压铸工艺及模具设计 第9章 压铸模设计实例课件.ppt
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1、压铸工艺及模具设计,9压铸模设计实例9.1 压铸模设计的依据与步骤9.2 典型压铸件的模具实例分析9.3屏蔽盒压铸模设计,9.1 压铸模设计的依据与步骤,压铸模是进行压铸生产的主要工艺装备,生产过程能否顺利进行,铸件质量有无保证,在很大程度上取决于模具结构的合理性和技术上的先进性。压铸生产时,压铸工艺参数的正确采用,是获得优质铸件的决定因素,而压铸模则是正确地选择和调整有关工艺参数的基础。压铸模与压铸工艺、生产操作存在着极为密切而又互为制约、互相影响的特殊关系。其中,压铸模的设计,实质上是对生产过程中可能出现的各种因素的综合反映。所以,在设计压铸模时,必须全面分析铸件结构,熟悉压铸机操作过程特
2、性及工艺参数可调节的范围,掌握在不同压铸条件下金属液的充填特性和流动行为,并考虑到加工性和经济性等因素。只有这样,才能设计出符合实际、满足生产要求的压铸模。,压铸工艺及模具设计,1. 压铸模设计的依据 压铸模设计的依据有: (1) 产品图纸和生产纲领。 (2) 产品技术条件和压铸材料。 (3) 压铸机规格。 (4) 生产批量。 2. 压铸模设计的基本要求 压铸模设计时应考虑如下基本要求: (1) 所生产的压铸件,应符合产品图纸所规定的形状、尺寸及各项技术要求,特别是要设法保证高精度和高质量部位达到要求,要尽量减少机械加工部位和加工余量。 (2) 压铸模应适合压铸生产工艺的要求,并且技术经济性合
3、理。,压铸工艺及模具设计,(3) 在保证压铸件质量和安全生产的前提下,应采用合理、先进、简单的结构,减少操作程序,使动作准确可靠,构件刚性良好,易损件拆换方便,便于维修,并有利于延长模具工作寿命。 (4) 压铸模的各种零件选材适当,配合精度选用合理,能满足机械加工工艺和热处理工艺的要求,能达到各项技术要求。 (5) 根据压铸机的技术特性,准确选定安装尺寸,使压铸模与压铸机的连接安装既方便又准确可靠,能充分发挥压铸机的技术功能和生产能力。 (6) 在条件许可时,压铸模的零部件应尽可能实现标准化、通用化和系列化,以缩短设计和制造周期。,压铸工艺及模具设计,3. 压铸模设计的步骤压铸模的设计步骤主要
4、有: (1) 根据产品使用的材料种类、产品形状、结构和精度等各项技术指标进行工艺分析,制定工艺规程。 (2) 确定型腔数量、铸件在模具内的放置位置,进行分型面、浇注系统和排溢系统的设计。 (3) 确定镶块与型芯的镶拼形式和固定方法,进行成型零件的设计。 (4) 确定抽芯距和抽芯力,进行抽芯机构的设计。 (5) 确定推出元件的位置,进行推出机构的设计。 (6) 选定压铸机,进行模架、加热和冷却系统的设计。 (7) 校核模具与压铸机的相关尺寸,设绘模具总装图及零件图。 (8) 编制技术文件。 。,压铸工艺及模具设计,9.2 典型压铸件的模具实例分析9.2.1 QD1212驱动端盖压铸模分析,QD1
5、212驱动端盖如图9-1所示,由图可知,该产品结构较复杂且有内凹,故不能简单一次分型。另外,该产品局部壁厚存在不均现象,且铸件品质要求较高,不允许有欠铸、裂纹、气孔及缩孔存在。铸件为大批量生产,材料为YL104。,图9-1 QD1212驱动端盖图,压铸工艺及模具设计,QD1212驱动端盖压铸模结构如图9-2所示。,图9-2 QD1212驱动端盖压铸模结构,1复位杆2顶杆3型心4动模衬5滑块6动模底板7推板8固定板9垫块10动模套板11滑块座12定模板13滚珠14导块15圆柱定位销16定模衬17定模型芯18浇口套19镶块,压铸工艺及模具设计,1. 分型面 基于产品结构特点,压铸模采用动、定模分型
