【正文】 3 方案一 方案二：采用側(cè)向從電機蓋兩個位置成角度進(jìn)澆，其分析結(jié)果如圖 44所示。 (4)可以作為壓鑄件的 推桿頂出位置，減輕了壓鑄件的變形。 （ 3）設(shè)置溢流槽時，不應(yīng)將幾個溢流口開在同一個溢流槽上，也不應(yīng)設(shè)置一個很寬的溢流口。 在選定排溢系統(tǒng)的方案后，選取幾組主要參數(shù)進(jìn)行對比，然后確定最終的充填參數(shù)。 該真空系統(tǒng)可使模具 型腔排氣一直 到壓射 完全 結(jié)束，從而實現(xiàn)將 空氣和熱金屬在型腔中來的煙氣 排出和壓射過程同時進(jìn)行 。 因此根據(jù)圖 53 的標(biāo)準(zhǔn)及上述的設(shè)計要點，涉及的真空系統(tǒng)如圖 54 所示。這些零件都和 金屬液 有直接 接觸， 因此要承受高速金屬熔液的沖擊 和高溫、高壓 環(huán)境的作用，容易被磨損，產(chǎn)生 變形和開裂等缺陷。根據(jù)本次 設(shè)計 鑄件的特點 ，選擇運用不通孔套板的固定方式， 型芯通過臺階孔定位在動模鑲塊內(nèi)表面，可動內(nèi)模則通過螺栓和動模鑲塊連接 進(jìn)行 定位。 （ 2）壓鑄件結(jié)構(gòu)的影響：壓鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，計算精度就越難把握。 （ 4）模具成型零件磨損的影響。此形式接觸面積大，精度較高。 整體 式結(jié)構(gòu)的設(shè)計 在此次 設(shè)計中，電機蓋壓鑄模的成型零件主要包括動模鑲件、定模鑲件 、固定小型芯。 （ 2） 真空閥、補償器與連接插塊 先 連接， 之后 再一起放入模架凹槽。如圖 53所示為 瑞士方達(dá)瑞真空系統(tǒng)設(shè)計 的標(biāo)準(zhǔn)。 22 表 54充型速度對表面缺陷的影響 序號 沖頭速度 cm/s 模具溫度 /K 熔湯溫度 /k 表面缺陷值 （平均值） 1 200 513 953 2 200 498 933 3 200 483 913 4 212 513 913 5 212 498 933 6 212 483 953 7 225 513 933 8 225 498 953 9 225 483 913 由上表選出 表面缺陷較小下 的充型速度： 212cm/s。 （ 4）應(yīng)設(shè)置合理的溢流口尺寸，避免排氣槽堵氣過早。 (5)溢流槽設(shè)置在動模上，使壓鑄件對動模的包緊力增大，從而幫助壓鑄件更好的被動模帶出。 17 圖 45 方案三 表 43 三種澆注系統(tǒng)的參數(shù)對比 澆口布置 方案一 方案二 方案三 澆口截面 最終卷氣率 充型時間 鑄件 溫度差 最大壓力 表面缺陷 18 根據(jù)分析結(jié)果和所 得的數(shù)據(jù)對三種澆注系統(tǒng)進(jìn)行對比，可以看出，雖然方案二的最終卷氣率最小，充型時間也合理，但是在整個充型過程中金屬液流動非常不穩(wěn)定，飛濺和嚴(yán)重，這會造成產(chǎn)品的表面缺陷嚴(yán)重，從而影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量和成型性能；方案三的表面缺陷最小，澆口截面也最小，最終卷氣率處于中間值，但在充填完成時，卷氣范圍較大，這也會影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量和成型性能；方案一的卷氣雖然是三組中最嚴(yán)重的，但卷氣只集中在充填的最后位置，通過抽真空可以解決，且此方案在整個充填過程中金屬流動也相對穩(wěn)定，飛濺較少，這將有益于產(chǎn)品的最終成型。 