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压铸模CAD CAE CAM 教学课件 ppt 作者 于彦东 第3章 压铸模具设计

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    • 1、第3章 压铸模设计,3.1 压铸模设计基础 3.2 压铸模结构设计 3.3 压铸模的制造 3.4 思考题,3.1 压铸模设计基础,3.1.1 压铸模设计原则 压铸模设计前,设计人员应对所提供的设计依据,包括压铸产品图和生产纲领进行工艺分析,并进行如下必要准备: 1)根据产品图,对所选用的压铸合金、压铸件的形状、结构、精度和技术 要求进行工艺性分析,确定机械加工部位、加工余量和机械加工时所要 采取的工艺措施以及定位基准等。 2)根据产品图和生产纲领,确定压射比压,计算锁模力;估算压铸件所需 的开模力和推出力,以及压铸机的开模距离;选定压铸机的型号和规 格。 3)根据产品和压铸机的型号和规格,对模具结构进行初步分析。 4)绘制压铸件毛坯图。,压铸模应满足下列要求: 1)能获得符合图样要求的压铸件。 2)能适应压铸生产的各种工艺要求,并在保证质量和安全生产的前提 下,尽量采用先进和简单的模具结构。 3)模具的所有零件都应满足各自的机械加工工艺和热处理工艺要求,选 材要适当。 4)模具构件的刚性良好,模具零件间的配合精度选用合理,易损的模具 零件拆换要方便,以便于维修,模具造价低廉。 5)浇注

      2、系统设计和计算是压铸模设计中的一项十分重要的工作,应引起 高度重视。 6)在条件许可时,压铸模应尽可能实现标准化,以缩短设计和制造周 期,便于管理。,3.1.2 压铸机的选用,1)热压室压铸机的结构和特点 热压室压铸机的压室浸在保温坩埚的液体金属中,压射部件装在坩埚上面,其压铸过程如图所示。当压射冲头3上升时,金属液1通过进口5进入压室4内;合模后,在压射冲头下压时,金属液沿着通道6经喷嘴7填充压铸模8;冷却凝固成型,压射冲头回升,然后开模取件,完成一个压铸循环。,1金属液;2坩埚;3压射冲头;4压室; 5进口;6通道;7喷嘴;8压铸模,热室压铸机压铸过程示意图,点击播放动画,2)冷压室压铸机的结构和特点 (1)卧式冷压室压铸机。 卧式冷压室压铸机的压室中心线垂直于模具分型面,称为水平压室。压室与模具的相对位置及其压铸过程如图所示。合模后,金属液浇入压室3,压射冲头1向前推进,将金属液经浇道压入型腔7;开模时,余料8借助压射冲头前伸的动作离开压室,与压铸件一起取出,完成一个压铸循环。为了使金属液在浇入压室后,不致于自动流入型腔,应在模具内装设专门机构或将浇口安放在压室的上部。 (2)立

      3、式冷压室压铸机。 立式冷压室压铸机压室的中心线平行于模具的分型面,称为垂直侧压室。压室与模具的相对位置及其压铸过程如图所示。合模后,浇入压室3中的金属液3,被已封住喷嘴孔6的反料冲头8托住;当压射冲头向下压到金属液面时,反料冲头开始下降(下降高度由弹簧或分配阀控制)打开喷嘴6,金属液被压入型腔;凝固后,压射冲头退回,反料冲头上升,切断余料9,并将其顶出压室,余料取走后,反料冲头再降到原位,然后开模取出压铸件,完成一个压铸循环。,卧式压铸机压铸过程示意图,1压射冲头;2压室; 3金属液;4定模; 5动模;6型腔;7浇道; 8余料,点击播放动画,立式压铸机压铸过程示意图 1压射冲头;2压室;3金属液;4定模;5动模; 6喷嘴;7型腔;8反料冲头;9余料,点击播放动画,a) 合模 b)压铸 c)开模,2.国产压铸机代号和压铸机参数 根据JB/T 3000-2006 “铸造设备型号编制方法”规定,国产压铸机代号的意义如下:,3.选用压铸机时有关计算 1)确定压铸件所需压铸机的锁模力 压铸件所需压铸机的锁模力F(k N)可按下式计算: 2)压室容量的估算 3)开模距离的核算及其他 (1)模具的总

