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鋁合金殼體壓鑄模具設計詳解值得一看!

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-09-04  瀏覽次數:135
核心提示:本文先對鋁合金殼體的結構及壓鑄工藝進行分析,并用UG軟件完成鋁合金殼體壓鑄模設計。經實踐驗證,所設計的壓鑄合理,所得到的鑄

本文先對鋁合金殼體的結構及壓鑄工藝進行分析,并用UG軟件完成鋁合金殼體壓鑄模設計。經實踐驗證,所設計的壓鑄合理,所得到的鑄件表面光潔,產品質量符合要求。

01.鋁合金后殼悶蓋壓鑄件結構與工藝分析

1.1壓鑄件結構從圖1中可看出,該后殼悶蓋鑄件結構比較簡單,鑄件壁厚基本均勻,存在兩個鑄出孔,但是因為鑄出孔的壁略厚,熱節很容易出現,該壓鑄件整體壁厚較為均勻,壁厚選擇時應綜合考量多種因素:壓鑄件結構、材料性能以及所設計的壓鑄工藝等,只有采用薄壁或者均勻的壁厚才能要符合各個方面的需求。

1.2鑄件外側邊緣的最小壁厚良好的鑄件成形條件,要求保持一定的外側邊緣壁厚,邊緣壁厚s與深度h的關系為s≥(1/4~1/3)hmm。當h<4.5mm時,則s≥1.5mm。

1.3壓鑄材料該壓鑄件材質為壓鑄鋁合金,其牌號為YZAlSi9Cu4,抗拉強度為240MPa,布氏硬度85HBS,平均收縮率為0.6%。所選合金引起鑄造性能良好,特別適合于壓鑄。

1.4鑄造圓角半徑為了使金屬液流動更流暢,且很容易氣體排出,結構中設計使用鑄造圓角,且利用圓角來替代結構銳角還可以避免產生裂紋。所設計的結構圓角的半徑值取決于結構壁厚值,范圍一般為0.5~1mm。

1.5脫模斜度選取脫模斜度要綜合考量多種因素:鑄件幾何形狀(深度、壁厚、型腔或型芯表面)、粗糙度、加工紋路方向等。考量上述各因素,所設計鑄件的殼體脫模斜度:外表面的α=30′,而其內表面的β=1°。

02.壓鑄工藝參數設計

2.1壓鑄機選擇選擇壓鑄機必須先確定鎖模力。鎖模力作用有二:一個是用來平衡反壓力,以達到鎖緊分型面的目的;一個是用來阻止飛濺的金屬液,以達到獲得目標尺寸精度的目的。設計的鑄件不存在分脹型力,因為此模具是沒有側抽芯的(壓鑄件無側孔與側凹)。因此F鎖≥KF主=1.25×1288.352=1610.44kN根據上述計算得到鎖模力的值還有鑄件重量,根據這兩個主要因素進行壓鑄機選擇,最后選用機型為:臥式冷室壓鑄機(2500kN)———J1125型,主要參數:①最大金屬澆注量———3.2Kg,②模具厚度———250~650mm,③動模座板行程———400mm,④壓射力———143~280kN。

2.2壓鑄壓力壓鑄工藝中壓鑄壓力是主要參數之一,因此掌握液態金屬在壓鑄過程中上的壓力變化情況,對壓鑄過程中各階段的壓力進行合理控制,具有重要意義:①獲得合格鑄件———致密的組織,清晰的輪廓;②初算壓射比壓———根據所選壓射力計算。壓射比壓還與模具型腔空間、鑄件壁厚、金屬液流程等因素相關,結合所設計模具的具體參數,以及初算值,此壓鑄模的壓射比壓最終定為90MPa。

2.3壓鑄速度壓鑄速度的選擇有以下兩方面:壓射速度選擇和充型速度選擇。兩種速度的選擇至關重要,其直接決定了鑄件內在外在的質量及輪廓清晰度等。選擇充型速度時考慮因素:①鑄件的大小、②鑄件結構的復雜程度、③鑄件所選合金的種類、④壓射比壓的高低。具體選擇:①充型較容易的———壁厚簡單或有較高的內部質量要求的鑄件,選擇:低速、高比壓、大澆口;②需要快速充型———復雜薄壁或有較高的表面質量要求的鑄件,選擇:高速,高比壓。綜合考量,根據本壓鑄件的具體特點———結構較簡單,選擇中速,范圍為20~90m/s。

鋁合金殼體壓鑄模具設計詳解值得一看!