直澆道設(shè)計 直澆道是指金屬液從壓室進(jìn)入型腔首先經(jīng)過的通道， 是傳遞壓力的首要部位。橫澆道的設(shè)計應(yīng)符合下列要求： （ 1） 提供穩(wěn)定的金屬液流； （ 2） 對金屬液的流動有較小的阻力； （ 3） 金屬液在流動時包卷的氣體量少； （ 4） 使金屬液有適宜的凝固時間，既不妨礙補縮壓力的傳遞，又不延長壓鑄的循環(huán)周期； 橫澆道的結(jié)構(gòu)形式主要取決于壓鑄件的結(jié)構(gòu)形式和輪廓尺寸、內(nèi)澆口的位置、方向和寬度以及型腔的分布情況。 Ambass公式 Ag=KW1/2 （ 41） 式中 Ag—— 澆口面積（ mm2） 。 內(nèi)澆口類型的選擇 常用的內(nèi)澆口大致可分為下列幾種類型：側(cè)向內(nèi)澆口、中心式澆口、頂澆口、環(huán)形澆口、縫隙澆口、 多支澆口和點澆口。 臥式冷室壓鑄機的澆注系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口三個部分，基本結(jié)構(gòu)如圖 41所示。 該系統(tǒng)對金屬熔體的流動方向、壓力的傳遞、充填的時間、充填速度、模具的熱分散和排氣條件等方面起著重要的控制和調(diào)節(jié)作用，決定著金屬熔體流動的狀態(tài)，是影響壓鑄件質(zhì)量的重要因素。 對于上述對的時間分析，在對零件壓鑄的過程中的時間 t 約為： ++t t t t? 充 填 持 壓 留 模 （ 3— 1） 總結(jié)上述參數(shù)的設(shè)計，我們將各參數(shù)羅列如表 39，以便接下來的設(shè)計使用： 表 39 壓鑄工 藝參數(shù)表 壓力（ Mpa） 速度（ m/s) 溫度 (℃ ) 時間 (s) 澆注溫度 模具溫度 充填時間 保壓時間 留模時間 60 32 680 255 6 13 壓鑄機噸位的確定 脹型力的計算 脹型力的計算一般包括主脹型力和分脹型力，由于本鑄件采用了側(cè)抽芯機構(gòu)，所以我們需要考慮分脹型力。 （ 2） 保 壓時間 從液態(tài)金屬充填型腔到內(nèi)澆口完全凝固時，繼續(xù)在壓射沖頭作用下的持續(xù)時間，稱為持壓時間。通常，壓鑄模具溫度控制在澆注溫度的 1/3 左右，薄壁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓鑄件可適當(dāng)調(diào)高。 表 32 不同合金常用的冷室壓鑄充型速度 合金種類 鋁合金 鋅合金 鎂合金 銅合金 充型速度 /(m/s) 20～ 60 30～ 50 40～ 90 20～ 50 表 33 基于壓鑄件壁厚的冷室壓鑄充型速 度 平均厚度 /mm 充型速度 /(m/s) 46~55 42~50 38~46 34~42 32~40 30~37 28~34 26~32 根據(jù)表 32和表 33以及此電機蓋的平均厚度，選擇充填速度為 32m/s。 相關(guān)壓鑄參數(shù)的選用 壓鑄工藝的基本參數(shù)包括四個方面，即壓力、速度、時間及溫度。 壓鑄機的初選 壓鑄機 為 壓鑄生產(chǎn)的基 本設(shè)備 之一 ，通過壓鑄機 可以 實現(xiàn)壓鑄過程中各種特性 。確定分型面時，應(yīng)遵循以下基本原 5 則： （ 1） 分型面的選擇應(yīng)便于壓鑄件的順利脫模。其中，比強度和 比剛度較高，高溫力學(xué)性能也較好，其表面有一層致密的氧化膜，又具有一定的耐腐蝕能力 [68]。這會影響產(chǎn)品的后續(xù)加工以及質(zhì)量，使得該電機蓋的強度等力學(xué)性能達(dá)不到要求。 