【正文】 目錄第一章 緒論 1 選題的現(xiàn)狀 1 2 設(shè)計的主要內(nèi)容 3第二章 壓鑄模概述 壓鑄技術(shù)簡介 4 壓鑄模的結(jié)構(gòu) 5 8 壓鑄模設(shè)計 19第三章 壓鑄模設(shè)計計算 軸的設(shè)計 24 27 31 32 螺栓與螺母的設(shè)計計算 38第四章 樹脂非球面透鏡模具的優(yōu)化設(shè)計與工藝 注塑壓縮成型法 49 51第五章 結(jié)語 53致 謝 54參考文獻(xiàn) 55附錄 5670 / 71第一章 緒論 壓鑄模具在現(xiàn)代化建設(shè)中起著舉足輕重的作用，特別是在汽車行業(yè)，壓鑄模具的使用更為廣泛，但由于壓鑄模具要求精度高，質(zhì)量好，部分金屬模具受熱容易變形，影響了模具的質(zhì)量和精度，壓鑄模具是壓鑄生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備，價格比較昂貴，由于壓鑄件缺陷的昌盛而導(dǎo)致模具的更改將延誤生產(chǎn)進(jìn)度，從而壓鑄業(yè)提出更高要求：特大型汽車壓鑄件及其模具技術(shù)與典型產(chǎn)品經(jīng)驗；銅合金和不銹鋼等高熔點金屬壓鑄及其模具壽命；鋁合金高效率熱室壓鑄、設(shè)備及其模具；切實有效的澆注系統(tǒng)計算技術(shù)；提高金屬熔液填充流態(tài)模擬的可靠性確保大型精密復(fù)雜壓鑄件質(zhì)量；多品種、小批量生產(chǎn)的壓鑄模低成本快速制造技術(shù)等。特別是CAD/CAM一體化與人工智能、快速原型制造和遠(yuǎn)程設(shè)計與制造技術(shù)相結(jié)合，建立嶄新的壓鑄模生產(chǎn)模式，從根本上提高模具質(zhì)量，降低模具成本，縮短制造周期。光敏樹脂材料在壓鑄模具中的應(yīng)用，通過控制壓鑄液的溫度，使金屬受熱不容易變形或損毀，大大提高了壓鑄模的質(zhì)量，降低了產(chǎn)品的成本。 選題的現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，利用激光固化樹脂材料的光造型法，是現(xiàn)代模具制造業(yè)中比較先進(jìn)的技術(shù)，許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進(jìn)了壓鑄技術(shù)的不斷革新和發(fā)展。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機(jī)、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的壓鑄件所代替。模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正在不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術(shù)。激光快速成形技術(shù)（RPM）與樹脂澆注技術(shù)在快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)中得到了成功的應(yīng)用。利用RPM技術(shù)快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術(shù)可快速制造各種成形模。如清華大學(xué)開發(fā)研制的“MRPMSⅡ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術(shù)集成”之概念而設(shè)計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎(chǔ)，采用瑞士汽巴精化的高強(qiáng)度樹脂澆注成形的樹脂沖模應(yīng)用在國產(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。光敏樹脂選擇性固化是采用立體雕刻（Stereolithography）原理的一種工藝，簡稱SLA，也是最早出現(xiàn)的、技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣泛的快速原型技術(shù)。 在數(shù)脂液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，它在紫外激光束的照射下會快速固化。