第1章緒論1.1壓力鑄造技術(shù)概況及發(fā)展現(xiàn)狀壓力鑄造技術(shù)是一種凈成型技術(shù)，因其生產(chǎn)的零件形狀尺寸精度高，且能夠?qū)崿F(xiàn)大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，這一技術(shù)在航空航天、車輛等制造行業(yè)運(yùn)用的非常廣泛[2]。1.1.1壓鑄的特點(diǎn)在壓力鑄造中，一般作用于原料上的壓力在20~200MPa范圍，充型的初始速度為15~70m/s，充型時(shí)間僅為0.01~0.20s。正是由于這種特殊充型方式，導(dǎo)致壓力鑄造具有自身獨(dú)特的一些特點(diǎn)?？梢缘玫奖”?、形狀復(fù)雜但輪廓清晰的鑄件。鑄件的壁厚通常在1~6mm范圍，小鑄件可以做的更薄，而大鑄件的壁可以更厚。對(duì)于復(fù)雜的零件，或其他鑄造方法無(wú)法制備的零件，可以使用壓力鑄造方法[6]。鑄件精度高、尺寸穩(wěn)定、加工余量少、表面光潔，加工余量一般在0.2~0.5mm范圍，表面粗糙度在Ra3.2μm以下。由于壓力鑄造制作的鑄件裝配互換性好。一般只要對(duì)零件進(jìn)行少量加工便可進(jìn)行裝配，有的零件甚至無(wú)需機(jī)械加工就能直接裝配使用[6]。鑄件組織致密、具有較好的力學(xué)性能[6]。生產(chǎn)效率高壓力鑄造的生產(chǎn)周期短，一次操作的循環(huán)時(shí)間約5s~3min，這種方法適用于大批量生產(chǎn)[6]。1.2壓鑄技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用范圍當(dāng)一種工藝不能滿足當(dāng)代先進(jìn)工具的需要，就會(huì)有一種更好的、更加現(xiàn)代化的工藝出現(xiàn)在人們的生活中，壓鑄技術(shù)就是其中的一種，起初，壓鑄技術(shù)用于鑄造印刷所需的鉛字，按照當(dāng)時(shí)的需求，人們十分需要可以互換的鑄造鉛字，這些鑄造鉛字必須要光潔、清晰，壓鑄技術(shù)隨著人們的需求開(kāi)始發(fā)展。當(dāng)壓鑄技術(shù)尚未成熟的時(shí)候，壓鑄所用的合金也十分有限，最初常見(jiàn)的壓鑄合金是錫和鉛合金，隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，人們需要熔點(diǎn)和強(qiáng)度更高的合金零件，對(duì)壓鑄件的需求量也慢慢增大，這個(gè)趨勢(shì)使壓鑄技術(shù)也要進(jìn)一步提高發(fā)展。1885

年奧默根瑟勒(Mergenthaler)

發(fā)明了鉛字壓鑄機(jī)。1905

年多勒(Doehler)

研究成功用于工業(yè)生產(chǎn)的壓鑄機(jī)，壓鑄鋅，錫，鉛合金鑄件。1907

年瓦格納(Wagner)

首先制成啟動(dòng)活塞壓鑄機(jī)，用于生產(chǎn)鋁合金鑄件。1927

年捷克工程師約瑟夫。波拉克(Joset

Polak)設(shè)計(jì)了冷壓室壓鑄機(jī)，克服了熱壓室壓鑄機(jī)的不足之處，從而使壓鑄生產(chǎn)技術(shù)前進(jìn)了一大步，鋁，鎂，鋅，銅等合金零件開(kāi)始廣泛采用壓鑄工藝進(jìn)行生產(chǎn)。隨著壓鑄技術(shù)的迅速發(fā)展，在短短的160年中，壓鑄技術(shù)在航空航天、交通運(yùn)輸、儀器儀表、乃至通信領(lǐng)域迅速普及，使得壓鑄生產(chǎn)是壓鑄工藝?yán)锷a(chǎn)速度最快的一種工藝。20世紀(jì)60年代至70年代是壓鑄工藝與設(shè)備逐步完善的時(shí)期，而70年代到現(xiàn)在，則是電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)加速用于壓鑄工藝與設(shè)備的大發(fā)展階段。隨著計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的普及，壓鑄技術(shù)也獲得的質(zhì)的飛躍，壓鑄技術(shù)從之前的工人依靠經(jīng)驗(yàn)制作到現(xiàn)在的精細(xì)化、現(xiàn)代化，使得人工成本大大降低，同時(shí)壓鑄件的質(zhì)量更加完善，自動(dòng)化程度也大大提高。降低成本，提高鑄件的質(zhì)量是生產(chǎn)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，在如今的社會(huì)更具有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而在壓鑄技術(shù)里，壓鑄模的結(jié)構(gòu)合理性以及模具的制造質(zhì)量起到了至關(guān)作用，壓鑄模具成本雖然看起來(lái)比其他鑄造技術(shù)的成本高了些，但是當(dāng)大批量生產(chǎn)鑄件時(shí)，壓鑄技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)了出來(lái)，無(wú)論是產(chǎn)品質(zhì)量還是成本控制，都是其他鑄造技術(shù)無(wú)法比擬的。隨著汽車工業(yè)、航天航空行業(yè)的崛起，壓鑄技術(shù)迎來(lái)了又一個(gè)機(jī)遇，相比于過(guò)去用于汽車制造的傳統(tǒng)的鑄鐵件，壓鑄合金使汽車質(zhì)量大大減輕，提高了汽車的方便快捷的優(yōu)勢(shì)，不僅如此，壓鑄合金還有一個(gè)傳統(tǒng)鑄鐵件無(wú)法相比的優(yōu)勢(shì)就是良好的傳導(dǎo)性，使汽車、飛機(jī)等交通工具的散熱性大大提高，使人們出行更加安全。鋁合金作為近代至現(xiàn)代應(yīng)用范圍最廣的合金，也廣泛應(yīng)用在汽車、航天等工業(yè)發(fā)展，鋁合金因?yàn)榭梢曰厥涨抑亓枯^輕等特點(diǎn)成為現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的理想合金材料，光是汽車工業(yè)對(duì)鋁合金的需求量年增長(zhǎng)率高達(dá)7%。