基于數值模擬技術的圓形電機蓋壓鑄模具設計與制造畢業設計論文-資料下載頁

【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規定處理。程序清單等），文科類論文正文字數不少于萬字。有圖紙應符合國家技術標準規范。根據電機蓋的結構特點，設計了三種澆注系統，通過Flow3D軟件對。整個金屬流動過程進行模擬，確定了以扇形側澆口進行進澆的方案。向和卷氣位置設置排溢系統，經Flow3D驗證合理。最后，對圓形電機蓋模具的生產周期和生。產成本進行了估算。

　　

【正文】 的表面缺陷最小，澆口截面也最小，最終卷氣率處于中間值，但在充填完成時，卷氣范圍較大，這也會影響產品的表面質量和成型性能；方案一的卷氣雖然是三組中最嚴重的，但卷氣只集中在充填的最后位置，通過抽真空可以解決，且此方案在整個充填過程中金屬流動也相對穩定，飛濺較少，這將有益于產品的最終成型。因此綜合考慮各種因素 ，決定選擇方案一作為最終的澆注方案。 5 排溢系統的確定 在鑄件上設置溢流槽，不僅可以將型腔內夾雜的氣體、雜物和污冷金屬引入其內，使鑄件的質量和性能符合要求，而且，也可以適當的調節型腔充填時的局部溫度，對充填條件也有一定的改善作用；必要時，還可以作為壓鑄件的頂出位置。溢流槽的作用歸納整理如下： (1)引出型腔中的氣體，作為集渣包儲存混有氣體的污冷金屬熔體。 (2)對金屬熔體的流動狀態進行控制，防止局部卷氣的產生。 (3)將模具的溫度場分布進行調節，且可以將模具的熱平衡狀態進行改善。 (4)可以作為壓鑄件的 推桿頂出位置，減輕了壓鑄件的變形。并且避免了推桿痕跡影響壓鑄件的表面質量。 (5)溢流槽設置在動模上，使壓鑄件對動模的包緊力增大，從而幫助壓鑄件更好的被動模帶出。 (6)在壓鑄件的存放與運輸過程中，溢流槽還可作為裝夾和定位部分，減少了對壓鑄件的直接接觸 [1617]。 溢流槽的設計 從上述溢流槽的作用來看，通常將溢流槽設置在金屬熔體最先沖擊和最后充填的位置，或者根據實際情況設置在充填過程中比較容易產生卷氣的部位。一般來說，溢流槽常常設置在壓鑄件的分型面上，根據不同的鑄件結構特點的需要，還可以設置在型 腔內部，且溢流槽的設計要防止金屬倒流。 溢流槽在設計過程中需要考慮以下幾點： 19 （ 1）溢流槽設計時，注意當要從壓鑄件上去除時要方便，且將其去除后盡量不使壓鑄件外觀損壞。 （ 2）所設置的溢流槽應該起到排除型腔中夾雜氣體、氧化物和殘渣的作用，并且能改善模具的熱平衡狀態。 （ 3）設置溢流槽時，不應將幾個溢流口開在同一個溢流槽上，也不應設置一個很寬的溢流口。這樣，不至于使金屬熔體倒流。 （ 4）應設置合理的溢流口尺寸，避免排氣槽堵氣過早。 下面，根據溢流槽的設計原則以及上述對澆注系統卷氣的分析結果設置溢流槽如圖51 所 示。 圖 51 排溢系統的設置 觀察之前沒有設置溢流槽時金屬溶液的流動狀態以及卷氣情況發現，在整個充填過程中，有四個位置金屬溶液的沖擊大，因此在這四個位置上和最后充填的部位設置了總共五個溢流槽。 20 溢流槽的分析結果 用 Flow3D 軟件分析加上溢流槽后壓鑄件的卷氣情況，分析結果如圖 52 所示。 圖 52 排溢系統的充型模擬 分析結束后各主要參數如表 51所示。 21 表 51 主要分析參數 充型時間 終點卷氣率 壓力 最大溫度 最小溫度 表面缺陷 953K 884K 對比表 43 和表 51發現，設置溢流槽后，充型所花的時間變動不大，但壓鑄件的表面缺陷減少了不少，充填過程中很好的將型腔內的氣體引入溢流槽中，金屬熔體的流動也相對穩定了，因此，此溢流槽設置合理。 在選定排溢系統的方案后，選取幾組主要參數進行對比，然后確定最終的充填參數。 表 52 各組對比參數 序號 沖頭速度 cm/s 模具溫度 /K 熔湯溫度 /k 1 200 513 953 2 200 498 933 3 200 483 913 4 212 513 913 5 212 498 933 6 212 483 953 7 225 513 933 8 225 498 953 9 225 483 913 表 53 充填結束后的表面缺陷值 序號 沖頭速度 cm/s 模具溫度 /K 熔湯溫度 /k 表面缺陷值 1 200 513 953 2 200 498 933 3 200 483 913 4 212 513 913 5 212 498 933 6 212 483 953 7 225 513 933 8 225 498 953 9 225 483 913 將這九組數據 中，觀察充填速度，模具溫度和熔湯溫度對壓鑄件表面缺陷的影響，從中選擇合適的參數，各組參數的對比結果由表 54，表 55，表 56列出。 