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XXXX學院
畢業(yè)設計（論文）
題 目：
轉子支架壓鑄模具設計
學 生：
指導老師：
系 別：
專 業(yè)：
班 級：
學 號：
2013年 5月
2
目錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
1 引言 1
1.1壓力鑄造的特點 1
1.2 國內外壓鑄模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3選題的依據(jù)和意義 2
1.4畢業(yè)設計內容 2
2 壓鑄件成型工藝性的分析 3
2.1.2精度等級 3
2.1.3脫模斜度 4
2.2 ZL102性能分析 4
2.3壓鑄工藝的選擇 5
2.3.1壓鑄壓力的選擇 5
2.3.2 速度的選擇 5
3.壓鑄模具的設計 6
3.1分型面的選擇 6
3.1.1分型面的類型 6
3.1.2分型面的選擇原則 6
3.1.3分型面位置的確定 6
3.2型腔數(shù)量和排列方式的確定 7
3.2.2型腔排列形式的確定 7
3.4壓鑄機類型的選擇 8
3.4.1壓鑄機的類型 8
3.4.2壓鑄量的計算 8
3.4.3澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 8
3.4.4注射機型號的選擇 9
3.4.5壓室容量的校核 9
3.3模架的設計 10
7.推出機構的設計 23
7.1推出機構的分類，組成及設計要點 23
7.1.1推出機構的組成 23
7.1.2推出機構的分類 23
7.1.3推出機構的選用 24
7.2推桿的設計 24
7.2.1推桿的形式與截面形狀 24
7.2.2推桿尺寸的確定 24
7.3推出機構的復位和導向 25
8.導向與定位機構的設計 25
8.1導柱和導套設計的基本要求 25
8.2導柱的結構及材料的選擇 25
8.3導套的結構和材料的選擇 26
9. 冷卻水道的設計 26
9.1模具的冷卻方法 27
9.2冷卻水道的直徑 27
10.模具的裝配圖 28
結束語 31
致謝 32
參考文獻 33
轉子支架壓鑄模設計
摘要
本次設計的轉子支架鑄件的最大外圓輪廓尺寸為24.22X71.83X42mm，有2個?16mm，?7mm的通孔，鑄件壁厚局部呈現(xiàn)不均勻，材料為ZL102代號的鋁合金。通過對該壓鑄件的結構以及ZL102材料的成型工藝性進行分析，確定了成型的方案。針對轉子支架壓鑄件結構及工藝要求，選擇曲面部位為動靜模的分型面。為了使動、定模能夠準確地導向定位機構利用導柱與導套進行配合。各成形小孔由型芯組成，頂出機構是推桿推出的一次脫出機構，澆注系統(tǒng)采用側澆道。通過轉子支架壓鑄模的結構設計以及考慮到年產(chǎn)量、設備及鑄件的精度要求，采用一模兩腔的模具結構。并且采用NX UG4.0來實現(xiàn)轉子支架模具的三維設計并用AUTOCAD完成模具設計及成型零件設計 。
關鍵詞：轉子支架；鋁合金；壓鑄模具；側澆口；CAD
The die casting design of motor bracket
Abstract
The design of the largest motor bracket casting round for 24.22X71.83X42 mm size outline, there are two ? 16 mm, ? 7 mm impassability hole, and a through-hole side pumping, the wall thickness of casting local appear not to even, materials for ZL102 code of aluminum alloy.
The die structure and the ZL102material forming process was analyzed, determine the forming scheme. According to the motor bracket die structure and process requirements, we select curved surface parts as the Parting surface between the static and dynamic model . In order to make the static and dynamic model can accurately move, we use the inclined guide pillar side core-pulling mechanism, and the cooperation of the guide-post and guide-sleeve in oriented positioning system. Each of the molding holes is composed of the core butt of the static and dynamic model.The ejection mechanism is putting launches a leaking mechanism, using side sprue gating system.
Through the motor bracket of die structure design and considering the production, equipment and casting precision, using a second cavity mode. And we use PROE5.0 to achieve the aluminum shell end cover mould design and completed with AUTOCAD mold design and molding parts design.
