【正文】 口充填速度 Vn的推薦值為 10～ 30m/s，壓鑄件的壁厚約為 ，在這里選取內(nèi)澆口速度為 20m/s。 （ 2）充填時(shí)間 經(jīng)計(jì)算，壓鑄件的平均壁厚約為 ，利用參考文獻(xiàn) [16]中的經(jīng)驗(yàn)公式。 t=35(b1) （ 27） 式 中 t充填時(shí)間， ms； b壓鑄件平均壁厚， mm 可求出 t=35()=168ms=。 （ 3）內(nèi)澆口截面積的確定 內(nèi)澆口截面積的確定是內(nèi)澆道設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，壓鑄技術(shù)研究人員通過(guò)理論推導(dǎo)，結(jié)合典型壓鑄件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出了內(nèi)澆道截面積的理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)公式方法。 (28) 式中： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 g— 內(nèi)澆口橫截面積， 2cm ； G — 通過(guò)內(nèi)澆口金屬液的總質(zhì)量， g ； ? — 液態(tài)金屬的密度， 3/g cm ； Vg— 內(nèi)澆口流速， /cms ； 錯(cuò)誤 !未找到引用源?！?型腔的填充時(shí)間， s ； V— 通過(guò)內(nèi)澆口金屬液的體積， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 m3； Vn— 型腔的充填速度， /cms 。 由鑄件的三維圖可以測(cè)出來(lái)鑄件的體積為 237 3cm ，這樣可以算出來(lái)鑄件的質(zhì)量為。 經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到： ??? gA71 2mm (29) (4)內(nèi)澆口厚度、寬度的確定 本課題比較適宜采用夾角較小的擴(kuò)散式外側(cè)澆道，內(nèi)澆道寬度為壓鑄件直徑的 60%左右，內(nèi)澆道在靠近凸臺(tái)處，將金屬液填充凸臺(tái)和中心部位，氣體、夾渣擠向內(nèi)澆道兩側(cè)，從兩側(cè)的溢流槽、排氣槽中排除，改善了充填排氣和壓力傳遞的條件，效果較好。由此可以知道內(nèi)澆口寬度為 。 15 橫澆道設(shè)計(jì) （ 1） 橫澆道的形式及尺寸 根據(jù)鑄件及內(nèi)澆口特點(diǎn)，選用弧形澆道，截面為弧形。澆道尺寸設(shè)計(jì)如下： （ a） 弧形澆道入口的面積 rA 與內(nèi)澆口面積 gA 之比，一般取在（ ~）： 1 1:: ?gr AA 取 1:: ?gr AA （ b）計(jì)算弧形澆道入口截面積 rA . ?rA ? 710=852 2mm （ c）選擇弧形澆道入口處寬度 rw 與厚度 rD 之比，一般?。?2~3）： 1 取 1:: ?rr DW （ d）計(jì)算弧形澆道入口處寬度 rW 與厚度 rD rw =40mm， rD = （ e）確定弧形澆道的長(zhǎng)度 L,一般取 L: gW ? 1 取 L: gW = ， L=? 70=80mm （ 2） 橫澆道與內(nèi)澆口的連接方式 圖 27 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 28。 16 圖 28 端面聯(lián)接方式 圖 28 中具體尺寸為： mmh 11? ； mml 22? ； mmh ? ； 015?? 。 直澆道設(shè)計(jì) 直澆道尺寸由澆口套尺寸決定。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J1113D，其壓室直徑為 40， 50， 60。選取 40 為澆口套內(nèi)徑，其他尺寸根據(jù)情況自行設(shè)計(jì)，具體尺寸見(jiàn)附錄。 