【正文】 最后，再一次感謝所有曾經(jīng)關(guān)心和幫助過(guò)我的人們。他們對(duì)我的期望促我勤奮，助我進(jìn)取。趙老師睿智的洞察力、廣博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勇于創(chuàng)新的開拓精神、精益求精的科研方法以 及寬容的待人風(fēng)格是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的楷模。在我寫論文期間，他在生活和學(xué)習(xí)上給予我無(wú)微不至的關(guān)懷和幫助。回顧這將近四年的歷 程，最最難忘的是在這段時(shí)間里系領(lǐng)導(dǎo)老師和同學(xué)給予我的關(guān)懷和幫助，讓我深深的感受到了那份濃濃的師生情。 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 40 致謝 時(shí)光飛逝，論文的完成也意味著我四年的大學(xué)生活將要結(jié)束了。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也出現(xiàn)了一些客觀不足的問(wèn)題，就是我自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不多，也暴露出來(lái)了我不少理論知識(shí)學(xué)習(xí)的不夠扎實(shí)的問(wèn)題。 本模具采用 AUTOCAD 軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中所涉及到一定的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，給我提供了一個(gè)很好的提高應(yīng)變能力的訓(xùn)練機(jī)會(huì)。 在今次的設(shè)計(jì)過(guò)程中，有很多的問(wèn)題需要獨(dú)立思考，在用常規(guī)的方法解決不了問(wèn)題時(shí)，還要從反向去思考。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。此次設(shè)計(jì)要綜合運(yùn)用到我大學(xué)四年里所學(xué)到的理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，并為即將踏入社會(huì)的我奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。F 式中： Cb/(Cb+Cm)稱為螺栓的相對(duì)剛度，一般設(shè)計(jì)時(shí)，可按下表推薦的數(shù)據(jù)選取。即應(yīng)保證油缸有效工作面積 1A 為： minmin1 vqA ? 式中： minq — 流量閥最小穩(wěn)定流量，在此取調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量為 50ml/min； minv— 活塞最低進(jìn)繪速度，本題給定為 20mm/min；根據(jù)上面確定的液壓缸直徑，油缸有效工作面積為： 23221 ?????? ?? DA 234m inm in ?? ????vq 驗(yàn)算說(shuō)明活塞面積能滿足最小 穩(wěn)定速度要求。如 表 、 表 所示： 表 按負(fù)載選執(zhí)行文件的工作壓力 負(fù)載 /N ＜ 5000 500～10000 10000～20210 20210～30000 30000～50000 ＞ 50000 工作壓力/MPa ≤ ～ 1 ～ 2 ～ 3 3～ 4 4～ 5 ＞ 5 表 按機(jī)械類型選執(zhí)行文件的工作壓力 機(jī)械類型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 工程機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力/MPa a≤2 3～ 5 ≤8 8～ 10 10～ 16 20～ 32 液壓缸主要尺寸的計(jì)算 （ 1）工作負(fù)載及慣性負(fù)載計(jì)算 計(jì)算液壓缸的總機(jī)械載荷，根據(jù)題意，工作負(fù)載： 12021?wF N 油缸所要移動(dòng) 負(fù)載總重量： 15000?G N 根據(jù)題意選取工進(jìn)時(shí)速度的最大變化量： ??v m/s，根據(jù)具體情況選?。??t s（其范圍通常在 ～ ），則慣性力為： ??????? tvgGF a N （ 2）密封阻力的計(jì)算 液壓缸的密封阻力通常折算為克服密封阻力所需的等效壓力乘以液壓缸的進(jìn)油腔的有效作用面積。 