Keywords: motor bracket; aluminium alloy; die casting mold；side gate； CAD
32
1 概述
1.1壓力鑄造的特點
壓力鑄造是液態(tài)金屬在高速高壓作用下射入緊鎖的模具型腔內并保壓,結晶直至凝固,使原材料變?yōu)榘氤善坊虺善?它是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種先進的少、無切削特種鑄造方法。與其他鑄造方法相比壓鑄有其自身的特點。
壓鑄件的尺寸精度高，表面粗糙度值低，尺寸精度可以達到IT11~IT1
有時甚至可以達到IT9級。表面粗糙度值低，產(chǎn)品互換性好。
材料利用率高，其材料利用率高約為60%~80%，毛坯利用率可達到90%。
可以制造形狀復雜，輪廓清晰，薄壁深腔的金屬零件
在壓鑄件上可以直接嵌鑄其他材料的零件，以節(jié)省貴重材料的加工工
時。這樣既滿足了使用的要求，擴大產(chǎn)品的用途，又減少了裝配工作量，使制造工藝簡化。
壓鑄件組織致密，具有較高的強度和硬度，并且生產(chǎn)率極高
雖然壓鑄件的優(yōu)點十分突出，但是它也有一些明顯的缺點：
壓鑄件常有氣孔以及氧化夾雜物存在，從而降低了壓鑄件的質量。
壓鑄的生產(chǎn)準備費用較高。由于壓鑄機成本高，壓鑄模加工周期長，成
本高，因此壓鑄工藝只適用于大批量生產(chǎn)。
壓鑄件的尺寸受到限制。
壓鑄合金的種類受到限制 由于壓鑄模具受到使用溫度的限制，高熔
點合金（如黑色金屬）壓鑄模具壽命較低，難以用于實際的生產(chǎn)。
1.2 國內外壓鑄模具的發(fā)展現(xiàn)狀
我國的壓鑄行業(yè)起步晚，起點低。在20世紀50年代開始設計并制造壓鑄機，在上個世紀八十年代，中國只有幾家單位有1000噸以下的壓鑄機，國內只能制造最大630噸壓鑄機，并且大部分壓鑄機合模機構還是全液壓的，非常落后。近年來我國摩托車，汽車工業(yè)高速發(fā)展，推動壓鑄行業(yè)快速成長。根據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會經(jīng)營管理委員會編制的《全國模具專業(yè)廠基本情況》統(tǒng)計，壓鑄模具約占各類模具總產(chǎn)值5%，每年增長速度高達25%。 各模具廠普遍加大設備投入，提升技術水平和制模能力，模具的質量有了轉大的提高?？傮w來說，中、小型模具的制作完全可以滿足國內的需求，大型、復雜、精密的壓鑄模具依賴進口的狀況較大地得到改善；中、低檔模具供大于求，大型且要求高的壓鑄模進口不少；出口的壓鑄模量年年遞增；國內商品化模具總量已經(jīng)超過一半，自產(chǎn)自用的模具已不再占主導地位。
壓鑄生產(chǎn)和壓鑄技術在工業(yè)發(fā)達國家中作為一個工業(yè)門類而稱為壓鑄工業(yè)。該工業(yè)隨著整個工業(yè)體系的發(fā)展和現(xiàn)代科學技術的進步而飛速前進。工業(yè)發(fā)達國家十分重視壓鑄工業(yè)的先進技術的研究與開發(fā)工作。20世紀80年代以后，隨著自動控制技術、電子計算機技術、檢測技術的迅猛發(fā)展，通過對這些先進技術的綜合應用，壓鑄技術、工藝和壓鑄機日益完善。特別是計算機技術在壓鑄上的應用實現(xiàn)了壓鑄行業(yè)的的資源共享和信息集成，降低了成本，提高了效率。
1.3選題的依據(jù)和意義
壓鑄技術是目前有色金屬結構件成型的重要工藝方法，壓鑄模式壓鑄成型的重要工藝裝備。壓鑄成型具備高效率、高精度、低消耗以及少、無機械加工等突出特點。隨著汽車、摩托車等工業(yè)的發(fā)展，以及提高壓鑄件質量、節(jié)省能耗、降低污染等設計要求的實現(xiàn)，有色金屬合金壓鑄件、特別是輕合金（鋁及鎂合金）壓鑄件的應用范圍在快速擴張。有資料表明：工業(yè)發(fā)達國家用鋁合金及鎂合金鑄件代替鋼鐵鑄件正在成為重要的發(fā)展趨勢。目前壓鑄已成為現(xiàn)代機械、汽車、電子產(chǎn)品成型工藝中應用最廣泛的工藝之一，在各種汽車成型工藝方法中占49％。汽車、摩托車以及汽車附件的消耗需求，為壓鑄件生產(chǎn)提供了一個廣闊市場，壓鑄鋁合金在汽車上的應用將不斷擴大 。
20世紀90年代以來，中國有色金屬壓鑄工業(yè)在取得令人驚嘆發(fā)展的同時，已成為一個新興產(chǎn)業(yè)。中國現(xiàn)有壓鑄企業(yè)3000多家，近200家壓鑄機及輔助設備生產(chǎn)企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內擁有壓鑄件8000多臺，年產(chǎn)壓鑄件20余萬噸，年產(chǎn)值100多億。
隨著技術水平和產(chǎn)品開發(fā)能力的提高，鋁合金壓鑄產(chǎn)品的種類和應用領域在不斷擴寬，其合金種類、壓鑄設備、壓鑄模具和壓鑄工藝都發(fā)生了巨大的變化。因此學習壓力鑄造是非常重要對現(xiàn)實也是非常有意義的。
1.4畢業(yè)設計內容
本課題設計內容是鋁合金轉子支架鑄件壓鑄模具的設計，主要包括對分型面，澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)，推出機構，抽芯機構及成型零件等得設計，設計的步驟如下：
利用NX UG軟件強大的三維造型功能，使用PEO/E建模模塊中的混合，