2.4壓鑄時間確定壓鑄時間,其由三部分所需時間組成:充型時間、持壓時間及壓鑄件在壓鑄模具中停留的時間。幾種因素綜合作用產生了這種結果:壓力、速度、溫度、金屬液特征,以及鑄件結構(主要是壁厚和體積)和模具結構(特別是澆注系統和排溢系統)等因素。充型時間大多在0.01~0.2s之間。其長短由鑄件的大小以及結構的復雜程度決定:結構簡單體積大的鑄件,需要相對長些的充型時間;結構較復雜和壁厚較小的鑄件,所需時間短。經實踐檢驗,充型時間定為0.2s左右,對于本文設計的中小型鋁合金壓鑄件是比較合理的。持壓時間作用是:壓射沖頭有足夠的時間對未凝固的金屬施壓,使得結晶過程可以在壓力下進行,增強補縮,成功獲得致密組織。影響時間長短的因素:所選合金熔點、結晶溫度范圍和鑄件壁厚等。熔點高、范圍大、壁厚大的鑄件所需時間較長,2~3s;當所確定時間過短,則縮松現象會出現,但并不是持壓時間延長就能起到顯著的效果。1~2s為一般持壓時間范圍。本設計中鑄件的平均壁厚為3mm、考慮其結構以及合金性質,選擇3s作為持壓時間。 2.5壓鑄溫度保證合格鑄件的主要工藝參數———金屬液的澆注溫度以及模具的工作溫度,影響它的因素有許多:鑄件的結構、壁厚、充型的壓力、速度以及合金種類等。需要通過綜合考量上述參數,保證壓鑄溫度穩定處于合理范圍內,提供良好的充型條件。澆注溫度不在合理的范圍內會造成產品質量下降甚至不合格:①過高的澆注溫度———冷卻時會造成過大的收縮,產品易形成裂紋,產生較粗大的晶粒,較差的力學性能,甚至造成粘模,降低模具壽命;②過低的澆注溫度———造成缺陷包括冷隔、表面花紋和澆注不足等。為了獲得合格鑄件,除了需要考慮澆注溫度外,還應該同時考慮壓力、壓鑄模具溫度、充型速度以及鑄件所選合金。本壓鑄件選用鋁硅合金,根據其流動性及模具特性,選定620℃作為壓鑄溫度。

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03.后殼悶蓋壓鑄件模具結構設計

3.1分型面的確定該零件結構簡單,按分型面選取原則,應選擇最大投影截面處,如圖2所示分型面。

3.2澆注系統的設計澆注系統由四部分組成:①直澆道、②橫澆道、③內澆口、④冷料穴。具體設計:①整體式壓室———壓室與澆口套的連接方式;②橫澆道的截面形狀———扁梯形;③內澆口———環型側澆口;④側澆口———布置在鑄件的分型面上;⑤一模四腔,圖3為具體結構形式。

3.3溢流槽與排氣系統設計對溢流槽進行結構設計,綜合考量各種因素選擇的截面形狀為梯形(圖4)。合理的結構具有以下作用:①改善模具的熱平衡狀態———調節模具各處的溫度,減少鑄件出現流痕、冷隔和澆不足的現象,轉移縮孔、縮松、渦流裹氣;②排出型腔中的氣體———配合排氣槽迅速排氣;③儲存冷污金屬液———涂料殘渣和氣體的混合體。

3.4頂出系統的設計在壓鑄過程中,一個完整的成形周期結束后需要開模取壓鑄件,會在凸模一側發現被包裹著的壓鑄件,需要將其取下,此任務需要附加一種頂件機構來執行。模具結構設計中頂出系統占有重要地位,構成頂出系統主要有三部分:①頂出、②復位、③導向。本套模具采用兩種頂桿頂出機構,分別用于鑄件頂出和澆道頂出,頂桿直徑分別為6mm和8mm。在系統中設計限位裝置:①限位塊、②復位桿,用以提高機構的復位精度以及防止機構部件運動過程中行程超限。

3.5成型零件尺寸計算

3.5.1型腔與型芯尺寸:

3.5.2計算中心距離、位置尺寸:式中:L -成型部分的中心距離、位置的平均尺寸(mm);L-壓鑄件中心距離、位置的平均尺寸(mm)。

3.6冷卻系統的設計選擇高效、易控制的模具冷卻方法———水冷,用以獲得高質量鑄件和長的模具使用壽命。水冷的冷卻效果取決于冷卻水道的布局,將其布置在型腔內:①溫度最高、②熱量比較集中、③模具下面、④操作者的對面一側。為了提高輸水膠管安裝便利性,要求統一水道的外徑幾何尺寸。其結構布置見圖5所示。

3.7壓鑄模總裝圖作出后殼悶蓋壓鑄模具的總裝配圖(圖6)。壓鑄模由兩部分組成:定模、動模。定模靜止不動,位于定模板上,動模隨著隨動板移動,位于隨動模固定板上,通過動模相對于動模的運動實現合模、開模。①合模:二者閉合形成型腔,高壓下使用澆注系統用金屬液對型腔進行充填;②開模:保壓后二者分離,推出機構完成從型腔中推出產品的任務。

鋁合金殼體壓鑄模具設計詳解值得一看!

本文采用UG軟件對后殼悶蓋零件進行實體造型,并完成了后殼悶蓋零件的工藝性分析、壓鑄工藝參數及模具結構設計,型腔的受以下幾種因素限制:制造、工藝及生產效率等,綜合考量上述各因素,定為比較合理的一模四腔布局。經實踐生產表明,選擇90MPa的壓鑄比壓,在20~90m/s范圍內選擇壓鑄速度,0.2s的鑄時間,3s的持壓時間,620℃的壓鑄溫度,所得到的后殼悶蓋件具有光潔表面,滿足產品質量要求。

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