【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬(wàn)字。有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。根據(jù)電機(jī)蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了三種澆注系統(tǒng)，通過(guò)Flow3D軟件對(duì)。整個(gè)金屬流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行模擬，確定了以扇形側(cè)澆口進(jìn)行進(jìn)澆的方案。向和卷氣位置設(shè)置排溢系統(tǒng)，經(jīng)Flow3D驗(yàn)證合理。最后，對(duì)圓形電機(jī)蓋模具的生產(chǎn)周期和生。產(chǎn)成本進(jìn)行了估算。

　　

【正文】 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(shí)，卷氣范圍較大，這也會(huì)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(guò)抽真空可以解決，且此方案在整個(gè)充填過(guò)程中金屬流動(dòng)也相對(duì)穩(wěn)定，飛濺較少，這將有益于產(chǎn)品的最終成型。因此綜合考慮各種因素 ，決定選擇方案一作為最終的澆注方案。 5 排溢系統(tǒng)的確定 在鑄件上設(shè)置溢流槽，不僅可以將型腔內(nèi)夾雜的氣體、雜物和污冷金屬引入其內(nèi)，使鑄件的質(zhì)量和性能符合要求，而且，也可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)型腔充填時(shí)的局部溫度，對(duì)充填條件也有一定的改善作用；必要時(shí)，還可以作為壓鑄件的頂出位置。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(chǔ)存混有氣體的污冷金屬熔體。 (2)對(duì)金屬熔體的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制，防止局部卷氣的產(chǎn)生。 (3)將模具的溫度場(chǎng)分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，且可以將模具的熱平衡狀態(tài)進(jìn)行改善。 (4)可以作為壓鑄件的 推桿頂出位置，減輕了壓鑄件的變形。并且避免了推桿痕跡影響壓鑄件的表面質(zhì)量。 (5)溢流槽設(shè)置在動(dòng)模上，使壓鑄件對(duì)動(dòng)模的包緊力增大，從而幫助壓鑄件更好的被動(dòng)模帶出。 (6)在壓鑄件的存放與運(yùn)輸過(guò)程中，溢流槽還可作為裝夾和定位部分，減少了對(duì)壓鑄件的直接接觸 [1617]。 溢流槽的設(shè)計(jì) 從上述溢流槽的作用來(lái)看，通常將溢流槽設(shè)置在金屬熔體最先沖擊和最后充填的位置，或者根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置在充填過(guò)程中比較容易產(chǎn)生卷氣的部位。一般來(lái)說(shuō)，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(diǎn)的需要，還可以設(shè)置在型 腔內(nèi)部，且溢流槽的設(shè)計(jì)要防止金屬倒流。 溢流槽在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮以下幾點(diǎn)： 19 （ 1）溢流槽設(shè)計(jì)時(shí)，注意當(dāng)要從壓鑄件上去除時(shí)要方便，且將其去除后盡量不使壓鑄件外觀損壞。 （ 2）所設(shè)置的溢流槽應(yīng)該起到排除型腔中夾雜氣體、氧化物和殘?jiān)淖饔茫⑶夷芨纳颇＞叩臒崞胶鉅顟B(tài)。 （ 3）設(shè)置溢流槽時(shí)，不應(yīng)將幾個(gè)溢流口開(kāi)在同一個(gè)溢流槽上，也不應(yīng)設(shè)置一個(gè)很寬的溢流口。這樣，不至于使金屬熔體倒流。 （ 4）應(yīng)設(shè)置合理的溢流口尺寸，避免排氣槽堵氣過(guò)早。 下面，根據(jù)溢流槽的設(shè)計(jì)原則以及上述對(duì)澆注系統(tǒng)卷氣的分析結(jié)果設(shè)置溢流槽如圖51 所 示。 圖 51 排溢系統(tǒng)的設(shè)置 觀察之前沒(méi)有設(shè)置溢流槽時(shí)金屬溶液的流動(dòng)狀態(tài)以及卷氣情況發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)充填過(guò)程中，有四個(gè)位置金屬溶液的沖擊大，因此在這四個(gè)位置上和最后充填的部位設(shè)置了總共五個(gè)溢流槽。 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。 圖 52 排溢系統(tǒng)的充型模擬 分析結(jié)束后各主要參數(shù)如表 51所示。 21 表 51 主要分析參數(shù) 充型時(shí)間 終點(diǎn)卷氣率 壓力 最大溫度 最小溫度 表面缺陷 953K 884K 對(duì)比表 43 和表 51發(fā)現(xiàn)，設(shè)置溢流槽后，充型所花的時(shí)間變動(dòng)不大，但壓鑄件的表面缺陷減少了不少，充填過(guò)程中很好的將型腔內(nèi)的氣體引入溢流槽中，金屬熔體的流動(dòng)也相對(duì)穩(wěn)定了，因此，此溢流槽設(shè)置合理。 