近幾年，壓鑄模的品種、質(zhì)量、設(shè)計(jì)水平，以及壓鑄模的生產(chǎn)檢測(cè)手段是我國(guó)有史以來(lái)發(fā)展最迅速的幾年。但不可否認(rèn)的是距離發(fā)達(dá)國(guó)家還有不小的差距，我國(guó)壓鑄模生產(chǎn)化的專業(yè)程度還需要提高，隨著近幾年的發(fā)展，壓鑄模具出口市場(chǎng)日趨興旺，國(guó)內(nèi)模具企業(yè)加大向外宣傳推介的力度,雙動(dòng)的結(jié)果是在我國(guó)采購(gòu)壓鑄模的數(shù)量逐年增多."如何承接好外單?如何才能造到符合不同國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求?"成為近期的熱門(mén)話題.我國(guó)出口的壓鑄模具目前集中在歐洲,北美,日本,等地,據(jù)了解部分企業(yè)的出口模具量已占總產(chǎn)值的30%以上.越來(lái)越多的優(yōu)質(zhì)壓鑄模]飄洋過(guò)海這些模具共同特點(diǎn)是用料考究,制作精良，尺寸精度高,能符合客戶標(biāo)準(zhǔn)要求[19],，使中國(guó)制造在國(guó)際上打出了較好的口碑。1.3課題研究背景及意義壓鑄模具制造是我國(guó)制造工藝?yán)锊豢扇鄙俚墓に嚕瑝鸿T模具的質(zhì)量直接關(guān)乎產(chǎn)品的質(zhì)量好壞，所以說(shuō)一個(gè)合理的壓鑄模是壓鑄行業(yè)最為核心的的技術(shù)，近年來(lái)，我國(guó)壓鑄模具的質(zhì)量、工藝以及檢驗(yàn)都獲得了巨大的技術(shù)提高，壓鑄技術(shù)作一項(xiàng)凈成形技術(shù)，同時(shí)也可以大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品精度也非常高。作為當(dāng)代大學(xué)生，我們更應(yīng)該用我們所學(xué)的知識(shí)為中國(guó)的壓鑄行業(yè)盡自己的一份力，本次研究的課題為吸塵器殼體的壓鑄模具設(shè)計(jì)，吸塵器作為我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫募彝スぞ?，更為貼近生活。對(duì)于我們即將畢業(yè)的大學(xué)生是一次磨練自己所學(xué)技能的一次很好的機(jī)會(huì)。1.4課題研究的主要內(nèi)容本課題研究的吸塵器殼體是配套工件重要組成部分，本次設(shè)計(jì)要充分考慮壓鑄件的工作環(huán)境選擇合金成分，合理選擇分型面，有利于排氣、溢流以及鑄件取出。設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理的壓鑄模，通過(guò)Creo繪制出鑄件的三維圖、壓鑄模的各部位主要零件圖。通過(guò)CAD繪制出鑄件、壓鑄模主要零件的二維圖。撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)主要說(shuō)明設(shè)計(jì)過(guò)程及大體方案。電動(dòng)機(jī)壓鑄模設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：壓鑄合金的選擇壓鑄機(jī)的選擇壓鑄件設(shè)計(jì)分型面選擇澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)溢流與排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)成型零件工作尺寸計(jì)算結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)模具零件二維圖三維圖繪制1.5技術(shù)路線分析本次設(shè)計(jì)先對(duì)壓鑄件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的分析，確定壓鑄工藝和具體相關(guān)的參數(shù)，首先設(shè)計(jì)澆注、排溢系統(tǒng)，再進(jìn)行壓鑄機(jī)的選擇，根據(jù)壓鑄工藝設(shè)計(jì)壓鑄模具，最后對(duì)壓鑄模進(jìn)行校核。第2章鑄件的結(jié)構(gòu)與工藝性分析本次設(shè)計(jì)的題目為吸塵器殼體壓鑄模具設(shè)計(jì)，該殼體是由兩個(gè)一樣的件通過(guò)后期機(jī)械加工形成的螺栓孔連接在一起，形成一個(gè)完整的吸塵器殼體，對(duì)內(nèi)部的零件會(huì)起到一些保護(hù)。吸塵器殼體的零件圖如圖2-1所示： 圖2-1吸塵器殼體的主要輪廓尺寸如圖2-2所示：圖2-2壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足如表2-1所示的要求。表2-1壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求要求說(shuō)明操作盡可能方便綜合考慮加工方法的可行性和適應(yīng)性要盡量消除尖角，銳角當(dāng)壓鑄件結(jié)構(gòu)存在尖角時(shí)，在型腔中金屬液會(huì)流動(dòng)不暢，氣體不易排出，導(dǎo)致鑄件表面產(chǎn)生裂紋壁厚盡可能勻稱當(dāng)壁厚非勻稱時(shí)，壓鑄件會(huì)變形收縮，也有可能產(chǎn)生氣孔需要有和取出零件相匹配的拔模斜度防止零件的破損，增加模具的壽命表2-1 2.1壁厚壓鑄件的壁厚關(guān)乎鑄件的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和一些鑄件材料的性能。因?yàn)橐獫M足一些鑄件的需要，不取最小的壁厚，一般取正常值，壁厚均勻最好。