摩托車曲軸箱蓋壓鑄工藝優(yōu)化與模具設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2025-08-07 06:56本頁(yè)面
【正文】 壓射沖頭作用下，液體金屬以極高的速度充填壓型。這一壓力將作用到型腔的各個(gè)方向，力圖使壓型沿著分型面脹開(kāi)，故稱為脹型力。P/10 (21)式中 F主主表示主脹型力，KN； P表示最終的壓射比壓，MPa； A表示鑄件（包括澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)）在分型面上的總投影面積，㎡。 F鎖≥K（F主+F分） (22)式中 F鎖表示壓鑄件應(yīng)有鎖模力，KN； K為安全系數(shù)。代入數(shù)據(jù)得：F主=106140247。（2）壓室額定容量的校核每次壓鑄的金屬液總量不能超過(guò)壓室可容納的金屬液總量，G壓室﹥（V1+V2+V3）ρ/1000 （23）式中 G壓室表示壓鑄機(jī)壓室額定總量，kg； V1表示壓鑄件的體積，cm3； V2表示澆注系統(tǒng)的總體積,cm3。 ρ 表示液態(tài)合金密度，g/cm3。1000=經(jīng)校核，所選壓鑄機(jī)壓室額定容量合格壓鑄模澆注系統(tǒng)是將壓鑄機(jī)壓室內(nèi)熔融的金屬液在高溫高壓高速狀態(tài)下填充入壓鑄模型腔的通道。澆注系統(tǒng)對(duì)金屬液流動(dòng)的方向、溢流排氣條件、壓力的傳遞、充填速度、模具的溫度分布、充填時(shí)間的長(zhǎng)短等各方面都起著重要的控制與調(diào)節(jié)作用。根據(jù)壓鑄機(jī)的形式和引入金屬液的方式不同，壓鑄模澆注系統(tǒng)的組成形式也有所不同，大體分熱壓室、立式冷壓室、全立式冷壓室這三種。（1）內(nèi)澆口橫截面積的計(jì)算①充填速度表 22 充填速度推薦值合金鋁合金鋅合金鎂合金黃銅充填速度20～6030～5040～9020～50根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]查得，充填速度推薦值為：20～60m/s，注：當(dāng)鑄件的壁很薄，并表面質(zhì)量要求較高時(shí)，選用較高的充填速度值；對(duì)于力學(xué)性能，如抗拉強(qiáng)度和致密度要求較高時(shí)選用較低的值。故選用40m/s的充填速度。填充時(shí)間主要取決于壓鑄件的壁厚和金屬液的流動(dòng)長(zhǎng)度。摩托車曲軸箱蓋的平均壁厚大約為4mm，根據(jù)充填時(shí)間推薦值：，～。代入數(shù)據(jù)求得：Ag=8293/(40)=1080mm2（2）內(nèi)澆口橫截厚度、長(zhǎng)度、寬度的計(jì)算為保證金屬液均勻地在內(nèi)澆口整個(gè)寬度上流過(guò)，就要確定一個(gè)最小厚度。厚度過(guò)大，去除澆口困難，容易損傷壓鑄件。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，可查得內(nèi)澆口厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表和內(nèi)澆口厚度相關(guān)公式。外徑和內(nèi)徑分別大約為60mm和64mm。（1）橫澆道的形式及尺寸橫澆道是指從直澆道末端到內(nèi)澆口之間的通道沒(méi)有時(shí)橫澆道可劃分為主橫澆道和過(guò)度橫澆道。 （a）直澆道、橫澆道的形式 （b）橫澆道的基本尺寸圖26 橫澆道立體圖及具體尺寸為了防止金屬液對(duì)型芯的正面沖擊，橫澆道與內(nèi)澆口采用了端面聯(lián)接的方式，見(jiàn)圖27。澆口套內(nèi)徑與壓室內(nèi)徑相同，由于壓鑄機(jī)選擇型號(hào)為J1170A，其壓室直徑為80/90/100/110/120選取80mm為澆口套內(nèi)徑，其他尺寸根據(jù)情況自行設(shè)計(jì)。排溢系統(tǒng)由排氣道、溢流槽、溢流口組成。圖28 溢流槽的結(jié)構(gòu)（1)溢流槽尺寸設(shè)計(jì)溢流槽尺寸選?。阂缌骺诤穸萮=；溢流槽厚度H=12mm；溢流槽A=30mm，B=35mm。（2）排氣槽設(shè)計(jì)排氣槽用于從型腔內(nèi)排出空氣及分型劑揮發(fā)產(chǎn)生的氣體，其設(shè)置的位置與內(nèi)澆口的位置及金屬液的流態(tài)有關(guān)。排氣槽一般與溢流槽配合，布置在溢流槽后端以加強(qiáng)溢流和排氣的效果。排氣槽由分型面上直接從型腔中引出來(lái)，呈曲折形狀，有利于防止金屬液從排氣槽中噴射出來(lái)。