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 初定液壓缸工作壓力 液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段中的最大總負(fù)載力來(lái)確定，此外，還需要考慮以下因素：各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和使用場(chǎng)合 ； 考慮經(jīng)濟(jì)和重量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，重量重；壓力選得高一些，則元件尺寸小，重量輕，但對(duì)元件的制造精北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 32 度，密封性能要求高。它清楚地表明了液壓缸在動(dòng)作循環(huán)內(nèi)負(fù)載的規(guī)律。 液壓缸 的負(fù)載循環(huán)圖 對(duì)較為復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，為了更清楚的了解該系統(tǒng)內(nèi)各液壓缸 (或液壓馬達(dá) )的速度和負(fù)載的變化規(guī)律，應(yīng)根據(jù)各階段的總負(fù)載力和它所經(jīng)歷的工作時(shí)間 t 或位移 L 按相同的坐標(biāo)繪制液壓缸的負(fù)載時(shí)間 (F— t)或負(fù)載位移 (F— L)圖，然后將各液壓缸在同一時(shí)間t(或位移 )的負(fù)載力疊加。F GFi+Fm+Fb (98) 對(duì)簡(jiǎn)單液壓系統(tǒng)，上述計(jì)算過(guò)程可簡(jiǎn)化。F G+Fm+Fb (96) ③ 工進(jìn)階段： F=Ff+Fc177。 ① 啟動(dòng)加速階段：這時(shí)液壓缸或活塞處于由靜止到啟動(dòng)并加速到一定速度，其總負(fù)載力包括導(dǎo)軌的摩擦力、密封裝置的摩擦力 (按缸的機(jī)械效率 η m= 計(jì)算 )、重力和慣性力等項(xiàng)，即： F=Ff+Fi177。 ⑥ 排油阻力 Fb：排油阻力為液壓缸回油路上的阻力，該值與調(diào)速方案、系統(tǒng)所要求的穩(wěn)定性、 執(zhí)行元件等因素有關(guān)，在系統(tǒng)方案未確定時(shí)無(wú)法計(jì)算，可放在液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算中考慮。 ⑤ 密封阻 力 Fm：密封阻力指裝有密封裝置的零件在相對(duì)移動(dòng)時(shí)的摩擦力，其值與密封裝置的類型、液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力有關(guān)。 ③ 慣性阻力 Fi：慣性阻力 Fi為運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力，可按下式計(jì)算： 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 30 ? ?i GvF m a Ngt??? ? (34) 表 摩擦因數(shù) f 導(dǎo)軌類型 導(dǎo)軌材料 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 摩擦因數(shù) (f) 滑動(dòng)導(dǎo)軌 鑄鐵對(duì)鑄鐵 啟動(dòng)時(shí) 低速 (v＜ ) 高速 (v＞ ) ～ ～ ～ 滾動(dòng)導(dǎo)軌 鑄鐵對(duì)滾柱 (珠 ) 淬火鋼導(dǎo)軌對(duì)滾柱(珠 ) ～ ～ 靜壓導(dǎo)軌 鑄鐵 式中： m為運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量 (kg)； a為運(yùn)動(dòng)部件的加速度 (m/s2)； G 為運(yùn)動(dòng)部件的重量 (N)； g 為重力加速度， g= (m/s2)； Δv 為速度 變化值 (m/s)； Δt 為啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間 (s)，一般機(jī)床 Δt ＝ ～ ，運(yùn)動(dòng)部件重量大的取大值。 圖 為最常見的兩種導(dǎo)軌形式，其摩擦阻力的值為： 平導(dǎo)軌： Ff=f∑Fn (32) V形導(dǎo)軌： Ff=f∑Fn/[sin(α/2)] (33) 式中： f為摩擦因數(shù)； ∑Fn 為作用在導(dǎo)軌上總的正壓力或沿 V 形導(dǎo)軌橫截面中心線方向的總作用力； α 為 V形角，一般為 90176。