【正文】 入式（ 35）得： kWm qnQ ????? ： 21 /L? （ 36） 式中 L 是冷卻水道的長度 )(cm ； 2Q 是單位長度冷卻水道從模具中吸收的熱量，查 [2]表 714，取 cmkWQ / ? （初選直徑為的冷卻水道），將數(shù)據(jù)代入式（ 36）得： cmL ??? 根據(jù)模具的實際情況，在 定 模寬度方向設(shè)置 四 根冷卻水道。0 )%(: ????? ??????A 25 0 5/ 39。00 )%(:105 A ? 39。中心尺寸有： 60? 。在確定成型零件尺寸時，趨于增大的尺寸應(yīng)向偏小的方向取值；趨于變小的尺寸應(yīng)向偏大的方 向取值；穩(wěn)定尺寸取平均值。由于 底座 內(nèi)腔深度 50mm，則脫模斜度可取 小 [19]。 2）兩面均留有加工余量的鑄件。 鑄件成型零件設(shè)計 成型收縮率 成型收縮率是指鑄件收縮量與成型狀態(tài)鑄件尺寸之比，收縮分三種情況（見圖 33）： （ 1）自由收縮 在型腔內(nèi)的壓鑄件沒有成型零件的阻礙作用，圖中 1L 。 21 圖 31 澆口套結(jié)構(gòu)形式 （ 2）澆口套與壓室的連接方式 連接方式如圖 32 所示。 4）完全組合式結(jié)構(gòu) 由多個鑲拼件組合而成的成型空腔 。 19 圖 210 模具總裝圖 20 第 3 章 成型零件 成型零件設(shè)計概述 成型零件是與高溫金屬液接觸的零件，用于形成澆注系統(tǒng)和鑄件。 （ 4）頂出和復(fù)位機構(gòu)。有時成型零件還構(gòu)成澆注系統(tǒng)的一部分，如內(nèi)澆口、橫澆道、溢流口和排氣道等。定模固定在壓鑄機壓室一方的定模座板上，是金屬液開始進(jìn)入壓鑄模型腔的部分，也是壓鑄模型腔的所在部分之一。溢流、 排氣系統(tǒng)還可以彌補由于澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理而帶來的一些鑄造缺陷。由此可以知道內(nèi)澆口寬度為 。 t=35(b1) （ 27） 式 中 t充填時間， ms； b壓鑄件平均壁厚， mm 可求出 t=35()=168ms=。 L 是壓室的長度，包括澆道的長度（ cm） 。 (a)合模過程 (b)壓射過程 (c)開模過程 (d)鑄件推出過程 圖 25 壓鑄成型過程 (a)合模過程 壓鑄模閉合后，壓射沖頭 1復(fù)位至壓室 2 的端口處，將足量的液態(tài)金屬 3注入壓室 2 內(nèi)。 圖 24 臥式冷室壓鑄機 1— 增壓器； 2— 蓄能器； 3— 壓射缸； 4— 壓射沖頭； 5— 壓室； 6— 定座板； 7— 拉桿； 8—動座板； 9— 頂出缸； 10— 曲肘機構(gòu)； 11— 支承座板； 12— 模具高度； 13— 合模缸； 14— 機體； 15— 控制柜； 16— 電機及 泵 此類壓鑄機的基本結(jié)構(gòu)分為 5 部分： (1)壓射機構(gòu) 主要作用是在高壓力下將熔融的金屬液壓入型腔的壓射機構(gòu)。由于壓鑄機 動模部分設(shè)有頂出裝置，因此，必須保證壓鑄件在開模時隨著動模移動而脫出定模。分型面的設(shè)計是壓鑄模具設(shè)計中 的一項重要內(nèi)容。 半固態(tài)壓鑄的出現(xiàn)，為解決鋼鐵材料壓鑄模壽命低的 問題提供了一個方法，而且對提高鑄件質(zhì)量、改善壓鑄機鴨舌系統(tǒng)的工作條件，都有一定的作用，所以是用途的一種新工藝 [11]。因此出現(xiàn)了充氧壓鑄的新工藝 [9]。目前，真空壓鑄只用于生產(chǎn)要求耐壓、機械強度高或要求熱處理的高質(zhì)量零件，其今后的發(fā)展趨向是解決厚壁鑄件和消除熱節(jié)部位的縮孔，從而更有效地應(yīng)用于可熱處理和可焊接的零件。