压缩机缸体模具型腔设计及加工仿真【开题报告+UG+CAD+程序+仿真+说明书】.rar

论文题目论文题目压缩机缸体模具型腔设计及加工仿真类别类别基本描述基本描述教师科研项目教师科研项目创新创业项目创新创业项目学科竞赛项目学科竞赛项目社会实践问题社会实践问题题目来源题目来源自由探索问题自由探索问题研究压缩机缸体模具型腔设计及加工仿真选题背景及意义选题背景及意义随着工业化的发展，对模具的设计技术要求也会不断的提高，原有的二维化模具设计，已经无法满足模具设计的现实需求，并在一定程度上，也无法与集成化与现代化的生产技术相适应。因而，现代模具设计技术的未来发展趋势，将会实现制造、分析与设计三维化的模具设计11。而随着无纸化现代模具设计软件的进一步发展，三维数字化的模型也终将形成与发展。例如压缩机普遍应用于工业制造，医药以及日常生活，则对其三维数字化缸体型腔模型的设计将促进产品系列化的发展。文献综述文献综述(理工类专业描述研究、设计现状理工类专业描述研究、设计现状)模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。按照模具成型加工工艺，模具可以分为冲压模具、塑料模具、铸造模具、锻压模具、橡胶模具五大类，广泛应用于家电、汽车、航空航天等国防、民用产业生产。目前，我国模具市场份额分布情况主要为：塑料模具市场占比 45%、冲压模具市场占比 37%、铸造模具市场占比 9%、锻压机及橡胶模具市场共计占比 9%。现如今，数控技术成为制造行业普遍应用的。数控技术则是一种充分融合现代化计算机技术、通信技术的一种新型技术，其应用范围广，在现代机械加工行业中有极高的应用价值，具有加工精度高、速度快及能实现模块化、规范化加工的优势。现代机械加工的发展对推动我国国民经济的发展具有重要的作用，同时具有信息化、智能化、自动化的发展趋势，因此应用数控加工技术有助于提高自动化、智能化生产水平，提高工作效率，降低加工成本，达到降本增效的目的22。在模型设计中使用 CAD 等计算机软件进行设计。模型设计的其他方式还有虚拟模型的设计技术、快速模型的设计技术有限元的仿真和模型设计以及反求工程的技术。快速模型的设计技术是数控方式后又一次新技术的革命,未来也许会成为生产模具的一种发展趋势。随着数控技术发展，目前绝大部分的数控技术仍被封闭在系统框架中，各模块功能固定，不同厂家软硬件不兼容。用户无法进行系统扩展和开发，且维护成本高，增加了投资风险和成本。专用数控系统已不能满足制造业日益激烈的市场竞争和变化，也不能满足制造业向信息化、网络化、智能化方向发展33。基本内容及拟解决的主要问题基本内容及拟解决的主要问题(理工类专业撰写“设计思路与技术路线”理工类专业撰写“设计思路与技术路线”)设计思路：1.分析压缩机缸体分型面和型腔布局，对产品进行分模；2.首先根据型腔零件图，对工件的形状、尺寸、精度等级、表明粗糙度、材料和热处理等技术要求进行分析，对型腔进行设计。3.选择加工方案、确定加工路线、装夹方式、刀具及切削用量等参数。4.然后根据零件图的尺寸、确定的工艺路线及设定的工具坐标系，根据数控系统规定的功能指令代码及程序格式，逐段编写加工程序单,进行数控仿真。5.填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表、工件安装和零点设定卡片、数控加工程序单等。进度安排进度安排2023 年 11 月，学生查找毕业设计材料，进行选题。2023 年 12 月至 2024 年 1 月中旬，通过查找文献，结合选题完成开题报告。2024 年 1 月 15 日至 2024 年 3 月，完成对零件的造型分析以及模具型腔的设计2024 年 4 月 15 日之前完成加工工艺的设计，数控编程，UG 仿真等任务。2024 年 4 月 15 日至 2024 年 5 月中旬，根据加工仿真与设计过程撰写毕业论文。2024 年 05 月，修改完成终稿，准备答辩。预计主要创新点预计主要创新点 准备相关资料。产品及零件分析和分模型腔工艺分析及设计，产品分模型腔工艺编程数控编程工 艺 分析工 艺 计算记 录 仿真 分 析结果主要参考文献1张立昌，杨根基于 UG-CAM 模块非标零件的模具设计与数控加工J舰船电子工程，2019,39(8):190-193.2 陈彦兆UG 软件在数控加工与模具设计方面的使用探讨J现代工业经济和信息化，2019,9(8):60-61.3 中华人民共和国国务院，国务院关于印发十三五国家科技创新规划的通知J中华人民共和国国务院公报4刘奎良数控机床加工误差原因及改进措施J造纸装备及材料，2023,52(04)68-605阳夏冰，杨素华基于 UG 