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(duì)比，然后確定最終的充填參數(shù)。 表 52 各組對(duì)比參數(shù) 序號(hào) 沖頭速度 cm/s 模具溫度 /K 熔湯溫度 /k 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 表 53 充填結(jié)束后的表面缺陷值 序號(hào) 沖頭速度 cm/s 模具溫度 /K 熔湯溫度 /k 表面缺陷值 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 將這九組數(shù)據(jù) 中，觀察充填速度，模具溫度和熔湯溫度對(duì)壓鑄件表面缺陷的影響，從中選擇合適的參數(shù)，各組參數(shù)的對(duì)比結(jié)果由表 54，表 55，表 56列出。 22 表 54充型速度對(duì)表面缺陷的影響 序號(hào) 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。 表 55 模具溫度對(duì)表面缺陷的影響 序號(hào) 沖頭速度 cm/s 模具溫度 /K 熔湯溫度 /k 表面缺陷值 1 200 513 953 2 212 513 913 3 225 513 933 4 200 498 933 5 212 498 933 6 225 498 953 7 200 483 913 8 212 483 953 9 225 483 913 由上表選出最佳的模具溫度： 498K。 表 56 熔湯溫度對(duì)表面缺陷的影響 序號(hào) 沖頭速度 cm/s 模具溫度 /K 熔湯溫度 /k 表面缺陷值 1 200 513 953 2 212 498 953 3 225 483 953 4 200 513 933 5 212 498 933 6 225 483 933 7 200 513 913 8 212 498 913 9 225 483 913 23 由上表的對(duì)比結(jié)果選出最佳的熔湯溫度： 933K 綜上所述，確定了最佳的一組 模具工藝參數(shù)，如表 57列出。 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?zèng)_頭速度 持壓時(shí)間 5s 留模時(shí)間 13s 估計(jì)充型時(shí)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(shí)是一家 位于瑞士蒙特勒世鑄造廠，1952年研制出 了 第一個(gè)用于壓 鑄的真空系統(tǒng)。它是成功將真空技術(shù)運(yùn)用于壓鑄工藝的第一發(fā)明人 ，并一直 是這個(gè)領(lǐng)域的先行者。方達(dá)瑞真空系統(tǒng)由真空機(jī)和閥體構(gòu)成。 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(shí)現(xiàn)將 空氣和熱金屬在型腔中來(lái)的煙氣 排出和壓射過(guò)程同時(shí)進(jìn)行 。真空閥能夠依靠末端 的 金屬 熔液的動(dòng)能在一毫秒內(nèi)關(guān)閉，保證了“全過(guò)程真空排氣” [1820]。如圖 53所示為 瑞士方達(dá)瑞真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的標(biāo)準(zhǔn)。 24 Chan nel set i n m obile m odule sMi ni mu m vacu um t ot al in ter fac e ar ea sh ou ld be 1 00 % o fmai n vacu um ch ann el 2 ,b ut sh ou ld no t b e mo re th an 2 50 %of m ain v acuu m ch an ne l 2SCS a nd SCC c oo l i ng blo ckChan nelgeo metrycro ss sect io n of th e ch an ne lThe last point offillingTh e ch ann el si ze o f SC S a nd SCC :(1 )En tr yway o f C oo li ng b lo ck On th e fix ed m ou ld(2 )Mai n vacu um ch ann el 1 00 %(3 )Br anch o f Vacu um ch ann el 55 %(4 )Br anch o f Vacu um ch ann el 30 %(5 )Br anch o f Vacu um ch ann el 24 %(6 )Br anch o f Vacu um ch ann el 18 %(7 )Br anch o f Vacu um ch ann el 14 % 圖 53 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 真空裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn) （ 1）真空通道注入口要設(shè)置在模腔中金屬最后抵達(dá)之處，以便于在壓射的最后一刻將空氣排除腔外。在金屬特別不易達(dá)到之處可增設(shè)輔助注入口。 （ 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。其尺寸和數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要加以調(diào)整。 （ 3）在真空通道中設(shè)置彎路截止是必要的。 