毕业设计-基于UG的基座压铸模设计

浙江万里学院继续教学学院

毕业设计

(2015届)

设计题目 基于

UG的基座压铸模设计

专业班级 模具设计与制造 学生姓名 李立 学号 1321231502 指导教师 职称 指导教师 职称 完成日期 2015 年 2 月 26 日

基于UG的基座压铸模设计

李 立

（浙江万里学院继续教学学院模具设计与制造专业）

2015年2月

摘 要

压力铸造是目前成型有色金属铸件的重要成型工艺方法。压铸的工艺特点是铸件的强度和硬度较高，形状较为复杂且铸件壁较薄，而且生产率极高。压铸模具是压力铸造生产的关键，压铸模具的质量决定着压铸件的质量和精度，而模具设计直接影响着压铸模具的质量和寿命。因此，模具设计是模具技术进步的关键，也是模具发展的重要因素。

根据零件的结构和尺寸设计了完整的模具。设计内容主要包括：浇注系统设计、成型零件设计、抽芯机构设计、推出机构设计以及模体结构设计。根据铸件的形状特点、零件尺寸及精度，选定了合适的压铸机，通过准确的计算并查阅设计手册，确定了成型零件以及模体的尺寸及精度，在材料的选取及热处理要求上也作出了详细说明，并在结合理论知识的基础上，借助于计算机辅助软件绘制了各部分零件及装配体的立体图和工程图,以保障模具的加工制造。

关键词：压力铸造；压铸模具；铝合金铸件

目 录

1 引言 .......................................................................................................................... 1 1.1 课题意义 ............................................................................................................ 1 1.1.1 压力铸造的特点 ........................................................................................ 1 1.1.2 压铸模具设计的意义 ................................................................................. 2 1.2 压铸发展历史、现状及趋势 ............................................................................ 2 1.2.1 压铸的发展历史 ......................................................................................... 2 1.2.2 我国压铸产业的发展 ................................................................................. 3 1.2.3 压铸产业的发展趋势 .............................................. 错误！未定义书签。 1.3 毕业设计内容 .................................................................................................... 5 2 压铸模具的整体设计 .............................................................................................. 6 2.1 铸件工艺性分析 ................................................................................................. 6 2.1.1 铸件立体图 ................................................................................................. 6 2.1.2 浇注位置的确定 ......................................................................................... 6 2.2 压铸成型过程及压铸机选用 ......................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 卧式冷室压铸机结构 .............................................. 错误！未定义书签。 2.2.2 压铸成型过程 ............................................................................................. 7 2.2.3 压铸机型号的选用及其主要参数 ............................................................. 8 2.3 浇注系统设计 .................................................................................................... 9 2.3.1 带浇注系统铸件立体图 ......................................... 错误！未定义书签。 2.3.2 内浇口设计 ................................................................................................ 9 2.4 压铸模具的总体结构设计 .............................................................................. 21 3 成型零件及斜滑块结构设计 ............................................. 错误！未定义书签。 3.1 成型零件设计概述 ......................................................... 错误！未定义书签。 3.2 浇注系统成型零件设计 ................................................. 错误！未定义书签。 3.3 铸件成型零件设计 ......................................................... 错误！未定义书签。 3.4 斜滑块机构设计 ............................................................. 错误！未定义书签。 4 推出机构和模体设计 ........................................................... 错误！未定义书签。 4.1 推出机构设计 ................................................................. 错误！未定义书签。 4.2 模体设计 ......................................................................... 错误！未定义书签。 4.3 模具总装图及工作过程模拟 ......................................... 错误！未定义书签。 5 结论 ........................................................................................................................ 20 参考文献 ...................................................................................................................... 21

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1 引言

随着铝制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业等各行业 广泛应用，对压铸模具的需求日益增加，压铸模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经成为一个国家制造业水平的重要标志之一。以社会实际产品为课题，设计一副能够生产所给压铸件、结构合理、能保证制品的精度、表面质量的压铸模具，能熟练使用UG 、AUTOCAD等CAD,CAE绘图软件。使学生在铝压铸结构设计、铝压铸成型工艺分析、铝压铸模具数字化设计、铝压铸模具零件的选材、热处理、铝压铸模具零件的制造，为缩短工作适应期奠定坚实的基础。

