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DBLDBL变速器箱盖压铸模论文

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-09-26  浏览次数:412
核心提示:目前,模具的设计特别是压铸模的设计在现代化制造行业起着越来越重要的作用, 压 铸是高效益、高效率,很有发展前途的铸造方法,在高科技的不断推动下,压铸必将进一 步扩大其应用范围,在国民经济发展中必将发挥出越来越大的作用。
摘要
目前,模具的设计特别是压铸模的设计在现代化制造行业起着越来越重要的作用, 压 铸是高效益、高效率,很有发展前途的铸造方法,在高科技的不断推动下,压铸必将进一 步扩大其应用范围,在国民经济发展中必将发挥出越来越大的作用。与其它方法相比,它具 有尺寸精度高,强度高,表面粗糙度小,生产率高的优点。 本课题研究的对象是 DBL 变速器箱盖的压铸模设计,包括工艺参数的选择,零件的工 艺分析,压铸机的选用及排溢系统的设计,推出机构,模架的设计,成形零件的设计,结 构零件的设计,压铸模的技术要求及选材等。 关键词:DBL 变速器,压铸,压铸模。
Abstract
At present, the design of molds, particularly the design of die-casting molds, plays an increasingly important role in modern manufacturing industry. Die-casting is an effective, efficient and promising method of casting. Under the impetus of high-tech , die-casting will further expand its scope of application, in national economic development , it will play an increasing role. Compared with other methods, it has a high dimensional accuracy, high strength, smooth roughness and high productivity. The object of this research is the die-casting mold design of DBL-type CVT ’s, including the choice of process parameters, process components analysis, the die-casting machine , the design of the row over system, the introduction agencies, the mold design, forming parts, structural parts, and other technical requirements and material selection. KEY WORDS:DBL-type CVT,die-casting,die-casting molds.
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第1章 章 1.1 设计任务
压铸模设计概述
箱体材料为铝合金,毛胚采用精密压铸成型工艺,除孔采用精铰和螺纹外,其它表面 不需要机械加工。 主要任务是设计一套箱盖压铸模具。
1.2
压铸模简介
金属压铸成型是将熔融的金属液在较高的压力下,以高速的填充入压铸模型腔,并使 金属液在高压状态下凝固而形成金属压铸件的过程。它是目前所有金属铸造成型方法中效 率最高的一种。随着金属压铸成型技术的发展,金属压铸成型技术与塑料注射成型、金属 板的冲压成型并列为三大成型体系。金属压铸成型的显著特点是:可以成型形状复杂、壁 薄的有色金属结构件,是一种高效率、高精度、高互换性、低消耗的精密零件成型技术。 金属压铸成型的过程是将熔融的金属液注入压铸机的压室, 在压射冲头的高压作用下, 高速度地推动金属液经过压铸模具的浇注系统,注入并充满型腔,通过冷却、结晶、固化 等过程,成型相应的金属压铸件。 随着科学技术的发展和各种换代产品的更新和创新,需要各种各样、形状复杂、精度 要求高的金属结构件。在加工这些结构件时,在初级阶段往往采用金属铸造成型或精密铸 造成型的方法。这些方法成型的逐渐一般还必须进行机械加工,才能达到机械结构件的技 术要求和组装要求,而且外观粗糙,浪费大量的人力和原材料,达不到理想的经济效果。 金属压铸成型的主要特点如下: ①熔融的液态金属在高压状态下成型。在高压下冷却结晶,又在压铸模的激冷作用下, 使压铸件表面层晶粒较细、组织致密、表面硬度较高,增强了金属的力学强度、耐磨性和 耐腐蚀性能。 ②可实现金属结构件的无机械切削加工或少切削加工,节省了人力、物力,降低了生 产成本。 ③可以压铸形状复杂、壁薄深腔、外观整洁、轮廓清晰地金属结构件,获得其它工艺 方法难以加工成型的金属结构件。 ④压铸件质量稳定可靠,尺寸精度较高,互换性好,表面光洁度较高,一般无需进行 其它加工处理即可达到组装的技术要求。