壁厚過(guò)厚的話力學(xué)性能也隨之下降，綜合分析選取壁厚為2mm。2.2鑄造圓角經(jīng)分析，此次吸塵器殼體沒(méi)有鑄造尖角，皆用平滑的鑄造圓角過(guò)渡，可以避免因尖角銳角產(chǎn)生的鑄件裂紋。2.3拔模斜度脫模斜度的數(shù)值與鑄件的形狀、大小、加工方式都有關(guān)，盡可能取大寫(xiě)的拔模斜度，以至于減小推出的力。經(jīng)分析，該壓鑄件結(jié)無(wú)須設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)，但為了方便鑄件從型腔中取出，應(yīng)該具備一定的拔模斜度，它的大小與鑄件的幾何形狀、壁厚以型腔或型芯表面狀態(tài)等有關(guān)，所以我設(shè)定零件的拔模斜度均為1°。2.4壓鑄件材料的選取經(jīng)分析壓鑄件的特點(diǎn)：1壓鑄件為吸塵器殼體屬于中小型件，殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。2壓鑄件材料應(yīng)滿足輕便符合家居生活特點(diǎn)，且必須具有一定的硬度，耐震性和耐腐蝕性。根據(jù)材料分析，將Mg-Al-Zn合金作為本次所使用的合金，AZ91D為鎂鋁鋅合金，不僅對(duì)于壓鑄件常用，而且具有較好的硬度、耐腐蝕性等性能。主要用于家庭的用具，一些外殼類的壓鑄件等，日常十公普及。AZ91D合金的化學(xué)成分如表2-2，表2-3所示：牌號(hào)AlMnZnSiCuNiFe其他AZ91D8.3~9.70.15~0.500.35~1.0≤0.10≤0.03≤0.002≤0.005≤0.002表2-2伸長(zhǎng)率(б/%彈性模量E/Gpa硬度HBS1/5液態(tài)密度(g/cm3)比熱容(J/g*℃)T=300℃熱導(dǎo)率(W/m*℃)T=300℃液相溫度/℃3(7)45701.811.0251598表2-3 第3章電動(dòng)機(jī)殼體壓鑄件工藝分析3.1壓鑄件與壓鑄模工藝分析經(jīng)分析該壓鑄件不需要設(shè)計(jì)抽芯結(jié)構(gòu)，壓鑄模具設(shè)計(jì)的意義在于滿足生產(chǎn)需求的前提下盡量控制生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化模具。能夠把形成的壓鑄件從模體中取出，必須將模具分離成兩部分。在合模的時(shí)候，分離的部分把成形零件封閉成模腔。在壓鑄成形后使它們分開(kāi)，為了把余料和雜物清除。（1）分型面要保證壓鑄件的表面質(zhì)量；（2）分型面為壓鑄模型腔提供較好的溢流排氣條件（3）保證鑄件的表面具有較好的尺寸精度（4）分型面設(shè)置時(shí)應(yīng)保證壓鑄件留在動(dòng)模一側(cè)。經(jīng)過(guò)分析，本次壓鑄模設(shè)計(jì)不需要考慮抽芯結(jié)構(gòu)，對(duì)于分型面的選擇，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的壓鑄模滿足經(jīng)濟(jì)合理的需求，本次設(shè)計(jì)分型面選擇鑄件外形輪廓尺寸最大的斷面處為分型面，方便從模具型腔中取出。同時(shí)這樣設(shè)計(jì)分型面的好處使型腔具有較好的溢流、排氣條件，簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)，方便后續(xù)模具的加工。三維分型面如圖3-1所示：（圖3-1）3.2壓力參數(shù)在生產(chǎn)中，壓鑄壓力是以壓射比壓表示的。壓射比壓有很多因素影響，和壓鑄件的壁厚、形狀等有關(guān)。選擇合適的壓射比壓可以改善壓鑄件的力學(xué)性能壓鑄件壁厚較小時(shí)，內(nèi)澆口的厚度較小，有一定的流動(dòng)阻力，所以要有較大的壓射比壓。過(guò)高的壓射比壓會(huì)降低壓鑄模的使用壽命壓射比壓推薦值如表3-1所示：壓鑄件種類鋅合金鋁合金鎂合金銅合金一般件13～2030～5030～5040～50承載件20～3050～8050～8050～80耐氣密件25～4080～12080～10060～100電鍍件20~30——————（表3-1）壓射比壓推薦值（MPa）通過(guò)分析壓鑄件結(jié)構(gòu)材料及使用環(huán)境，將壓鑄機(jī)的壓射比壓暫定為70MPa。3.3溫度參數(shù)合金澆注溫度是指金屬液從壓室進(jìn)入型腔的平均溫度，一般常用保護(hù)爐內(nèi)的溫度表示，常常高于合金液相線20~30C。過(guò)高合金收縮大，過(guò)小產(chǎn)生澆不足、表面流紋、冷隔等一些缺陷。鋁合金澆注溫度如表3-2所示：鑄件壁厚≤3mm鑄件壁厚>3mm結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜鋁合金含硅610～650640～700590～630610～650含銅620～650640～720600～640620～650含鎂640～680660～700620～660640～680（表3-2）鋁合金澆注溫度（℃）2）模具溫度：壓鑄模具要提前預(yù)熱，避免高溫的液體熱沖擊，同時(shí)也避免液體在模具中因?yàn)榧だ涞脑蚴チ鲃?dòng)性，有很多方法進(jìn)行預(yù)熱，本次選擇煤氣噴燒。壓鑄模工作溫度一般按照公式3-1計(jì)算或者根據(jù)表3-3查得：（式3-1）鋁合金預(yù)熱溫度壁厚≤3mm壁厚≥3mm簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)150~180200~230120~150150~180連續(xù)工作保持溫度180~240250~280150~180180~200（表3-3）鋁合金壓鑄模工作溫度單位：℃綜合公式3-1計(jì)算和鋁合金的推薦澆注溫度表3-3，本次設(shè)計(jì)模具溫度選用240℃。3.4時(shí)間參數(shù)3.4.1充填時(shí)間金屬液自開(kāi)始進(jìn)人型腔到全部充滿所需的時(shí)間稱為充填時(shí)間。