1.1课题意义

1.1.1 压力铸造的特点

高压力和高速度是压铸中熔融合金充填成型过程的两大特点。压铸中常用的压射比压在几兆帕至几十兆帕范围内，有时甚至高达500MPa。其充填速度一般在0.5～120m/s范围内，它的充填时间很短，一般为0.01～0.2s，最短的仅为千分之几秒。因此，利用这种方法生产的产品有着其独特的优点。可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件。其压铸出的最小壁厚：锌合金为0.3mm；铝合金为0.5mm。铸出孔最小直径为0.7mm。铸出螺纹最小螺距0.75mm。对于形状复杂，难以或不能用切削加工制造的零件，即使产量小，通常也采用压铸生产，尤其当采用其他铸造方法或其他金属成型工艺难以制造时，采用压铸生产最为适宜。铸件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。铸件的尺寸精度为IT12～IT11面粗糙度一般为3.2～0.8μm，最低可达0.4μm。因此，个别压铸件可以不经过机械加工或仅是个别部位加工即可使用。

压铸的主要优点是：

(1)铸件的强度和表面硬度较高。由于压铸模的激冷作用，又在压力下结晶，因此，压铸件表面层晶粒极细，组织致密，所以表面层的硬度和强度都比较高。

压铸件的抗拉强度一般比砂型铸件高25%～30%，但收缩率较低。

(2)生产率较高。压力铸造的生产周期短,一次操作的循环时间约5 s～3 min ,

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这种方法适于大批量生产。

虽然压铸生产的优势十分突出，但是，它也有一些明显的缺点：

(1)压铸件表层常存在气孔。这是由于液态合金的充型速度极快，型腔中的气体很难完全排除，常以气孔形式存留在铸件中。因此，一般压铸件不能进行热处理，也不宜在高温条件下工作。这是由于加热温度高时，气孔内的气体膨胀，导致压铸件表面鼓包，影响质量与外观。同样，也不希望进行机械加工，以免铸件表面显露气孔。

(2)压铸的合金类别和牌号有所限制。目前只适用于锌、铝、镁、铜等合金的压铸。而对于钢铁材料，由于其熔点高，压铸模具使用寿命短，故钢铁材料的压铸很难适用于实际生产。至于某一种合金类别，由于压铸时的激冷产生剧烈收缩，因此也仅限于几种牌号的压铸。

(3)压铸的生产准备费用较高。由于压铸机成本高，压铸模加工周期长、成本高，因此压铸工艺只适用于大批量生产。 1.1.2压铸模具设计的意义

模具是压铸件生产的主要工具，因此在设计模具时应尽量注意使模具总体结构及模具零件结构合理，安全可靠，便于制造生产，压铸模浇排系统需合理设计。模具的加工、装配要到位，配合需适当，压铸模具的优化也是一个重要方面。压铸模具的优良程度很大程度上取决浇注系统以及排溢系统的设计。压铸生产中，因为模具浇道形状、浇口与排溢口位置及压铸力等控制参数选择不合理导致压铸件缩孔、冷隔或者气孔等缺陷的情况常有出现。而对浇道和排溢口的形状、大小、位置以及压铸机压射工艺参数经过优化后可以大大减少这些缺陷。综上所述，压铸模具的合理设计对于生产出高质量的铸件具有重要意义。

1.2压铸发展历史、现状及趋势

1.2.1压铸的发展历史

压铸始于19世纪，其最初被用于压铸铅字。早在1822年，威廉姆·乔奇（Willam Church）博士曾制造一台日产1.2～2万铅字的铸造机，已显示出这种工艺方法的生产潜力。1849年斯图吉斯（J. J. Sturgiss）设计并制造成第一台手动活塞式热室压铸机，并在美国获得了专利权。1885年默根瑟（Mersen-thaler）研究了以前的专利，发明了印字压铸机，开始只用于生产低熔点的铅、锡合金铸字，到19世纪60年代用于锌合金压铸零件生产。压铸广泛应用于工业生产还只是上世纪初，用于现金出纳机、留声机和自行车的产品生产。1904年英国的法兰克林（H. H. Franklin）公司开始用压铸方法生产汽车的连杆轴承，开创了压铸