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⑤生产效率高,可实现机械化或自动化生产。特别是在大批量生产时,有很高的经济 价值和应用价值。 ⑥可将其它具有特殊性能的嵌件直接嵌铸在压铸件上,既满足试用性能的要求,扩大 产品用途,又减少礼物装配工序,使制造工艺简单化。 但是从目前在压铸成型工艺的应用上,还存在一些限制: ①压铸模的造价成本较高,制造周期较长,对小批量的铸件,在应用上受到一定的限 制。 ②压铸合金的种类受到限制。目前所采用的压铸模材料,其耐热性能只适合于熔点较 低的铝、锌、镁等合金的压铸;而铜合金在压铸时,由于其熔点较高,模具寿命短的问题 比较突出。由于黑色金属的熔点高,压铸模的使用寿命决定了黑色金属压铸很难用于实际 生产。因此,研究和开发新的压铸模具材料和压铸新工艺方法,是今后有待解决的问题。 低熔点的合金,如铝、锌、镁等,它们的力学性能也往往比较低。因此,对一些要求 力学性能高的承重件、耐磨件的铸件在应用上也受到了限制。 ③由于在压铸成型时,金属液在高温状态下以极快的速度冲型,型腔和压室中的气体 很难完全排出,常以气孔或疏松的形式存留在压铸件中,不同程度地影响使用性能及后续 的工艺加工性能。 在压铸生产中,正确采用各种压铸工艺参数是获得优质压铸件的重要措施,而金属压 铸模则是提供正确的选择和调整有关工艺参数的基础。所以说,能否顺利进行压铸生产、 压铸件质量的优劣、压铸成型效率以及综合成本等,在很大程度上取决于金属压铸模结构的合理性和技术的先进性以及模具的制作质量。 金属压铸模在压铸生产过程中的作用是: ①确定浇注系统,特别是内浇口位置和导流方向以及排溢系统的位置,它们决定着熔 融金属的填充条件和成型状况; ②压铸模是压铸件的翻版,它决定了压铸件的形状和精度; ③模具成型表面的质量影响压铸件的表面质量以及压铸件脱模阻力的大小; ④压铸模在压铸成型后,能否易于从压铸模中脱出,在推出模体后,应无变形、破损 等现象额发生; ⑤模具的强度和刚度能承受压射比以及以内浇口速度对模具的冲击; ⑥控制和调节在压铸过程中模具的热交换和热平衡; ⑦压铸机成型效率的最大发挥 在压铸生产中,压铸模与压铸工艺、生产操作存在着相互制约、相互影响的密切关系。 所以,金属压铸模的设计,实质上是对压铸生产过程中预计产生的结构和可能出现各种问
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题的综合反映。因此,在设计过程中,必须通过分析压铸件的结构特点,了解压铸工艺参 数能够实施的可能程度,掌握在不同情况下的填充条件以及考虑对经济效果的影响等因 素,设计结构合理、运行可靠、满足生产要切的压铸模来。 由于金属压铸成型有不可比拟的突出优点,在工业技术快速发展的年代,必将得到越 来越广泛的应用。特别是在大批量的生产中,虽然模具成本高一些,但总的来说,其生产 地综合成本则得到大幅度的降低。在这个讲求微利的竞争时代,采用金属压铸成型技术, 更有其积极和明显的经济价值。 压铸成型技术今后的发展方向如下: ①向大型化发展 随着市场经济的繁荣,新产品开发的势头迅猛。为了满足大型结构件 的需要,无论是压铸机,还是压铸模向大型化方向发展势在必行。 ②提高压铸生产地自动化水平 目前压铸生产的状况是, 压铸效率不高和人力资源的浪 费,制约了压铸生产的发展。比如,在冷压室压铸机上,金属液的注入以及压铸件的取出 等运行程序的自动化程度还不高,因此,在这些环节中,只有提高自动化程度,才能满足 大发展形势的需要。 ③逐步改进和提高压铸工艺水平 压铸工艺是一项错综复杂的工作。 除了从理论上研究 外,还需要经过实践的摸索和积累才能得到逐步的提高。但从现状看,还有一些亟待完善 的问题。比如,如何在金属液填充型腔时,减少和消除气体的卷入,生产出无气孔的压铸 件来;如何改进压铸工艺的条件,消除压铸件的缩孔、冷隔、裂纹等压铸缺陷,提高压铸 件的综合力学性能。 目前已有这方面的实践,如采用真空压铸,以提高消除型腔中气体以及超高速压铸, 使气孔微细化等新技术,均获得了较理想的效果。 ④提高模具的使用寿命 压铸模在高温高压状态下工作, 因此压铸模的使用寿命受到一 定的影响。目前我国压铸模的使用寿命与先进国家相比,仍有较大的差距。 提高压铸模的使用寿命,首先从提高模具材料的综合性能及热处理技术入手,提高模 具耐热、耐磨、耐冲击、耐疲劳性能。同时,提高模具成型零件的制造精度和表面粗糙度, 对延长模具寿命也有积极地意义。
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第2章 章 2.1 压铸件的工艺分析
压铸模设计