當(dāng)對(duì)于復(fù)雜和薄壁壓鑄件的充填時(shí)間要稍短寫(xiě)。當(dāng)壓鑄件的體積確定的時(shí)候，充填時(shí)間與充填速度和內(nèi)澆口截面積的乘積城反比。充填時(shí)間的參考值如表3-4所示：鑄件平均壁厚mm充填時(shí)間/s鑄件平均壁厚mm充填時(shí)間/s1.00.01～0.0144.00.040～0.0601.50.014～0.025.00.048～0.0722.00.018～0.0266.00.056～0.0842.50.022～0.0327.00.066～0.1003.00.028～0.0408.00.076～0.1163.50.034～0.0509.00.088～0.138（表3-4）壓鑄件的平均壁厚與充填時(shí)間的推薦值在表3-4可知，壓鑄件平均壁厚為2mm時(shí)沖填時(shí)間為0.018~0.026s，本次設(shè)計(jì)選擇0.020s為此次壓鑄件的充填時(shí)間。3.4.2持壓時(shí)間從液態(tài)金屬充滿型腔到內(nèi)澆道完全凝周時(shí)，壓射沖頭施加壓力的持續(xù)時(shí)間稱為持壓時(shí)間。持壓時(shí)間一般和鑄件的壁厚和材料有關(guān)。鋁合金常用的持壓時(shí)間如表3-5所示單位：s合金鑄件壁厚<2.5mm鑄件壁厚2,5～6mm鋁合金1~23~8（表3-5）鋁合金生產(chǎn)中常用持壓時(shí)間通過(guò)表3-5分析，此次壓鑄件的持壓時(shí)間為2s。3.4.3留模時(shí)間留模時(shí)間是指持壓時(shí)間終了到開(kāi)模推出壓鑄件的時(shí)間。如果留模時(shí)間過(guò)短，壓鑄件強(qiáng)度較小，在鑄件頂出時(shí)候會(huì)變形或者產(chǎn)生表面氣泡。留模時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，由于壓鑄件收縮大、溫度低，也會(huì)對(duì)頂出壓鑄件有很大阻力、降低壓鑄件效率。鋁合金的常用留模時(shí)間如表3-6所示：?jiǎn)挝唬簊合金鑄件壁厚<3mm鑄件壁厚3～4mm鑄件壁厚>5mm鋁合金7～1210～1525～30（表3-6）鋁合金常用留模時(shí)間根據(jù)表3-6分析，本次設(shè)計(jì)留模時(shí)間為8s。3.5速度參數(shù)在壓鑄設(shè)計(jì)過(guò)程中，壓鑄速度包括充填速度和壓射速度。3.5.1充填速度充填速度選擇如表3-7所示。平均壁/mm11.522.533.545678充型速/(m/s)46～5544～5342～5040～4838～4636～4434～4232～4030～3728～3426～32（表3-7）充型速度選擇范圍根據(jù)壓鑄件壁厚為2mm，可知鋁合金內(nèi)澆口速度范圍在42～50m/s，填充速度主要是通過(guò)調(diào)整壓射速度和內(nèi)澆口的截面積來(lái)實(shí)現(xiàn)。但由于內(nèi)澆口的尺寸只能修大而不能修小，因?yàn)閮?nèi)澆口的截面積越大，充填速度越小。所以充填速度選擇稍小寫(xiě)，選擇充填速度為42m/s.3.5.2壓射速度慢壓射速度在這個(gè)階段使壓室充滿金屬，應(yīng)盡量選用低的壓射速度，一般慢壓射速度<0.3m/s。綜合考慮選擇慢壓射速度為0.15m/s.快壓射速度由壓鑄機(jī)的特性所決定，國(guó)產(chǎn)壓鑄機(jī)所給定的最高壓射速度一般為4~5m/s(GB/T21269-2007規(guī)定為≥6~-7m/s),而國(guó)外壓鑄機(jī)的速度，則可達(dá)10m/s，同時(shí)根據(jù)厚度參考表3-8?；颈诤?mm壓射速度/(m/s)≤2.53～2.5>2.5～42.5～2>4～62～1.5（表3-8）射速度的選擇快壓射速度和壓鑄件的質(zhì)量要求、模具的溫度、壓鑄合金的凝固溫度范圍等因素相關(guān)。綜合考慮選擇快壓射速度為2.5m/s.。本次壓鑄工藝參數(shù)基本選定，總結(jié)如表3-9所示：合金種類AZ91D合金充型時(shí)間/s0.02壓射比壓/MPa70留模時(shí)間/s12澆注溫度/℃640充型速度/(m/s)42模具溫度/℃240快壓速度/(m/s)2.5壓鑄機(jī)種類臥式冷室壓鑄機(jī)慢壓速度/(m/s)0.15（表3-9）快壓射速度的選擇3.6壓鑄用涂料壓鑄涂料在壓鑄的金屬合金和模具之間提供保護(hù)，防止金屬液和模具直接接觸，增加模具的壽命。壓鑄涂料主要起以下作用。預(yù)防鋁合金粘到模具有效增加模具的壽命，同時(shí)使鑄件的表面質(zhì)量更加優(yōu)越。增加金屬的成形。改善模具的工作條件。本次壓鑄涂料綜合考慮選擇膠體石墨，適用于鋁合金，壓室沖頭、壓室和易咬合部位防粘模效果較好。第4章澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)引領(lǐng)鋁合金金屬液進(jìn)入型腔，對(duì)金屬液流動(dòng)狀態(tài)、模具的熱平衡、型腔的排氣起到至關(guān)重要的效果。澆注系統(tǒng)主要包括直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口組成。4.1直澆道的設(shè)計(jì)4.4.1澆口套的設(shè)計(jì)直澆道是金屬液從壓室進(jìn)入型腔首先經(jīng)過(guò)的通道，之后再通過(guò)橫澆道、內(nèi)澆口進(jìn)入型腔，臥式冷室壓鑄機(jī)的直澆道在澆口套上形成。澆口套在澆注系統(tǒng)起到首當(dāng)其沖的作用，根據(jù)《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》中表29.3-15，得出澆口套的主要輪廓尺寸和零件圖如圖4-1所示：圖4-14.4.2澆口套與壓室的連接方式本次設(shè)計(jì)采用澆口套與壓室的連接方式為連接式壓室，本次設(shè)計(jì)需要保證在裝配時(shí)要有較高的同軸度。