6、加左右滑块结构。图9-2中-为动定模分型面,铸件内腔尺寸由定模型芯形成,外部尺寸由动定模衬和左右滑块形成。-为动模滑块分型面,合模压铸时,滑块与动定模衬贴紧形成铸件,开模时滑块随动定模同时打开取出铸件。 2. 浇注系统 该模具采用偏心浇口,缝隙式内浇道开设在滑块上,铸件成型及内在品质均较好,但内浇口液流对定模型芯17冲击较大,为此,在该处定模型芯位置采用镶块结构,以便于更换,可延长定模型芯使用寿命。 3. 滑块 铸件由于内凹,所以必须采用滑块结构成型,此为该模具设计之关键。滑块采用左右滑块结构。,压铸工艺及模具设计,上下滑块座11分别固定在动模套板10上,型导块14由定位销15固定在滑块5上,
7、滑块5通过斜拉杆(斜拉杆固定在定模板上,因滑块较大,为保证滑块能顺利打开,左右滑块分别采用了双斜拉杆结构)的作用可在滑块座11上滑动。为了减小滑块滑动时的摩擦阻力,在滑块座上特别设计安装了滚珠结构,滑块移动时,导块14在滚珠13上滑动,这样减少接触面积,同时大大降低摩擦阻力,可防止滑块出现卡死现象。采用镶嵌式导块结构是考虑到导块磨损时便于更换,可延长滑块的使用寿命。合模后,滑块由固定在定模板上的镶嵌楔紧块锁紧,采用镶嵌式楔紧块有2个优点:一是便于制作,二是磨损后便于更换。开模时滑块的滑移行程由弹簧定位钉定位。,压铸工艺及模具设计,4. 顶杆预复位机构 合模时,由于滑块与顶杆发生干涉,故该模具必
8、须设置顶杆预复位机构,使顶杆预先复位,以防顶杆被滑块截断。顶杆预复位机构由固定在定模板上的回位推杆和固定板8上安装的回位滑块组成,合模时回位推杆推动回位滑块移动,使推板带动顶杆预先复位,从而确保合模时滑块与顶杆不会发生干涉。 5. 冷却系统 该模具在定模型芯、动定模衬上均设计了水循环冷却系统(图中未画出),当模具温度升高时可对模具进行冷却,提高铸件品质,延长模具使用寿命。 6. 模具特点 由于滑块的作用,开模时利用开模力使铸件自动脱离定模型芯而留在动模内,铸件顶出力较小,铸件易于脱模;由于滑块采用滚珠结构,故滑块虽较大,但运动平稳,不会出现卡死现象。,压铸工艺及模具设计,7. 注意事项由于左右
9、滑块成型面积较大,所以在计算机床的锁模力时应充分考虑,否则锁模力不够,压铸时将出现涨型,甚至损坏模具;由于滑块需配作,同时还应考虑温度升高对模具的影响,故设计及制造精度要求较高;模具特别是滑块部位应经常清洗,以防压铸时金属液的窜入而出现滑块卡死,另外,导块及楔紧块磨损后也应及时更换,该模具设计使用寿命810万次,实际使用寿命达10万次以上。,压铸工艺及模具设计,9.2.2 轿车抗扭支架压铸模分析,抗扭支架是轿车上的1个重要安全性零件(见图9-3),材料为铝合金YL113,质量550g。该件形状复杂,孔多且深,壁厚要求均匀,组织致密,并有较高的力学性能要求。整个零件在压铸后不经机械加工,故要求有