DBL 型无极变速器是一种四项并列连杆式脉动无极变速器,该变速器的箱盖材料为铝 合金。壁厚基本均匀,内表面复杂,箱盖上有一个阶梯通孔和两个通孔,需要用型芯保证, 侧面有 15 的孔两个,需要采用抽芯装置。
2.2 压铸机的选用 压铸机的选用
压铸机是压铸生产地最基本的设备, 是压铸生产中提供能源和选择最佳压铸工艺参数 的调剂只能,是获得优质压铸件的保证。 压铸机通常按压室的受热条件不同,分为冷室压铸机和热室压铸机两大类。冷室压铸 机又因压室和模具放置的位置和方向不同,分为卧式、立式、和全立式三种。 根据所要压铸的零件,选用 J1125 型卧式冷室压铸机。图 2-1 所示,为 J1125 型卧式冷 室压铸机总体结构。
图 2-1 (J1125 型)冷室压铸机总体结构 1-高压泵 2-合型机构 3-压射机构 4-蓄压器 5-机座
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第3章 章 3.1 浇注系统的分析对比
浇注系统设计
将金属液引入到型腔的通道为浇注系统。它是从压室开始到内浇口为止的进料通道的 总称。一般有四部分组成:直浇道、横浇道、内浇口、余料。 选用的压铸机不同,采用的浇注系统。图 3-1 既是个压铸机所采用的浇注系统。
图 3-1 浇注系统的结构
a)热室压铸机用浇注系统 b) 立式压铸机用浇注系统 c) 卧式压铸机用浇注系统 d)全立式压铸机用浇注系统 1-直浇道 2-横浇道 3-内浇口
浇注系统按浇口位置可以分为中心浇口(见图 3-2) 、顶浇口(见图 3-3) 、侧浇口(见 图 3-4) 。
图 3-2 中心浇口
图 3-3 顶浇口
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图 3-4 侧浇口 a) 浇口布在铸件外侧面 b)浇口布在内侧面 中心浇口的特点是:铸件平面上带有孔时,浇口开在孔上,同时在孔处设置分流锥: 金属液从型腔中心导入,流程短;模具结构紧凑:铸件和浇注系统、溢流系统在模具分型 面上的投影面积小,可以改善压铸机的受力状况;用于卧式压铸机时,压铸模要增加辅助 分型面;浇注系统金属消耗量较小。 顶浇口的特点是:是中心浇口的特殊形式;铸件顶部没有孔,不能设置分流锥,内浇 口横截面积较大;压铸件和 连接处形成热节,易产生缩孔;浇口需要切除。 侧浇口的特点是:适应性强,可按铸件结构特点,不知在铸件外侧面(图 a) ;铸件内 孔有足够位置时,可布置在内侧面(图 b) ,使模具结构紧凑,又可保持模具热平衡:去除 浇口较方便。 从压铸件考虑,选用侧浇口。
3.2 内浇口的设计
内浇口是指横浇道到型腔的一段浇道,其作用是是使横浇道输送出来的低速金属液加 速并形成理想的流态而顺序地填充型腔,它直接影响金属液的填充形式和铸件质量,因此 是一个主要浇道。 设计内浇口时,主要是确定内浇口的位置和方向,并预计合金充填过程的流态,可能 出现的死角区和裹气部位,以便设置适当的溢流槽和排气槽。 内浇口设计时应注意以下几点: ①从内浇口进入型腔的金属液,应首先填充深腔处难以排气的部位,然后充填其他部 位,并注意不要过早的封闭分型面、排气槽,以便于型腔中的气体能够顺利排除。 ②金属液进入型腔后,不正面冲击型壁和型芯,力求减少动能损耗,避免因冲击而受 侵蚀发生粘模现象,致使该处过早损坏。 ③应尽可能采用单个内浇口而少用分支浇口(大型铸件、箱体和框架类以及结构形式 特殊的铸件除外) ,以避免多路金属液汇流互相撞击,形成涡流,产生裹气和氧化物夹杂
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等缺陷。对有加强肋的铸件,应使内浇口导入金属液的流向和加强肋方向一致。 ④形状复杂的薄壁铸件,应采用较薄的内浇口,以保证有足够的填充速度。对一般结 构形状的铸件,以保证最终静压力的传递作用,应采用较厚的内浇口,并设在铸件的厚处。 ⑤内浇口设置位置应使金属液充填压铸型腔各部分时,流程最短,流向改变小,以减 少填充过程中能量的损耗和温度降低。 此外,还要考虑到铸件的加工、粗糙度及切除浇口是否对技术要求有影响等有关问题。 内浇口的主要形式如图 3-5 所示。其中图 a 因除去内浇口时易损伤铸件,因此较少采 用。图 b、c 适应于平板类铸件。图 d 适用于壁厚铸件,图 b、c、d 在去除浇口时都不会损 伤铸件。图 e、f、g、h 适用于深腔铸件(其中图 f 制造较困难) ,因为它们具有合理的金 属液引入方向,有利于型腔排气及避免金属液进入型腔时冲击型芯。在此处键入公式。
图 3-5
内浇口的形式
从铸件结构考虑,选用图 3-19 中的 g。 根据经验公式
式中 A 为内浇口面积(mm2);V 为铸件体积(mm3);Ta 为铸件平均壁厚 求得 A 约为 83.9mm2 内浇口的厚度,根据经验数据为 1.5~2.5mm:内浇口的宽度,根据经验数据为铸件边 长的 0.6~0.8 倍。选用内浇口的厚度为 1.5mm,宽度为 58mm,长度为 2mm。
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3.3 直浇道设计
