【導(dǎo)讀】寸、彎銷尺寸、充填速度、溫度、壓實(shí)壓力等工藝參數(shù)，完成壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用CAE軟件PROCAST仿真平衡環(huán)充填、凝固過程，優(yōu)化壓鑄模具結(jié)構(gòu)。再次，繪制模具裝配圖、零件工程圖，同時校核模具關(guān)鍵零件的強(qiáng)度。腔和型芯制造工藝卡片并借助CAM軟件完成部分?jǐn)?shù)控加工工序代碼的生成。具結(jié)構(gòu)合理，制造工藝良好，工作穩(wěn)定可靠。Keywords:Die-castingmould；ringgate；bentpin；mouldsurface；Pro/E；CAE

　　

【正文】 部分的所有壓射參數(shù)的調(diào)節(jié)均為人工手動，無參數(shù)顯示系統(tǒng)配套，給壓鑄工藝規(guī)范的實(shí)施造成困難，因而壓鑄件的質(zhì)量無法保證，也難以實(shí)現(xiàn)自動化。 2)液壓系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)壓鑄機(jī)的自動控制。而國外有名的壓鑄機(jī)公司在這方面早已普遍應(yīng)用。 3)國產(chǎn)壓鑄機(jī)大都存在漏油的現(xiàn)象，主要原因是密封件質(zhì)量差和加工質(zhì)量問題。 4)剛性是 影響壓鑄機(jī)精度的重要因素，以前我國壓鑄機(jī)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(qiáng)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(chǎn)率低由于國產(chǎn)模具使用可靠性不穩(wěn)定，生產(chǎn)中故障多，返修量大，班產(chǎn)量不如進(jìn)口模具高。 8)我國在壓鑄模的設(shè)計和制造方面，進(jìn)展較為緩慢。在壓鑄模設(shè)計中，目前仍主要依靠設(shè)計人員的經(jīng)驗(yàn)。 第一章 前言 3 9)外觀質(zhì)量不理想。國產(chǎn)壓鑄件往往線條不清晰，水流紋不理想，表面粗糙度差。與進(jìn)口壓鑄件對比，差距明顯。 設(shè)計的內(nèi)容和目標(biāo) 本課題的主要內(nèi)容、重點(diǎn)解決的問題 ,完 成任務(wù)可能思路和方案。 ．畢業(yè)設(shè)計 (論文 )主要內(nèi)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(shè)計。 按照充填理論以及經(jīng)驗(yàn)公式對壓鑄件零件的成形工藝性進(jìn)行分析，校核其尺寸的合理性。 平衡環(huán) 零件的二維、三維結(jié)構(gòu)圖如圖 11，圖 12 所示。 圖 1 1 平衡環(huán) 壓鑄零件二維結(jié)構(gòu) 合肥學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 4 圖 1 2 平衡環(huán) 壓鑄零件三維結(jié)構(gòu) (3) 對澆注系統(tǒng)的選擇與計算，壓鑄機(jī)型號的 選擇。 根據(jù)壓鑄件的形狀及精度要求，設(shè)計澆注系統(tǒng)的尺寸，尤其是內(nèi)澆道尺寸的選擇。 (4) 對加熱以及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 根據(jù)壓鑄件及澆道系統(tǒng)的數(shù)量、布置形式，計算加熱功率以及冷卻水道的尺寸、數(shù)量。 (5) 進(jìn)行初步數(shù)值模擬仿真成型，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。 (6) 選擇合理的模具結(jié)構(gòu) ,繪制裝配圖。 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的選擇和繪制，應(yīng)該以生產(chǎn)批量的大小、零件的復(fù)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。 (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) 對主要模具工作零件 (型腔、型芯 )進(jìn)行制 造工藝編制 (包括數(shù)控加工程序 )； ．