4.2分流錐的設(shè)計(jì)分流錐可以有效的控制和調(diào)節(jié)金屬液流動(dòng)的走向，根據(jù)《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》中表29.3-16，得出分流錐的主要輪廓尺寸和零件圖如圖4-2所示：圖4-24.3橫澆道的設(shè)計(jì)4.3.1橫澆道是金屬液從壓室通過(guò)直澆道之后流向內(nèi)澆口之間的一段通道。其作用是將金屬液從直澆道引入內(nèi)澆口[16]。對(duì)于臥式冷室壓鑄機(jī)，在一般情況下，橫澆道的入口處在直澆道余料的上方，避免金屬液過(guò)早的進(jìn)入到橫澆道。橫澆道的截面形狀，根據(jù)《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》中表29.3-20，本次設(shè)計(jì)的橫澆道截面形狀為扁梯形，采用扁梯形的優(yōu)點(diǎn)是加工方便，應(yīng)用廣泛，金屬液具有較小的熱量損失。橫澆道的截面積橫澆道的截面積取決于壓鑄機(jī)的類型和內(nèi)澆口的截面積，可以按照經(jīng)驗(yàn)公式4-1進(jìn)行計(jì)算：（式4-1）經(jīng)計(jì)算橫澆道的截面積為150mm2,。橫澆道的尺寸根據(jù)《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》[13]中公式29.3-8，29.3-9。（式4-2）（式4-3）D——橫澆道深度或直徑（mm）；Ar——橫澆道截面積（mm2）；W——橫澆道寬度（mm）；C1、C2——系數(shù)根據(jù)《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》中表29.3-22，可以知道C1=0.678，C2=1.595，已知Ar為150mm2，將上列數(shù)據(jù)帶入公式4-2和4-3，得出D=8.3mm。W=19.5mm。4.3.2橫澆道與內(nèi)澆口的搭接方式橫澆道與內(nèi)澆口的搭接方式如圖4-3所示：、圖4-3橫澆道與內(nèi)澆口的搭接方式4.4內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)內(nèi)澆口的作用是根據(jù)壓鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀、大小，以最佳流動(dòng)狀態(tài)把金屬液引入型腔而獲得優(yōu)質(zhì)壓鑄件[13]。內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)主要是確定內(nèi)交口位置、尺寸和形狀。內(nèi)澆口位置的選擇在確定內(nèi)澆口位置時(shí)要綜合考慮壓鑄件壁厚、結(jié)構(gòu)特征、分型面等要素。本次吸塵器殼體設(shè)計(jì)內(nèi)澆口設(shè)置在鑄件的端部，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)是防止造成卷入氣體，造成旋渦，減少金屬液的熱量損失。本次吸塵器殼體屬于薄壁復(fù)雜的壓鑄件，宜采用較薄的內(nèi)澆口，用來(lái)保證較高的填充速度，同時(shí)這樣設(shè)計(jì)使內(nèi)澆口的凝料便于清理和切除。本此壓鑄件內(nèi)澆口的位置如圖4-4所示：圖4-4內(nèi)澆口的截面積內(nèi)澆口的截面積取決于該處的金屬液流速，一般通過(guò)理論估算與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)兩種方法來(lái)估算內(nèi)澆口截面積，對(duì)于我們初學(xué)者而言，往往先通過(guò)理論估算進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再試模過(guò)程中加以修正。根據(jù)中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典公式29.3-1，理論內(nèi)澆口的截面積如公式4-4所示計(jì)算：=式（4-4）Vg--內(nèi)澆口處金屬液的流速（m/s)已知鑄件密度為2.7g/cm3，由Creo測(cè)得壓鑄件體積為22976.3mm3，所以壓鑄件的質(zhì)量為63g，溢流系統(tǒng)的體積約為鑄件體積的80%，為50.4g，所以壓鑄件與溢流系統(tǒng)的總質(zhì)量為113.4g，內(nèi)澆口處金屬液的流速為42m/s，充填時(shí)間為0.02s，帶入所有數(shù)據(jù)根據(jù)公式算得Ag1=50mm2,（3）內(nèi)澆口的厚度厚度是內(nèi)澆口的重要尺寸。為了確保金屬液均勻流過(guò)內(nèi)澆口的全部寬度，所以內(nèi)澆口的厚度有最小的限度，過(guò)薄的話精度難以確保、金屬液雜質(zhì)會(huì)堵塞內(nèi)澆口。內(nèi)澆口厚度過(guò)大的話，去除內(nèi)澆口時(shí)，會(huì)降低壓鑄件的表面質(zhì)量。由《壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》中內(nèi)澆口厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表29.3-7可知壓鑄件壁厚1.5~3mm的鋁合金復(fù)雜件的內(nèi)澆口厚度為0.8~1.5mm，本次設(shè)計(jì)取1mm。內(nèi)澆口的寬度根據(jù)《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》內(nèi)澆口寬度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表29.3-8，本次設(shè)計(jì)的內(nèi)澆口寬度約為鑄件邊長(zhǎng)的0.6～0.8倍，本次設(shè)計(jì)取內(nèi)澆口寬度為17mm。