直浇道是指从浇口套到横浇道为止的一段浇道,它是传递金属液压力的首要浇道,其 尺寸大小可以影响金属液的流动速度、充型时间、气体的储存空间和压力损失的大小,起 着能否使金属液平稳引入横浇道和控制金属液充型条件的作用。 选用压铸机的类型不同,直浇道的结构也不同。图 3-5 为卧式冷室压铸机用直浇道的 结构,它又压铸机上的压室和压铸模上的浇口套组成,在直浇道上的一段称为余料,其设 计要点如下: ①根据所需压射比压和压室充满度选定压室和浇口套的内径 D。 ②浇口套的长度应不小于压铸机压射冲头的跟踪距离,便于余料从压室中脱出。 ③横浇道入口应开设在压室上部内径三分之二以上部分,避免金属液在重力作用下进 入横浇道,提前开始凝固。 ④分流器上形成余料的凹腔的深度等于内浇道的深度,直径与浇口套相等,沿圆周的 脱模斜度约为 5°。 ⑤有时将压室和浇口套制成一体,形成整体式压室。整体式压室内孔精度高,压射时 阻力小,但加工复杂,通用性差。 ⑥采用深导入式直浇道(图 3-6) ,可以提高压室的充满度,减小深型腔压铸模的体积, 当使用整体式压室时,有利于采用标准压室或先有的压室。
图 3-5 卧式冷室压铸机用直浇道 1-压室 2-浇口套 3-分流器 4-余料
图 3-6 深导入式直浇道结构示意图
⑦压室和浇口套的内孔,应在热处理和精磨后,在沿轴线方向进行研磨,其表面粗糙 度不大于 Ra0.2 。
直浇道部分浇口套的结构形式见图 3-7。 a 装拆方便, 图 压室同浇口套同轴度偏差较大。
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图 b 装拆方便,压室同浇口套同轴度偏差小,但浇口套耗料较多。图 c 装卸不便,压室同 浇口套同轴度偏差较大。图 d 浇口套通冷却水,模具热平衡好,有利于提高生产率。图 e 采用整体压室时点浇口的浇口套。图 f 用于卧式冷压室压铸机,采用中心浇口的浇口套。
图 3-7 浇口套的结构形式
根据铸件,选用 C 类结构形式,浇口套的内径为 25mm。
3.4 横浇道设计
横浇道是指由直浇道到内浇口的一段浇道,它的作用是将金属液引入内浇口,并可以 借助横浇道中的打体积金属液来预热模具,当铸件冷却收缩时用来补缩和传递静压力。 横浇道的设计要点如下: ①横浇道的的截面积应从直浇道其到内浇道为止逐渐缩小,如在横浇道中出现截面积 扩大的情况,金属液流过这里时则会出现负压,必会吸收分型面上的空气,增加金属液流 动过程中的涡流。 ②横浇道应具有一定得厚度和长度,若横浇道过薄,则热量损失大;若过厚是冷却速 度慢,影响生产率,增大金属消耗。保持一定长度的目的在于对金属液起到稳流和导向的 作用。 ③横浇道截面积在任何情况下都不应小于内浇口截面积。多腔压铸模主横浇道截面积 应大于各分支横浇道面积之和。 ④根据工艺上的需要可布置盲浇道,以改善模具热平衡条件,容纳冷污金属液、余料 残渣和气体。
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5 ⑤○对于卧式冷室压铸机,在一般情况下,横浇道入口应位于直浇道的上方,防止压室
中的金属液过早流入横浇道。 ⑥对于热室压铸机,横浇道截面积应小于喷嘴口小端截面积。 横浇道的深度和宽度 , 式中 D -横浇道的深度(mm); Ar -横浇道截面积(mm2); W C1、C2 -横浇道宽度(mm); —系数,见表 3-1
表 3-1
3.5 溢流槽、排气槽设计 溢流槽、
设置溢流槽除了作为接纳型腔中的气体、气体夹杂物及冷污金属外,还可以作调节型 腔局部温度、改善充填条件以及必要时作为工艺搭子顶出铸件之用。因此,溢流槽通常设 置在金属液最先冲击或最后充填的部位;或在两股或多股金属液汇流、易襄入气体或产生 涡流部位;以及铸件局部过厚或过薄部位。一般溢流槽设置在分型面上、型腔内、防止金
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属倒流等部位。 溢流槽的设计要点如下: ①设计溢流槽时要注意便于从压铸件上去除,在去除后尽量不损坏铸件的外观。 ②在溢流槽上开设排气槽时,应合理设计溢流口,避免过早堵塞排气槽。 ③注意避免在溢流槽和铸件之间产生热节。 ④不应在同一溢流槽上开设几个溢流口或一个很宽的溢流口,以免金属液产生倒流, 部分金属液从溢流槽流回型腔。 ⑤溢流口的截面积应大于连接在溢流槽后的排气槽截面积,否则排气槽的截面积将被 削减。 ⑥溢流槽的布置应有利于排除型腔中的气体,排除混有气体、氧化物、分型剂残渣的 金属液,改善模具的热平衡状态。 排气槽是充型过程中型腔内收到排挤的气体得以逸出的通道。其作用主要是将型腔中 的气体排逸到型腔外面去。 ①排气槽的位置选择原则上与溢流槽基本相同,但还应注意以下几点: ②排气槽尽可能设置在分型面上,以便脱模。 ③排气槽尽可能设置在同一半模上,以便制造。 ④排气量大时,可增加排气槽数量或宽度,切忌增加厚度,以防止金属液堵住或向外 喷溅。 ⑤溢流槽尾部应开排气槽。 ⑥型腔深处可利用型芯和推杆的间隙排气。
3.6 分型面设计 分型面设计