例如，為了消除壓鑄件內(nèi)部的氣孔、縮孔、縮松，改善鑄件的質(zhì)量，出現(xiàn)了雙沖頭（或 稱精、速、密）壓鑄；為了壓鑄帶有鑲嵌件的鑄件及實現(xiàn)真空壓鑄，出現(xiàn)了水平分型的全立式壓鑄機；為了提高壓射速度和實現(xiàn)瞬時增加壓射力以便對熔融合金進(jìn)行有效地增壓，以提高鑄件的致密度，而發(fā)展了三級壓射系統(tǒng)的壓鑄機。 但是，與壓鑄強國相比，中國的壓鑄業(yè)還有著較大的差距。 我國壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 我國壓鑄工業(yè)在近半個世紀(jì)的發(fā)展中有了長足的進(jìn)步。隨后瓦 格納（ Wagner）設(shè)計了鵝頸式氣壓壓鑄機，用于生產(chǎn)鋁合金鑄件。 壓鑄發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢 壓鑄的發(fā)展歷史 壓鑄始于 19世紀(jì)，其最初被用于壓鑄鉛字。因收到壓鑄機鎖模力及裝模尺寸的限制而不能壓鑄大型壓鑄件。同樣，也不希 望進(jìn)行機械加工，以免鑄件表面顯露氣孔。由于壓鑄模的激冷作用，又在壓力下結(jié)晶，因此，壓鑄件表面層晶粒極細(xì)，組織致密，所以表面 層的硬度和強度都比較高。其壓鑄出的最小壁厚：鋅合金為 ；鋁合金為 。 diecasting mold。根據(jù)鑄件的形狀特點、零件尺寸及精度，選定了合適的壓鑄機， 通過準(zhǔn)確的計算并查閱設(shè)計手冊，確定了成型零件以及模體的尺寸及精度，在材料的選取及熱處理要求上也作出了詳細(xì)說明，并在結(jié)合理論知識的基礎(chǔ)上，借助于計算機輔助軟件繪制了各部分零件及裝配體的立體圖和工程圖 ,以保障模具的加工制造。壓鑄的工藝特點是鑄件的強度和硬度較高，形狀較為復(fù)雜且鑄件壁較薄，而且生產(chǎn)率極高。推出機構(gòu)采用 11 根端面直徑 8mm 的 圓截面推桿，推桿兼復(fù)位桿作用。 3 第 1 章 緒論 課題意義 壓力鑄造的特點 高壓力和高速度是壓鑄中熔融合金充填成型過程的兩大特點。對于形狀復(fù)雜，難以或不能用切削加工制造的零件，即使產(chǎn)量小，通常也采用壓鑄生產(chǎn)，尤其當(dāng)采用其他鑄造方法或其他金屬成型工藝難以制造時，采用壓鑄生產(chǎn)最為適宜。壓力鑄造的生產(chǎn)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(chǎn)。而對于鋼鐵材料，由于其熔點高，壓鑄模具使用壽命短，故鋼鐵材料的壓鑄很難適用于實際生產(chǎn)。模具的加工、裝配要到位，配合需適當(dāng)，壓鑄模具的優(yōu)化也是一個重要方面。 1849 年斯圖吉斯（ J. J. Sturgiss）設(shè)計并制造成第一臺手動活塞式熱室 壓鑄機 ，并在美國獲得了專利權(quán)。 20世紀(jì) 20年代美國的Kipp 公司制造出機械化的熱室壓鑄機，但鋁合金液有浸蝕壓鑄機上鋼鐵零部件的傾向，鋁合金在熱室壓鑄機上生產(chǎn)受到限制。其中鋁壓鑄件占 %、鋅壓鑄件 %、銅壓鑄件 %、鎂壓鑄件 %。另外，雖然我國生產(chǎn)的中小型壓鑄機質(zhì)量較好，但大型壓鑄機、實時控制的高性能的壓鑄機仍需進(jìn)口，每年進(jìn)口壓鑄機 100 臺以上 [6]。以下介紹的便是壓鑄行業(yè)中出現(xiàn)的新工藝技術(shù)?？蓽p小澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)尺寸。這種三氧化二鋁質(zhì)點顆粒細(xì)小，約在 1μ m 以下，其重量占鑄件總重量的 %～ %,不影響力學(xué)性能，并可使鑄件進(jìn)行熱處理 [10]。