17 確定壓實壓力 17 壓鑄機鎖模力的確定 18 計算脹型力 19 核定投影面積 20 初步選定壓鑄機 20 第五章 壓鑄模分型面的設計 22 第六章 澆注系統(tǒng)和溢流、排氣系統(tǒng)的設計 23 澆注系統(tǒng)的分類 23 內澆口的設計 25 直澆道的設計 26 橫澆道的設計 28 溢流槽的設計 29 排氣槽的設計 31 預測可能出現(xiàn)的壓鑄缺陷及處理方法 31 第七章 壓鑄模 抽芯機構的設計 32 常用抽芯機構的類型 32 抽芯力和抽芯距的確定 32 影響抽芯力的因素 33 抽芯力的估算 33 彎銷的設計 36 第八章 模架與成形零件的設計 41 模架的設計 41 成形零件的結構設計 41 加熱與冷卻系統(tǒng)的設計 47 推出機構的設計 49 復位機構的設計 50 第九章 模具的總體結構設計 51 壓鑄模的技術要求 51 壓鑄模外形和安裝部位的技術要求 51 第十章 校核模具與壓鑄機的相關尺寸 55 鎖模力的校核 55 鑄件最大投影面積校核 55 壓室容量校核 55 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT 模具尺 寸的的校核 56 壓實壓力的校核 56 開模行程的校核 56 第十一章 壓鑄 CAE 數值模擬分析 57 概述 57 模擬分析過程 57 結果分析 65 第十二章 結論 69 參考文獻 71 致 謝 72 附 錄一 科技文獻翻譯 73 附錄二 畢業(yè)設計任務書 100 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT 第一章 前言 課題的提出 壓力鑄造是近代金屬加工工藝中，發(fā)展較快的一種先進的鑄造方法。液態(tài)金屬在高速高壓作用下射入緊鎖的模具型腔內，并保壓、結晶直至凝固，形成半成品或成品 [2]。壓力鑄造作為一種終形和近終形的成形方法，具有生產效率高、經濟指標優(yōu)良、 壓鑄件尺寸精度高和互換性好等特點。在制造業(yè)獲得了廣泛的應用和迅速的發(fā)展，壓鑄件已成為許多產品的重要組成部分。隨著轎車、摩托車、內燃機、電子通信、儀器儀表、家用電器和五金等行業(yè)的飛速發(fā)展，壓鑄件的功能和應用領域不斷擴大，從而促進了壓鑄技術不斷發(fā)展，壓鑄合金品質不斷提高。 在壓力鑄造中，一般作用于原料上的壓力在 20～ 200 MPa，充型時澆口處初始速度為 15～ 70 m/s，充型時間僅為 ～ 0． 20 s。正是由于這種特殊充型方式及凝固方式，導致壓力鑄造具有自身獨特的特點： 1)可以得到薄壁、形狀復雜但輪廓清 晰的鑄件； 2)鑄件精度高、尺寸穩(wěn)定、加工余量少、表面光潔； 3)鑄件組織致密、具有較好的力學性能； 4)生產效率高。壓力鑄造的生產周期短，一次操作的循環(huán)時間約 5 s～ 3 min，這種方法適于大批量生產； 5)壓力鑄造采用鑲鑄法可以省去裝配工序并簡化制造工藝； 6)材料利用率高； 國內外壓鑄研究的現(xiàn)狀 國外壓力鑄造業(yè)的現(xiàn)狀 壓鑄技術涉及到機械制造、液壓傳動、材料、冶金、自動化、計算機、化工、電子、傳感器、檢測、電氣等諸多學科并正在向邊緣學科滲透。隨著以上諸多學科的發(fā)展和工業(yè)技術的進步，壓鑄 技術也取得了突飛猛進的發(fā)展，具體表現(xiàn)為： 1)壓鑄機及外圍設備整體性能和控制系統(tǒng)水平的大幅度提高。 2)計算機模擬技術在壓鑄中的廣泛應用，加深了對壓鑄充型、凝固過程規(guī)律的認識。 