拉伸，倒圓角等實體特征，構造出轉子支架的三維數(shù)據(jù)模型，并用NX UG強大的模具設計功能完成了對轉子支架的分模操作，縮短了模具的設計時間。
通過三維軟件3D-flow對鑄件進行模流分析，確定了鑄件分型面的位置、
澆口的位置等。
設計模具的成型零件，抽芯機構，復位機構，頂出機構以及設計模體等，
并利用CAD軟件繪制出模具的總裝圖。
2 壓鑄件成型工藝性的分析
2.1鑄件的分析
2.1.1外形尺寸的分析
轉子支架壓鑄件的三維圖如下圖所示：
圖2-1 鑄件的三維圖
該壓鑄件的外觀形狀對稱，鑄件的熔體流程不太長。壁厚大約是3mm左右，但有的地方呈現(xiàn)出壁厚不均勻的情況。最大外圓輪廓尺寸為24.22X71.83X42mm，有2個?16mm，?7mm的通孔，
2.1.2精度等級
壓鑄件能達到的尺寸精度比較高，其穩(wěn)定性也很好，具有很好的互換性。壓鑄件的尺寸精度不僅與其尺寸大小有關，而且受其結構和形狀的影響。
《鑄件尺寸公差與機械加工余量》中規(guī)定了壓力鑄造生產(chǎn)的各種鑄造金屬及合金鑄件的尺寸公差。對于成批和大量生產(chǎn)壓鑄件，在正常情況下達到的公差等級：對輕金屬合金為CT5～CT7；對鋅合金為CT4～CT6；對銅合金為CT6～CT8。
對于本鑄件ZL102，公差等級選取CT6，滿足鋁合金鑄造要求，可以采用壓鑄造型。
2.1.3脫模斜度
為了使壓鑄件便于脫出模具的型腔和型芯，減少脫模阻力，并防止在脫模時壓鑄件表面與成型零件的側表面在相對移動時產(chǎn)生的摩擦而彼此劃傷，延長模具的使用壽命，在壓鑄件與脫模方向一致的側表面，都應設計出合理、足夠的脫模斜度。脫模斜度的大小取決于壓鑄件的壁厚和合金的種類。壓鑄件的脫模斜度可以查如下表。
常用合金最小脫模斜度推薦值
合金種類
配合面的脫模斜度
非配合面的脫模斜度
外表面
內表面
外表面
內表面
鋁鎂合金
015
030
030
1
鋅合金
010
015
015
045
銅合金
030
045
1
130
表2-1
2.2 ZL102性能分析
通過指導教師所給資料進行了解，并對零件進行了分析，確定該零件材料為ZL102，合金牌號是ZL102，執(zhí)行標準GB/T 15115-2009。ZL102是屬于高強度合金（化學成分可見表2-2）， 是屬于高強度合金，具有良好的鑄造性能，良好的抗蝕性、足夠的強度、優(yōu)良的工藝性能和焊接性能、導電性和導熱性都很好，密度為2.4。?廣泛用于適合蓋子、缸體類建筑物構架、門窗、吊頂、裝飾面等，也可以用于各種母線、架線、導體、電氣元件、冰箱、空調、電纜等領域。常用的ADC12的化學成分、力學性能分別見下表2-2、表2-3中所示
表2-2壓鑄鋁合金YL11化學成分（JISH530-1976）
合金牌號
化學成分（質量分數(shù)）/%
ZL102
Si
Cu
Al
Fe
Mn
其余
Mg
Zn
Sn
Ni
表2-3壓力鑄造選用鋁合金的力學性能 （JIS標準）
合金代號
力學性能
ZL102
抗拉強
伸長率
硬度WHB
屈服強度Mpa
295
2.0
40
185
沖擊韌性
旋轉彎曲疲勞強度
Mpa
疲勞強度Mpa
抗剪強度
Mpa
81
140
145
205
2.3壓鑄工藝的選擇
2.3.1壓鑄壓力的選擇
壓鑄壓力在壓鑄工藝中是主要的參數(shù)之一，壓鑄壓力可以用壓射力和壓射比壓兩種形式來表示。壓射力來源于高壓泵，它是壓鑄機壓射機構中推動壓射活塞的力。壓射比壓是壓室內金屬液在單位面積上所受的力。在當前情況下，壓射比壓的選擇應根據(jù)壓鑄件的形狀、尺寸、復雜程度、壁厚、合金的特性、溫度及排溢系統(tǒng)的等確定，一般在保證壓鑄件成型和使用使用要求的前提下選用較低的比壓。結合鑄件的情況，可根據(jù)下表2-3，選取選擇的壓射比壓70Mpa
表2-3
2.3.2 速度的選擇
在壓鑄中，壓鑄速度有壓射速度和充填速度兩個不同的概念。壓射速度指的是壓射機壓射缸內的液壓推動壓射沖頭前進的速度；充填速度是指液體金屬在壓力的作用下，通過內澆道進入型腔的線速度。
（1）壓射速度的選擇 壓射速度可參考表2-2-31，其壓射沖頭空行程壓射速度的范圍為。在這里取。
（2）填充速度的選擇 對于壁厚或者內部質量要求較高的鑄件，應選擇較低的填充速度和高的增壓比壓；對于薄壁或者表面質量要求高的鑄件及復雜鑄件，應選擇高的比壓和高的填充速度。此外，合金的澆注溫度較低、合金和模具材料的導熱性較好、內澆道的厚度較大時，也要選擇較高的填充速度。常用的填充速度可參考表2-2-32選擇。由于鑄件為鋁合金一般鑄件，其填充速度可以去中間值，在該模具設計中，取填充速度為。
3.壓鑄模具的設計
3.1分型面的選擇
3.1.1分型面的類型
壓鑄模通常只有一個分型面，稱之為單分型面。其中包括平直分型面、傾斜分型面、階梯分型面、曲面分型面。但對于某些壓鑄件，由于結構的特殊性，以及為了使模具更好的適應壓鑄生產(chǎn)的工藝要求，往往需要增設一個或多個輔助分型面，稱之為多分型面。
3.1.2分型面的選擇原則
（1）盡可能地使壓鑄件在開模后留在動模部分；
（2）有利于澆注系統(tǒng)、溢流系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的布置；
（3）保證壓鑄件的尺寸精度和表面質量；
（4）盡量減少側向抽芯機構，簡化模具結構、便于模具加工；
（5）避免壓鑄機承受臨界載荷；
（6）應該考慮合金的鑄造性能；
3.1.3分型面位置的確定