成型過程開始時，可升降的工作臺處于液面下一個截面層厚的高度，聚焦后的激光束，在計算機(jī)的控制下，按照截面輪廓的要求，沿液面進(jìn)行掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂固化，從而得到該截面輪廓的塑料薄片。然后，工作臺下降一層薄片的高度，以固化的塑料薄片就被一層新的液態(tài)樹脂所覆蓋，以便進(jìn)行第二層激光掃描固化，新固化的一層牢固的粘結(jié)在前一層上，如此重復(fù)不已，知道整個產(chǎn)品成型完畢。最后升降臺升出液體樹脂表面，即可取出工件，進(jìn)行清洗和表面光潔處理。 光敏樹脂選擇性固化快速原型技術(shù)適合于制作中小形工件，能直接得到塑料產(chǎn)品。主要用于概念模型的原型制作，或用來做裝配檢驗和工藝規(guī)劃。它還能代替臘模制作澆鑄模具，以及作為金屬噴涂模、環(huán)氧樹脂模和其他軟模的母模，使目前較為成熟的快速原型工藝。 SLA快速原型技術(shù)的優(yōu)點是： 系統(tǒng)工作穩(wěn)定。系統(tǒng)一旦開始工作，構(gòu)建零件的全過程完全自動運(yùn)行，無需專人看管，直到整個工藝過程結(jié)束。 尺寸精度較高。（但，——，并且存在一定的波動性）。 表面質(zhì)量較好，工件的最上層表面很光滑，側(cè)面可能有臺階不平及不同層面間曲面不平；比較適合做小件及較精細(xì)件?？芍苯又圃焖芰霞?，產(chǎn)品為透明體。 系統(tǒng)分辨率較高，因此能構(gòu)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件。 成形速度較快。SLA快速原型的技術(shù)缺點： 需要專門實驗室環(huán)境，維護(hù)費(fèi)用高昂。 成型件需要后處理，二次固化，防潮處理等工序。 光敏樹脂固化后較脆，易斷裂，可加工性不好；工作溫度不能超過100℃，成形件易吸濕膨脹，抗腐蝕能力不強(qiáng)。（隨著時間推移，樹脂會吸收空氣中的水分，使聚合物收縮產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致軟薄部分的彎曲和卷翅。） 氦鎘激光管的壽命僅3000小時，價格較昂貴，運(yùn)行費(fèi)用高。同時需對整個截面進(jìn)行掃描固化，成型時間較長，因此制作成本相對較高。 可選擇的材料種類有限，必須是光敏樹脂。由這類樹脂制成的工件在大多數(shù)情況下都不能進(jìn)行耐久性和熱性能試驗，且光敏樹脂對環(huán)境有污染，使皮膚過敏。 需要設(shè)計工件的支撐結(jié)構(gòu)，以便確保在成型過程中制作的每一個結(jié)構(gòu)部委都能可靠定位。 支撐結(jié)構(gòu)需在未完全固化時手工去除，容易破壞成型件。 設(shè)計的主要內(nèi)容壓鑄模設(shè)計方法；澆注系統(tǒng)設(shè)計； 溢流與排氣系統(tǒng)的設(shè)計；成型零件設(shè)計；壓鑄模結(jié)構(gòu)零件設(shè)計；抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計；加熱與冷卻系統(tǒng)設(shè)計受熱變形及受力分析，做實驗，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 第二章 壓鑄模概述 壓鑄技術(shù)簡介中國的壓鑄業(yè)經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，取得了巨大的進(jìn)步，己經(jīng)成為機(jī)械行業(yè)的一支新生力量。目前，國內(nèi)有3000個左右的壓鑄生產(chǎn)廠家和相關(guān)企業(yè)，近200家壓鑄機(jī)及輔助設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，100多家壓鑄模生產(chǎn)企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)擁有壓鑄機(jī)8000余臺，年產(chǎn)壓鑄件30余萬噸，從業(yè)人員5萬多名，年產(chǎn)值10。多億元m。自改革開放以來，中國的壓鑄業(yè)得到迅猛發(fā)展，為我國的現(xiàn)代化建設(shè)和綜合國力的提高做出了突出貢獻(xiàn)。