該作用力可能是恒定的，也可能是變化的，其值要根據(jù)具體情況計(jì)算或由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 圖 密封裝置 （ a）間隙密封；（ b）摩擦環(huán)密封；（ c） O形圈密封； （ d） V形圈密封 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 第三章 液壓式壓鑄模的設(shè)計(jì)計(jì)算 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 液壓缸的負(fù)載及負(fù)載循環(huán)圖 液壓缸的負(fù)載力計(jì)算 工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸必須克服的負(fù)載由六部分組成： F=Fc+Ff+Fi+FG+Fm+Fb (31) 式中 ： Fc 為切削阻力 ； Ff 為摩擦阻力； Fi 為慣性阻力； FG 為重力； Fm 為密封阻力； Fb為排油阻力。 圖 （ c） 、 圖 （ d）所示為密封圈 （ O 形圈、 V形圈等 ） 密封，它利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面之間來(lái)防止泄漏。 圖 （ b） 所示為摩擦環(huán)密封，它依靠套在活塞上的摩擦環(huán) (尼龍或其他高分子材料制成 )在 O形密封圈 彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏。為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞的表面上制出幾條細(xì)小的環(huán)形槽，以增大油液通過(guò)間隙時(shí)的阻力。 液壓缸中常見的密封裝置如 圖 所示。對(duì)密封裝置的基本要求是：在工作壓力下密封效果好，且摩擦阻力和泄露少；在使用范圍內(nèi)的耐磨性，耐油性和抗腐蝕性能好，密封元件表面不易損壞且壽命長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用安裝維修方便。通常液壓缸和其他液壓元件及系統(tǒng)的工作性能，效率和可靠性都與密封裝置的結(jié)構(gòu)和性能有關(guān)。一般可在液壓缸的最高處設(shè)置進(jìn)出油口把氣帶走，也可在最高處設(shè)置如 圖 （ a） 所示的放氣孔或?qū)ｉT的放氣閥（見 圖 （ b） 、 （ c） ）。如 圖 （ c） 所示，在緩沖柱塞 上開有三角槽，隨著柱塞逐漸進(jìn)入配合孔中，其節(jié)流面積越來(lái)越小，解決了在行程最后階段緩沖作用過(guò)弱的問(wèn)題。當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入配合孔之后，油腔中的油只能經(jīng)節(jié)流閥 1 排出，如 圖 （ b） 所示。 如 圖 （ a） 所示，當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入與其相配的缸蓋上的內(nèi)孔時(shí)，孔中的液壓油只能通過(guò)間隙δ排出，使活塞速度降低。 圖 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 圖 常見的活塞組件結(jié)構(gòu)形式 緩沖裝置 液壓缸一般都設(shè)置緩沖裝置，特別是對(duì)大型、高速或要求高的液壓缸，為了防止活塞在行程終點(diǎn)時(shí)和缸蓋相互撞擊，引起噪聲、沖擊，則必須設(shè)置緩沖裝置?；钊麠U位于活塞與負(fù)載之間，是傳力零件。 圖 圖 缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu) （ a）法蘭連接式 ； （ b）半環(huán)連接式 ； （ c）螺紋連接式 ； （ d）拉桿連接式 ； （ e）焊接連接式 缸蓋 ； 缸筒 ； 壓板 ； 半環(huán) ； 防松螺帽 ； 拉桿 活塞和活塞桿的連接 活塞在壓力，負(fù)載 作用下在缸筒內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，因其直接承受端面壓力，故活塞必須具有一定的強(qiáng)度。這種液壓缸的柱塞和缸筒不形成配合面，運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向套來(lái)導(dǎo)向，因此缸筒內(nèi)只需要粗加工，甚至不加工，因此工藝性較好。按結(jié)構(gòu)類型的不同分為：活塞式，柱塞式，擺動(dòng)式和伸縮式。按供油方式分為：?jiǎn)巫饔檬胶碗p作用式。 液壓缸的類型及特點(diǎn) 液壓缸是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置 ， 輸入的是液體的流量和壓力，輸出的是力和直線速度。 