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零件在汽车工业中应用的先例。1905年多勒（H. H. Doehler）研制成功用于工业生产的压铸机、压铸锌、锡、铜合金铸件。随后瓦格纳（Wagner）设计了鹅颈式气压压铸机，用于生产铝合金铸件。这种压铸机是利用压缩空气推送铝合金经过一个鹅颈式通道压入模具内，但由于密封、鹅颈通道的粘咬等问题, 这种机器没有得到推广应用。但这种设计是生产铝合金铸件的第一次尝试。20世纪20年代美国的Kipp公司制造出机械化的热室压铸机，但铝合金液有浸蚀压铸机上钢铁零部件的倾向，铝合金在热室压铸机上生产受到限制。1927年捷克工程师约瑟夫·波拉克（Jesef Pfolak）设计了冷压室压铸机，由于贮存熔融合金的坩锅与压射室分离，可显著地提高压射力，使之更适合工业生产的要求，克服了气压热压室压铸机的不足之处，从而使压铸技术向前迈出重要一步。20世纪50年代大型压铸机诞生，为压铸业开拓了许多新的领域。随着压铸机、压铸工艺、压铸型及润滑剂的发展，压铸合金也从铅合金发展到锌、铝、镁和铜合金，最后发展到铁合金，随着压铸合金熔点的不断增高而使压铸件应用范围也不断扩大。 1.2.2我国压铸产业的发展

我国压铸工业在近半个世纪的发展中有了长足的进步。作为一个新兴产业，其每年都以8%～12%的良好势头快速发展。目前，我国拥有压铸厂点及相关企业2600余家，压铸机近万台，年产压铸件50余万吨。其中铝压铸件占67.0%、锌压铸件31.2%、铜压铸件1.0%、镁压铸件0.8%。我国的压铸厂点及相关企业中，压铸厂点2000余家，占企业总数的80%以上，压铸机及辅助设备企业、模具企业、原辅材料企业近398家，占13.7%，科研、大专院校、学会等其他单位合计112个，占总数的3.8%。压铸机生产方面，我国约有压铸机生产企业20多个，年生产能力超过1000台，压铸机的供应能力很强。其中的中小型压铸机的质量较好，大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口，2000吨以上的压铸机正在研制中。种种情况表明，中国的压铸产业已经相当庞大。

但是，与压铸强国相比，中国的压铸业还有着较大的差距。中国压铸企业的规模较小，企业素质不高，技术水平落后，生产效率较低。虽然与美国、日本等压铸先进国家相比，我国压铸件的生产占有一定的数量优势，但我国压铸企业以小型工厂为主，因此在管理水平和工作效率上，较之有很大的差距。另外，虽然我国生产的中小型压铸机质量较好，但大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口，每年进口压铸机100台以上[6]。由此可见，我国不能算作压铸强国，只能是压铸大国。

近年来，由于中国工业的迅速发展，压铸产业已经逐渐向很多市场迈进。以中国的轿车工业压铸市场为支柱，中国的压铸业已经向摩托车行业、农用车行业、

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基础设施建设市场、玩具市场、家电产业等多个方向快速拓展，其势头方兴未艾。 1.2.3压铸产业的发展趋势

由于整个压铸过程都是在压铸机上完成，因此，随着对压铸件的质量、产量和扩大应用的需求，开始对压铸设备提出新的更高的要求，传统压铸机已经不能满足这些要求，因此，新型压铸机以及新工艺、新技术应运而生。例如，为了消除压铸件内部的气孔、缩孔、缩松，改善铸件的质量，出现了双冲头（或称精、速、密）压铸；为了压铸带有镶嵌件的铸件及实现真空压铸，出现了水平分型的全立式压铸机；为了提高压射速度和实现瞬时增加压射力以便对熔融合金进行有效地增压，以提高铸件的致密度，而发展了三级压射系统的压铸机。又如，在压铸生产过程中，除装备自动浇注、自动取件及自动润滑机构外，还安装成套测试仪器，对压铸过程中各工艺参数进行检测和控制。它们是压射力、压射速度的显示监控装置和合型力自动控制装置以及电子计算机的应用等。以下介绍的便是压铸行业中出现的新工艺技术。

(1)真空压铸

真空压铸是利用辅助设备将压铸型腔内的空气抽除且形成真空状态，并在真空状态下将金属液压铸成形的方法。其真空度通常在380～600毫米汞柱的范围内，可以通过机械泵获得。而对于薄壁与复杂的铸件，真空度应该更高。由于型腔抽气技术的圆满解决，真空压铸在20世纪50年代曾盛行一时，但后来应用不多。目前，真空压铸只用于生产要求耐压、机械强度高或要求热处理的高质量零件，其今后的发展趋向是解决厚壁铸件和消除热节部位的缩孔，从而更有效地应用于可热处理和可焊接的零件。

