电机端盖压铸模设计及型腔数控加工

姓名：
莫雯

引言
20 世纪 90 年代以后，中国的压铸工业取得了令人惊叹的发展。目前，铝合金压铸 工艺已成为汽车用铝合金成形工艺中应用最广泛的工艺之一，在各种汽车成形工艺方 法工艺中占 49%。 中国现有压铸企业 3000 家左右， 压铸件总产量从 1995 年的 26.6 万吨上升到 2005 年的 87 万吨， 年增长率保持在 20%以上， 其中铝合金压铸件占所有压铸件总产量的 3/4 以上。中国压铸件养痈遗患的各类呈多元化，包括汽车、摩托车、通讯家电、五金制 品、电动工具、照明、玩具灯等。随着技术水平和产品开发能力的提高，压铸产品各 类和应用领域不断扩宽，其压铸设备、压铸模和压铸工艺都发生了巨大的变化，得到 了快速发展。要生产优质的压铸件，除了要有合理的铸件结构、设计和制造完善的压 铸模以及工艺性能优越压铸机外，还需要有性能良好的压铸材料。除了制造电动机转 子是用纯铝环绕叠片进行压铸外，其他压铸都是用合金制成的。铸造铝合金材料在工 程材料中占有重要的地位。随着科学技术的进步，基础理论研究的不断深入，近看来 出现了许多关于铝合金的新技术，新材料的新设备，为研究生产性能优良质量优的铝 材料奠定了。
1 铝合金特性及成型方法
铝合金在许多方面特别是使用性能方面比锌合金优越,因此,铝合金的压铸发展极 迅速。 铝合金是以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金 元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢， 塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用， 使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐 蚀性能。
铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力 学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日 常生活用品、建筑用门窗等。 铝合金成型有以下几种方法： （1）金属型铸造 是指液态金属在策略作用下充填金属铸型并在型腔中冷却凝固
而获得铸件的一种成型方法。 （2）压力铸造 是将液态金属或半固态金属在高压下快速充填金属型的型腔并在
压力下快速凝固而获得铸件的一种成型方法。 （3）低压铸造 法。 （4）差压铸造 是在低压铸造法的基础上发展起来的，其实质是低压铸造和压力 是液体在压力作用下由上而下充型后凝固以获得铸件的一种方
下结晶两种工艺的结合，即充填成型是低压铸造过程，而铸件凝固是在较高压力正反 结晶过程，又称反压铸造。 （5）离心铸造 是将液体金属浇入旋转的铸型中，在离心力的作用下完成金属液
的充填和凝固成型的一种方法。 （6）挤压铸造 是对浇入到型腔中的金属液体施加一较大的机械静压力，使金属
游人枯高压下凝固成型的一种方法。
2 压铸模的工作原理及结构
压力铸造属于特种铸造的范畴。压铸是一各将熔融状态或半熔融状态的金属浇入 压铸机制压室，在高压力的作用下，以极高的速度充填在压铸模（压铸型）的型腔骨， 并在高压下熔融或半熔融的金属冷却凝固成形而获得铸件的高效益、高效率的方法。 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。 压铸模由定模和动模两个主要部分组成，定模与压铸机压射部分连接，并固定在其 上，浇注系统与压室相通。动模怎安装在机器的动模板上，并随动模板的移动而与定 模闭合或分离。
压铸模的基本结构：
压铸模、压铸设备和压铸工艺是压铸生产的三个要素。在这三个要素中，压铸模 最为关键。 压铸模通常包括以下结构单元： （1）模架 包括各种模板、座架等构架零件，其作用是将模具各部分按一定的规律和
位置加以组合的固定，并使模具安装到压铸机上。 （2）成型部分 定模与动模合拢后， 形成一个构成铸件形状的空腔， 通常称之为型腔。
构成型腔的零件即为成型零件。成型零件包括固定的和活动的镶块与型芯。有时，又 可以同一时成为构成浇注系统和排溢系统的零件，如局部的横浇道、内浇口、溢流槽 和排气槽等部分。 （3）浇注系统 与成型部分及压室连接，引导金属液按一定的方向进入铸型的成型部
分，它直接影响金属液进入成型部分的速度和压力，由直浇道、横浇道和内浇口等组 成。 （4）排溢系统 排溢系统是排除压室、浇道和型腔中的气体的通道，一般包括排气槽
和溢流槽。而洋流槽又是储存冷金属和涂料余烬的处所。有时在排气的深腔部位设置 通气塞，借以改善该处的排气条件。 （5）顶出机构 它是将铸件从模具上脱出的机构，包括顶出和复位零件，还包括这个
机构自身的导向和定位零件。对于在重要部位和易损部分（如浇道、浇口处）的推杆， 就采用与成型零件相同的材料来制造。 （6）导向零件 （7）其他 其作用是准确地引导动模和定模合拢或分离。
除前述的各结构单元外，模具内还有其他如紧固用的螺栓、销钉以及定位
用的定位件等。
3 压铸模的制造特点及加工方法
压铸模制造的特点为： 1、生产率极高，生产过程容易实现机械化和自动化。 2、铸件的尺寸精度高，其尺寸稳定、一致性好、加工余量少而且有很好的装配性。 3、铸件组织致密，具有较高的强度和硬度。 4、可以压铸形状复杂、轮廓清晰地薄壁深腔铸件，因为金属液在高压下能保持高的 流动性。
5、镶铸法可省去装配工序，简化制造工艺。 6、铸件内部有气孔存在，但一般仍能满足使用要求。 7、压铸机的压室和压铸模型腔的材料限制了压铸合金的种类。 8、压铸件的尺寸受压铸机锁模力及装模尺寸的制约，故大型压铸件的生产受到限制。 9、压铸工艺只适用于大批量生产。 模具加工特点：不用或少用专用工具、原则上采用通用刀具、尽可能采用通用的 量具检验、模具加工大都使用通用机床。 模具加工方法：机械加工、特种加工、塑性加工、铸造、焊接。 机械加工的优点：生产率高、加工精度高。 缺点：复杂形状工件加工速度慢、硬材料难加工、材料利用率不高、要求操作工 熟练。
4 模具制造技术的发展方向
模具技术的发展应该为适应模具产品 “交货期短” 、 “精度高” 、 “质量好” 、 “价格低” 的要求服务。发展方向如下几项： (1)全面推广 CAD/CAM/CAE 技术模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。 随着微机软件的发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加 大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和 网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为 可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可 获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优 点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活 力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到 加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫 描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成 各种不同数控系统的加工程序、 不同格式的 CAD 数据， 用于模具制造业的 “逆向工程” 。