真空壓鑄的國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著國內(nèi)外壓鑄技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)壓鑄界 在高真空壓鑄技術(shù)方面 開發(fā)了一套具 基于PLC 和觸摸屏的、在普通壓鑄機上使用的高真空控制系統(tǒng)。 真空壓鑄的優(yōu)點與缺點 真空壓鑄的優(yōu)點主要有以下幾點： （ 1） 經(jīng)過真空壓鑄后的鑄件其致密度較 高，可進(jìn)行熱處理，它的力學(xué)性能較。其壓鑄件成型及切削加工 性良好，是代替鋼鐵鑄件的最具潛力的壓鑄合金材料。最后，對圓形電機蓋模具的生產(chǎn)周期和 生產(chǎn)成本進(jìn)行了估算。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。高壓和高速構(gòu)成了壓鑄成型的兩大特點，這兩大特點 是壓鑄與低壓鑄造、差壓鑄造和重力鑄造等其他鑄造方法的最根本區(qū)別。 鋁合金的鑄造用途很 廣泛，主要 生產(chǎn) 結(jié)構(gòu)件 一般都與碰撞有關(guān) ， 例 如汽車底盤零件、車身等； 另外用于離合器殼體、發(fā)動機部件、轉(zhuǎn)向器殼體、變速器殼體 、后橋殼等殼體類零件的頻率也 是相當(dāng) 高 的 [2]。 （ 4）可減少澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)尺寸。此 系統(tǒng) 現(xiàn)已在某汽車底盤保安零件的壓鑄生產(chǎn)中受 到應(yīng)用 ， 滿足了高真空壓鑄的要求。 2 圓形電機蓋的工藝分析 設(shè)計任務(wù)書 該電機蓋所使用的壓鑄原材料是鋁合金 ADC12，其線收縮率為 %， 利用 PROE 軟件對其進(jìn)行分析得出產(chǎn)品的質(zhì)量約為 370g，產(chǎn)品的三維圖如圖 21所示： 圖 21 圓形電機蓋的三維圖 零件工藝分析 零件結(jié)構(gòu)分析 零件鑄件具體結(jié)構(gòu)、尺寸及質(zhì)量成型等要求如圖 22 所示： 4 圖 22 圓形電機蓋零件圖 （ 1）鑄件多個地方具有凹孔、凸臺的結(jié)構(gòu)，為對稱零件，不需要抽芯機構(gòu)。 由于該鑄件是大量生產(chǎn)的輕金屬壓鑄件，因此在正常情況下能達(dá)到 IT11~14 的公差等級，但由于鑄件的部分尺寸受分型面及型芯裝配的影響從而增大了尺寸公差，因此選精度等級為 IT13。 （ 4） 分型面的選 擇應(yīng)保證壓 鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量 要求。 壓鑄機的分類和選擇 壓鑄機的類型一般根據(jù)生產(chǎn)狀況確定，首先要考慮鑄造合金種類，其次要考慮壓鑄件特征及質(zhì)量要求等。 由于 此圓形電機蓋 屬于 承載件 ，因 此選擇壓射比壓范圍為 50～ 80MPa，這里我們?nèi)?60Mpa. 表 31 常用的壓鑄合金壓射比壓推薦值 （ MPa） 鑄件類型 合金種類 鋅合金 鋁合金 鎂合金 銅合金 一般件 一般件 13～ 20 30～ 50 30～ 50 40～ 50 承 載件 20～ 30 50～ 80 50～ 80 50～ 80 耐氣密性件 25～ 40 80～ 100 80～ 100 — 電鍍件 20～ 30 — — — 壓鑄速度的選擇 與壓射比壓一樣，充填速度也是壓鑄工藝的主要參數(shù)之一，充填速度的高低直接影響壓鑄件的內(nèi)部和外觀 質(zhì)量。澆注溫度是指金屬液進(jìn)入澆注系統(tǒng)或型腔時的溫度。 