內(nèi)澆口的長(zhǎng)度在澆注系統(tǒng)中，金屬液填充時(shí)內(nèi)澆口處阻力最大，為了減少壓力損失，內(nèi)澆口的長(zhǎng)度一般取2～3mm，通常不超過(guò)3mm[16]，,本次設(shè)計(jì),選取的內(nèi)澆口長(zhǎng)度取2.5mm。第5章排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓鑄模中的溢流、排氣系統(tǒng)包括溢流槽和排氣槽。在壓鑄過(guò)程中常常因?yàn)闈沧⑾翟O(shè)計(jì)不理想，帶來(lái)一些壓鑄缺陷，所以排溢系統(tǒng)用來(lái)排除夾雜物、涂料殘?jiān)?，不可缺少?.1溢流槽設(shè)計(jì)(1)溢流槽的作用：1）排除型腔中的氣體，容納混有氣體和涂料殘?jiān)那傲骼湮劢饘?，防止壓鑄件產(chǎn)生冷隔、氣孔和夾渣[16]。2）與澆注系統(tǒng)一起控制金屬液的流動(dòng)狀態(tài)，防止局部產(chǎn)生渦流，形成有利于避免壓鑄缺陷的充填條件[16]。3）調(diào)節(jié)模具的溫度場(chǎng)分布，改善模具的熱平衡狀態(tài)，減少壓鑄件表面流痕、冷隔及澆不足等現(xiàn)象[16]。4）作為壓鑄件脫模時(shí)頂針頂出的位置，可以防止壓鑄件變形，避免在壓鑄件表面留有頂針的痕跡[16]。5）設(shè)置在動(dòng)模上的溢流槽，可以增大壓鑄件對(duì)動(dòng)模的包緊力，使壓鑄件在開(kāi)模時(shí)隨動(dòng)模帶出[16]。6）可以作為壓鑄件存放、運(yùn)輸及加工時(shí)的支撐、吊掛、裝夾或定位的附加部分[16]。(2)溢流槽的尺寸本次設(shè)計(jì)采用梯形的溢流槽，為了溢流口早于內(nèi)澆口凝固，其厚度小于內(nèi)澆口。參考《壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[16]推薦的梯形溢流槽尺寸，得出溢流槽主要輪廓尺寸如表5-1所示：表5-1各溢流槽相同部分尺寸高/mm起模斜度/°圓角半徑/mm溢流槽7402溢流口0.9溢流槽的分布位置本次溢流槽設(shè)置在分型面上，設(shè)置在分型面上有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便的優(yōu)點(diǎn)[16]，溢流槽的位置如圖5-1所示：圖5-15.2排氣槽設(shè)計(jì)排氣槽一般和溢流槽結(jié)合，在溢流槽的尾端，加強(qiáng)排氣和溢流的效果，本次設(shè)計(jì)在分型面上開(kāi)設(shè)3個(gè)排氣槽，形狀為狹長(zhǎng)的矩形，因此加工特別方便，應(yīng)用廣泛。排氣槽的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)為由分型面上直接從型腔引出的平直式排氣槽。貼近溢流槽部位。排氣槽的主要輪廓尺寸如表5-2所示：合金種類排氣槽深度（mm）排氣槽寬度（mm）鋁合金0.10~0.158~25表5-2綜合考慮取排氣槽深度為0.15mm，排氣槽寬度為8mm。3）排氣槽分布位置如圖5-2所示圖5-2第6章壓鑄模具設(shè)計(jì)壓鑄模分為兩大類，成形零件和結(jié)構(gòu)零件。又因?yàn)槲鼔m器殼體結(jié)構(gòu)不存在抽芯結(jié)構(gòu)，所以壓鑄模結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)有：型腔和型芯尺寸、鑲塊、模板、墊塊、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、澆口套、分流椎這些非標(biāo)準(zhǔn)件，壓鑄機(jī)應(yīng)該根據(jù)澆注系統(tǒng)與排溢系統(tǒng)尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。6.1壓鑄機(jī)型號(hào)選擇在壓鑄機(jī)的選取過(guò)程中，根據(jù)鎖模力選取壓鑄機(jī)是被廣泛采用的方法，鎖模力要大于脹模力。如公式6-1所示：式6-1F鎖為壓鑄機(jī)的鎖模力，KN;F主為主脹型力，KN;F分為分脹型力，KN;K為安全系數(shù)，一般K為1.25主脹型力F主=AP/10式6-2F主為主脹型力，KN;A為壓鑄件在分型面上的總投影面積（一般增加30%作為澆注、溢流系統(tǒng)的總面積，cm2）；P為壓射比壓，MPa?？梢詮腃reo算出分型面的投影面積為61.894cm2，增加30%作為澆注、溢流系統(tǒng)的總面積可以算出A為80.4622cm2，已知壓射比壓P為70MPa，帶入上述公式得出主脹型力F主為563.2KN,。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)不需考慮抽芯，所以不需考慮分脹模力。所以鎖模力要大于等于704KN.根據(jù)參考《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》[13]表29.1-57，選取J113D型1250KN臥式冷壓室壓鑄機(jī)。壓鑄機(jī)參數(shù)如表6-1所示：J113D型1250KN臥式冷壓室壓鑄機(jī)鑄件總面積cm294~374鎖模力kN,1250拉桿內(nèi)間距（水平×垂直）mm650×670壓射比壓（小/大）Mpa30/118模具厚度（最小-最大）mm265~500一次金屬澆入量kg1.4動(dòng)模座板行程mm320空循環(huán)周期次/n7頂出行程mm80管路工作壓力MPa12壓射力kN85~150電動(dòng)機(jī)功率kW11頂出力kN100重量kg5000壓室直徑mm40，50，60外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）mm4550ⅹ1160ⅹ1800表6-16.2成形零件的設(shè)計(jì)成形零件是壓鑄模具的核心部分，其結(jié)構(gòu)是依據(jù)壓鑄件的形狀和加工工藝來(lái)決定的。