重點(diǎn)需要研究的問題： (1) 依據(jù)液態(tài)金屬充填理論，通過研究 平衡環(huán) 壓鑄件的充填、凝固順序，設(shè)計合理的壓鑄工藝； (2) CAD 設(shè)計該件的壓鑄模具，優(yōu)化設(shè)計模具結(jié)構(gòu)； 第一章 前言 5 (3) 對主要的零件 (型腔、型芯 )等強(qiáng)度校核，完成繪制裝配圖和零件工程圖； (4) 對主要模具工作零件 (型腔、型芯 )等進(jìn)行制造工藝編制 (包括數(shù)控加工程序 )； (5) 進(jìn)行初步數(shù)值模擬成型； (6) 對大學(xué)階段的知識進(jìn)行總結(jié)和應(yīng)用，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。 ．完成任務(wù)可能思路和方案： 由于 平衡環(huán) 壓鑄件 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，尺寸精度要求較高， 平衡環(huán) 零件材料為 YL112，表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量要求嚴(yán)格等特點(diǎn)，成型時要保證壓鑄件的質(zhì)量，克服成型缺陷，因此對壓鑄件的成型工藝選擇要求科學(xué)、合理，壓鑄模結(jié)構(gòu)具有良好的工藝性。 為提高生產(chǎn)效率且保證零件質(zhì)量，預(yù)采用一模兩腔，對稱分布在澆注系統(tǒng)兩側(cè)成型。 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，零件上 兩 處都需要抽芯，側(cè)抽芯可以通過多種方法來實(shí)現(xiàn)，譬如：采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)、彎銷抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)、齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)、液壓抽芯機(jī)構(gòu)等。 分型面的選擇也有多種方案： 方案一：分型面取在零件的對稱面上，零件型腔有 一半在定模上，影響零件的上下型腔成型部分的同心度，但可以通過采用動定模上的型腔同時加工，采用附加導(dǎo)柱定位合模精度的方法消除同心度誤差問題。 方案二：分型面取在鑄件端面，抽芯距大且則型腔部分需要采用哈夫塊形式，鑄件外表面會有毛刺，鑄件在拼接處的質(zhì)量差；外表面的粗糙度大，且打磨困難，增加了精加工工序。 方案三：分型面取在零件最大 垂直軸向 截面上，動定模均需要采用哈夫塊形式，大大增加了模具的成本，零件也很難取出，而且還需要一個側(cè)抽芯。 方案四：分型面取在 零件軸向截面上 ，定模需要采用哈夫塊形式，增加了模具的成本，零件 也很難取出，而且需要兩個側(cè)抽芯。 綜合考慮，分型面的選擇采用方案一較為合理。 ．設(shè)計的目標(biāo)： 由于 平衡環(huán) 壓鑄件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，尺寸精度要求較高， 平衡環(huán) 的零件材料為YL112，表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量要求嚴(yán)格等特點(diǎn)，成型時要保證壓鑄件的質(zhì)量，克服成合肥學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 6 型缺陷，因此對壓鑄件的成型工藝選擇要求科學(xué)、合理，壓鑄模結(jié)構(gòu)具有良好的工藝性。 利用三維設(shè)計軟件設(shè)計模具的裝配結(jié)構(gòu)，通過液態(tài)金屬充填理論和數(shù)值仿真模擬合理設(shè)計澆注系統(tǒng)和優(yōu)化設(shè)計參量。 通過本畢業(yè)設(shè)計，掌握壓鑄原理及模具結(jié)構(gòu)，掌握壓鑄模設(shè)計的步驟，模具制造工藝的編制 能力，具有較強(qiáng)的從事壓鑄工藝及模具技術(shù)工作的能力，組織模具生產(chǎn)管理的能力。 第二章 平衡環(huán) 壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析 7 第二章 平衡環(huán) 壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性分析是壓鑄生產(chǎn)技術(shù)中的重要部分，主要涉及壓鑄合金性能分析、壓鑄工藝對鑄件要求、壓鑄件的技術(shù)要求、壓鑄件的工藝性能等。壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性是否合理，對模具的結(jié)構(gòu)、壓鑄件的質(zhì)量、生產(chǎn)成本有著直接的影響。如果壓鑄件的結(jié)構(gòu)不合理，不僅模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且質(zhì)量無法得到保證，甚至造成生產(chǎn)困難。 壓鑄合金的化學(xué)成分和性能 壓鑄合金是壓鑄生產(chǎn)的要素之一，要生產(chǎn)優(yōu)良的壓鑄件，除了要有合理的 結(jié)構(gòu)設(shè)計和成型設(shè)計、設(shè)計完善的壓鑄模和工藝性能優(yōu)越的壓鑄機(jī)外，還需要有性能優(yōu)良的合金。 本次設(shè)計要求的材料為壓鑄鋁合金 YL112， 壓鑄鋁合金是目前應(yīng)用最廣泛的壓鑄材料，而大多使用高硅鋁合金。因?yàn)樗鼈冊试S有相當(dāng)數(shù)量的雜質(zhì)，可以用舊鋁作回收利用，提高原材料的利用率。壓鑄鋁合金的主要特點(diǎn)有 [4]： 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，尤其時沖擊韌性好； 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 耐腐蝕性能好； ⑤ 具有良好的壓鑄性能，較好的表面粗糙度以及較小的熱裂性。 但 是，鋁合金的體積收縮率較大，在壓鑄件冷卻凝固時易在最后凝固處形成較大的集中縮孔。同時鋁合金對模具具有較強(qiáng)的黏附性，在脫出壓鑄件時，會產(chǎn)生黏附現(xiàn)象。 壓鑄鋁合金 YL112 的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表 21。 表 2 1 壓鑄鋁合金的化學(xué)成分和力學(xué)性能（摘自 GB／ T151151994） 合金牌號 合金代號 化學(xué)成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù) )(%) 力學(xué)性能 (不低于 ) Si Cu Mn Mg Fe Ni Ti Zn Pb Sn Al a/ ?Mb? δ(%) 硬度HBS YZAlSi9Cu2 YL112 ～ ～ － － － － 其余 240 1 85 合肥學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 8 壓鑄件的尺寸精度 ．影響壓鑄件的精度的主要因素 [7]： ① 壓鑄件的空間輪廓尺寸； ② 基本尺寸； ③ 模具結(jié)構(gòu)對該尺寸的影響，主要取決于分型面或活動成形的鎖緊狀況及脫模斜度； ④ 合金種類； ⑤ 設(shè)計模具選用收縮率與該尺寸實(shí)際表現(xiàn)收縮率的差值； ⑥ 壓鑄工藝參數(shù)的變動，主要是模溫和脫模時的鑄件溫度； ⑦ 模具直至達(dá)到工作壽命，制造維修對其 精度的保證； ⑧ 壓鑄機(jī)合模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)精度和剛性。 ．壓鑄件的輪廓性尺寸大小以空間對角線來表示。空間對角線取自外切鑄件最大輪廓的四方體，其值按式 21[2]求得，一律取整數(shù)： 222 cbaL ＋＋＝空 (21) 式中 空L —— 空間對角線 (mm)； a—— 長度 (mm)； b—— 寬度 (mm)； c—— 高度 (mm)。 222 cbaL ＋＋＝空 ＝ 222 558895 ?? ＝ 根據(jù)空間對角線的尺寸，精密壓鑄件高精度尺寸推薦公差見表 22 表 2 2 高精度尺寸推薦公差 [5] 第二章 平衡環(huán) 壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析 9 相近公差等級 空間對角線 L/mm 合金種類 基本尺寸 /mm GB/ 1998 ? 18 ? 18～ 30 ? 30～ 50 ? 50～ 80 ? 80～ 120 ? 120～ 180 IT10 ～ 50 鋁合金 50～ 180 根據(jù)空間對角線的尺寸，精密壓鑄件嚴(yán)格尺寸推薦公差見表 23 表 2 3 嚴(yán)格尺寸推薦公差 相近公差等級 空 間 對 角 線L/mm 合金種類 基本尺寸 /mm GB/ 1998 ? 18 ? 18 ～30 ? 30 ～50 ? 50 ～80 ? 80 ～120 ? 