的控制器支架热流道注塑模具设计与成型件数控加工J中国塑料，2019,33(8):112-117,143.6 高松、CNC 数控机床零部件加工精度预测与建模研究J内燃机与配件，2022(10):67-69.7赵娟UG 注塑模具设计与数控加工应用J山东工业技术，2017,(1):242.8周晓龙UG 软件在数控加工与模具设计方面的使用探讨J科技展望，2017,27(12):70.9 张伟胜：零部件数控机床加工精度综合误差模型构建研究J机械工程师，2019(04):117-119.10A data-driven digital twin framework for key performance indicators in CNC machining processes vishnuv.s.;varghesekirangeorge;Gurumoorthy11Metals&Plastics CNC Machining in China12Handcrafted Reproduction of a 17th Century Bema Door Supported by 3D Digitization and CNC Machining loannis Barboutis;Vasiliki Kamperidou;George Economidis13骆志强探究数控加工技术在机械模具制造中的运用J信息记录材料，2021,22(04):124-12514沈晓伟，基于机械模具数控加工制造技术及应用分析J内燃机与配件，2021(22):69-7015张鑫，数控技术中的加工工艺与夹具设计J电子技术，2022,51(12):192-193指导教师意见指导教师意见 签名：签名：年年 月月 日日专业负责人意见专业负责人意见签名：签名：年年 月月 日日1机械加工工序卡片工序名称铣工序号01零件名称母模心 B零件号B1材 料毛 坯牌 号硬 度型 式重 量718H33-38HBS锻造设 备夹 具辅助工具名 称型 号立式铣床X52K马仔工步安装及工步说明刀具量具走刀次数走刀长度mm切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时s1锁模孔 M12钻头 DR10.8游标卡尺1401.50.147510.60.52进胶孔唧嘴高速钢套式立铣刀钻头 16游标卡尺1400.90.0911816.72设 计指 导 老 师共 13 页第 1 页2 机械加工工序卡片工序名称深孔钻工序号02零件名称母模仁 B零件号B1材 料毛 坯牌 号硬 度型 式重 量718H33-38HBS锻造设 备夹 具辅助工具名 称型 号深孔钻床专用夹具工步安装及工步说明刀具量具走刀次数走刀长度mm切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时s1反面孔钻头 12钻头 12内径千分尺1442.40.32356352侧面孔钻孔 16钻头 16内径千分尺1440.10.16005010设 计指 导 老 师共 13 页第 2 页3机械加工工序卡片工序名称CNC 加工工序号03零件名称母模仁零件号B1材 料 718H精料牌 号硬 度型 式重 量设 备夹 具辅助工具850 立式加工中心850磁铁工步刀具刀号加工类型加工深度主轴转速 mm进给mm余量mm/r24005-A01D30R50开粗-87.35150035000.30/0.2024005-A02D17R0.80开粗-58.55250030000.32/0.2024005-A03D17R0.80开粗-148.25250030000.25/0.1024005-A04D17R0.80开粗-148.25400030000.10/0.1024005-A05D17R0.80精光-148.25250030000.00/0.1024005-A06D100开粗-58.55250030000.32/0.20424005-A07D17R0.80开粗-58.68250025000.60/0.0724005-A08D17R0.80光平面-58.75250025000.20/0.0024005-A09D10R0.50精光-58.67400030000.00/0.0224005-A10D100光平面-58.75250025000.00/0.0024005-A11Q4R20精光-48.3345008000.00/0.00产品型号零件图号机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品名称 压缩机缸体零件名称凹模共1 页 第 1 页材料牌号40Cr毛坯种类方件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每台件数 