所以需要合理的設(shè)計(jì)成形零件的結(jié)構(gòu)形式。在結(jié)構(gòu)形式上，成形零件可以分成整體式和鑲拼式兩大類。因?yàn)檎w式模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可以縮小模具外形尺寸；整體式還可以使成形零件具有較好的強(qiáng)度和剛性，不易變形。所以此次壓鑄機(jī)成形零件選擇整體式。6.2.1成形零件的收縮率成形零件的收縮率影響因素多，難以確定。本次設(shè)計(jì)壓鑄件屬于薄壁件，厚度較小，收縮率相對(duì)來(lái)說(shuō)也會(huì)較小。參考《壓鑄模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[13]，常用壓鑄合金壓鑄件的計(jì)算收縮率鋁合金為0.3～0.5，綜合考慮取收縮率0.35.6.2.2動(dòng)定模的設(shè)計(jì)保證壓鑄件尺寸精度的關(guān)鍵是成形零件的工作尺寸，因此要綜合考慮諸多影響因素，并選取合適的公差，其材料選用SKD61。定模模芯工作尺寸如公式（6-3）所示。Y+a=(Y0+KY0-n△)+a（6-3）動(dòng)模模芯尺寸計(jì)算如公式（6-4）所示。Y-a=(Y0+KY0+n△)-a（6-4）代入相關(guān)數(shù)據(jù)得出計(jì)算結(jié)構(gòu)，最后得到定模、動(dòng)模結(jié)構(gòu)主要輪廓尺寸具如圖6-1和圖6-2所示圖6-1動(dòng)模結(jié)構(gòu)及主要輪廓尺寸圖6-2定模結(jié)構(gòu)及主要輪廓尺寸6.3結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)6.3.1導(dǎo)柱與導(dǎo)套的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)為方形模具，采用4根導(dǎo)柱，在模板的四個(gè)角上，方便取出壓鑄件。導(dǎo)柱的尺寸根據(jù)模具設(shè)計(jì)大典公式29.4-10，導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的直徑按經(jīng)驗(yàn)公式6-5選擇：（式6-5）D為導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的直徑，mmA為模具分型面的表面積，mm2K為系數(shù)0.08通過(guò)Creo算得模具分型面的表面積為87910mm2，算得D1=23.71，綜合考慮取直徑D為30mm。導(dǎo)柱的技術(shù)要求本次設(shè)計(jì)采用4根導(dǎo)柱，采用GCr15。導(dǎo)柱的主要輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)如圖6-3所示：圖6-3導(dǎo)套的技術(shù)要求本次設(shè)計(jì)導(dǎo)套和導(dǎo)柱選用的材質(zhì)相同，同為GCr15，導(dǎo)套的導(dǎo)向部分表面硬度比導(dǎo)柱略低，便于磨損后更換導(dǎo)套。5）導(dǎo)套的主要輪廓尺寸與結(jié)構(gòu)如圖6-4所示：（圖6-4）6.3.2動(dòng)定模套板的設(shè)計(jì)模板按照其組合的位置及作用分為座板、套板和支撐板等。本次設(shè)計(jì)的吸塵器殼體的模板組成主要有鑲嵌定模的定模套板，鑲嵌動(dòng)模的動(dòng)模套板，在其后依次緊跟著推出機(jī)構(gòu)的推板、推板固定板。要求動(dòng)定模套板的厚度H，須根據(jù)壓鑄件高度h來(lái)確定，k為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，通常取0.5~0.67。計(jì)算公式為式6-6所示。（式6-6）（1）動(dòng)定模套板尺寸應(yīng)與動(dòng)定模尺寸保持一致的同時(shí)，還應(yīng)滿足以下要求。1）壓鑄工藝方面，澆注系統(tǒng)、排溢系統(tǒng)所需的位置，尤其是臥室壓鑄機(jī)上所使用的壓鑄模，一般模套的中心位置應(yīng)該偏離模體中心L2）模具結(jié)構(gòu)方面，要留出安裝導(dǎo)向零件、復(fù)位零件及連接螺釘位置3）模具強(qiáng)度方面，模板會(huì)因?yàn)槔?、彎曲、壓縮等應(yīng)力狀態(tài)而產(chǎn)生變形，影響壓鑄件的尺寸精度，所以還需要留有足夠的側(cè)壁和底部厚度（2）動(dòng)模套版的主要輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)如圖6-5所示：圖6-53）定模套版的主要輪廓尺寸與結(jié)構(gòu)如圖6-6所示：圖6-66.3.3推板與推板固定板的設(shè)計(jì)通過(guò)查閱《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》推板和推板固定板的標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列表29.4-47和推板和推板固定板厚度推薦尺寸表29.4-48，本次設(shè)計(jì)的推板和推板固定板的長(zhǎng)度為320mm，寬度為180mm，推板的厚度為25mm，推板固定板的厚度為20mm。推板和推板固定板的主要輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)圖如圖6-7所示：（a）推板（b）推板固定板（圖6-7）推板和推板固定板的主要輪廓尺寸6.3.4推桿的設(shè)計(jì)推桿的設(shè)計(jì)應(yīng)該均勻的分布在鑄件上，避免局部壓力過(guò)大，損壞鑄件，本次設(shè)計(jì)推桿主要設(shè)置在溢流槽上，避免破壞壓鑄件的重要面。推桿推出端的形狀根據(jù)參考《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》表29.6-5和表29.6-6，本次設(shè)計(jì)選擇10根推桿，推出端的形狀為平面圓形。這樣設(shè)計(jì)的好處是保護(hù)鑄件，同時(shí)便于維修。推桿的截面積計(jì)算推桿的截面積公式為6-7所示：（式6-7）帶入數(shù)據(jù)，本次設(shè)計(jì)10根推桿，帶入數(shù)據(jù)到式6-7得出：本次設(shè)計(jì)取9根Φ為6mm，一根Φ為8mm的推桿，設(shè)置在溢流槽。推桿的主要輪廓尺寸如圖6-8所示：