壓鑄 工 業(yè) 作為一種新興的工業(yè)，同其他鑄造方法相比具有很多優(yōu)點。圖Ⅰ 壓鑄機(jī)壓力鑄造簡稱壓鑄，是一種將熔融合金液倒入壓室內(nèi)，以高速充填鋼制模具的型腔，并使合金液在壓力下凝固而形成鑄件的鑄造方法。 壓鑄區(qū)別于其它鑄造方法的主要特點是高壓和高速。①金屬液是在壓力下填充型腔的，并在更高的壓力下結(jié)晶凝固，常見的壓力為15—100MPa。②金屬液以高速充填型腔，通常在10—50米/秒，有的還可超過80米/秒，（通過內(nèi)澆口導(dǎo)入型腔的線速度—內(nèi)澆口速度），因此金屬液的充型時間極短，—（須視鑄件的大小而不同）內(nèi)即可填滿型腔。 壓鑄機(jī)、壓鑄合金與壓鑄模具是壓鑄生產(chǎn)的三大要素，缺一不可。所謂壓鑄工藝就是將這三大要素有機(jī)地加以綜合運(yùn)用，使能穩(wěn)定地有節(jié)奏地和高效地生產(chǎn)出外觀、內(nèi)在質(zhì)量好的、尺寸符合圖樣或協(xié)議規(guī)定要求的合格鑄件，甚至優(yōu)質(zhì)鑄件. 一個壓鑄的循環(huán)過程 壓鑄型從設(shè)計到生產(chǎn)的一般流程 壓鑄模的結(jié)構(gòu)壓鑄模始終設(shè)計成有兩個半模組成，（相當(dāng)于砂型鑄造的上箱和下箱），壓鑄時它們閉合在一起。在熱室壓鑄機(jī)上，它們與直澆道一起擠向噴嘴，壓鑄后離開噴嘴。為了取出壓鑄件，它們互相分開。在臥室冷室壓鑄機(jī)用的壓鑄模上，省掉了噴嘴，因為在這里金屬直接進(jìn)入壓鑄模內(nèi)。壓鑄模的這兩個主要組成部分在下文中稱為“半?！?。壓鑄模打開和閉合的方向在下文中稱之為“合模方向”，打開和閉合運(yùn)動，稱之為合模運(yùn)動。 機(jī)械加工的壓鑄模精度很高，以使型腔輪廓與壓鑄件尺寸完全符合。在一般情況下，壓鑄件不留有加工余量。壓鑄時，收縮時，收縮量不僅與壓鑄合金而且與壓鑄件的形狀以及工藝參數(shù)有關(guān)，這點要比砂型鑄造更為明顯。因此，不僅相同合金各種類型壓鑄件的收縮量不同，而且就是相同的零件在不同部位的收縮量也是不同的。壓鑄模的各部分都是由鐵或合金制成的永久性結(jié)構(gòu)。因此，所有位于壓鑄件取出方向內(nèi)的壓鑄模部分都必須是可活動的，以便在壓鑄結(jié)束后完整地取出壓鑄件。人們將這些部分稱為“壓鑄?；顒硬糠帧?；形成壓鑄件的空腔稱之為型芯，形成壓鑄件外表面的主要部分稱之為滑塊。在這兩半模上型腔的分布是這樣安排的：開模時，壓鑄件始終在一個半模內(nèi)，在這半模內(nèi)設(shè)置推桿機(jī)構(gòu)。它由許多平行的固定在一個共用推桿板上的所謂推桿組成。推桿可在模板內(nèi)運(yùn)動，在壓鑄位置上，它的正面位于壓鑄模型面內(nèi)。但是，壓鑄后，預(yù)推一下。裝有推桿機(jī)構(gòu)的的半模稱為“動?！绷硪话敕Q之“定模”，因為一般它帶有橫澆道的直澆道。在壓鑄過程中，液體金屬只有在壓力作用下就會對兩個半模和壓鑄件內(nèi)河壓鑄件上的活動部分（型芯，滑塊和推桿）施加壓力，該力是壓鑄模相互分開，使活動模塊從壓鑄相互分開，使活動模塊從壓鑄件擠出。這種“分模力”的大小取決于壓鑄件的尺寸和液體壓力的尺寸，在小的壓鑄件上這種分模力也是很大的。在壓鑄位置上，不僅是 兩個半模相互之間，而且整個壓鑄模也必須在適當(dāng)?shù)母邏毫ο卤３謮壕o，并且處于液體壓力下的模塊也要牢固地固緊在半模上。為了安裝動模和定模以及調(diào)整和導(dǎo)準(zhǔn)壓鑄模，在壓鑄機(jī)上安裝了固定座，他稱之為“壓鑄模支座”。壓鑄模支座可以是各種類型的，它也是壓鑄機(jī)的一個組成部分。壓鑄模結(jié)構(gòu)如圖21。 (1) 澆注系統(tǒng)是溝通模具型腔與壓鑄機(jī)壓室的部分，亦即熔融金屬進(jìn)入型腔的通道。該系統(tǒng)在定模和動模合攏后形成，對填充和壓鑄工藝十分重要。(2) 溢 流與排氣系統(tǒng)排除壓室、澆道和型腔中的氣體的通道，一般包括排氣槽和溢流槽:而溢流槽又是儲存冷金屬和涂料余燼的處所，一般開設(shè)在成型工作零件上。(3 )成 型 工作零件定模鑲塊和動模鑲塊合攏后，構(gòu)成型腔的零件稱為成型工作零件。成型工作零件包括固定鑲塊、活動鑲塊和型芯。(4 )模架支承與固定零件包括各種套板、座板、支持板和墊塊等構(gòu)架零件，其作用是將模具各部分按一定的規(guī)律加以組合和固定，并使模具能夠安裝到壓鑄機(jī)上。