真空压铸的特点是：显著减少了铸件中的气孔，增大了铸件的致密度，提高了铸件的力学性能，并使其可以进行热处理。消除了气孔造成的表面缺陷，改善了铸件的表面质量。可减小浇注系统和排气系统尺寸。由于现代压铸机可以在几分之一秒内抽成需要的真空度，并且随着铸型中反压力的减小，增大了铸件的结晶速度，缩短了铸件在铸型中的停留时间。因此，采用真空压铸法可提高生产率10%～20%.采用真空压铸时，镁合金减少了形成裂纹的可能性（裂纹时镁合金压铸时很难克服的缺陷之一，经常发生在型腔通气困难的部位），提高了它的力学性能，特别是可塑性。

（2）充氧压铸

国外在分析铝合金压铸件的气泡时发现，其中气体体积分数的90%为氮气，而空气中的氮气体积分数应为80%，氧气的体积分数为20%。这说明气泡中部分氧气与铝液发生了氧化反应。因此出现了充氧压铸的新工艺。

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充氧压铸是消除铝合金压铸件气孔，提高铸件质量的一个有效途径。所谓充氧压铸是在铝液充填型腔，用氧气充填压室和型腔，以置换其中的空气和其他气体，当铝金属液充填时，一方面通过排气槽排出氧气，另一方面喷散的铝液与没有排除的氧气发生化学反应而产生三氧化二铝质点，分散在压铸件内部，从而消除不加氧时铸件内部形成的气孔。这种三氧化二铝质点颗粒细小，约在1μm以下，其重量占铸件总重量的0.1%～0.2%,不影响力学性能，并可使铸件进行热处理。

（3）精速密压铸

精速密压铸是一种精确地、快速的和密实的压铸方法，又称套筒双冲头压铸法。国外在20世纪60年代中期开始在压铸生产中应用这一方法。精密速压铸法在很大程度上消除了气孔和缩松这两种压铸件的基本缺陷，从而提高了压铸件的使用性能，扩大了压铸件的应用范围。

（4）半固态压铸

半固态压铸是当金属液在凝固时，进行强烈的搅拌，并在一定的冷却速率下获得50%左右甚至更高的固体组分浆料，并将这种浆料进行压铸的方法。

半固态压铸的出现，为解决钢铁材料压铸模寿命低的问题提供了一个方法，而且对提高铸件质量、改善压铸机鸭舌系统的工作条件，都有一定的作用，所以是用途的一种新工艺。

1.3毕业设计内容

本课题设计内容是铝合金基座铸件压铸模具设计，主要包括浇注系统和排溢系统，成形零件，抽芯机构，推出机构以及模体结构等，其设计步骤如下：

（1）设计压铸模具总体结构； （2）设计浇注系统； （3）设计成型零件系统； （4）设计抽芯系统机构；

（5）设计模体、顶出及复位机构。

主要设计方法为：运用UG绘制整个模具的装配图、立体图和具体的零件图、立体图。然后对整个模具的工作过程进行模拟以保证其动作过程灵活。

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2 压铸模具的整体设计

2.1 铸件工艺性分析

2.1.1 铸件立体图

所用零件为铝合金基座，材料ADC12，铸造精度CT7，铸件中心是一个较深的型腔，侧壁有凸台，凸台上有直径为80mm的通孔。壳体的底端有4个直径为30mm的小孔，铸件平均壁厚3.8mm，其立体图如图2-1。

图2-1 铸件立体图

2.1.2 浇注位置的确定

铸件中心有型芯，所以不宜采用中心浇注，因此采用底端浇注，浇注位置选在平台的端面。

2.2 压铸成型过程及压铸机选用

2.2.1 卧式冷室压铸机结构

卧式冷室压铸机基本组成如图2-2所示。

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图2-2 卧式冷室压铸机

1—增压器；2—蓄能器；3—压射缸；4—压射冲头；5—压室；6—定座板；7—拉杆；8—动座板；9—顶出缸；10—曲肘机构；11—支承座板；12—模具高度；13—合模缸；14—机体；15—控制柜；16—电机及泵

此类压铸机的基本结构分为5部分：

(1)压射机构 主要作用是在高压力下将熔融的金属液压入型腔的压射机构。压射压力、压射速度等主要工艺参数都是通过它来控制的，其中包括压室、压射冲头、压射缸、增压器和蓄能器。