通過對鑄件的結構形式的分析，分型面取在該鑄件的曲面出，這樣不僅有利于推出機構，澆注系統(tǒng)的布置，更是大大簡化了側抽機構，簡化了模具結構，便于模具加工，其位置如下圖3-1所示。
圖3-1制件的分型面
3.2型腔數(shù)量和排列方式的確定
3.2.1確定型腔的數(shù)量
考慮到零件尺寸大小適中，在分型面上的投影面積也比較適中，參考實際生產(chǎn)中的一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)，本設計采用一模二腔的成型方法。
3.2.2型腔排列形式的確定
多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要求緊湊并與澆口開設的部位對稱，排列形式如下圖：
圖3-2 型腔的排列
3.4壓鑄機類型的選擇
3.4.1壓鑄機的類型
壓鑄機的類型可以分為冷壓室壓鑄機和熱壓室壓鑄機，而冷壓室壓鑄機又可分為立式冷壓室壓鑄機和臥式冷壓室壓鑄機兩種形式。臥式冷壓室壓鑄機的壓室中心線垂直余模具分型面呈水平分布，金屬液進入型腔轉折少，壓力消耗少，有利于發(fā)揮增壓的作用，故壓力大；操作程序簡單，生產(chǎn)率高，便于維修，易于實現(xiàn)自動化；一般設有偏心和中心兩個澆注位置，且可在偏心與中心間任意調節(jié)；金屬液在壓室內與空氣接觸面積大，壓射時速度選擇不當，容易卷入空氣和氧化夾渣；不便于壓鑄帶有嵌件的鑄件，使用中心澆口的壓鑄模結構復雜。
立式冷壓室壓鑄機的中心線平行于模具的分型面，稱為垂直側壓室。根據(jù)對鑄件的結構分析，我們選擇臥式冷壓室壓鑄機，如下圖所示：
臥式冷室壓鑄機基本組成如圖6-2所示。
圖3-3 臥式冷室壓鑄機
1—增壓器；2—蓄能器；3—壓射缸；4—壓射沖頭；5—壓室；6—定座板；7—拉桿；8—動座板；9—頂出缸；10—曲肘機構；11—支承座板；12—模具高度；13—合模缸；14—機體；15—控制柜；16—電機及泵
3.4.2壓鑄量的計算
根據(jù)三維軟件算出V鑄=32749.4mm3 而鋁合金的密度，所以鑄件的質量 M0=2.7*32749.4=0.09k。由于該鑄件選擇一模兩件,所以M1=0.09*2=0.180kg。
3.4.3澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算
澆注系統(tǒng)設計之前是不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2至1倍來估算。由于本次采用流道結構簡單但較長，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件的0.8倍來計算。故一次注入模具型腔料溶體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和2個鑄件體積之和。
所以 M2=M1/0.8=0.225kg
3.4.4注射機型號的選擇
據(jù)第二步計算一次注入模具型腔的鑄件的總質量
M2=M1/0.8=0.225kg
根據(jù)以上的選J113G型臥式冷室壓鑄機，其主要參數(shù)如下表：
J113A型臥式冷室壓鑄機的主要參數(shù)
項目名稱
數(shù)值
項目名稱
數(shù)值
合模力/KN
拉杠之間的內尺寸（水平×垂直）/mm
拉杠直徑/mm
動模座板行程/mm
壓鑄模厚度/mm
壓射位置/mm
壓射力/KN
壓室直徑/mm
壓射比壓/MPa
鑄件投影面積/
250
240*240
__
200
120~320
0; -30
35
25/30
48.7
85
最大金屬澆注量/kg
壓室法蘭直徑/mm
壓室法蘭凸出高度/mm
沖頭跟蹤距離/mm
液壓頂出器頂出力/kN
液壓頂出器頂出行程/mm
一次空循環(huán)時間/s
管路工作壓力/MPa
油泵電動機功率/kW
外形尺寸（長×寬×高）/mm
（鋁）0.3
70
10
60
——
15~70
4
7
7.5
3030*1060*1310
3.4.5壓室容量的校核
壓鑄機初步選定之后，壓射比壓和壓室的尺寸也得到了初步確定，現(xiàn)在需核算其容量能否滿足每次金屬澆注量的要求，即
室>澆
室--壓室容量，kg；
澆--每次澆注重量，kg,應為鑄件重量、澆注系統(tǒng)溢流排氣系統(tǒng)中合金的重量之和。
由于室=0.3kg大于0.225kg，完全滿足每次金屬澆注量的要求。
3.3模架的設計
3.3.1模架的基本結構
模架是將壓鑄模中各個部分按一定的規(guī)律和位置加以組合和固定，組成完整的壓鑄模具，并使壓鑄模能夠安裝到壓鑄機上進行工作的構架。模架的基本結構如下圖所示：
圖3-4 壓鑄模模架的基本結構
1-定模模板螺釘 2-定模座板 3-動模模板螺釘 4-定模套板 5-導柱 6-導套 7-動模套板 8-支撐板 9-墊塊 10-模座螺釘 11-圓柱銷 12-動模座板 13-推板導套 14-推板導柱 15-推桿 16-推桿固定板 17-推板螺釘 18-限位銷 19-復位桿
3.3.2模架設計的基本要求
模架設計的基本要求如下：
（1）模架應有足夠的剛性，在承受壓鑄機鎖模力的情況下，不發(fā)生變形；
（2）模架不宜過于笨重，以便于模具裝拆、修理和搬運；
（3）型腔的反壓力中心應盡可能接近壓鑄機合模力中心，以免壓鑄機受力不均，造成合模不嚴；
（4）模架在壓鑄機上安裝位置應與壓鑄機規(guī)格一致或通用模座規(guī)格一致；
（5）鑲塊與模架邊緣的分型面之間應留有足夠的位置，以設置導柱、導套、禁錮螺釘、銷釘?shù)攘慵?