1备注工 时工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备准终 单件10检检查材料各面加工余量，确保底面留0.5mm余量了检20钳外经10MM麻花钻头，长200MM，加工水路金工虎口钳30立加 型腔表面，浇道粗加工，留0.5mm余量金工虎口钳40热淬火处理HRC50-5550平磨先磨底面，去除0.5mm余量，其次磨两侧基准面见光为止，再次磨两侧基准相反面至尺寸金工MG1432A60卧加 精加工分型面至尺寸，精加工浇道至尺寸金工HM1500弯板、倒T冶具、压板70钳钳工精修加工残留部位80钳用吵纸打光工件毛刺及刀纹吵纸，油石90钳螺纹孔补正加工，倒锐角边100 检按图样要求检查各部尺寸和精度设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期I郑州航空工业管理学院 毕 业 论 文（设 计）20*届*专业*班级题 目 20*届毕业论文模板 姓 名 某某某 学号 *指导教师 某 某 职称 教授 外聘教师 职称 二*年 五 月 *II摘要数控编程技术是现代机械制造中的关键技术，随着压缩机市场的不断扩大，对压缩机缸体的需求也日益增长。本毕业设计旨在通过模具设计和 CAM 编程，用于制造高品质的压缩机缸体。随着我国经济的不断发展，我国对工业的发展尤其种方式，时代不断的变化，复杂多变的曲面造型的引用，这无疑传统的手工编程带来了巨大挑战,与此同时在一定程度上也给自动化的数控编程技术带来了发展机遇。首先，本文分析了压缩机缸体的市场背景和需求，确定了设计目标和要求。接着，进行了材料选择和成型工艺分析，以确保保护壳的综合性能符合标准。在模具设计阶段，详细讨论了分型面的选择、浇口系统设计、冷却系统布局以及排气系统设置等关键技术点。针对所设计的模具，本研究运用先进的 CAM 软件进行了数控编程，优化了刀具路径和加工参数。通过模拟仿真验证了编程的准确性，确保了加工过程的高效性和安全性。关键词关键词：压缩机缸体，模具设计，CAM 编程，数控加工IIIAbstractNumerical control programming technology is a key technology in modern mechanical manufacturing.As the compressor market continues to expand,the demand for compressor cylinders is also growing.This graduation project aims to manufacture high-quality compressor cylinders through mold design and CAM programming.With the continuous development of Chinas economy and its particular way of industrial development,the eras constant changes and the introduction of complex and varied curved shapes undoubtedly pose significant challenges to traditional manual programming.At the same time,it also brings development opportunities to automated numerical control programming technology to a certain extent.First,this paper analyzes the market background and demand for compressor cylinders,determining the design goals and requirements.Then,material selection and molding process analysis were carried out to ensure that the comprehensive performance of the protective shell meets the standards.In the mold design stage,key technical points such as the selection of parting surfaces,design