10、较高的形状、位置及尺寸精度,如图9-3中4个11mm孔距尺寸将直接影响装配性能的好坏,因此该模具设计制造难度较大,在模具设计与制造中要充分考虑各方面因素的影响。,压铸工艺及模具设计,图9-3抗扭支架,模具结构如图9-4所示。,压铸工艺及模具设计,图9-4模具结构,1定模座板2浇口套3导柱4定模镶块5定模套板6推杆7导套8动模套板9分流锥10推杆11动模镶块12支承板13推板导柱14垫铁 15复位杆16推杆固定板17推板导套18动模座板19推板20复位拉杆21限位钉22拉杆23抽芯滑块24楔块25斜销26压板27型芯,压铸工艺及模具设计,1. 工作过程 预热后合模,合金液注入压室压射、保压。开模
11、,利用斜销拔出侧型芯25mm,此时斜销已完全脱离销孔,液压抽芯器随后完成剩下的抽芯动作(即将侧型芯完全抽离铸件)。在顶出工件后,推杆靠复位油缸带回复位,喷涂清模后,抽芯器推回侧型,到固定位置(隔25mm)。合模,同时依靠斜销带动侧型芯走完剩下的25mm行程。 2. 模具分型面 一般来说,确定分型面时,应相应地考虑铸件技术条件、内浇口位置和浇注系统位置、模具基本结构及铸件在动、定模各部分的位置、模具加工工艺性、型腔的溢流和排气等有关问题。,压铸工艺及模具设计,分析该支架零件,其外形虽不是很复杂,但各向差别很大,给分型面的选择造成了较大的不便。从零件图可看出,铸件分型面的选择有两个较好的位置:一个
12、是与40mm孔中线基本垂直的平面,如D-D面;另一个是与方形型芯垂直的平面,如B-B或F-F面,它们都只有1个侧抽芯,从而简化了模具设计与制造.若选D-D面作分型面,则铸件成型的型腔部位可处于动模也可处于定模,一般设计时使其处于动模,以便利用机床顶出装置在开模时顶出铸件。从铸件结构看,以D-D面作分型面,不论成型部分处于动模或定模,其制作都很困难,40mm圆柱底平面处于型腔最低位置,不利于排气,易产生气孔等缺陷。,压铸工艺及模具设计,圆柱上的R5mm凹部,将妨碍脱模,从而增加模具设计、制造难度。若选与方形型芯垂直的B-B面为分型面,则D-D面为侧抽芯分型面,剩下的型芯可在一个方向上一次抽芯。这
13、样虽然模具结构并不复杂,只是侧型芯制造工作量及难度稍增大,但此时铸件绝大部分在动模上,受铸件结构的影响,此时浇注位置的选择、溢流槽的设置都很困难,难以避免在铸件深处产生浇不足、气孔等缺陷。为此,考虑到浇注系统的设计及铸件技术要求,选取F-F面作分型面,这是一个阶梯分型面,虽然将给模具的制造增加一定难度,但可使浇注系统设置更趋合理,从而保证产品质量。,压铸工艺及模具设计,3. 压铸机及压室直径 根据公司现有压铸设备及使用情况,选用J1125E卧式冷室压铸机,并按惯例对其额定锁模力进行校验。经计算,该件采用F-F分型面,铸件(带浇口)总投影面积为9035mm2,经校核,压铸机额定锁模力能满足使用要
14、求,同时根据压铸机压室直径规格,选取压室直径D50mm。 4. 模具结构特点 模具结构特点如下: (1) 阶梯形型芯及套板 采用阶梯分型面,模具结构也相应是阶梯形状,见图9-4中的动、定模镶块及套板,阶梯面差按设计取51.22mm。,压铸工艺及模具设计,虽然动、定模镶块及套板设计成阶梯形,模具总厚并不受影响,但模具导套、导柱将出现不一致,此时可按图9-4导柱、导套结构处理,以满足4根导柱同时插入导套的要求。在侧抽芯部分,受工件影响,侧型芯高度很大,为保证抽芯平稳,防止出现异常的型芯侧翻而阻碍模芯运动,抽芯滑块导滑面的设计位置应合理。在这里导滑面的最低高度以不低于动模镶块下阶梯面为宜,可有两种选