（6）模具的總厚度必須大于鎖選用壓鑄機的最小合模距離。
3.3.3模架的選擇
模具的大小主要取決于鑄件的大小和結構。對于模具而言，在保證足夠的強度和剛度的條件下，結構越緊湊越好?？梢詮蔫T件的布置在推桿推出的范圍之內及復位桿與型腔保存一定距離的原則來確定模架的大小。通過《壓鑄模具簡明設計手冊》標準模架結構尺寸的參考，設計出了適合該壓鑄件的模架結構尺寸，如下所示：單位mm
主要尺寸W= 300mm L= 300mm
動模座板30030080mm; 定模座板300300115mm;
定模套板30030080mm; 動模套板300300100mm;
復位桿直徑為：25mm; 導柱導套固定段直徑35mm;
固定套板螺釘8 推板螺釘M8 模座螺釘6
4 澆注系統(tǒng)的設計
金屬液在壓力作用下充填型腔的通道稱為澆注系統(tǒng)。它由直澆道、橫澆道、內澆口和余料組成。澆注系統(tǒng)對金屬液的流動方向、溢流排氣條件、模具的熱分布、壓力的傳遞、充填時間的長短和金屬液通過內澆口處的速度等方面起著重要的控制作用和調節(jié)作用。澆注系統(tǒng)不僅決定了金屬液流動的狀態(tài)，而且是影響壓鑄件質量的重要因素。只有在澆注系統(tǒng)確定后才能確定壓鑄模的總體結構，因此設計合理的澆注系統(tǒng)是壓鑄模設計工作中的重要環(huán)節(jié)。
4.1內澆道的設計
4.1.1內澆道的設計原則
在澆注系統(tǒng)的設計中，內澆道的設計最為重要，內澆口的設計主要是確定內澆口的位置、形狀、和尺寸，并預計金屬液充填過程的流態(tài)、可能出現(xiàn)的死角區(qū)和裹氣部位，以便設置適當?shù)囊缌骱团艢庀到y(tǒng)。內澆口的設計原則如下：
有利于壓力的傳遞，內澆道一般設置在壓鑄件的壁厚處。
有利于型腔的排氣，金屬液進入型腔后應先填充深腔難以排氣的部位，而不應立即封閉分型面，溢流槽和排氣槽。
形狀復雜的薄壁鑄件應采用叫薄的內澆口，以保證有足夠的充填速度。對一般結構形狀的鑄件，為保證最終靜壓力的傳遞作用，應采用較厚的內澆口，并設在鑄件的厚處。
金屬液進入型腔后，不正面沖擊型壁和型芯，力求減少動能損耗，避免因沖擊而受侵蝕發(fā)生粘模現(xiàn)象，致使該處過早損壞。
內澆口設置位置應使金屬液充填壓鑄型腔各個部分時流程最短，流向改變最少，以減少充填過程中能量的損耗和溫度的降低.
4.1.2內澆道尺寸與結構形式的確定
內澆道的截面積的計算：
內澆道的截面積的確定是內澆道設計中一個重要的環(huán)節(jié)，目前尚無切實可行的精確計算方法。在生產(chǎn)實踐中，主要結合具體條件按經(jīng)驗選用：
A =0.18G
=0.18*0.09*103
=16.2mm
式中 A----內澆口截面積，mm
G----壓鑄件質量，g。
內澆道的厚度：
內澆口最小厚度不應小于0.15mm，內澆口過薄時，加工時難以保證其加工精度；壓鑄時分型面形成披逢會使內澆口的面積發(fā)生很大的變動。此外，內澆口過薄還會使金屬液凝固過快，在壓鑄件凝固期間壓鑄系統(tǒng)的壓力不能有效的傳遞到壓鑄件上。內澆道的最大厚度一般不大于相連的壓鑄件壁厚。根結合該鑄件的厚度，在本設計中，取。
內澆道的寬度和長度：
內澆口的厚度確定后，根據(jù)內澆口的橫截面積即可計算出內澆口的寬度。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，圓形壓鑄件一般取直徑的0.4~0.6倍，這里取寬度b=10mm。內澆道長度一般取。在本設計中去內澆道的長度
內澆口的結構和形式
根據(jù)對塑件的結構分析和內澆口的設計原則選擇如下形式的內澆口：
圖4-1澆口的形式
4.2直澆道的設計
直澆道的結構與所選的壓鑄機的類型有關，分為臥室冷壓室、立式冷壓室和熱壓室壓鑄機三種直澆道。
4.2.1臥式冷壓室壓鑄機直澆道的設計要點
臥式冷室壓鑄機用直澆道由壓鑄機上的壓室和壓鑄模上的澆口套組成，在直澆道上的這一段稱為余料。臥式冷壓室壓鑄機用直澆道設計要點如下：
直澆道的直徑（澆道套和壓室的內徑） D根據(jù)壓鑄件所需的壓射比壓和壓室的填充程度來確定。
直澆道的厚度H 一般取H=(1/3`1/2)D。
直澆道的起模斜度，長度，開設在澆道套靠近分型面的內孔上。
澆道套的長度一般應小于壓鑄件壓射沖頭的跟蹤距離，以便于余料從澆道套中推出。
直澆道向橫澆道入口應開設在澆道套的上方，防止金屬液在壓射前流入型腔。
4.2.2直澆道尺寸的確定
根據(jù)J113A型臥式冷室壓鑄機，壓室的內徑為30mm,可根據(jù)經(jīng)驗選直澆道的直徑取為30mm,直澆道的厚度取為25mm
4.2.3直澆道的結構形式
直澆道的結構形式如下圖所示：
圖4-2
4.3橫澆道的設計
橫澆道是從直澆道的末端到內澆道之間的一段前通道。橫澆道的作用是將金屬液從直澆道引入內澆道，同時橫澆道中的金屬液還能改善模具熱平衡，在壓鑄件冷卻凝固時起到補縮與傳遞靜壓力的作用。