因此根據(jù)圖 53 的標(biāo)準(zhǔn)及上述的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，涉及的真空系統(tǒng)如圖 54 所示。 圖 54 真空 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 真空通道的布置 方達(dá)瑞真空裝置有三種 方式 進(jìn)行安裝 ： 25 （ 1） 真空閥、補(bǔ)償器安裝在模架外 面 ， 銜接則是通過(guò) 模架凹槽上的連接插塊實(shí)現(xiàn)。 （ 2） 真空閥、補(bǔ)償器與連接插塊 先 連接， 之后 再一起放入模架凹槽。 （ 3）不采用連接插塊，真空閥與補(bǔ)償器 直接 安裝在模架外 ，和鑄模鑲塊進(jìn)行 銜接 [21]。 圖 55 真空閥的安裝 對(duì)于本鑄件來(lái)說(shuō)，采用方式 （ 1） 安裝真空裝置，模架寬度太大，可能需要選大一個(gè)型號(hào)的壓鑄機(jī)，采 用方式 （ 2） 安裝真空裝置 ，因?yàn)殍T件投影面積較大，之中的間距不足以容納真空閥。所以，該電機(jī)蓋 采用圖 55 中的方式 來(lái) 安裝真空裝置。 6 成型零件與模架設(shè)計(jì) 成型零件的結(jié)構(gòu)形式 壓鑄模具結(jié)構(gòu)中組成型腔用來(lái)形成壓鑄件形狀的零件叫做 成型零件。通常，澆注、溢流和排氣系統(tǒng)也在成型零件上加工形成。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(kāi)裂等缺陷。 由于成型零件 種種特點(diǎn)，其 質(zhì)量決定了壓鑄件的精度、質(zhì)量和模具的壽命，因此， 合理地設(shè)計(jì)成型零部件的結(jié)構(gòu) ，準(zhǔn)確 地 計(jì)算 尺寸和公差，確保強(qiáng)度、剛度以及 表面質(zhì)量 滿足要求，這是非常重要的 。 整體 式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在此次 設(shè)計(jì)中，電機(jī)蓋壓鑄模的成型零件主要包括動(dòng)模鑲件、定模鑲件 、固定小型芯。一般根據(jù)成型零件的結(jié)構(gòu)形式可以將其分為整體式和鑲拼式兩種，根據(jù) 本鑄件的成型特 26 點(diǎn)， 決定選擇采用 整體 式模具結(jié)構(gòu)，其中，鑲件采用不通孔的固定形式 。設(shè)計(jì)時(shí)，先按照鑄件的外部 尺寸 大小 ，設(shè)計(jì)出合理的動(dòng)模鑲塊和定模鑲塊，之后再根據(jù)鑄件的內(nèi)部 尺寸，計(jì)算出內(nèi)模以及小型芯的尺寸。最后，將設(shè)計(jì)完好的內(nèi)模 及型芯裝入動(dòng)模鑲塊，再將裝有可動(dòng)內(nèi)模的動(dòng)模鑲塊裝入不 通孔動(dòng)模固定板，借助動(dòng)模固定板 的內(nèi)表面以及螺栓進(jìn)行動(dòng)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(lái) ，動(dòng)、定模板通過(guò)導(dǎo)柱、導(dǎo)套連接在一起，合模時(shí)，動(dòng)、定模鑲塊，可動(dòng)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]。 型芯的固定及止轉(zhuǎn)形式 型芯 固定時(shí)不僅必須保持與相關(guān)的構(gòu)件有足夠的穩(wěn)定性，還要求方便 加工和拆 卸。型芯一般皆安裝在鑲塊內(nèi)。根據(jù)本次 設(shè)計(jì) 鑄件的特點(diǎn) ，選擇運(yùn)用不通孔套板的固定方式， 型芯通過(guò)臺(tái)階孔定位在動(dòng)模鑲塊內(nèi)表面，可動(dòng)內(nèi)模則通過(guò)螺栓和動(dòng)模鑲塊連接 進(jìn)行 定位。 同樣 ，為了保持型芯以及可動(dòng)內(nèi)模在動(dòng)模 鑲塊中的相對(duì)位置，我們必須采取合理的止轉(zhuǎn)措施，根據(jù)設(shè)計(jì)，我們對(duì) 型芯以及可動(dòng)內(nèi)模均采用采用平鍵式止轉(zhuǎn)形式 —— 在型芯以及可動(dòng)內(nèi)模局部邊緣磨一直邊與設(shè)在動(dòng)模鑲塊內(nèi)的方頭平鍵定位。此形式接觸面積大，精度較高。 成型尺寸的確定 成型零件中直接決定壓鑄件幾何形狀的尺寸稱為成型尺寸。計(jì)算成型尺寸的目的是為了保證壓鑄件的尺寸精度。 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。對(duì)壓鑄件合金在各種情況下冷卻收縮的規(guī)律 及收縮率的大小把握得越準(zhǔn)確，壓鑄件的成型尺寸精度就越高。但設(shè)計(jì)時(shí)選用的計(jì)算收縮率與壓鑄件的時(shí)間收縮率難以完全符合，兩者之間的誤差必然會(huì)使計(jì)算精度受到影響。 （ 2）壓鑄件結(jié)構(gòu)的影響：壓鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，計(jì)算精度就越難把握。 （ 3）模具成型零件制造偏差的影響。 （ 4）模具成型零件磨損的影響。 （ 5）壓鑄工藝參數(shù)的影響。 成型尺寸分類及計(jì)算要點(diǎn) 27 成型尺寸主要可分為型腔尺寸（包括型腔深度尺寸）、型芯尺寸（包括型芯高度尺寸）、成型部分的中心距離和位置尺寸三類。 成型尺寸的計(jì)算要點(diǎn)如下： （ 1） 型腔磨損后尺寸增大 ， 故計(jì)算型腔尺寸時(shí)應(yīng)使得壓鑄件外形尺寸接近于最