本設(shè)計(jì)將采用圓柱推桿，導(dǎo)向零件采用導(dǎo)釘式，限位用六角螺釘限位。 常用的導(dǎo)向零件有導(dǎo)釘式，用于中小型壓鑄模。型內(nèi)復(fù)位的復(fù)位桿設(shè)置在壓鑄模型體之內(nèi)，無(wú)須調(diào)整復(fù)位桿的長(zhǎng)度，復(fù)位精度高，應(yīng)用廣泛。 復(fù)位的形式有型外復(fù)位和型內(nèi)復(fù)位兩種 。單位面積上所受的壓力稱為受推壓強(qiáng)。 應(yīng)避免與活動(dòng)型芯發(fā)生干擾。 應(yīng)避免損傷鑄件的外形，推出部位應(yīng)設(shè)置在使鑄件受影響最小的部位。 推出機(jī)構(gòu) 推出部位的設(shè)置 設(shè)置推出部位應(yīng)遵循以下原則： 應(yīng)盡可能避免鑄件推出的部位承受彎曲應(yīng)力、 剪切應(yīng)力和拉伸應(yīng)力。所謂抽芯機(jī)構(gòu)就是帶動(dòng)這些惡活動(dòng)型芯的機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用水冷的冷卻方法。 間接冷卻。主要用于難于用冷卻水直接冷卻的細(xì)小部位。風(fēng)冷的冷卻溫度遠(yuǎn)小于水冷。對(duì)于壓鑄模中難于用水冷卻的部位，可采用風(fēng)冷，風(fēng)冷可采用鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)或用壓縮空氣。為了防止型腔表面結(jié)露，冷卻水的溫度應(yīng)高于室溫。在壓鑄模上設(shè)置冷卻水通道，使循環(huán)水通入成形鑲塊或型芯內(nèi)。 壓鑄模 常用的冷卻方法有水冷、風(fēng)冷、熱管冷卻和間接冷卻。 壓鑄模的冷卻 在高效生產(chǎn)時(shí)和壓鑄大型厚壁件時(shí)，應(yīng)采用強(qiáng)制冷卻以保持壓鑄模的熱平衡。 本設(shè)計(jì)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際選用扁梯形截面形狀的橫澆道。 對(duì)于臥式冷室壓鑄機(jī)，在一般情況下橫澆道應(yīng)位于直澆道（余料）的上方，防止壓室中的金屬 液過(guò)早流入橫澆道。如突然擴(kuò)大將造成金屬液從分型面吸氣和增加金屬液流動(dòng)過(guò)程中的渦流。 橫澆道的設(shè)計(jì) 橫澆道是指從直澆道末端到內(nèi)澆口之間的通道。直澆道與橫澆道鏈接處，圓角半徑取 4mm。 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 圖 直澆道 圖 說(shuō)明：分流錐呈偏心圓錐形，適用于單一型腔側(cè)向分流；澆口套形成整個(gè)直澆道。 分流錐的圓柱體部分應(yīng)高出分型面（即伸進(jìn)直澆道中） 2～ 6mm，借助于金屬液凝固對(duì)分流錐的包緊力，以便直澆道在開型時(shí)順利脫出定型。 直澆道分流錐處環(huán)形通道的截面積一般為噴嘴導(dǎo)入口斷面積的 ～ 倍，直澆道底部分流錐的直徑可按下式計(jì)算 ： 222 3 1(1 .1 ~ 1 .3 )d d d?? 式中 2d 直澆道底部分流錐的直徑， mm 3d 直澆道底部環(huán)形截面處的外徑， mm 1d 直澆道小端直徑（噴嘴導(dǎo)入口）， mm 直澆道底部環(huán)形通道的寬度應(yīng)大于 3mm，即 3232dd mm? ? ，以免寬度過(guò)小阻礙金屬液填充。 出型斜度。 澆口套導(dǎo)入口的直徑應(yīng)比噴嘴出口直徑大 ～ 1mm， 使直澆道能順利脫出。鋅合金 ? = g/ 3cm 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 gv內(nèi)澆口處金屬液的流速， m/s t充型時(shí)間， s 因本設(shè)計(jì)鑄件的特殊性，為了鑄造的需要，以及經(jīng)濟(jì)的考慮，就不對(duì)內(nèi)澆口進(jìn)行設(shè)計(jì)和采用了，具體原因和 內(nèi)澆道的代替方案，在后文的推桿設(shè)計(jì)部分會(huì)加以詳細(xì)說(shuō)明。 （ a） 熱室壓鑄機(jī)用 （ b） 立式冷室壓鑄機(jī)用 （ c） 臥式冷室壓鑄機(jī)用 （ d） 全立式冷室壓鑄機(jī)用 圖 澆注系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu) 圖 直澆道； 分流錐； 橫澆道； 內(nèi)澆道； 鑄件； 余料 內(nèi)澆口設(shè)計(jì) 內(nèi)澆口類型 圖 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）