4.3.1橫澆道的設計要點
橫澆道的設計要點：
1.橫澆道截面積從直流道起向內澆道方向逐漸縮小。
2.橫澆道截面積在任何情況下都不應小于內澆道的截面積。
3.橫澆道應具有一定的厚度和長度。
4.金屬液通過橫澆道時熱量損失應盡可能地小，以保證橫澆道在壓鑄件和內澆道之后凝固。
5.根據(jù)工藝上的需要可設置盲澆道，以達到改善模具的熱平衡，容納冷污金屬液，涂料殘渣和空氣的目的。
4.3.2橫澆道的基本形式
在該鑄件中，我們采用等寬澆道，等寬澆道是扇形澆道的一種特殊形式，澆口中心部位流量較大，澆道截面積保持不變，以保持金屬液在澆道內流速不變或均勻加速。如下圖所示
圖4-3
4.3.3橫澆道尺寸的選擇
橫澆道尺寸的選擇如下表所示：
截面形狀
計算公式
說明
W=3A/D 一般
W=(1.25～1.6) A/h 最小
D≥(1.5～2)H
=10～5
=2～3mm
A--內澆口截面積（mm）
W--橫澆道邊長尺寸（mm）
--橫澆道深度（mm）
H—壓鑄件平均壁厚（mm）
--出模斜度（）
--圓角半徑（mm）
對于該壓鑄件，取D=10mm, =2mm
橫澆道的長度一般取，本設計中取L=30mm。
4.4排氣槽的的設計
壓鑄生產(chǎn)時，金屬液的填充速度非?？?，型腔的填充時間非常短，型腔中的空氣以及涂料揮發(fā)產(chǎn)生的氣體的排除是一個及其重要的問題。設置排氣槽的目的是為了在金屬液充填過程中將型腔中的氣體盡可能多的排出模具，以減少和防止壓鑄件氣孔缺陷的產(chǎn)生。
通常排氣槽設在分型面上，只要金屬液充填過程中不過早地封閉排氣槽，型腔內的氣體就能得到很好的排除。分型面上的排氣槽可以直接從型腔引出，也可以開設在溢流槽外側。通過分析和根據(jù)相關經(jīng)驗值，本設計中排氣槽設計的深度為0.12mm，寬度為20mm [10]。
5成形零件的設計
5.1 成形零件的結構
壓鑄模具成型零件的結構可分為整體式和鑲拼式。
整體式是成型部分的型腔直接在整塊模板上加工而成，它具有模具結構簡單，外形尺寸小，強度剛度高，不易變形，壓鑄件表面光滑平整、減少模具的裝配工作量、縮小模具的外形尺寸、易于設置冷卻水管等特點。主要應用于小型、簡單、精度要求不高的模具。
鑲拼式是成型部分的型腔和型芯又鑲塊鑲拼，裝入模具的套板內加以固定而成。根據(jù)組合情況鑲拼式結構又可分為整體鑲拼式和組合鑲拼式。該結構具有簡化加工工藝、合理使用耐熱模具鋼，降低成本；有利于易損件的更換和修理；拼合處的適當間隙有利于排除型腔內的氣體等優(yōu)點。因而廣泛應用于各種形式的壓鑄模中。但鑲拼式結構也存在一些新的問題，過多的鑲塊拼合面則會增加裝配時的困難，難以保證組合安裝精度；鑲拼處的縫隙易產(chǎn)生飛邊，既影響模具使用壽命，又會增加鑄件去毛刺的工作量；模具的熱擴散條件變差等。
5.2成型零件結構的設計
5.2.1凹模的結構設計
凹模屬于成型零件的外表面的成型零件。按凹模結構的不同可以將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對鑄件的結構分析，該鑄件體積中等，且為一模兩件式模具，一般都將每個凹模獨立壓入定模板中。因此，本設計中采用整體式凹模。
5.3成型零件工作尺寸的計算
5.3.1鑄件收縮率
壓鑄過程中，金屬由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，必然存在體積收縮，因此設計模具時必須考慮壓鑄件的收縮率。壓鑄件的收縮率按一下公式計算。
其中A--模具的成型尺寸，mm；
A--鑄件的尺寸，mm；
因為本鑄件是鋁合金，代入數(shù)值，得
5.3.2成型部分尺寸計算
（1）型腔尺寸：由于型腔磨損后尺寸變大，在計算型腔尺寸時應保持壓鑄件外形尺寸接近于最小極限尺寸。其計算公式為：
其中 、--型腔尺寸和型腔深度尺寸，mm；
D 、H--壓鑄件外形的最大極限尺寸，mm；
--壓鑄件尺寸公差，mm，
--成型部分模具制造公差，mm；
--尺寸補償和磨損系數(shù)計算值，mm。
對于本鑄件，主要尺寸計算如下：
型腔的尺寸56：
=（56+560.5%-0.70.74）
=55.76mm
型腔的尺寸：
=（11+110.5%-0.70.43）
=10.75mm
型腔的尺寸26：
=（26+260.5%-0.70.52）
=25.77
型腔的高度尺寸68.3：
=（68.3+68.30.5%-0.70.74）
=68.12mm
型腔的高度尺寸66.1：
=(66.1+66.10.5%-0.70.74)
=65.91mm
型腔的高度尺寸72.3：
=（72.3+72.30.5%-0.70.74）
=72.14mm
（2）型芯尺寸：由于型芯磨損后尺寸變小，在計算型芯尺寸時，應保持壓鑄件內尺寸接近最大極限尺寸。起計算公式如下：
其中 d、h--壓鑄件內形的最小極限尺寸，mm；
--為鑄件收縮率，%；