(2)合模机构 其作用是实现压铸模的开启和闭合动作，并在压射成型过程中具有足够而可靠的锁模力，以防止在高压压射时，模具被推开或发生偏移。

(3)顶出机构 在压铸件冷却固化成型并开启模具后，顶出缸驱动压铸模的推出机构，将成型压铸件及浇注余料从模具中顶出，并脱出模体，其中包括顶出缸和顶杆。

(4)传动系统 通过液压传动或机械传动完成压铸过程中所需要的各种动作。包括电机、各种液压泵及机械传动装置。

(5)控制系统 控制系统控制柜指令液压系统和机械系统的传动元件，按压铸机压射过程预定的工艺路线和运行程序动作，将液压动作和机械动作有机的结合起来，完成准确可靠、协调安全的运行规则[12]。 2.2.2 压铸成型过程

卧式冷室压铸机的压住成型过程主要分为4个步骤，如图2-3所示。

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(a)合模过程 (b)压射过程

(c)开模过程 (d)铸件推出过程

图2-3 压铸成型过程

(a)合模过程 压铸模闭合后，压射冲头1复位至压室2的端口处，将足量的液态金属3注入压室2内。

(b)压射过程 压射冲头1在压射缸中压射活塞高压作用下，推动液态金属3通过压铸模4的横浇道6、内浇口5进入压铸模的型腔。金属液充满型腔后，压射冲头1仍然作用在浇注系统，使液态金属在高压状态下冷却、结晶、固化成型。

(c)开模过程 压铸成型后，开启模具，使压铸件脱离型腔，同时压射冲头1将浇注余料顶出压室。

(d)推出铸件过程 在压铸机顶出机构作用下，将压铸件及其浇注余料顶出，并脱离模体，压射冲头同时复位。 2.2.3压铸机型号的选用及其主要参数

本课题设计的压铸件在分型面的投影面积为729cm2,压铸件的重量为5.20kg,动模板最小行程为108mm,采用常用的卧式冷室压铸机。

压铸机主要参数如下：压射力为368～600kN；压室直径为70～100mm；最大浇注量（铝）为9kg；浇注投影面积为403～1649；动模板行程为600mm；拉缸内空间水平?垂直为750mm?750mm。

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2.3 浇注系统设计

压铸模浇注系统是将压铸机压室内熔融的金属液在高温高压高速状态下填充入压铸模型腔的通道。它包括直浇道、横浇道、内浇口、以及溢流排气系统等。它能调节充填速度、充填时间、型腔温度，因此它决定着压铸件表面质量以及内部显微组织状态，同时也影响压铸生产的效率和模具的寿命。 2.3.1 带浇注系统铸件立体图

铸件立体图如图2-4所示，溢流槽设于分型面四个对角处，用于有序的排除型腔中的气体和排除并容纳冷污的金属液以及其他氧化物。

图2-4 带浇注系统铸件

2.3.2 内浇口设计 （1）内浇口速度

由参考文献查得，铝合金铸件内浇口充填速度选取为40m/s。

（2）充填时间

经计算，压铸件的平均壁厚约为3.8mm，利用参考文献中的经验公式。

t=35(b-1)

（2-1）

式中t-充填时间，ms；b-压铸件平均壁厚，mm

可求出t=35(3.8-1)=98ms≈0.1s。 （3）内浇口截面积的确定

内浇口截面积的确定可由公式（2-2）得出：

的推荐值为30～50m/s，

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式中：

—内浇口横截面积，cm2；G—通过内浇口金属液的总质量，g；

；

—型腔的充填速度，cm/s。

?—液态金属的密度，g/cm3； —内浇口流速，cm/s； —型腔的填充时间，

s；V—通过内浇口金属液的体积，

计算得出数值如下：

(4)内浇口厚度、长度、宽度的确定

由内浇口厚度、宽度和长度的经验数值表，适当选取此锌合金铸件内浇口厚度为2.5mm，长度为22.5mm，宽度为100mm。

2.4 压铸模具的总体结构设计

压铸模由定模和动模两个主要部分组成。定模固定在压铸机压室一方的定模座板上，是金属液开始进入压铸模型腔的部分，也是压铸模型腔的所在部分之一。定模上有直浇道直接与压铸机的喷嘴或压室连接。动模固定在压铸机的动模座板上，随动模座板向左、向右移动与定模分开和合拢，一般抽芯和铸件顶出机构设于其内。