      4、厚度应大于压铸机的最小合模距离,其中K为安全系数(约 30mm),(2)压铸机的最大开模距离减去模具总厚度后留有能取出压铸件的距离。,最小合模距离图,最大开模距离图,1压铸机活动板(H1为定模厚度) 2压铸机固定板(H2为动模厚度),3.1.3 压铸模的基本结构,1推杆固定板;2动模座板;3垫块;4支承板;5动模套板;6滑块支架;7滑块;8斜销;9楔紧块;10定模套板;11定模座板;12定模镶块;13活动型芯;14型腔;15内浇口;16横浇道;17直浇道;18浇口套;19导套;20导流块;21动模镶块;23导柱;23推板导柱;24推板导套;25推杆;26复位杆;27限位钉;28推板,压铸模结构组成,3.1.4 分型面设计 定模部分和动模部分的接触表面称为分型面。 1.基本部位,(a) (b) (c) 图3-8 分型面的基本部位,2.类型,单分型面,3.选择原则 1)分型面尽可能地使压铸件在开模后留在动模部分,以便于脱模。 2)分型面应适应合理的浇注系统的布置,有利于内浇口的位置和方向的 安排,使金属液能够顺畅进入型腔,有良好的填充环境。 3)分型面应使模具型腔有良好的溢流排气条件。 4

      5、)分型面应开设在压铸件断面轮廓最大的地方,使压铸件能顺利地从模 具中脱出。 5)尽可能选用平直分型面,避免使用阶梯、曲面、倾斜或垂直分型面。 6)分型面应避免与压铸件基准面相重合,尺寸精度要求较高的部位和对 同轴度要求较高的外形或内孔,应尽可能设在同一半模内。 7)应考虑型腔的构成方案,以尽量简化模具结构为宜。 8)尽量选用压铸件的机加工面作为分型面。,3.1.5 浇铸系统和排溢系统的设计 1.浇注系统的组成和分类 浇注系统主要由1直浇道、2横浇道、3内浇口以及4余料组成。,热室压铸机 卧式压铸机 立式压铸机 全立式压铸机,横浇道,横浇道,横浇道,横浇道,直浇道,直浇道,直浇道,内浇口,内浇口,余斜,2.直浇道设计 (1)直浇道的设计要点 根据压铸件重量,选择喷嘴导入口直径d1 处于浇口套部分直浇道的直径d,应比喷嘴 部分直浇道的直径d1每边放大0.5 mm1mm。 喷嘴部分的出模斜度取130,浇口套的出模 斜度取1303。 分流锥处环形通道的截面积一般为喷嘴导入 口的1.3倍左右, 直浇道与横浇道连接处要求圆滑过渡,通常 其圆角半径R=530 mm,以便金属液流动顺 畅。,直浇道(深

      6、色区),(2)直流道部分浇口套的结构形式 浇口套一般镶在定模座板上 浇口套一个端面A与喷嘴端面相吻合,控制好配合间隙不允许金属液流 入接合面,否则将影响直浇道从定模中脱出。 小批量生产用的简易模具,直浇道直接在定模镶块上加工,以省去浇 口套,如图(b)所示。 直浇道部分由浇口套一体构成,金属液流动顺畅,拆装方便,如图 (c)所示。,图3-19 立式冷压室压铸机用浇口套示意图,(3)分流锥的结构形式 分流锥单独加工后装在镶块内, 不允许在模具镶块上直接做出。 分流锥的结构应起到分流金属液 和带出直浇道的作用。 对直径较大的分流锥,可在中心 设置推杆。推杆的导向效果好, 且能平稳推出直浇道,其间隙有 利于排气。 圆锥形分流锥的导向效果好、结 构简单、使用寿命长,因此应用 较为广泛。,分流锥示意图,3.横浇道设计 1)横浇道设计要点 (1)为了减少金属液流动阻力、达到均衡流 速、保持等截面积,不宜突然收缩和扩 张。 (2)应具有一定的厚度和长度 (3)对于立式冷压室压铸机和热压室压铸机 所选用的横浇道截面积,单型腔时一般 取直浇道导入口截面积的1.3倍左右;对 于卧式冷压室压铸机上的横浇道截