圖6-8推桿的主要輪廓尺寸(3)推桿的位置分布如圖6-9所示：圖6-96.3.5墊塊的設(shè)計(jì)（1）墊塊的尺寸根據(jù)《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》中表29.4-50，墊塊模式采用組合式，根據(jù)《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》中表29.4-50，最終確定兩個(gè)墊塊尺寸為高B為90mm，受壓面的長(zhǎng)L為320mm，寬H為58mm。（2）墊塊的主要輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)圖如圖6-8所示：（圖6-8）墊塊的主要輪廓尺寸（3）墊塊承壓面積的校核墊塊在壓鑄機(jī)合模時(shí)承受合模力而產(chǎn)生壓縮變形，一般情況下變形量應(yīng)小于0.05mm。如果變形量過(guò)大，就應(yīng)該增大受壓面積。變形量計(jì)算如公式6-7所示：（式6-7）已知兩個(gè)墊塊尺寸為高B為90mm，受壓面的長(zhǎng)L為320mm，寬H為58mm。墊塊的受壓面積A=LH為18560，已知彈性模量E=2×105MPa,合模力F=1250kN帶入上面公式，得出墊塊變形量△B為0.000022536,遠(yuǎn)小于0.05，滿足要求。6.4模具裝配設(shè)計(jì)完成壓鑄模的各個(gè)零件，對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行裝配，檢驗(yàn)是否合理。模具合模示意圖6-9（圖6-9）（3）模具開(kāi)模示意圖6-10（圖6-10）模具爆炸圖6-11

（圖6-11）第7章壓鑄機(jī)校核7.1壓室容量的核算壓鑄機(jī)在選定之后，我們還需要核算能否夠容納每次澆注的金屬液質(zhì)量。計(jì)算方式如式7-1和7-2所示：（式7-1）—壓室容納金屬液質(zhì)量（kg）；—每次澆注金屬液重量（kg）（式7-2）已知壓室直徑D為6cm，壓室長(zhǎng)度L為9.05cm，液態(tài)合金密度p為2.7g/cm2，壓室充滿度k取70%。從Creo中計(jì)算出壓鑄件、澆注系統(tǒng)排溢系統(tǒng)的體積為124174mm3,，液態(tài)合金密度p為2.7g/cm2，所以壓鑄件、澆注系統(tǒng)排溢系統(tǒng)的質(zhì)量G澆為334.8g。帶入數(shù)據(jù)進(jìn)入公式得出G室為483g，滿足G室>G澆。7.2模具厚度核算在壓鑄模具設(shè)計(jì)完畢后，對(duì)模具厚度進(jìn)行校核，如公式7-3所示。Hmin+（5~10）mm≤H設(shè)≤Hmax-（5~10）mm（式7-3）代入數(shù)據(jù)Hmin=265mm，Hmax=500mm，H設(shè)=400mm，得到滿足關(guān)系式（7-3）Hmin+（5~10）mm≤H設(shè)≤Hmax-（5~10）mm，所以本課題設(shè)計(jì)的壓鑄模厚度符合要求。7.3動(dòng)模座板行程的核算動(dòng)模座板行程實(shí)際上就是壓鑄機(jī)開(kāi)模后，模具分型面之間最大距離。須滿足公式7-4式7-4根據(jù)《壓鑄模設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表3-4，L取的計(jì)算公式如7-5所示。式7-5代入數(shù)據(jù)L1=80mm，L件=19.5mm，安全值K取10mm，已知此次選取壓鑄機(jī)動(dòng)模座板行程L=320mm，滿足關(guān)系式,所以動(dòng)模座板行程符合要求。參考文獻(xiàn)1劉亞峰,楊俊,高鵬.壓鑄模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].模具工業(yè),2015,3(11):57-602崔龍，馮勇剛.汽車變殼鋁合金壓鑄模設(shè)計(jì)[J].模具工業(yè)，2019.3潘成剛，劉篤篤，馬文超，常慶明，吳瓊.壓鑄模型腔表面熱應(yīng)力理論模型[J].特種鑄造及有色合金，2017.4劉宗虎,喬會(huì)杰,苗曉軍等.壓鑄技術(shù)及壓鑄合金的發(fā)展及應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息,2017,5(18):435馮曉梅，趙然，徐慶琳.降低壓鑄模成本的有效途徑[J].模具制造，2017.6黃勇,黃堯.壓鑄模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011,67楊國(guó)裕.鋁壓鑄成型及質(zhì)量控制[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.8ZixinLi,YuhaiJing,HongminGuo,XiuyuanSun,KunYu,AnshanYu,XingwangJiang,X.J.Yang.Studyof3DPoresandItsRelationshipwithCrackInitiationFactorsofAluminumAlloyDieCastings[J]