排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為了提高壓鑄件的質(zhì)量，在金屬液充填型腔的過(guò)程中應(yīng)盡量排除型腔中的氣體，排除混有氣體和被涂料殘余物勿擾的前流冷污金屬液，這就需要設(shè)置溢流、排氣系統(tǒng)，它包括溢流槽和排氣槽。溢流、 排氣系統(tǒng)還可以彌補(bǔ)由于澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理而帶來(lái)的一些鑄造缺陷。 一、溢流槽設(shè)計(jì) （ 1）溢流槽的作用 ，儲(chǔ)存混有氣體和涂料殘?jiān)那傲骼湮劢饘僖骸? ，防止局部產(chǎn)生渦流。 ，改善模具的熱平衡狀態(tài)。 ，防止壓鑄件變形，避免在壓鑄件在開(kāi)模時(shí)隨動(dòng)模帶出。 如圖 29 所示，選用梯形結(jié)構(gòu)的排溢系統(tǒng) 17 圖 29 排溢系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （ 2）溢流槽尺寸設(shè)計(jì) 溢流槽尺寸選?。阂缌骺诤穸?h=；溢流口長(zhǎng)度 l=4mm；溢流口寬度 s=72mm；溢流槽半徑 r=15mm。 二、排氣道設(shè)計(jì) 排氣道相關(guān)尺寸選取為：排氣槽深度為 ；寬度為 15mm。 壓鑄模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 壓鑄模由定模和動(dòng)模兩個(gè)主要部分組成。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。定模上有直澆道直接與壓鑄機(jī)的噴嘴或壓室連接。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)。 壓鑄模具的基本結(jié)構(gòu)及零件明細(xì)表如圖 210所示，它通常包括以下六個(gè)部分。 （ 1）成型零件部分。在合模后，由動(dòng)模鑲塊和型腔鑲塊形成一個(gè)構(gòu)成壓鑄件形狀的空腔，通常稱為成型鑲塊。構(gòu)成成型部分的零件即為成型零件。成型零件包括固定的和活動(dòng)的鑲塊與型芯，如圖中的鑲塊、主型芯、小型芯以及側(cè)型芯等。有時(shí)成型零件還構(gòu)成澆注系統(tǒng)的一部分，如內(nèi)澆口、橫澆道、溢流口和排氣道等。 18 （ 2）澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)是熔融金屬由壓鑄機(jī)壓室進(jìn)入壓鑄模成型空腔的通道，如圖中 澆口套、澆道鑲塊以及橫澆道、內(nèi)澆口、排溢系統(tǒng)等。 由于成型零件和澆注系統(tǒng)的零件均與高溫的金屬液直接接觸，所以它們應(yīng)選用經(jīng)過(guò)熱處理的耐熱鋼制造。 （ 3）模體結(jié)構(gòu)。各種模板、座架等構(gòu)架零件按一定程序和位置加以組合和固定，將模具的各個(gè)結(jié)構(gòu)件組成一個(gè)模具整體，并能夠安裝到壓鑄機(jī)上，如圖中的墊塊、支撐板、動(dòng)模壓板、定模套板、定模座板和動(dòng)模座板等。 導(dǎo)柱和導(dǎo)套是導(dǎo)向零件，又被稱為導(dǎo)準(zhǔn)零件。它們的作用是引導(dǎo)動(dòng)模板與定模板在開(kāi)模和合模時(shí)能沿導(dǎo)滑方向移動(dòng)，并準(zhǔn)確定位。 （ 4）頂出和復(fù)位機(jī)構(gòu)。將壓鑄件或澆注余料從模具上脫出的機(jī) 構(gòu)，包括推出零件和復(fù)位零件，如圖中的推桿、推桿固定板和推板。同時(shí)，為使頂出機(jī)構(gòu)在移動(dòng)時(shí)平穩(wěn)可靠，往往還設(shè)置自身的導(dǎo)向零件推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套。為便于清理雜物或防止雜物影響推板的正確復(fù)位，還在推板底部設(shè)置限位釘。 （ 5） 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。當(dāng)壓鑄件側(cè)面有側(cè)凹或側(cè)凸結(jié)構(gòu)時(shí)，則需要設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，如圖中斜滑塊、側(cè)型芯、斜滑塊限位釘、彈頂銷、彈簧等。 （ 6）其它。除以上各結(jié)構(gòu)單元外，模具內(nèi)還有其它用于固定各相關(guān)零件的內(nèi)六角螺栓以及銷釘?shù)?[17]。 19 圖 210 模具總裝圖 20 第 3 章 成型零件 成型零件設(shè)計(jì)概述 成型零件是與高溫金屬液接觸的零件，用于形成澆注系統(tǒng)和鑄件。成型零件由澆注系統(tǒng)成型零件和鑄件成型零件兩部分組成。 （ 1）澆注系統(tǒng)成型零件：澆道鑲塊、澆口套，用于形成澆注系統(tǒng)。 （ 2）鑄件成型零件：型芯、鑲塊、斜滑塊塊，用于形成鑄件。 成型零件的結(jié)構(gòu)形式主要可以分為整體式和組合式兩類。 1）整體式 結(jié) 構(gòu) 型腔和型芯都由整塊材料加工而成，即型腔或型芯直接在模板上加工成型。 2）整體組合式結(jié)構(gòu) 型腔和型芯由整塊材料制成，裝入模板的模套內(nèi)，再用臺(tái)肩或螺栓固定 。 3）局部組合式結(jié)構(gòu) 型腔和型芯由整塊材料制成，局部鑲有成 型鑲塊的組合形式 。 4）完全組合式結(jié)構(gòu) 由多個(gè)鑲拼件組合而成的成型空腔 。 成型零件直接接觸高溫、高壓、高速的液態(tài)金屬，受機(jī)械沖擊、磨損、熱疲勞和化學(xué)侵蝕的反復(fù)作用，熱應(yīng)力和熱疲勞導(dǎo)致的熱裂紋則是破壞失效的主要原因，所以對(duì)成形零件的尺寸精度的要求尺寸精度高 34 級(jí)，對(duì)粗糙度的要求比鑄件粗糙度高 2 級(jí)。 澆注系統(tǒng)成型零件設(shè)計(jì) （ 1）澆口套的結(jié)構(gòu) 在澆口套中形成直澆道，常用澆口套的結(jié)構(gòu)形式如圖 31 所示。 圖（ a）由于制造和裝卸比較方便，在中小型模具中應(yīng)用比較廣泛。 圖（ b）是利用臺(tái)肩將澆口套固定在兩模板之間 ，裝配牢固，但拆裝均不方便。 圖（ c）是將壓鑄模的安裝定位孔直接設(shè)置在澆口套上。 圖（ d）、（ e）型式用于中心進(jìn)料圖 （ f）是導(dǎo)入式直澆道的結(jié)構(gòu)型式。 本課題選用圖（ a）的形式。 21 圖 31 澆口套結(jié)構(gòu)形式 （ 2）澆口套與壓室的連接方式 連接方式如圖 32 所示。 圖 32（ a）為平面對(duì)接：為了保證同軸度應(yīng)提高加工精度和裝配精度。 圖 32（ b）保證了它們的同軸度要求。 圖 32 澆口套與壓室連方式接 本課題采用（ a） 類連接，即平面對(duì)接的方式，此類連接便于裝卸。 （ 3）澆口套的尺寸與配合精度 澆口套尺寸根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)，具體尺寸參見(jiàn)附錄。 配合精度： 1D 取 6h7H 、 2D 取 8e 、 D 取 8F 、 0D 取 7H 、 d 取 8e 。 （ 4）澆注系統(tǒng)成型零件的材料和硬度的要求 壓鑄模具的澆注系統(tǒng)成型零件直接與高溫、高壓、高速填充的液態(tài)金屬液接觸，在短時(shí)間內(nèi)溫度變化很大，壓鑄模的工作環(huán)境十分惡劣，因此對(duì)澆注系統(tǒng)成型零件材料的選擇應(yīng)慎重。 22 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。 鑄件成型零件設(shè)計(jì) 成型收縮率 成型收縮率是指鑄件收縮量與成型狀態(tài)鑄件尺寸之比，收縮分三種情況（見(jiàn)圖 33）： （ 1）自由收縮 在型腔內(nèi)的壓鑄件沒(méi)有成型零件的阻礙作用，圖中 1L 。 （ 2）阻礙收縮 如圖中 2L ，有固定型芯的阻礙作用。 （ 3）混合收縮 如圖中 3L ，這種情況較多。 圖 33 壓鑄件收 縮率的分類 由 參考文獻(xiàn) [16]中查得 鋁 合金的自由收縮率為 %～ %， 阻礙收縮率為 %~%， 混合收縮率為 %～ %。取 041 鋁 合金的自由收縮 1? =%，阻礙收縮為 % ?? ，混合收縮為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =%。 脫模斜度 （ 1）脫模斜度的選取標(biāo)準(zhǔn) 1）不留加工余量的壓鑄件。為了保證鑄件組裝時(shí)不受阻礙，型腔尺寸以大端為基準(zhǔn)， 另一端按脫模斜度相應(yīng)減少；型芯尺寸以小端為基準(zhǔn)，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大。 2）兩面均留有加工余量的鑄件。為保證有足夠的加工余量，型腔尺寸以小端為基準(zhǔn)，加上加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)增大；型芯尺寸以大端 為基準(zhǔn)，減去加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)減少。 3）單面留有加工余量的鑄件。型腔尺寸以非加工面的大端為基準(zhǔn)，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)減少。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 23 工余量，另一端按脫模斜度相應(yīng)放大。 （ 2）脫模斜度的尺寸 配合面 外表面 最 小 脫模斜度 α 取 ??150 ， 內(nèi)表面最小脫模斜度 β 取 ??300 。非配合 面外表面 最小脫模斜度 α取 ??300 ， 內(nèi)表面最小脫模斜度 β取 1176。 。由于 底座 內(nèi)腔深度 50mm，則脫模斜度可取 小 [19]。 壓鑄件的加工余量 由于鑄件具有較為精確的尺寸和良好的鑄造表面，所以一般情況下，可以不進(jìn)行機(jī)械加工。同時(shí)，由于壓鑄件內(nèi)部可 能有氣孔，所以應(yīng)盡量避免再進(jìn)行機(jī)械加工。但是，某些部位還是應(yīng)該進(jìn)機(jī)械加工。如裝配表面、裝配孔、成型困難沒(méi)有鑄出的一些形狀，去除內(nèi)澆口、溢流口后的多余部分等。 底座鑄件的加工余量選取根據(jù)參考文獻(xiàn) [15]中推薦的加工余量選擇，平面按最大邊長(zhǎng)確定，孔按直徑確定。 鑄件成型尺寸的計(jì)算 成型零件表面受高溫、高壓、高速金屬液的摩擦和腐蝕而產(chǎn)生損耗，因修型引起尺寸變化。把尺寸變大的尺寸稱為趨于增大尺寸，變小的尺寸稱為趨于變小尺寸。在確定成型零件尺寸時(shí)，趨于增大的尺寸應(yīng)向偏小的方向取值；趨于變小的尺寸應(yīng)向偏大的方 向取值；穩(wěn)定尺寸取平均值。 根據(jù)參考文獻(xiàn) [16]，成型零件尺寸的計(jì)算公式如下： ’‘ ）（’ ?? ???? nAAA ? 式中： 39。A — 成型件尺寸； ?? — 成型零件制造偏差； A — 壓鑄件尺寸（含脫模斜度、加工余量）； ? — 收縮率； n— 補(bǔ)償系數(shù)； ? — 壓鑄件尺寸偏差。 n 為損耗補(bǔ)償系數(shù)，由兩部分構(gòu)成，其一是壓鑄件尺寸偏差的 21 ，其二是磨損值，一般為壓鑄件尺寸偏差的 41 ，因此 ??? 。成型零件尺寸制造偏差 ‘? = ?）（ 4151 ～ 。 已知 鑄件 尺寸公差 等級(jí) 為 CT5， 根據(jù)參考文獻(xiàn) 查表 可得鑄件基本尺寸的相應(yīng)尺寸公差。由鑄件圖可知型腔尺寸有： Φ109 ， 18,4,1 0 5,68,14,1 0 4,1 0 7 ??? Rhhh 。型芯尺寸有：,98,59,3,8,92,97 hhhR??? 。中心尺寸有： 60? 。 24 (1)型腔尺寸計(jì)算 型腔的尺寸是趨于增大尺寸，應(yīng)選取趨于偏小的極限尺寸。計(jì)算公式