--壓鑄件尺寸公差，mm；
--成型部分模具制造公差，mm；
0.7--尺寸補償和磨損系數(shù)補償值，mm。
型芯尺寸16的孔：
=（16+160.5%+0.70.43）
=16.38mm
型芯尺寸7的孔：
=（7+70.5%+0.70.36）
=7.29mm
型芯尺寸58的孔：
=（58+580.5%+0.70.74）
=58.81mm
型芯尺寸65的孔：
=（65+650.5%+0.70.74）
=65.84mm
5.4成型零件鋼材的選用以及熱處理
根據(jù)對成型鑄件的綜合分析，該鑄件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮他的機械加工性能和拋光性能。此壓鑄模選用3Cr2W8V,HRC45-50，氮化處理。將工件放入沈丹介質中加熱，使氮原子滲入工件表面，從而是工件表層形成高硬度的氮化物，從而提高工件表面的硬度、耐磨度和耐蝕性等性能。該材料屬熱做磨具鋼，強度要求較高，因此必須滲氮處理。
7 推出機構的設計
7.1推出機構的分類，組成及設計要點
7.1.1推出機構的組成
在壓鑄的每個環(huán)節(jié)，都必須有將鑄件從模具型腔中脫出的工序，而用來完成這一工序的機構稱為推出機構。推出機構主要由推出元件、復位元件、限位元件、導向元件、結構元件等組成。
7.1.2推出機構的分類
推出機構按其基本的傳動形式，可分為機動推出，液壓推出和手動推出三類。又可以根據(jù)不同的推出元件，分為推桿推出機構，推管推出機構，推件板推出機構等。
7.1.3推出機構的選用
根據(jù)鑄件的結構特點，可以選擇用推桿推出機構。推桿材料選用T8A，HRC50-55. 推桿推出機構部位設置要點
推桿應合理分布，使鑄件各部位的受推壓力均衡；
鑄件有深腔和包緊力大的部位，要慎重選擇推桿的直徑和數(shù)量，同時推桿兼排氣、溢流作用；
避免在鑄件重要表面和基準表面設置推桿，可以在增設的溢流槽上設置推桿；
推桿的推出位置避免與活動型芯發(fā)生干涉；
必要時，在澆道上應合理布置推桿；有分流錐時，在分流錐部位應設置推桿；
推桿的布置應考慮模具成型零件有足夠的強度；
推桿直徑d 應比成型尺寸 d小0.4～0.6mm ；推桿邊緣與成型立壁保持一個小的距離；形成一個小臺階，可以避免竄入金屬。
7.2推桿的設計
7.2.1推桿的形式與截面形狀
根據(jù)鑄件被推出時所作用的部位不同，推桿推出端形狀也不相同。常用的推桿推出端形狀有：平面形、圓錐形、凹面形、凸面形、削面形、斜鉤形等。該壓鑄件內部平坦，因此選用平面形。常見的推桿推出端截面形狀有：圓柱形、扁平形、半圓形、方形、扇形、平圓形等。本壓鑄件采用圓柱形。
7.2.2推桿尺寸的確定
推出時為鑄件不變形不損壞，應從鑄件和推桿兩部分來考慮。對鑄件而言應該有足夠的強度承受每個推桿所賦予的載荷。根據(jù)鑄件的許用應力可以算出所需推桿的總橫截面積，從而確定所需推桿的數(shù)目和直徑。
推桿截面積的計算可根據(jù)公式：
式中，是推桿承受的總推力；為推桿的數(shù)目；是許用應力，鋁合金的許用應力。在該鑄件的設計中，可以根據(jù)鑄件的材料和大小查出推出力=5000N，可以根據(jù)上面的公式算出推桿的直徑大約為d=5mm
7.3推出機構的復位和導向
在壓鑄的每一個工作循環(huán)中，推出機構推出鑄件后，都必須準確地恢復到原來的位置。這個動作通常是借助復位桿來實現(xiàn)的，并用擋釘作最后定為，以便推出機構在合模狀態(tài)下處于準確可靠的位置。
復位機構設計應使擋釘?shù)认尬辉M可能設置在逐漸投影面積之內。復位桿、導向元件及限位元件要均勻分布，以使推桿板受力均衡。
本次設計中，采用四根直徑為25mm復位桿，復位桿材料選用T8A，HRC50-55。
8 向與定位機構的設計
8.1導柱和導套設計的基本要求
導柱和導套設計的基本要求：
1.導柱應具有足夠的剛度，保證動、定模在安裝和合模時的正確位置。
2.導柱應高于型芯高度，以避免型芯在模具合模、搬運時受到損壞。
3.為了便于取出鑄件，導柱一般裝置在定模上。
4.模具采用卸料板卸料時，導柱設置在動模上，以便于卸料板在導柱上滑動進行卸料。
5.臥式壓鑄機上采用中心澆口的模具，導柱設置在定模座板上
8.2導柱的結構及材料的選擇
壓鑄模的導向機構用于動、定模之間的開、合模導向和脫模機構的運動導向。按作用分為模外定位和模內定位。本模具所成型的鑄件結構比較簡單，鑄件的精度要求不高，沒有與其他鑄件相配合的部分。因此，模具的定位精度要求不是很高，可采用模架本身所帶的定位結構。根據(jù)鑄件的大小，選擇導柱為。它的結構如下圖所示：
圖7-1
導柱必須具有足夠的抗彎強度且表面要耐磨，心部要韌，因此導柱的材料大都采用低碳鋼（20鋼）滲碳淬火或者碳素工具鋼（T8，T10）淬火處理。硬度為。另外導柱的端部常設計成錐形或者半球形，便于導柱順利地進入導套。
8.3導套的結構和材料的選擇