压铸模具的基本结构及零件，它通常包括以下六个部分。

（1）成型零件部分。在合模后，由动模镶块和型腔镶块形成一个构成压铸件形状的空腔，通常称为成型镶块。构成成型部分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，如图中的镶块、主型芯、小型芯以及侧型芯等。有时成型零件还构成浇注系统的一部分，如内浇口、横浇道、溢流口和排气道等。

（2）浇注系统。浇注系统是熔融金属由压铸机压室进入压铸模成型空腔的通道，如图中浇口套、浇道镶块以及横浇道、内浇口、排溢系统等。

由于成型零件和浇注系统的零件均与高温的金属液直接接触，所以它们应选用经过热处理的耐热钢制造。

（3）模体结构。各种模板、座架等构架零件按一定程序和位置加以组合和固定，将模具的各个结构件组成一个模具整体，并能够安装到压铸机上，如图中的垫块、支撑板、动模压板、定模套板、定模座板和动模座板等。

导柱和导套是导向零件，又被称为导准零件。它们的作用是引导动模板与定模板在开模和合模时能沿导滑方向移动，并准确定位。

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（4）顶出和复位机构。将压铸件或浇注余料从模具上脱出的机构，包括推出零件和复位零件，如图中的推杆、推杆固定板和推板。同时，为使顶出机构在移动时平稳可靠，往往还设置自身的导向零件推板导柱和推板导套。为便于清理杂物或防止杂物影响推板的正确复位，还在推板底部设置限位钉。

（5）侧抽芯机构。当压铸件侧面有侧凹或侧凸结构时，则需要设置侧抽芯机构，如图中斜滑块、侧型芯、斜滑块限位钉、弹顶销、弹簧等。

（6）其它。除以上各结构单元外，模具内还有其它用于固定各相关零件的内六角螺栓以及销钉等。

模具总装图

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3 成型零件及斜滑块结构设计

3.1 成型零件设计概述

成型零件是与高温金属液接触的零件，用于形成浇注系统和铸件。成型零件由浇注系统成型零件和铸件成型零件两部分组成。

（1）浇注系统成型零件：浇道镶块、浇口套，用于形成浇注系统。 （2）铸件成型零件：型芯、镶块、斜滑块块，用于形成铸件。 成型零件的结构形式主要可以分为整体式和组合式两类。

1）整体式结构 型腔和型芯都由整块材料加工而成，，即型腔或型芯直接在模板上加工成型。

2）整体组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，装入模板的模套内，再用台肩或螺栓固定。

3）局部组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，局部镶有成型镶块的组合形式。

4）完全组合式结构 由多个镶拼件组合而成的成型空腔。

成型零件直接接触高温、高压、高速的液态金属，受机械冲击、磨损、热疲劳和化学侵蚀的反复作用，热应力和热疲劳导致的热裂纹则是破坏失效的主要原因，所以对成形零件的尺寸精度的要求尺寸精度高3-4级，对粗糙度的要求比铸件粗糙度高2级。

由于本文中采用斜滑块抽芯系统，其也与液态金属直接接触，故放入本章介绍。

3.2浇注系统成型零件设计

（1）浇口套的结构

在浇口套中形成直浇道，常用浇口套的结构形式如图3-1所示。 图（a）由于制造和装卸比较方便，在中小型模具中应用比较广泛。 图（b）是利用台肩将浇口套固定在两模板之间，装配牢固，但拆装均不方便。

图（c）是将压铸模的安装定位孔直接设置在浇口套上。

图（d）、（e）型式用于中心进料图 （f）是导入式直浇道的结构型式。 本课题选用图（f）的形式。

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图3-1 浇口套结构形式

（2）浇口套与压室的连接方式 连接方式如图3-2所示。

图3-2（a）为平面对接：为了保证同轴度应提高加工精度和装配精度。 图3-2（b）保证了它们的同轴度要求。

图3-2 浇口套与压室连方式接

本课题采用（b）类连接,保证了它们的同轴度要求。 （3）浇口套的尺寸与配合精度

配合精度：D1取H7h6、D2取e8、D取F8 、D0取H7、d取e8。 （4）浇注系统成型零件的材料和硬度的要求

压铸模具的浇注系统成型零件直接与高温、高压、高速填充的液态金属液接触，在短时间内温度变化很大，压铸模的工作环境十分恶劣，因此对浇注系统成型零件材料的选择应慎重。底座铸件模具设计按国家标准选取的材料为H13,热处理要求为48～52HRC。