3)壓鑄型材質和制造技術的發(fā)展，提高了壓鑄型使用壽命和壓鑄件質量。 4)薄壁壓鑄件成形技術的開發(fā)與應用，為實現(xiàn)輕量化的目標創(chuàng)造了條件。 5)壓鑄型涂料的開發(fā)，改善了鑄型潤滑特性，提高了壓鑄件表面質量。 國內壓力鑄造業(yè)的現(xiàn)狀 壓鑄模在我國約起始于 20 世紀 40 年代，但在工業(yè)上大量應用壓鑄件是始于 20 世紀 50 年代，即 1958 年以 后。至 20 世紀 90 年代，我國的壓鑄技術達到相當水平，已自行設計和制造出成系列的、性能優(yōu)良的壓鑄機。國產壓鑄機從一般小型到 5000kN、 6300kN、 8000kN、 10000kN、 12500kN、安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT 及 16000kN 的大型壓鑄機均有生產。但與國外相比 ，我國壓力鑄造業(yè)仍然存在很多不足，主要表現(xiàn)在以下方面。 1)國外壓射系統(tǒng)始終在不斷地改進，平均 5～ 8 年就有一次重大改進。而我國壓射部分的所有壓射參數的調節(jié)均為人工手動，無參數顯示系統(tǒng)配套，給壓鑄工藝規(guī)范的實施造成困難，因而壓鑄件的質量無法保證，也難以實現(xiàn)自動化。 2)液壓系統(tǒng)無法實現(xiàn)壓鑄機的自動控制。而國外有名的壓鑄機公司在這方面早已普遍應用。 3)國產壓鑄機大都存在漏油的現(xiàn)象，主要原因是密封件質量差和加工質量問題。 4)剛性是影響壓鑄機精度的重要因素，以前我國壓鑄機壓射性能較差，人們集中精力研究壓射系統(tǒng)的性能，而忽視了強度、精度的提高。 5)壓鑄模使用壽命短。 6)模具可靠性較差。 7)生產率低由于國產模具使用可靠性不穩(wěn)定，生產中故障多，返修量大，班產量不如進口模具高。 8)我國在壓鑄模的設計和制造方面，進展較為緩慢。在壓鑄模設計中，目前仍主要依靠設計人員的經驗。 9)外觀質量不理想。國產壓鑄件往往線條不清晰，水流紋不理想，表面粗糙度差。與進口壓鑄件對比，差距明顯。 設計的內容和目標 本課題的主要內容、重點解決的問題 ,完成任務可能思路和方案。 ．畢業(yè)設計 (論文 )主要內容 (1) 英文資料翻譯一份 (不少于 5000 漢字 )。 (2) 壓鑄件三維建模、 CAE 成型仿真及模具設計。 按照充填理論以及經驗公式對壓鑄件零件的成形工藝性進行分析，校核其尺寸的合理性。 支撐架零件的二維、三維結構圖如圖 11，圖 12 所示。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT2 圖 11 支撐架 壓鑄零件二維結構 圖 12 支撐架壓鑄零件三維圖 (3) 對澆注系統(tǒng)的選擇與計算，壓鑄機型號的選擇。 根據壓鑄件的形狀及精度要求，設計澆注系統(tǒng)的尺寸，尤其是內澆道尺寸的選擇。 (4) 對加熱以及冷卻系統(tǒng)的設計 根據壓鑄件及澆道系統(tǒng)的數量、布置形式，計算加熱功率以及冷卻水道的尺寸、數量。 (5) 進行初步數值模擬仿真成型，優(yōu)化模具結構。 (6) 選擇合理的模具結構 ,繪制裝配圖。 根據模具結構的選擇和繪制，應該以生產批量的大小、零件的復雜程度、精度以及使用要求等方面綜合考慮，繪制壓鑄模三維裝配圖。 安徽建筑工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT3 (7) 繪制壓鑄模二維裝配圖以及型 腔、型芯等工程圖的繪制。 (8) 對