      7、面 积,单型腔时一般取直浇道(余斜)截 面积的0.5倍左右;对于多型腔模具则不 受限。 (4)对于卧室冷压室压铸机,在一般情况下 横浇道应处于直浇道(余斜)的正上方 或上侧方,以防止压室中的金属液过早 流入横浇道。,深色部分为横浇道,1)内浇口的分类,2)内浇口的设计要点 (1)从内浇口导入的金属液,应首 先充填深腔处难以排气的部 位,而不宜立即封闭分型面, 造成排气不畅。 (2)除特大压铸件、箱体及框架类 压铸件和结构比较特殊的压铸 件外,内浇口的数量以单道为 主,以防止进入型腔后的金属 液相互冲击,产生涡流、裹气 和氧化夹渣等缺陷。 (3)除低熔点合金外,从内浇口进 入型腔的金属液,不应正面冲 击型芯,以减少动能损耗,防 止被冲击部位因受侵蚀而产生 粘模现象。,4.内浇口的设计,(4)内浇口位置选择充填型腔各部分时,应具有最短流程,以防止金属液在 充填过程中热量损失过多,造成压铸件花纹冷隔或其他缺陷。 (5)对于薄壁复杂压铸件,宜采用较薄的内浇口,以保持必要的充填速度。 一般结构的压铸件以取较厚的内浇口为主,使静压力有效地传递,充填 平稳,有利于改善排气条件。 (6)内浇口的设置部

      8、位,有时布置在压铸件的热节处,在较厚的内浇口的配 合下,提高补缩效果。 (7)内浇口处的热量较集中,温度较高,凡在型腔中带有螺纹的部位不宜直 接布置内浇口,以防螺纹被冲击而受侵蚀。 (8)根据压铸件的技术要求,凡精度要求较高、表面粗糙值小且不加工的部 位,不宜布置内浇口,以防除去浇口后留下痕迹。 (9)布置内浇口时应考虑压铸件切边或采用其他清理方法的可能性。,5.溢流槽的设计 1)排溢系统的组成 排溢系统由排气槽和溢流槽两大部分组成,2)溢流槽的设计 (1)溢流槽的作用 排除型腔中的气体,储存混有气体涂料残渣的冷污金属液,与排气槽 配合迅速引出型腔内的气体,增强排气效果。 控制金属液充填流态,防止局部产生涡流,转移缩孔、缩松、涡流裹 气和产生冷隔的部位。 调节模具各部位的温度,改善模具热平衡状态,减少压铸件流痕、冷 隔和浇不足现象。 推杆推出的位置,防止压铸件变形或在压铸件表面留有推杆痕迹。 在动模上布置溢流槽,增大对型芯的包紧力,使压铸件在开模时随动 模带出。 作为压铸件存放、运输及加工时支承、吊挂、装夹或定位的附加部分。,(2)溢流槽的设计要点 设在金属流最初冲击的地方以排除端部进

      9、入型腔的冷凝金属流 设在两股金属流汇合的地方,以消除压铸件的冷隔 布置在型腔周围,其容积应能足够排除混有气体的金属液及型腔中的 气体 设在压铸件的厚实部位处,其容积相当于热节或出现缩孔缺陷部位的 容积的3倍 设在容易出现涡流的地方,其容积相当于产生涡流部分的型腔容积 设在模具温度较低的部位,其容积大小以取得改善模具温度分布为宜 设在内浇口两侧的死角处,其容积相当于出现压铸件缺陷处的容积 设在排气不畅的部位,设置后兼设推杆 设置整体溢流槽,以防止压铸件变形,溢流槽的设计要点,3)排气槽的设计 排气槽一般与溢流槽配合,布置在溢流槽后端以加强溢流和排气效果。在某些情况下也可在型腔的必要部位单独布置排气槽。设置排气槽的目的是为了能排除浇道、型腔及溢流槽内的混合气体,以利于填充、减少和防止压铸件中气孔缺陷的产生。通常,排气槽设在分型面上 。,分型面上布置排气槽,3.2 压铸模结构设计,3.2.1 成型零件设计 1.结构设计 1)成型零件的结构形式 (1)整体式结构,整体式结构,(2)镶拼式结构 成型部分的型腔和型芯由镶块镶拼而成。镶块装入模具的套板内加以固定,构成动(定)模型腔 。成型零件采用镶拼结构的特点是能够合理地使用模具钢,降低成本;有利于易损件的更换和修理;拼合处的适当间隙有利于型腔排气。,镶拼式结构,2)镶块的固定形式 镶块固定时不仅必须保持与相关的构件有足够的稳定性,还要求便于加工和装卸。镶块一般均安装在套板内,其安装形式分为不通孔和通孔两种。,不通孔套板镶块的固定形式,通孔套板台阶固定式,3)型芯的固定形式 型芯固定时必须保持与相关构件之间有足够的强度、稳定性,以及便于机械加工和装卸,在金属液的冲击下或压铸件卸除包紧力时不发生位移、弹性变形和弯曲断裂现象。型芯普遍采用台阶式

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