22 表 54充型速度對表面缺陷的影響 序號 沖頭速度 cm/s 模具溫度 /K 熔湯溫度 /k 表面缺陷值 （平均值） 1 200 513 953 2 200 498 933 3 200 483 913 4 212 513 913 5 212 498 933 6 212 483 953 7 225 513 933 8 225 498 953 9 225 483 913 由上表選出 表面缺陷較小下 的充型速度： 212cm/s。 表 55 模具溫度對表面缺陷的影響 序號 沖頭速度 cm/s 模具溫度 /K 熔湯溫度 /k 表面缺陷值 1 200 513 953 2 212 513 913 3 225 513 933 4 200 498 933 5 212 498 933 6 225 498 953 7 200 483 913 8 212 483 953 9 225 483 913 由上表選出最佳的模具溫度： 498K。 表 56 熔湯溫度對表面缺陷的影響 序號 沖頭速度 cm/s 模具溫度 /K 熔湯溫度 /k 表面缺陷值 1 200 513 953 2 212 498 953 3 225 483 953 4 200 513 933 5 212 498 933 6 225 483 933 7 200 513 913 8 212 498 913 9 225 483 913 23 由上表的對比結果選出最佳的熔湯溫度： 933K 綜上所述，確定了最佳的一組 模具工藝參數，如表 57列出。 表 57 模具工藝參數確定 充型速度 34m/s 模具溫度 225℃ 壓射比壓 60MP 熔湯溫度 933K 初始型腔壓力 72KPa 初始型腔溫度 293K 慢速沖頭速度 持壓時間 5s 留模時間 13s 估計充型時間 真空 排氣 通道的設置 瑞士方達瑞（ FONDAREX）建立于 1946年，之前其實是一家 位于瑞士蒙特勒世鑄造廠，1952年研制出 了 第一個用于壓 鑄的真空系統。它是成功將真空技術運用于壓鑄工藝的第一發明人 ，并一直 是這個領域的先行者。方達瑞真空系統由真空機和閥體構成。 該真空系統可使模具 型腔排氣一直 到壓射 完全 結束，從而實現將 空氣和熱金屬在型腔中來的煙氣 排出和壓射過程同時進行 。真空閥能夠依靠末端 的 金屬 熔液的動能在一毫秒內關閉，保證了“全過程真空排氣” [1820]。如圖 53所示為 瑞士方達瑞真空系統設計 的標準。 24 Chan nel set i n m obile m odule sMi ni mu m vacu um t ot al in ter fac e ar ea sh ou ld be 1 00 % o fmai n vacu um ch ann el 2 ,b ut sh ou ld no t b e mo re th an 2 50 %of m ain v acuu m ch an ne l 2SCS a nd SCC c oo l i ng blo ckChan nelgeo metrycro ss sect io n of th e ch an ne lThe last point offillingTh e ch ann el si ze o f SC S a nd SCC :(1 )En tr yway o f C oo li ng b lo ck On th e fix ed m ou ld(2 )Mai n vacu um ch ann el 1 00 %(3 )Br anch o f Vacu um ch ann el 55 %(4 )Br anch o f Vacu um ch ann el 30 %(5 )Br anch o f Vacu um ch ann el 24 %(6 )Br anch o f Vacu um ch ann el 18 %(7 )Br anch o f Vacu um ch ann el 14 % 圖 53 真空系統設計標準 真空裝置的設計要點 （ 1）真空通道注入口要設置在模腔中金屬最后抵達之處，以便于在壓射的最后一刻將空氣排除腔外。