然后對整個模 具的工作過程進(jìn)行模擬以保證其動作過程靈活。此殼體鑄件的分型面選擇現(xiàn)有三種方案如圖 23 所示?？紤]壓鑄合金的性能，壓鑄合金的性能影響壓鑄工藝性。 (3)頂出機構(gòu) 在壓鑄件冷卻固化成型并開啟模具后，頂出缸驅(qū)動壓鑄模的推出機構(gòu)，將成型壓鑄件及澆注余料從模具中頂出，并脫出模體，其中包括頂出缸和頂桿。 (c)開模過程 壓鑄成型后，開啟模具，使壓鑄件脫離型腔，同時壓射沖頭 1將澆注余料頂 12 出壓室。它包括直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口、以及溢流排氣系統(tǒng)等。 g— 內(nèi)澆口橫截面積， 2cm ； G — 通過內(nèi)澆口金屬液的總質(zhì)量， g ； ? — 液態(tài)金屬的密度， 3/g cm ； Vg— 內(nèi)澆口流速， /cms ； 錯誤 !未找到引用源。 16 圖 28 端面聯(lián)接方式 圖 28 中具體尺寸為： mmh 11? ； mml 22? ； mmh ? ； 015?? 。 ，改善模具的熱平衡狀態(tài)。 壓鑄模具的基本結(jié)構(gòu)及零件明細(xì)表如圖 210所示，它通常包括以下六個部分。 由于成型零件和澆注系統(tǒng)的零件均與高溫的金屬液直接接觸，所以它們應(yīng)選用經(jīng)過熱處理的耐熱鋼制造。為便于清理雜物或防止雜物影響推板的正確復(fù)位，還在推板底部設(shè)置限位釘。 （ 2）鑄件成型零件：型芯、鑲塊、斜滑塊塊，用于形成鑄件。 圖（ a）由于制造和裝卸比較方便，在中小型模具中應(yīng)用比較廣泛。 圖 32 澆口套與壓室連方式接 本課題采用（ a） 類連接，即平面對接的方式，此類連接便于裝卸。 圖 33 壓鑄件收 縮率的分類 由 參考文獻(xiàn) [16]中查得 鋁 合金的自由收縮率為 %～ %， 阻礙收縮率為 %~%， 混合收縮率為 %～ %。型腔尺寸以非加工面的大端為基準(zhǔn)，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)減少。但是，某些部位還是應(yīng)該進(jìn)機械加工。 n 為損耗補償系數(shù)，由兩部分構(gòu)成，其一是壓鑄件尺寸偏差的 21 ，其二是磨損值，一般為壓鑄件尺寸偏差的 41 ，因此 ??? 。 ???? ??????A)% 0 71 0 7(:1 0 7 39。0 )%(:97 ????? ??????A 0 5/ 39。39。推出機構(gòu)一般設(shè)置在動模部分。 （ 4）導(dǎo)向元件。 (3)手動推出 是將壓鑄機開模到極限位置，然后由人工來操作推出機構(gòu)實現(xiàn)鑄件的脫模。 m2,由于本課題壓鑄模增加了動模壓板，因此推桿較長，為保證推桿的穩(wěn)定性，將推桿的前端直徑選為20mm，配合精度為 H7/f7，具體尺寸參見附錄。 在斜導(dǎo)柱抽芯的模具結(jié)構(gòu)中，若采用回程桿復(fù)位推桿時，有可能發(fā)生花快快復(fù)位先于推桿復(fù)位，而使滑塊上的型芯與推桿相撞的情況。 圖 46 復(fù)位桿的布置 推出、復(fù)位零件的表面粗糙度、材料及熱處理后的硬度 （ 1）零件表面粗糙度 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [15]，推桿與金屬液接觸表面粗糙度為 ? ，推桿，復(fù)位桿和推板導(dǎo)柱配合表面粗糙度為 ? ，推板和推板固定板配合表面粗糙度為 ? ，其他非工作的非配合表面 ? 。 33 ③承受金屬液填充壓力的沖擊，而不產(chǎn)生型腔變形。