压铸模的定模和动模表面通常称为分型面。分型面是由压铸件的分型线所决定的。而 模具上垂直于锁模力方向上的接合面,即为基本分型面。 合理的确定分型面,不但能简化压铸模的结构,而且能保证铸件的质量。确定分型面 时,主要根据以下原则: ①开模时,能保持铸件随动模移动方向脱出定模,使铸件保留在动模内。为便于从动 模内取出铸件,分型面应取在铸件的最大截面上。 ②有利于浇注系统和排溢系统的合理布置。 ③为保证铸件的尺寸精度,应使加工尺寸精度要求高的部分尽可能位于同一半压铸模 内。 ④使压铸模的结构简化并有利于加工。
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⑤其他:如考虑铸造合金的性能、避免压铸机构承受临界负荷(或避免接近额定投影 面积) 。 根据铸件的结构和形状特点的不同,可将分型面分为:直线分型面、倾斜分型面、折线 分型面和曲线分型面等。根据分型面的数量,有将分型面分为:单分型面、双分型面、三 分型面面等。如图 3-9 所示。
图 3-9 分型面的类型 a) 直线分型面 b) 倾斜分型面 c) 折线分型面 d)曲线分型面 e) 双分型面一 f) 双分型面二 g) 三分型面 h)组合分型面
从铸件的结构考虑,选择折线分型面。
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第4章 模架的设计 章 4.1 模架的基本形式
模架的基本形式如下: ①不通孔的模架 如图 4-1 所示,动模、定模分别由动、定模套板 3 和 1 单件组成,
定模镶块 2 和动模镶块 4 及浇道镶块 5 用螺钉紧固在模架上。这种结构组成零件较少,结 构紧凑,模架加工量少,目前较多的压铸模采用这种结构。
图 4-1 不通孔的模架 1-定模套板 2-定模镶块 3-定模套板 4-动模镶块 5-浇口镶块
图 3-2 通孔的模架 1-定模套板 2-定模镶块 3-定模套板 4-动模套板 5-支承板 6-动模镶块 7-浇道镶块
②通孔的模架
如图 4-2 所示,动、定模架分别由动、定模套板 4 和 3,支承板 5,
定模座板 1 所组成,镶块 2、6、7 固定在套板内,由支承板、定模座板压紧。这种结构的 模架加工工艺性好, 但在设计时应对支承板的强度充分考虑, 防止在工作中受反压力变形, 影响铸件尺寸和精度。多腔模和组合镶块的压铸模较多采用这种模体形式,不过现在越来 越倾向于把支承板与动模套板合二为一,做成整体了。 ③推出机构为卸料板的模架 如图 4-3 所示,动模模架由卸料板 5、动模套板 7、
支承板 8 组成,动模型芯 9 固定在动模套板 7 上,卸料板镶块 4 固定在卸料板 5 上,卸料 板由卸料板套 6 导向滑动,开模后,推杆将Ⅱ-Ⅱ分型面推开,通过卸料板推出铸件,铸件 脱模时受力均衡,不易发生变形,不过卸料板在推出状态时将型芯挡住,该部位型芯不易 上涂料,容易引起工件拉毛、拉伤等缺陷。此模架组成零件较多,结构比较繁,在铸件需 要侧向抽芯时, 可以把抽芯结构的导滑部分设置在卸料板上, 当卸料板镶块上没有型芯时,
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可增设推杆,组成二次推出机构。 ④带有抽芯机构的模具 如图 4-4 所示,模架轲的动、定模分别由动、定模套板 4
和 3、定模座板 2、支承板 6 组成,定模镶块 1、5 固定在套板内,由座板、支承板压紧(在 不通孔的模架上不需要用座板和支承板) ,动、定模上可设计安装各抽芯元件,一模多腔 的模架,型腔布置的数量受铸件的抽芯数量、位置和抽芯方向的限制。
图 4-3 卸料板的模架 1-定模底座 2-定模套板 3-定模镶块 4-卸料板镶块 5-卸料板 6-卸料板导套 7-动模套板 8-支承板 9-动模型芯 10-紧固螺钉
图 4-4 带有抽芯机构的模架 1-定模组合镶块 2-定模底板 3-定模套板 4-动模套板 5-动模组合镶块 6-支承板
⑤设置斜滑块的模架
如图 4-5 所示,动模模架由动模套板 3、支承板 6 等组成,
动模型芯 5 采用不通孔的形式固定在支承板上,在斜滑块 4 上形成型腔,推出铸件时同事 完成抽芯动作。这种形式的模架适用于铸件侧面有较浅凹槽或孔及外形阻碍出模的压铸 模。 ⑥卧式压铸机采用中心浇口的模架 如图 4-6 所示,定模模架由定模座板 3、定模
活动套板 5、限位板 1 和限位块 2 组成,开模时,靠铸件对动模型芯 7 的包紧力、压射冲 头送料的推力,定模活动套板 5 和余料一起随动模运动,打开Ⅰ-Ⅰ分型面,继续开模至限 位板 1 与限位块 2 相接触时,阻止定模活动套板 5 的移动而拉断余料(或采用其他切料结 构切断余料) ,Ⅱ-Ⅱ分型面打开,最后推出机构将铸件从型芯上推出。当定模活动套板重 量较大时应加设导滑支撑装置。
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图 4-5 斜滑块的模架
1-定模套板 2-定模镶块 3-动模套板 4-斜滑块 5-动模型芯 6-支承板