壓鑄時間的選擇 壓鑄工藝中的時間參數(shù)包括充填時間、 保 壓時間和留模時間三個部分。 表 37 生產(chǎn)中常用的持壓時間 （單位： s） 合金 鑄件壁厚 鑄件壁厚 ～ 6mm 鋅合金 鋁合金 鎂合金 銅合金 1～ 2 1～ 2 1～ 2 2～ 3 3～ 7 3～ 8 3～ 8 5～ 10 參考表 37，殼體壁厚平均為 5mm，較大，其持壓時間為 3～ 8s， 取 6s。鎖模力的計算公式為： K( + )F F F? 分鎖 主 （ 34） 式中， F鎖是壓鑄機應(yīng)有的鎖模力 （ KN） ； F主是主脹型力 （ KN） ； F分是分脹型力 （ KN） ，K是安全系數(shù)（一般取 K＝ ）。開模時，壓鑄件 與 整個澆注系統(tǒng) 隨動模 一起脫 離定 模 ，之后，由設(shè)置在動模上的推出機構(gòu)將壓鑄件 11 推出 。最后進(jìn)行直澆道設(shè)計，其尺寸與橫澆道匹配。當(dāng)內(nèi)澆口的速度一定時，若內(nèi) 12 澆口的截面積過大，型腔內(nèi)的氣體會由于金屬液充填型腔的時間過短而來不及排出，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生氣孔等壓鑄缺陷。壓鑄件質(zhì)量在 150~350g之間， K值可在 ~。 各尺寸如下： 厚度 h≥（ ～ 2） H， H為壓鑄件平均厚度， H為 5mm，則 h分別取 10mm， 10mm。左右的圓錐面； （ 4） 在一般情況下，直澆道應(yīng)該開在橫澆道入口處下方，其下沉距離應(yīng)大于直澆道直徑的 2/3以上，以防止在壓鑄前金屬液的預(yù)填充； （ 5） 分流器上成型余料的凹腔的深度等于橫澆道的深度，直徑與澆口套相等，沿脫模斜度約 5度； （ 6） 壓室和 澆口套的內(nèi)孔應(yīng)在熱處理和精磨后，再沿著脫模的方向研磨，其表面粗糙度不大于 。溢流槽的作用歸納整理如下： (1)引出型腔中的氣體，作為集渣包儲存混有氣體的污冷金屬熔體。一般來說，溢流槽常常設(shè)置在壓鑄件的分型面上，根據(jù)不同的鑄件結(jié)構(gòu)特點的需要，還可以設(shè)置在型 腔內(nèi)部，且溢流槽的設(shè)計要防止金屬倒流。 20 溢流槽的分析結(jié)果 用 Flow3D 軟件分析加上溢流槽后壓鑄件的卷氣情況，分析結(jié)果如圖 52 所示。 表 57 模具工藝參數(shù)確定 充型速度 34m/s 模具溫度 225℃ 壓射比壓 60MP 熔湯溫度 933K 初始型腔壓力 72KPa 初始型腔溫度 293K 慢速沖頭速度 持壓時間 5s 留模時間 13s 估計充型時間 真空 排氣 通道的設(shè)置 瑞士方達(dá)瑞（ FONDAREX）建立于 1946年，之前其實是一家 位于瑞士蒙特勒世鑄造廠，1952年研制出 了 第一個用于壓 鑄的真空系統(tǒng)。 （ 2）注入口和排氣通道可根據(jù)鑄件的形狀和容積增加或減少。所以，該電機蓋 采用圖 55 中的方式 來 安裝真空裝置。最后，將設(shè)計完好的內(nèi)模 及型芯裝入動模鑲塊，再將裝有可動內(nèi)模的動模鑲塊裝入不 通孔動模固定板，借助動模固定板 的內(nèi)表面以及螺栓進(jìn)行動模鑲塊的定位 和固定 ，定模鑲塊按照同樣的方式裝入定模固定板，這樣一來 ，動、定模板通過導(dǎo)柱、導(dǎo)套連接在一起，合模時，動、定模鑲塊，可動內(nèi)模還有小型芯 構(gòu)成封閉的成型空腔，用于鑄件的 充填 成型 [5]。 影響壓鑄件尺寸精度的主要因素 （ 1）壓鑄件收縮率的影響：壓鑄件冷卻收縮是影響壓鑄件尺寸精度的主要因素。 成型尺寸的計算要點如下： （ 1） 型腔磨損后尺寸增大 ， 故計算型腔尺寸時應(yīng)使得壓鑄件外形尺寸接近于最小