導(dǎo) 向零 件 導(dǎo)向零件的作用是引導(dǎo)動模和定模合?；蜷_模。推出 與 復(fù) 位機(jī)構(gòu)是將壓鑄件從壓鑄模上脫出的機(jī)構(gòu)，包括推出、復(fù)位和預(yù)復(fù)位零件，還包括這個機(jī)構(gòu)自身的導(dǎo)向和定位零件。(5 )抽 芯 機(jī)構(gòu)抽動與開合模方向不一致的活動型芯的機(jī)構(gòu)，合模前或后完成插芯動作，在壓鑄件推出前完成抽芯動作。(6 )加 熱 與冷卻系統(tǒng)因壓鑄件的形狀、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量上的需要，在模具上常設(shè)有冷卻和加熱裝置。 (7 )其 他 除 前述各結(jié)構(gòu)組成外，模具內(nèi)還有其他如緊固用的螺栓、銷釘以及定位用的定位件等。 圖21 模具結(jié)構(gòu)澆口套2. 澆口墊塊3. 動模鑲塊Ⅰ 4. 定模鑲塊Ⅰ 5. 定模座板6. 推桿7. 推桿8. 定模型芯Ⅰ 9. 定模型芯Ⅱ 10. 定模鑲塊Ⅱ 11. 動模鑲塊Ⅱ 12. 軸Ⅰ 13. 桿14. 導(dǎo)套15. 導(dǎo)柱16. 滾輪17. 定模套板18. 預(yù)復(fù)位桿19. 軸Ⅱ 20. 限位釘21. 小墊塊22. 推桿固定板23. 推板24. 推桿 25. 右限位桿26. 推桿27. 推桿28. 動模型芯Ⅰ 29. 動模型芯Ⅱ 30. 動模型芯Ⅲ 31. 右限位塊32. 推桿33. 推桿34. 推板導(dǎo)柱35. 推板導(dǎo)套36. 動模套板37. 動模座板38. 右斜導(dǎo)柱39. 右滑塊40. 右楔緊塊41. 活動型芯Ⅰ 42. 右滑動型芯43. 活動型芯Ⅱ 44. 左滑動型芯45. 左斜導(dǎo)柱46. 左滑塊就狹義而言，壓鑄模是指包圍壓鑄件的各部分的總稱，分為三個組成部分：1．模板（或許包括模架)。2．型芯和滑塊。3．推出機(jī)構(gòu)。 模板中小型壓鑄模的主要組成部分是兩塊模板，從模板上加工出型腔，并在模板上固定模塊，所有活動部分在模板內(nèi)運(yùn)動。根據(jù)其含義，它們又分為定模板和動模板。定模板通常直接固定在所屬的壓鑄模支撐板上。與此相反，動模板通常用緊固架和推桿蓋板(在許多圖中用m表示)固定在支撐它的壓鑄模支撐板上，型芯板和推桿板以及它們的操作機(jī)構(gòu)安排在固定架內(nèi)，并在其內(nèi)運(yùn)動。這種固定架可以設(shè)計威各種類型，它可以由一塊金屬加工而成，也可以是鑄鐵件或鑄鋼件或由許多部件組成。模板或模架可以各種方式固定在固定架內(nèi)和推桿箱內(nèi)。如果推桿箱不過長(即型芯和推出鑄件行程很短時)，通過螺栓固定，螺栓從底部通過固定架，旋入模板內(nèi)。當(dāng)固定架的長度較大時，進(jìn)行安裝，中間板與模板和固定架通過螺栓連接起來。但是，在這種情況下，中間板和固定架在側(cè)面必須充分地超出模板或模架。在任何情況下，不允許模板從分型面上與固定架或?？蛴寐菟ㄟB接。模塊 模板即可以用一塊鋼錠加工出所有的凹入部分和凸出部分，也可以由許多相互牢固地連接的部件組成(或者具有一些模塊，這些模塊與模板牢固地連接)。當(dāng)模板具有復(fù)雜的凹腔或長度較大形狀復(fù)雜的固定型芯時，便是上述的后一種情況；特別是固定型芯通常都作為鑲塊安裝在模板上。決定在多大范圍內(nèi)使用模塊和型腔輪廓的哪些部位作為模塊時，首先必須考慮壓鑄模韻制造及其工作狀態(tài)。此外，還要考慮互換性，壓鑄件的外形以及有時還須考慮排氣。通過安置鑲塊可使機(jī)械加工大大簡化。過去由整塊材料困難地加工出的固定型芯，若作為鑲塊制造和安裝，則不要花費(fèi)很大的工作量。圖64中定模上的型芯F便是這種情況的一個生動的實例。伸入到模板內(nèi)的深凹腔，如果是袋狀型腔，必須由整塊材料加工出來，這樣做有時是非常困難的，而且機(jī)械加工費(fèi)用很高。如果加工穿通的模板并由鑲塊鑲?cè)?，則其制造就簡單得多。圖22 a示為沒有使用鑲塊的情況，圖22b～e示為使用各種形狀鑲塊的情況，如果壓鑄件的邊緣是很銳利的，則型腔可以不使用鑲塊， 而使用雕刻和電火花加工制造。在一些型腔凹入模板內(nèi)的情況下，由于其形狀比較簡單，它不是向后(即在合模方向上)而是向一個側(cè)面加工穿通，并用