图 4-6 卧式压铸机采用中心浇口的模架
1-限位板 2-限位块 3-定模底座 4-定模镶块 5-动模活动套板 6-动模镶块 7-动模型芯 8-支承板 9-动模套板
考虑到铸件的特点,选用带抽芯机构的模架。 模架构件的作用如下: ①定模座板的作用 直接与压铸机的定模座固定,对准压铸机压室,使定模部分紧固
在压铸机上;在通孔式台阶镶块的压铸模上,和定模套板连接,压紧镶块,构成定模部分, 在整体式的定模架设置中与定模套板合二为一。 ②动定模套板的作用 固定成形镶块、型芯、导滑零件及浇道镶块等;设置抽芯机构;
对不通孔的动、定模架可以起到支承板和定模座板的作用;推出机构为推杆形式时,在动 模套板上设置复位杆;在定模套板上设置压室或浇口套。 ③卸料板的作用 构的导滑部分。 ④支承板的作用 用于动模通孔套板的模架中压紧镶块、型芯和导滑零件等;设置推 推出机构卸料时,用以直接推出铸件,使之不易变形;构成抽芯机
板和导柱;与动模套板或卸料板组成一体后形成动模部分,在金属液填充时承受反压力, 是压铸模受力较大的零件。 ⑤推板和推板固定板的作用 ⑥动模座板的作用 限位钉、推出孔等。 ⑦垫块的作用 在动模套板和动模座板之间形成一个推出空间。
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固定推杆及复位杆等零件,组成模架中的推出机构。
直接与压铸机的动模座固定,使动模部分固定在压铸机上;设置
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模架的设计要点如下 ①模架应有足够的刚度,在承受压铸机锁模力时,不发生变形。 ②模架不宜笨重,以便装卸、运输和修理,并减轻压铸机负荷。 ③模架在压铸机上的安装位置应与压铸机规格或者通用模座规格相一致,安装必须牢 固可靠。 ④型腔的反压力中心应尽可能接近压铸机合模力中心,防止压铸机受力不匀,导致锁 模不严;推出机构的受力中心要求与压铸机的推出装置基本一致,当推出机构偏心时,应 加强推板导柱的刚度,确保在推出工件时平稳。 ⑤镶块到模架边缘的模面应留有足够的部位设置导柱、导套、销钉、紧固螺钉的位置, 模架边缘的宽度应进行计算,对没有抽芯机构的模具,模板边框应满足导滑长度和设置楔 紧块的要求。 ⑥连接模板用的紧固螺钉和定位销钉的直径和数量应根据受力大小选取,位置分布均 匀。 ⑦为了便于压铸模的吊运和装配,在动、定模模架上设有吊环螺钉,对于大、中型压 铸模,在模板两侧均钻有螺孔,以拧入握柄或吊环螺钉。 ⑧压铸模的总厚度必须大于所选用的压铸机的最小合模间距。
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抽芯机构设计 第 5 章 抽芯机构设计 5.1 常用抽芯机构的类型
压铸模抽芯机构形式较多,大体可分为以下几类: ①机械抽芯 它是利用开模时,压铸机的开模力合模具动模、定模之间的相对运动,
通过抽芯机构改变运动方向,将侧型芯抽出。机械抽芯的特点是机构复杂但抽芯力大,精 度较高,生产效率高,易实现自动化操作。因此,应用广泛,其结构形式又可分为:斜销 抽芯、弯销抽芯、齿轴齿条抽芯、斜滑块抽芯等。 ②液压抽芯 以压力油作为抽芯动力,在模具上设置专用液压缸,通过活塞的往复运
动实现抽芯与复位。该机构的特点是传动平稳,抽芯力大,抽芯距长。缺点是增加了操作 程序,须设计专门的液压管路。常用于大中型模具,或抽芯角度比较特殊的场合。 其他抽芯机构 她主要包括手动抽芯机构和活动镶块模外抽芯机构。
③手动抽芯机构是利用人工在开模前或在制件脱模后使用手工工具抽出侧面活动型 芯。手动抽芯机构的有点是模具结构简单,制造容易,常用于抽出处于定模或离分型面较 远的中小型模具;其缺点操作时劳动强度大、生产效率低,常用于小批量或试样生产。 ④活动镶块模外抽芯机构是常对于比较复杂的成形部分,因其不利于设置机动抽芯机 构或液压抽芯机构而采用的方法。常用于生产批量较小的场合。它可打打简化模具机构, 降低成本。缺点是需备有一定数量的活动镶块,供轮换使用,并且工人劳动强度大。 在实际生产中,常采用斜销、齿轴齿条及斜滑块等机械抽芯机构和液压抽芯器,其他 抽芯机构则较少采用。 本压铸模采用斜销抽芯机构。
5.2 斜销抽芯机构
斜销抽芯机构是侧抽芯机构中应用最广泛的抽芯机构。结构如图 5-1 所示,主要由斜 销、滑块、活动型芯,锁紧块及限位装置组成。其工作原理如下:活动型芯 10 用销钉 12 固定在滑块 4 上。开模时,开模力通过斜销 3 使滑块 4 沿动模套板 11 的导滑槽向上移动。 当斜销 3 全部脱离滑块 4 的斜孔后,活动型芯 10 就完全从铸件中脱出;然后铸件由推出 机构推出。而限位块 8 压缩弹簧 7 和螺栓 0 使滑块保持抽芯后的最终位置,保证合模时, 斜销准确的进入滑块的斜孔中,使滑块和活动型芯复位。楔紧块 2 是防止滑块收到型腔压 力作用而发生位移。
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斜销的基本形式和各部分的作用见图 5-2 和见表 5-1