120 ～180 IT11 ～ 50 鋁合金 IT12 50～ 180 根據(jù)空間對角線的尺寸，精密壓鑄件一般尺寸推薦公差見表 24 表 2 4 一般尺寸推薦公差 相近公差等級 空間對角線L/mm 合金種類 尺寸類別 基本尺寸 /mm GB/ 1999 ? 18 ? 18～ 30 ? 30～ 50 ? 50～ 80 ? 80 ～120 ? 120～ 180 （ JS12+JS13） /2 ～ 50 鋁合金 A ? ? ? B ? ? ? JS13 50 ～180 A ? ? ? ? ? ? B ? ? ? ? ? ? 注： A 類尺寸表示不受分型面和活動型芯影響的尺寸； B 類尺寸表示受分型面和活動型芯影響的尺寸。 高精度尺表示寸有：、 9? 、 16? 、 24? 。 嚴(yán)格尺寸有： 44? 、 9 5 8 60176。 余下的全為一般尺寸，其中 A 類尺寸： 、 3 38 合肥學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 10 B 類尺寸： 1? 、 39 于是得： ?? 、 ?? 、 ?? 0 ?? 、 0 ?? 、 0 ?? 、 0 ? 、 0 ? 、 ? 、 、 、 ? 、 0 ? 、 、 、 。 壓鑄件的形位公差 (1) 壓鑄件的平行度公差：見表 25。 表 2 5 壓鑄件的平行度公差 (單位： mm) 名義尺寸 兩個半型內(nèi)的公差 ＜ 25 ＞ 25～ 63 ＞ 63～ 160 (2) 壓鑄件的同軸度公差：見表 23。 表 2 6 壓鑄件的同軸度公差 (單位： mm) 名義尺寸 同一半型內(nèi)的公差 ＞ 18～ 50 ＞ 50～ 120 壁厚 壓鑄件的合理壁厚取決于鑄件的具 體結(jié)構(gòu)，合金性能和壓鑄工藝等許多因素，為了滿足各方面的要求，以正常、均勻壁厚為佳。大面積的薄壁成型比較困難；壁厚過大或嚴(yán)重不均勻則易產(chǎn)生縮陷及裂紋。隨著壁厚的增加，壓鑄件材料力學(xué)性能明顯下降。 鑄造圓角半徑 鑄造圓角可以使金屬液流暢，氣體容易排出，并可避免因銳角而產(chǎn)生裂紋，內(nèi)圓角取值為取 1mm。 脫模斜度 脫模斜度大小與鑄件幾何形狀如高大或深度、壁厚機(jī)型腔或型芯表面形狀如粗第二章 平衡環(huán) 壓鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析 11 糙度、加工紋路方向有關(guān)。取 平衡環(huán) 內(nèi)表面脫模斜度 β=1176。 壓鑄件的表面質(zhì)量 用新模具壓鑄可以獲得 ? m表面粗糙度的壓鑄件。在模具正常使用壽命內(nèi)，鋁合金壓鑄件大致在 ～ ? m 范圍。 平衡環(huán) 內(nèi)表面為 ～ ? m；外表面為 ～ ? m。 加工余量 當(dāng)壓鑄件的尺寸精度與形位公差達(dá)不到設(shè)計要求而需要機(jī)械加工時，應(yīng)優(yōu)先考慮精整加工，以便保留其強(qiáng)度較高的致密層。 加工余量，見表 27[2]。 表 2 7 機(jī)械加工余 (單位： mm) 尺寸 ～ 30 ＞ 30～ 50 ＞ 50～ 80 ＞ 80～ 120 ＞ 120～180 ＞ 180～ 260 ＞ 260～ 360 ＞ 360～ 500 每面余量 合肥學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 12 第三章 金屬壓鑄件壓鑄工藝 壓鑄工藝是將模具、壓鑄機(jī)和鑄件結(jié)構(gòu)與合金特點(diǎn)等三大要素有機(jī)地結(jié)合并加以運(yùn)用的過程。 壓鑄生產(chǎn)中最重要 過程就是液態(tài)金屬充填的過程，是許多因素共同作用的過程。 影響充型的主要因素是壓力、速度、溫度和時間。各工藝因素是相互影響和制約的，調(diào)整某一工藝因素時，必然引起與之相應(yīng)的工藝因素發(fā)生變化，并可能反過來影響已經(jīng)調(diào)整的工藝因素。因此，要對這些工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、控制和選擇，是個工藝參數(shù)協(xié)調(diào)在最佳狀態(tài)，滿足壓鑄生產(chǎn)的需要，才能生產(chǎn)出合格的鑄件。 壓力參數(shù) 壓力是使壓鑄件獲得組織致密和輪廓清晰的重要因素，是由壓鑄機(jī)提供的，其大小取決于壓鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)及功率。壓力的表示形式有 壓射力 和 壓射比壓 兩種。 為了提高鑄件的致密度，提高壓射比壓無疑是必要的，但是壓射比壓過高，會使型腔 受金屬液的沖刷和粘