15、择:一是做成阶梯形导滑面,二是做成水平导滑面(可选上或下阶梯面)。在此模具中选用下阶梯面为导滑面,在相同条件下,有运动平稳可靠、减小模具总厚等优点。,压铸工艺及模具设计,(2) 液压斜销复合侧抽芯 经查表计算,总抽芯力F52960N,该值只是各型芯所需抽芯力的简单代数叠加,实际抽芯动作中,型芯间的牵制将使抽芯力增大,按经验取增大8%,则F57200N。由于抽芯距离S抽S移+,其中S移99.1mm,取10mm,则S抽109.1mm。不难想象,在一般的侧抽芯设计中,靠单一的斜销抽芯,要产生近60kN的抽芯力及109.1mm的抽芯距离,其结构将相当庞大,因此应考虑采用液压抽芯。但公司目前只具备30k
16、N抽芯器,若单独采用,则不足以产生近60kN的抽芯力。为此,采用液压斜销复合侧抽芯,其结构见图9-4,在复合抽芯中,斜销工作角度应尽量小,以保证抽芯可靠性。,压铸工艺及模具设计,(3) 预复位 为解决合模时侧型芯与推杆干涉的问题,合模时,在液压抽芯器动作前,与机床复位缸联动的复位杆带动模具推杆固定板(包括顶杆)退回,然后抽芯器再带动侧型芯合模,实现预复位动作。,压铸工艺及模具设计,9.2.3 车门锁芯压铸模分析,图9-5所示为车门锁芯,材料为YX041,拟在250kN热室压铸机上成型,客户要求除浇口痕迹外,其余不允许做任何切削加工。该零件体积小,净重约20g,形状较为复杂。在12mm圆柱体上,
17、平行于径向有6层用于装配锁片的空腔,其横截面尺寸为5.1mm1mm,各空腔间距仅2.5mm,沿轴向迭加,形成栅格。该处铸件壁厚仅1.5mm,形成钥匙横截面的空腔,用以插入钥匙。车门锁芯压铸模整体结构见图9-6。,压铸工艺及模具设计,图9-5车门锁芯,1定模座板2定模固定板3定模镶块4、5、8、16动模镶块 6动模固定板 7垫板 9复位杆10推杆11推杆固定板12推板13动模座板14垫块 15滑块总成17分流锥18浇口套19定位圈20型芯组21斜导柱22锁紧块,图9-6车门锁芯压铸模结构,压铸工艺及模具设计,1. 设计方案 该模具设计为1模2腔,斜导柱抽芯。考虑到制造工艺及合理分型,将锁芯沿轴线
18、垂直方向分为3段(如图9-7),处为分型面,之间为锁芯头部,之间为抽芯部分。由于零件J处(见图9-5)有一侧凹,将浇口设在此处,在去除浇口痕迹时可铣出侧凹,省去了1处抽芯。锁芯上的栅格和钥匙横截面的空腔及锁芯尾部的侧凹由左、右滑块抽芯形成,其结构合理与否是模具设计成败的关键。在综合分析了铸件的脱模机理、锁芯技术要求、滑块的制造工艺后,本设计方案将抽芯部分的动模镶块5、16分为A、B、C、D、E、F、G、H和a、b、c、d、e、f、g、h各8个部分(见图9-7)。,压铸工艺及模具设计,由于锁芯的栅格“密”且“薄”,抽芯时易拉断,严重时还会导致滑块报废,为此本方案将B、D、F,(b、d、f)设计成
19、浮动滑片片组,其余为固定滑片组,利用铸件包紧力的作用,在抽芯开始时,浮动滑片组不动作,只有当固定滑片组完成抽芯行程后,浮动滑片组才进行二次抽芯。合模时,当浮动滑片组头部与动模镶块5和16的夹角相吻合时,浮动滑片组即可精确复位。实践表明,采用该结构铸件成品率大为提高。,压铸工艺及模具设计,图9-7锁芯栅格及斜匙横截面空腔部分示意图,2. 压铸模的结构与制造工艺 压铸模(见图9-6)的定模套板2上装有定模镶块3,型芯组20装在定模镶块上,线切割时留有余量,经钳工研配,安装十分方便、可靠。动模固定板上镶有动模镶块4、5、16,形成锁芯头部及12mm圆柱体的型腔。,压铸工艺及模具设计,动模镶块4、5、
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