图 5-1 斜销抽芯机构 1-定模套板 2-楔紧块 3-斜销 4-斜滑块 5-螺母 6-垫片 7-弹簧 8-限位块 9-螺栓 10-型芯 11-动模套板 12-销钉 表 5-1 斜销各段的作用
图 5-2 斜销的基本形式
5.3 滑块及滑块限位楔紧的设计
滑块是连接活动型芯或型块作抽芯运动的零件。 在各种抽芯机构中,除斜滑块的形式较特殊外,其他各类抽芯机构的滑块形式基本形 同。 滑块抽出后,要求稳定的保持在一定位置上,便于再次合模时,由传动元件带动滑块 准确复位,为此需设计限位装置。根据滑块的运动方向和限位的可靠性,课设计不同的限 位装置。 本压铸模把楔紧块布置在压铸模内。
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楔紧块布置在模内的结构如图 5-3 所示, a~图 d 为基本结构, 图 楔紧块安装在模套内, 提高刚度和强度,用于楔紧受反压力较大的场合。图 e、f 为其他结构,其中图 e 能提高楔 紧块的强度,用于模具外型尺寸较小的场合;图 f 的四周皆有滑块,需要同时楔紧时,可 用楔紧圈楔紧。
图 5-3 楔紧块布置在模内的结构 a)、b)、c)、d) 基本形式 e)、f) 其它结构
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第6章 章
推出机构的设计
6.1 推出机构的组成与分类
在压铸的每一个循环中,都必须将铸件从模具型腔中脱出,用来完成这一工序的机构 称为推出机构。推出机构用于卸除铸件对型芯的包紧力,所以机构设计的好坏,直接影响 铸件的质量。因此,推出机构的设计,是压铸模设计的一个重要环节。 推出机构的组成如图 6-1 所示,一般推出机构由以下几部分组成。 ①推出元件 ②复位元件 推出铸件,使之脱模,包括推杆、推管、卸料板、成型推块、斜滑块等。 控制推出机构,使之在合模时回到准确的位置,如复位杆及能起复位作
用的卸料板、斜滑块等。 ③限位元件 挡圈等。 ④导向元件 引导推出机构的运动方向,防止推板倾斜和承受推板等元件的重量,如 保证推出机构在压射力作用下,不改变位置,起到止退的作用,如挡钉、
推板导柱(导钉、导杆支柱) 、推板导套等。 ⑤结构元件 使推出机构各元件装配成一体,起固定的作用,如推杆固定板、推板、
其他连接件、辅助零件等。
图 6-1 推出机构的组成 1-限位钉 2-复位杆 3-推杆 4-推管 5-推板导套 6-推板固定板 7-推板 8-推杆导柱
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推出机构的基本传动形式有机动推出、液压推出器推出和手动推出三种。推出机构的 结构形式,按动作分为直线推出、旋转推出和摆动推出;按机构形式分为推杆推出、推管 推出、推板推出、斜滑块推出和齿轮传动推出机构等。 推出机构的设计要点如下: ①推出距离的确定 在推出元件的作用下,铸件与其相应的成形零件表面的直线位移
或角位位移称为推出距离。推出距离的确定如图 6-2 所示。 当抽芯或压铸模结构等方面需要增大推出距离时,允许推出距离相应增大。
图 6-2 推出距离的确定
②推出部位的选择
推出元件在铸件上的作用部位选择不当,容易造成以下损害:
1)铸件推出时变形。 2)铸件被推裂。 3)影响铸件基准面的精度。 4)影响铸件表面美观。 5)取出铸件困难。 6)影响压铸模的制造复杂程度和使用寿命。 推出铸件的作用部位,原则上要选择在受铸件收缩包紧的型芯的周围。铸件在型腔的 深陷部位、以及收缩后互相拉紧的孔或侧壁部位。受铸件包紧的成形部位周围应设置推出 元件。
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6.2 推杆推出机构
推杆推出机构如图 6-3 所示,大部分推杆推出机构采用圆形推杆,圆形推杆形状简单, 制造方便,推杆位置可以根据铸件对型芯包紧力的大小及推出力是否均匀来确定,它动作 简单、安全可靠,不易发生故障,故使用最广泛。但由于推杆直接作用于铸件表面,在铸 件上会留下推出痕迹,影响铸件的表面质量,而且推杆截面积较小,推出时单位面积所承 受的力较大,如果推杆设置不当,易使铸件变形或局部破坏。
图 6-3 推杆推出机构的组成 1-推杆 2-复位杆 3-推杆导柱 4-挡板导套 5-推杆固定板 6-推板 7-挡圈
推杆推出部位的设置如下 ①推杆应合理布置,使铸件各部位所受推力均衡。 ②铸件有深腔和包紧力大的部位,要选择正确的推杆直径和数量,同时推杆兼排气、 溢流的作用。 ③避免在铸件重要的表面和基准面设置推杆,可在增设的溢流槽上增设推杆。 ④推杆的推出位置应尽可能避免与活动型芯发生干涉。 ⑤必要时,在流道上合理布置推杆,有分流锥时,在分流锥部位设置推杆。 ⑥推杆的布置应使压铸模的成形零件有足够的强度。 ⑦推杆直径 d 应比成形尺寸 d0 小 0.4~0.6mm,推杆边缘与成形立壁保持一个小距离, 形成一个小台阶,可以避免金属的窜入。
6.3 推出机构的复位及导向