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3.3 铸件成型零件设计

3.3.1 脱模斜度

（1）脱模斜度的选取标准

1）不留加工余量的压铸件。为了保证铸件组装时不受阻碍，型腔尺寸以大端为基准，另一端按脱模斜度相应减少；型芯尺寸以小端为基准，另一端按脱模斜度相应增大。

2）两面均留有加工余量的铸件。为保证有足够的加工余量，型腔尺寸以小端为基准，加上加工余量，另一端按脱模斜度相应增大；型芯尺寸以大端 为基准，减去加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。

3）单面留有加工余量的铸件。型腔尺寸以非加工面的大端为基准，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。型芯尺寸以非加工面的小端为基准，减去斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应放大。

（2）脱模斜度的尺寸

配合面外表面最小脱模斜度α取0?15?，内表面最小脱模斜度β取0?30?。非配合面外表面最小脱模斜度α取0?30?， 内表面最小脱模斜度β取1°。由于基座内腔深度>50mm，则脱模斜度可取2°。 3.3.2 压铸件的加工余量

由于铸件具有较为精确的尺寸和良好的铸造表面，所以一般情况下，可以不进行机械加工。同时，由于压铸件内部可能有气孔，所以应尽量避免再进行机械加工。但是，某些部位还是应该进机械加工。如装配表面、装配孔、成型困难没有铸出的一些形状，去除内浇口、溢流口后的多余部分等。

3.4 斜滑块机构设计

3.4.1 侧抽芯系统概述

当铸件上具有与推出方向不一致的侧孔、侧凹或侧凸形状时，在压铸成型后，此处的成型零件会阻碍压铸件的推出，必须设置可以移动的侧型芯。在铸件推出前，先将型芯抽出，消除障碍后，再将压铸件推出，合模时，再将型芯回复到原来的成型位置。完成侧抽芯的抽出和复位动作的机构称为侧抽芯机构。

侧抽芯机构有多种形式，但应用较多的是斜销机构和斜滑块机构。斜销机构较复杂，但用途较广；斜滑块机构简单，仅用于侧凹较浅的情况[20]。

(1) 斜销侧抽芯结构。图3-3是斜销侧抽芯的工作过程。斜销侧抽芯机构主要用于侧孔抽芯，分型面为垂直分型面。

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(2) 斜滑块侧抽芯机构。如图3-7所示，(a)为合模状态，(b)开模，(c)抽出型芯。在定模板的推动下，斜滑块复位。

本课题根据零件的结构特点选择了斜滑块侧抽芯机构。

图3-3 斜销侧抽芯结构工作过程

3.4.2 斜滑块的拼合形式

斜滑块拼合形式如图3-4所示。

在图3-4中，（a）、（b）、（c）是两瓣式的拼合形式。（a）是常用形式，（b）可能产生溢料现象，（c）能解决溢料问题。（d）、（e）、（f）为三瓣式或多瓣式的拼合形式。

由于本课题设计的基座铸件比较复杂，因此选用图3-9中（e）四瓣式的拼合形式，不但满足要求而且设计比较简单。

图3-4 斜滑块拼合形式

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3.4.3 斜滑块的导滑形式

T形槽形式加工比较简单，因此本课题选用T形槽形式。 3.4.4 斜滑块尺寸设计 （1）抽芯距离计算 根据公式：

3.4.5 斜滑块抽芯机构表面粗糙度和材料选择 （1）零件表面粗糙度

侧抽芯机构零件爱你表面粗糙度选取：斜滑块的外表面Ra?0.8μm，型腔表面Ra?0.4μm，其他非配合面Ra?3.2μm。

（2）材料选择

斜滑块的材料选用H13,热处理要求48~52HRC,斜滑块限位钉的材料选用45钢，热处理要求25~32HRC。

3.4.6 斜滑块抽芯机构立体图和装配图

斜滑块侧抽芯机构由斜滑块、动模套板以及推杆等零件组成。由瓣合组成的斜滑块镶嵌在动模套板的导滑槽内。合模时，定模套板的分型面与斜滑块的上端面接触，使瓣合斜滑块分别推入动模套板的斜面内定位。斜滑块各侧向的密封面，在压铸机锁模力的作用下锁紧。开模后，压铸机的顶出装置推动模具的推出机构，驱动推杆并推动斜滑块向脱模方向移动。在这个过程中，由于动模套板内斜导滑槽的导向作用，使斜滑块在推动压铸件向前运动时，分别向上下侧分型，即在推出压铸件的同时，抽出压铸件侧面的凹凸部分，完成侧抽芯动作。