因此，不通孔的模體結(jié)構(gòu)，有時也可設(shè)置支承板。 2)推出板各個大平面應(yīng)相互平行，以保證推出元件運行的穩(wěn)定性 [24]。 圖 49 模板導(dǎo)向零件 模體構(gòu)件的表面粗糙度和材料選擇 （ 1）零件表面粗糙度 模體構(gòu)件件表面粗糙度選取：動模和定模座板與壓鑄機的安裝面 ?R ，排氣槽表面 35 ?R ，其他非配合面 ?R 。 模具總裝圖 模具總裝立體圖和二維圖 模具的總裝 的二維 圖如圖 410所示。 四、 具有足夠的高溫抗氧化性。 導(dǎo)柱導(dǎo)滑長度 , e=220mm。因此，模座應(yīng)有較強的承載能力。 ③設(shè)置側(cè)抽芯機構(gòu)。 在設(shè)計定模座板時，考慮到以下問題： ①澆口套 安裝孔的位置與尺寸應(yīng)與壓鑄機壓室的定位法蘭配合。不能避免時，若能在滿足下列條件，則也不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。這一動作通常由復(fù)位桿這個機構(gòu)來實現(xiàn)。 包F 是鑄件對模具成型零件的包緊力及推出鑄件外形與型腔壁間的摩擦力（ N）； K 是安全值，一般取 。 推出機構(gòu)常按照推出元件的結(jié)構(gòu)特征不同可分為推桿推出、推管推出、卸料板推出、推塊推出和綜合推出等多種推出形式 [22]。在合模過程中，驅(qū)動推出機構(gòu)準(zhǔn)確地回復(fù)到原來的位置，如復(fù)位桿、卸料板等。 圖 35 鑄件成型零件裝配圖 1— 分流錐： 2— 分流錐： 3— 定模套板： 4— 大型芯： 5— 螺釘： 6— 小型芯 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 冷卻水道的設(shè)計計算 36001 mqnQ ? （ 35） 26 式中 m 是壓 鑄金屬的質(zhì)量 )(kg ，經(jīng)測量 kgm ? ； q 是壓鑄合金從澆注溫度到壓鑄件推出溫度散發(fā)出的熱量 )/( kgkJ ，查 [2]表 713，取鋁合金的kgkJq /800? ； n 是每小時壓鑄的次數(shù)，取 50?n 。0 )%(:108 ????? ??????A 0 5/ 39。 ???? ??????h ????????? 5/39。型芯尺寸有：,98,59,3,8,92,97 hhhR??? 。把尺寸變大的尺寸稱為趨于增大尺寸，變小的尺寸稱為趨于變小尺寸。 。為了保證鑄件組裝時不受阻礙，型腔尺寸以大端為基準(zhǔn)， 另一端按脫模斜度相應(yīng)減少；型芯尺寸以小端為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大。 22 底座鑄件模具設(shè)計按 國家標(biāo)準(zhǔn)選取的材料為 4Cr5MoSiV1,熱處理要求為 44～ 48HRC。 本課題選用圖（ a）的形式。 3）局部組合式結(jié)構(gòu) 型腔和型芯由整塊材料制成，局部鑲有成 型鑲塊的組合形式 。除以上各結(jié)構(gòu)單元外，模具內(nèi)還有其它用于固定各相關(guān)零件的內(nèi)六角螺栓以及銷釘?shù)?[17]。它們的作用是引導(dǎo)動模板與定模板在開模和合模時能沿導(dǎo)滑方向移動，并準(zhǔn)確定位。成型零件包括固定的和活動的鑲塊與型芯，如圖中的鑲塊、主型芯、小型芯以及側(cè)型芯等。 壓鑄模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 壓鑄模由定模和動模兩個主要部分組成。 排溢系統(tǒng)設(shè)計 為了提高壓鑄件的質(zhì)量，在金屬