在压铸的每一个循环中,推出机构推出铸件后,都必须准确回到原来的位置。这一动
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作由复位机构来实现。 为保证推出机构动作的平稳且使推出倒滑顺利,应设置导向作用。如图 6 才-4 所示为 另设推出机构的形式。
图 6-4 推出机构的导向 a) 大型压铸模导向 b) 小型压铸模导向 c) 中型压铸模导向 d) 中小型压铸模导向 1-定位圈 2-推板导套 3-推板导柱 4-支承板 5-定模底座 6-螺钉 7-限位环 8-套筒
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第7章 章
压铸模技术要求
7.1 结构零件的公差和配合
压铸模紫高温条件下进行工作,因此在选择结构零件的极限和配合时,不仅要求在室 温下达到一定的装配精度,而且要求在工作温度下确保各结构件的稳定性,动作可靠性, 特别是金属液直接接触的部位,在充填过程中受到高压、高速、高温金属液的冲擦和热交 变应力作用时,结构件在位置上所产生偏移以及间隙的变化,都会影响生产的正常运行。 结构零件的公差和配合主要考虑: ①结构零件轴与孔的配合和精度; ②结构零件的轴向配合; ③未注公差尺寸的极限偏差; ④形位公差。
7.2 压铸模总装技术要求
压铸模总装技术要求包括: ①压铸模装配图上需注明的技术要求; ②压铸模外形和安装部位的技术要求; ③总体装配精度的技术要求。
7.3 压铸模的材料选择和热处理 压铸模的材料选择和热处理
压铸模型腔直接和高温、高压和高速充填的金属液接触,在短时间内温度变化很大, 所以压铸模的工作环境十分恶劣,因此对压铸模材料的选择应慎重。压铸模主要零件的材 料选用及热处理要求见表 7-1
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表 7-1 压铸模零件常用材料及热处理要求
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总结
毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会,通过这次比较完 整的变速器压铸模设计,我摆脱了单纯的理论知识学习状态,和实际设计的结合锻炼了我 的综合运用所学的专业基础知识, 解决实际工程问题的能力, 同时也提高我查阅文献资料、 设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平,而且通过对整体的掌控,对局部 的取舍,以及对细节的斟酌处理,都使我的能力得到了锻炼,经验得到了丰富,并且意志 品质力,抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们 进行毕业设计的目的所在。 虽然毕业设计内容繁多,过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种浇口、推杆、抽芯机 构的适用条件、选用标准,各种零部件的装配方式,我都是随着设计的不断深入而不断熟 悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识也对自己提 出了新的要求。这次设计的完成,也让我学到了很多的东西,学会了知识的融会贯通,锻 炼了自己查找资料解决问题的能力。重要的不仅仅是这次的毕业设计,而且学会了一种遇 到问题解决问题的方法,而且也丰富了我的理论知识和实践动手能力。 未来的工作将是一件十分烦琐和非常容易出错的事情,从这次的毕业设计只是对我们 知识考核的一部分,管中窥豹,可见我们还有很长的路要走。这次毕业设计也让我感到自 身知识的贫乏,希望在日后的努力中能够逐渐完善和进步.
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参考文献 [1] 潘宪曾、黄乃瑜, 《中国模具工程大典》 ,2007,电子工业出版社 [2] 许发樾, 《压铸模设计应用实例》 ,2005,机械工业出版社 [3] 董峨, 《压铸模锻模及其他模具》 ,1998,机械工业出版社 [4] 李瑞昌, 《压铸模设计》 ,1993,华中理工大学出版社 [5] 袁晓光, 《压住技术的研究现状及进展》 ,2002,铸造 [6] 压铸模设计手册编写组, 《压铸模设计手册》 ,1981,机械工业出版社 [7] 姜家吉, 《模具 CAD/CAM:模具设计与制造专业》 ,2002,机械工业出 版社 [8] 李志刚, 《模具 CAD/CAM》 ,1999,机械工业出版社 [9] 于彦东, 《压铸模具设计及 CAD》 ,2003,电子工业出版社 [10] 伍建国, 《压铸模设计》 ,1995,机械工业出版社 [11] 冯炳晓, 《模具设计与制造简明手册》 ,1981,上海科技出版社 [12] 宋才飞, 《中国压铸五十年》 ,2000,铸造设备研究
 
 
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