模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将 发挥更大的作用。 (4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替 代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或 二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花 成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这 一技术将得到发展。 (5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标 准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 (6)优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高 模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能 的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展 工艺先进的气相沉积(TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质 量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作， 以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 (8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机 床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数 控柔性同步系统；有质量监测控制系统。
5 结论
模具加工是现代工业生产中应用广泛的优质、高效、低耗、适应性很强的生产技 术,或称成型工具、成型工装产品,是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品, 是价值很高的社会财富。由于模具生产技术的现代化,在现代工业生产中,模具已广泛 应用于电动机和电器产品、电子计算机产品、仪表、家用电器产品与办公设备、汽车、 军械、通用机械等产品的生产中。模具技术水平的高低,已成为衡量一个国家制造水平 高低的重要标志,并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
２．开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、 开题报告： 课题的目的与意义； 课题发展现状和前景展望； 课题主要内容和要求； 研究方法、 课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施
开 题 报 告
一、课题的目的与意义
课题的目的：对电机端盖压铸模设计及型腔数控加工。利用 CAD 软件进行设计。利用 UG 等 CAM 软件对模具型腔进行三 D 建模，数控编程和仿真加工。 由于采用压铸工艺生产罩壳零件，提高了生产效率，减少了机加工工序，降低了加工 成本，提高了产品的市场竞争力。并且利用 PRO/E 和 AutoCAD 软件的优势，振动器罩壳 采用计算
机技术对零件进行 3D 建模， 并绘制零件图纸， 对罩壳零件的制造提供了完整的， 准确的 3D 模型，使模具设计的周期缩短，模具设计的质量提高。利用计算机绘制的 3D 模型可以编制模具零件的数控加工程序， 并且可以在电脑上进行加工仿真， 产生加工指令 快捷、方便，解决了在设计，制造中用传统方法解决的疑难问题，从而大大缩短了编程时 间和制造周期，并有效地提高了模具的制造质量。
二、课题发展现状和前景展望
我国冲压模具的发展现状改革开放带了我国的经济进入高速发展的时期， 模具的市场 的需求量也进一步的增加。模具行业也一直以 15%左右的增速再发展。因此带来的模具 工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具厂也如雨后春笋般的建立起来， 同时也带来了以集体、独资、私营和合资等形式的快速发展。 赋有“模具之乡”的浙江宁波和黄岩地区是现今我国规模最大的两个地方；广东地区 也渐渐掀起了开建模具厂的浪潮；其中科龙、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中 心；中外合资或是外商独资形式的模具企业现也有几千家。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要 动力。 一些国内模具企业已普及了二维 CAD， 并陆续开始使用 UG、 Pro/Engineer、 I-DEAS、 Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的
大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具 厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研 究和开发。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模 具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。 压铸模具的前景展望： 1、进一步提高压铸模寿命，降低成本，以解决黑色金属压铸问题。 2、计算机在压铸中的应用是提高压铸技术水平的重要途径。计算机技术将在压铸中得到 多方面的应用，例如金属液充型的计算机模拟研究由高压铸造转向半固态压铸过程；低 压铸造过程的充型模拟研究；利用 CAD 进行压铸模设计，提高设计速度和设计精度；开 发具有压铸模浇注系统的 CAD 设计软件。 3、研究开发新型压铸机，生产更大的压铸件。