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4 推出机构和模体设计

4.1 推出机构设计

4.1.1 推出机构概述

开模后，是压铸件从成形零件上脱出的机构称为推出机构。推出机构一般设置在动模部分。

推出机构一般由下列部分组成：

（1）推出元件。直接推动压铸件脱落，如推杆、推管、以及卸料版、成型推块等。

（2）复位元件。在合模过程中，驱动推出机构准确地回复到原来的位置，如复位杆、卸料板等。但在侧抽芯机构是斜滑块侧抽芯机构时，合模时，在定模板的推动作用下，斜滑块沿斜向导滑槽准确复位，所以无需设置推出机构的复位元件。

（3）限位元件。调整和控制复位装置的位置，起止退限位作用，并保证推出机构在压射过程中，受压射力作用时不改变位置，如限位钉及挡圈等。

（4）导向元件。引导推出机构往复运动的移动方向，并承受推出机构等构件的重量，防止移动时倾斜，如推板导柱和推板导套等。 4.1.2 推杆设计 （1）推杆的结构

采用圆形截面的推杆结构，如图4-1所示。

图4-1 圆形截面推杆结构

（3）推杆尺寸及配合

推杆的直径是有推杆端面在压铸件上允许承受的受推力决定的，其截面积计

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算公式为：

式中 A—推杆前端截面积，量。

锌合金的许用受推力[p]为40MPa，设计中共使用4个推杆，而

可由公式：

；

—推杆承受的总推力，N；n—推杆数

确定，其中K=1.2，而

=9000N，因此取

=12000N。

,由于本课题

由截面积计算公式可求出，推杆前端的截面积应不小于75径选为10mm，配合精度为H7/f7，具体尺寸参见附录。 4.1.3 推板导向及限位装置设计 （1）推板的限位装置

选择机构如图4-2所示，利用限位钉对推板进行精确定位。

压铸模增加了动模压板，因此推杆较长，为保证推杆的稳定性，将推杆的前端直

图4-2 推板限位钉

4.2 模体设计

4.2.1 模体设计概述

构成模体的结构件主要包括：定模芯、定模框、动模芯、动模框、模脚、支

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承柱、垫块、导柱、导套。

4.2.2模体构件的表面粗糙度和材料选择 （1）零件表面粗糙度

模体构件件表面粗糙度选取：动模和定模座板与压铸机的安装面Ra?0.8μm，排气槽表面Ra?1.6μm，其他非配合面Ra?3.2μm。

（2）材料选择

模框模脚选用铸铁，导柱、导套的材料选用45#。

4.3 模具总装图及工作过程模拟

4.3.1 模具总装立体图

模具的总装立体图如图4-3所示。

图4-3 模具总装立体图 图4-4模具开模动作 4.3.2 模具工作过程模拟图

利用UG软件，对铸件的开合模过程进行了模拟，模具的运动过程流畅，零件之间无干涉现象。

（1）压铸模开模动作，如图4-4所示。

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5 结论

通过对铸件的工艺性分析，将分型面设置在了铸件底面及型腔内部，金属液从铸件侧面进入。为了防止金属液对型芯的冲击，内浇口与铸件采用端面搭接的连接方式，横浇道采用T形形式，溢流槽设置在底盘座底面四角处，呈对称形式设置。

根据铸件的结构特点，本文采用了斜滑块抽芯机构，其采用四瓣式的拼合方式，导滑机构采用T形槽形式，导向角18°。

由于成型零件受高速金属液的冲刷和高温高压作用，因此制造材料选用H13。

通过UG绘图软件设计出了完整的模具，模具开合模动作灵活，零件间未产生干涉现象。

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参考文献

（1）潘宪曾 编《压铸模设计手册》第3版 机械工业出版社2011 （2）《中国模具设计大典》2009 （3）《UGNX中文版模具设计基础教程》 人民邮电出版社2012年8月 （4）大连理工大学工程画教研室编《机械制图》高等教育出版社2007 （5）《UG压铸模具设计培训教程》清华大学出版社2011年3月

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ha1.html