為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前端倒一圓角R。導向孔最好打通，否則，導柱進入未打通的導向孔時，孔內的空氣無法及時排出，而產(chǎn)生壓力，給導柱的進入造成阻力。導套的結構如下圖所示：
套可用耐火剛或者銅等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導柱、導套被拉毛。
9 冷卻水道的設計
壓鑄生產(chǎn)效率與壓鑄件的質量在很大的程度上取決于模溫的調節(jié)。調節(jié)模溫是為了獲得合理的溫度場分布，達到順序凝固的要求。在大、中型或壁厚鑄件和大批量連續(xù)生產(chǎn)中，為了保存壓鑄件的優(yōu)質高產(chǎn)，應在模具內設置冷卻系統(tǒng)，使熱量隨著冷卻介質循環(huán)流動而迅速排除。
9.1模具的冷卻方法
壓鑄模的冷卻系統(tǒng)用于冷卻模具，帶走壓鑄生產(chǎn)過程中金屬液傳遞給模具的過多熱量，使模具冷卻到最佳的工作溫度。模具的冷卻方法有水冷、風冷、用傳熱系數(shù)高的合金冷卻等。在本鑄件的設計中，采用了水冷的方法。
9.2冷卻水道的直徑
設置冷卻水道既要傳熱效率高，又要防止由于急冷急熱的影響而鑲塊熱疲勞產(chǎn)生裂痕。兩者兼顧，冷卻水道的直徑一般為，水道冷卻孔壁與型腔壁之間的距離一般大于15mm。由于鑄件的形狀、壁厚和復雜程度等各種因素的影響，壓鑄模的各部分的熱狀態(tài)有很大的區(qū)別。因此應根據(jù)型腔的熱流量特征將壓鑄模和型腔分為不同的區(qū)域，并對各個區(qū)域分別設計計算。在本鑄件的設計中，取冷卻水道的直徑為。
10模具的裝配圖
主視圖
1-動模座板 2-推板 3-推桿固定板 4- 墊塊 5-支撐板 6-內六角螺釘7-滑塊定位板 8-彈簧
9-螺栓 10-銷釘 11-楔緊塊 12-定模座板 13-定模套板 14-斜導柱 15-小型芯 16-澆道鑲塊 17-澆口套 18- 拉料桿 19-分流梭 20-小型芯2 21-活動型芯 22-滑塊
模具左視圖
模具俯視圖
結束語
通過本次畢業(yè)設計，在理論知識的指導下，結合認識實習和生產(chǎn)實習中所獲得的實踐經(jīng)驗，通過查閱大量相關資料的基礎上，在老師和同學的幫助下，認真獨立地完成了本次畢業(yè)設計。在本次設計過程中，通過自己實際的操作技術，對以前所學的專業(yè)知識有了更進一步的了解，更深刻的認識，通過這次的設計，能夠把自己所學的知識比較系統(tǒng)的聯(lián)系起來，同時也認識到自己很多的不足之處。通過這次設計才深刻體會到以前所學的專業(yè)知識在實際生產(chǎn)中是多么的有用，而且都是摩羯設計與制造最基礎、最根本的知識。
本次的設計是一個轉子支架壓鑄件的模具設計。從拿到壓鑄件開始，就進行零件的測量及三維造型。只有通過實際操作才能檢驗你所學的知識，通過對零件的三維造型，讓我對于NX UG的操作有了更進一步的提升。在接下來的模具設計中，通過參考相關的設計手冊，技術手冊，相關的案例并結合本次設計的壓鑄件，進行了相關計算后定出總體方案并進行模具裝配圖的二維圖的繪制。在這期間翻閱了很多的書籍和各種設計資料。在某種意義上講，通過本次的畢業(yè)設計的訓練，也培養(yǎng)和鍛煉了自己的查閱資料、獲取有價值信息的能力。
總之，通過本次畢業(yè)設計的鍛煉，使我對模具設計與制造的整個過程都有了比較深刻的認識和比較全面的掌握。使我接受了一個模具專業(yè)的畢業(yè)生應該有的鍛煉和考查。我很感謝學校和老師給我這次鍛煉機會。
致謝
為期一個學期的畢業(yè)設計已接近尾聲，我的四年大學生涯也即將畫上句號，此刻我心中卻有些悵然若失，因為那些熟悉的老師和可愛的同學們，我們也即將揮手告別了。四年間，無論是學習，還是工作生活上遇到的問題，恩師們都會給以悉心的指導和幫助，讓我倍受感動。從某種意義上可以說，今日的畢業(yè)設計其實從大一時已經(jīng)開始了，材料系的老師們，給我四年的學習、成長創(chuàng)造了一個良好的環(huán)境，引導我充分利用學校的學習資源，去發(fā)展、充實自我，而不曾虛度光陰。在此，我真誠的向你們道一聲：“謝謝！”。
本次畢業(yè)設計過程中，林紀宗老師嚴格要求我們，百忙之中悉心指導，向我們傳授了模具設計的理念，我才得以順利完成本次設計。在論文寫作過程中，XXX老師不僅給予細心的指導，還給我們提供了許多寶貴參考資料，在此，我向林老師表示衷心的感謝！
另外，我還要向XXXXX班的所有同學表示衷心的感謝，感謝你們四年來的朝夕相伴，以及對我的關心和幫助，讓我在四年的大學生活中，學習和生活都有了質的提高。最后感謝母校——XXXX學院四年來對我的栽培。在此祝愿各位老師、同學工作順利，事業(yè)蒸蒸日上；祝愿母校桃李芬芳滿天下！
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