在金屬特別不易達到之處可增設輔助注入口。 （ 2）注入口和排氣通道可根據鑄件的形狀和容積增加或減少。其尺寸和數量可根據實際需要加以調整。 （ 3）在真空通道中設置彎路截止是必要的。 因此根據圖 53 的標準及上述的設計要點，涉及的真空系統如圖 54 所示。 圖 54 真空 系統的設計 真空通道的布置 方達瑞真空裝置有三種 方式 進行安裝 ： 25 （ 1） 真空閥、補償器安裝在模架外 面 ， 銜接則是通過 模架凹槽上的連接插塊實現。 （ 2） 真空閥、補償器與連接插塊 先 連接， 之后 再一起放入模架凹槽。 （ 3）不采用連接插塊，真空閥與補償器 直接 安裝在模架外 ，和鑄模鑲塊進行 銜接 [21]。 圖 55 真空閥的安裝 對于本鑄件來說，采用方式 （ 1） 安裝真空裝置，模架寬度太大，可能需要選大一個型號的壓鑄機，采 用方式 （ 2） 安裝真空裝置 ，因為鑄件投影面積較大，之中的間距不足以容納真空閥。所以，該電機蓋 采用圖 55 中的方式 來 安裝真空裝置。 6 成型零件與模架設計 成型零件的結構形式 壓鑄模具結構中組成型腔用來形成壓鑄件形狀的零件叫做 成型零件。通常，澆注、溢流和排氣系統也在成型零件上加工形成。這些零件都和 金屬液 有直接 接觸， 因此要承受高速金屬熔液的沖擊 和高溫、高壓 環境的作用，容易被磨損，產生 變形和開裂等缺陷。 由于成型零件 種種特點，其 質量決定了壓鑄件的精度、質量和模具的壽命，因此， 合理地設計成型零部件的結構 ，準確 地 計算 尺寸和公差，確保強度、剛度以及 表面質量 滿足要求，這是非常重要的 。 整體 式結構的設計 在此次 設計中，電機蓋壓鑄模的成型零件主要包括動模鑲件、定模鑲件 、固定小型芯。一般根據成型零件的結構形式可以將其分為整體式和鑲拼式兩種，根據 本鑄件的成型特 26 點， 決定選擇采用 整體 式模具結構，其中，鑲件采用不通孔的固定形式 。設計時，先按照鑄件的外部 尺寸 大小 ，設計出合理的動模鑲塊和定模鑲塊，之后再根據鑄件的內部 尺寸，計算出內模以及小型芯的尺寸。最后，將設計完好的內模 及型芯裝入動模鑲塊，再將裝有可動內模的動模鑲塊裝入不 通孔動模固定板，借助動模固定板 的內表面以及螺栓進行動模鑲塊的定位 和固定 ，定模鑲塊按照同樣的方式裝入定模固定板，這樣一來 ，動、定模板通過導柱、導套連接在一起，合模時，動、定模鑲塊，可動內模還有小型芯 構成封閉的成型空腔，用于鑄件的 充填 成型 [5]。 型芯的固定及止轉形式 型芯 固定時不僅必須保持與相關的構件有足夠的穩定性，還要求方便 加工和拆 卸。型芯一般皆安裝在鑲塊內。根據本次 設計 鑄件的特點 ，選擇運用不通孔套板的固定方式， 型芯通過臺階孔定位在動模鑲塊內表面，可動內模則通過螺栓和動模鑲塊連接 進行 定位。 同樣 ，為了保持型芯以及可動內模在動模 鑲塊中的相對位置，我們必須采取合理的止轉措施，根據設計，我們對 型芯以及可動內模均采用采用平鍵式止轉形式 —— 在型芯以及可動內模局部邊緣磨一直邊與設在動模鑲塊內的方頭平鍵定位。此形式接觸面積大，精度較高。 成型尺寸的確定 成型零件中直接決定壓鑄件幾何形狀的尺寸稱為成型尺寸。計算成型尺寸的目的是為了保證壓鑄件的尺寸精度。 影響壓鑄件尺寸精度的主要因素 （ 1）壓鑄件收縮率的影響：壓鑄件冷卻收縮是影響壓鑄件尺寸精度的主要因素。對壓鑄件合金在各種情況下冷卻收縮的規律 及收縮率的大小把握得越準確，壓鑄件的成型尺寸精度就越高。但設計時選用的計算收縮率與壓鑄件的時間收縮率難以完全符合，兩者之間的誤差必然會使計算精度受到影響。 （ 2）壓鑄件結構的影響：壓鑄件結構越復雜，計算精度就越難把握。 （ 3）模具成型零件制造偏差的影響。 （ 4）模具成型零件磨損的影響。 （ 5）壓鑄工藝參數的影響。 成型尺寸分類及計算要點 27 成型尺寸主要可分為型腔尺寸（包括型腔深度尺寸）、型芯尺寸（包括型芯高度尺寸）、成型部分的中心距離和位置尺寸三類。 成型尺寸的計算要點如下： （ 1） 型腔磨損后尺寸增大 ， 故計算型腔尺寸時應使得壓鑄件外形尺寸接近于最