圖210帶澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的鑄件如圖210所示，為鑄件帶有澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的三維圖。 3壓鑄模具的CAE模擬分析由于本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品形狀復(fù)雜，為了減少網(wǎng)格數(shù)，把網(wǎng)格劃分如下圖31：網(wǎng)格數(shù)為：Block 1 =4531800。Block 3 = 63840。圖31 網(wǎng)格劃分示意圖（a）產(chǎn)品體結(jié)果查看 （b）型腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)果查看圖32 網(wǎng)格劃分結(jié)果查看圖 參數(shù)設(shè)定型腔的初始溫度設(shè)為293k，壓強(qiáng)采用相對(duì)壓強(qiáng)。再進(jìn)行物理選項(xiàng)選擇時(shí)根據(jù)分析任務(wù)選擇air entrainment（氣孔）、defect tracking（曲線）、gravity（重力）、heat transfer（熱傳遞）、solidification（凝固）、viscosity and turbulence（湍流）。而金屬液進(jìn)入溢流槽時(shí)，此部分是制件中最狹窄的部位，其截面積比內(nèi)澆口總面積小，阻止了后續(xù)金屬液的流動(dòng)，使得溫度降低較快，在溢流槽容易形成冷凝等缺陷，正因?yàn)榇瞬糠知M窄，導(dǎo)致形成繞流。溢流槽的另一好處從圖35能夠很好體現(xiàn)，溢流槽的設(shè)置使得整個(gè)產(chǎn)品的表面缺陷幾乎為零。 (a) (b) (c) (d) 圖33 鑄件充填過(guò)程的溫度分布 (a)卷氣情況正面結(jié)果圖 (b)卷氣情況反面結(jié)果圖圖34 卷氣位置分布圖(a) 表面缺陷情況正面結(jié)果圖 (b) 表面缺陷情況反面結(jié)果圖圖35表面缺陷分布圖 4模架及成型零件的設(shè)計(jì) 模架的設(shè)計(jì)模架是固定和設(shè)置成型鑲塊、澆道鑲塊、澆口套以及抽芯機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向零件等的基體。其中定模固定在壓鑄機(jī)壓室一方的定模座板上，是金屬液開(kāi)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。動(dòng)模固定在壓鑄機(jī)的動(dòng)模座板上，隨動(dòng)模座板向左、向右移動(dòng)與定模分開(kāi)和合攏，一般抽芯和鑄件頂出機(jī)構(gòu)設(shè)于其內(nèi)[5]。模體的加工工藝性好，但是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意支承板的強(qiáng)度，防止鑲塊受反壓力時(shí)變形，影響鑄件尺寸和精度。 (2)不通孔的模架動(dòng)模、定模分別由動(dòng)模套板和定模套板單體形成，定模鑲塊和動(dòng)模鑲塊及澆道鑲塊用螺釘緊固在模體上，組成零件少，結(jié)構(gòu)緊湊。其結(jié)構(gòu)形式如圖41所示。 模架尺寸查閱參考文獻(xiàn)[4]壓鑄模模架尺寸參考系列，確定本次設(shè)計(jì)的模架尺寸如表41。本次設(shè)計(jì)所選的澆口套，其內(nèi)澆道直接D為80mm。圖42 澆口套的結(jié)構(gòu)（2）澆口套與壓室的連接方式澆口套與壓室的連接方式如圖43所示。本次設(shè)計(jì)采用（a）類連接，即平面對(duì)接的方式，此類連接便于裝卸。配合精度：取、取、取 、取、取。底座鑄件模具設(shè)計(jì)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取的材料為4Cr5MoSiV1,熱處理要求為44～48HRC。（2）計(jì)算收縮率設(shè)計(jì)模具時(shí)，設(shè)計(jì)成形零件尺寸所采用的收縮率為計(jì)算收縮率，它包括了壓鑄件收縮值及模具成形零件在工作溫度時(shí)的膨脹值，即= （42）式中 表示計(jì)算得到的模具成形零件的成形尺寸，mm； A表示壓鑄件的公稱尺寸，mm。②阻礙收縮 如圖中，有固定型芯的阻礙作用。圖44 壓鑄件收縮率的分類由參考文獻(xiàn)[3]查得，%～%，%~%，%～%。（1）脫模斜度的選取標(biāo)準(zhǔn)[1]①不留加工余量的壓鑄件。②兩面均留有加工余量的鑄件。③單面留有加工余量的鑄件。型芯尺寸以非加工面的小端為基準(zhǔn)，減去斜度尺寸差及加工余
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