of gating systems,layout of cooling systems,and setting of exhaust systems were discussed in detail.For the designed mold,this study utilized advanced CAM software for numerical control programming,optimizing tool paths and processing parameters.The accuracy of the programming was verified through simulation and simulation to ensure the efficiency and safety of the machining process.Keywords:compressor cylinder body,mold design,CAM programming,CNC machiningIV目 录第 1 章 绪论.11.1 选题背景.11.2 模具的发展现状.21.3 数控技术.31.4 课题意义.4第 2 章 压铸件工艺分析.52.1 铸件零件分析.52.2 产品生产工艺分析.52.3 铸件的原材料分析.52.4 压铸的结构要素.62.4.1 壁厚.62.4.2 压铸件的铸造圆角半径.72.4.3 压铸件的脱模斜度.7第 3 章 压铸设备的选用与压铸工艺设定.93.1 压铸机的分类.93.2 确定型腔数目.103.3 锁模力的计算.103.4 校核压铸机参数.11第 4 章 压铸模结构设计.134.1 压铸件分型面的设计.134.2 浇注系统的结构设计.144.3 排溢系统的设计.154.4 成型零件的设计.154.5 抽芯机构设计.174.6 推出机构设计.18V第五章 型腔的数控加工.205.1 数控编程的方法.205.2 零件图的分析.205.3 毛坯的选择.215.4 定位基准的选择.215.5 工艺路线的拟定.215.6 刀具的选择.235.7 夹具的选择.245.8 数控加工程序导出.24总结.26参考文献.27致谢.291第 1 章 绪论1.1 选题背景汽车的空调系统主要是由压缩机、冷凝器、节流器（也称为膨胀装置）以及蒸发器这四大部分构成的。它们分别负责对汽车中各个部位进行冷却或加热，并保证整个制冷系统处于最佳状态。压缩机在汽车空调系统中起到核心作用，它是制冷剂在系统中进行循环的主要动力源。汽车发动机工作时产生的高温低压制冷剂会被压缩到一定压力后进入压缩机中，与外界空气混合形成高温高压气态制冷剂。压缩机的工作原理是将低温低压的制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，然后通过冷凝器将这些制冷剂转化为中温高压的液态制冷剂，接着利用节流膨胀装置将其转变为低温低压的液态制冷剂，最终通过蒸发器将其转化为低温低压的气体制冷剂1。汽车发动机工作时产生的高温和压力能转化为电能并储存在蓄电池中。在蒸发过程中，大量的周围热量被吸收，然后低温低压制冷剂被吸入空调压缩机，进入下一个制冷循环，如此循环往复，最终实现降温效果1。新能源汽车已经成为汽车产业发展的不可逆转的趋势。经过数年的市场培育和壮大，我国的新能源汽车产业已经实现了显著的进步，特别是在 2018 年，其产量和销售量都有了较快的增长。同时，新能源汽车也成为了汽车产业转型升级的重要方向之一2。根据中汽协的统计数据，2018 年我国新能源汽车的产销量分别达到了 127 万辆和 125.6 万辆，与前一年相比，分别实现了 59.9%和 61.7%的增长；纯电动汽车的生产和销售分别达到了 98.6 万辆和 98.4 万辆，与去年相比，分别实现了 47.9%和 50.8%的增长；插电式混合动力汽车的生产和销售分别达到了 28.3 万辆和 27.1 万辆，与去年相比，分别实现了 122%和 118%的增长3。尽管在 2018 年，汽车的总产量和销售量都有所下降，但新能源汽车却呈现出逆势上升的趋势，并且增长率相当显著。从产品结构的角度分析，商务车和其他高端汽车的销量依然呈现出正增长的趋势，但小排量乘用车的产销量却出现了下滑。这反映了我国汽车产业的产品结构正在逐步调整，预示着未来汽车行业将会有更好、更快的发展3。新能源汽车肯定会使用电动驱动的自动调节空调系统，电动涡旋式压缩机被国内外的行业公认为最理想的电驱动空调压缩机,在我国目前使用的涡旋式压缩机中，大部分是2进口品牌，且价格较高，不利于普及推广,伴随着新能源汽车行业的迅猛增长，涡旋式压缩机展现出巨大的发展潜力4。1.2 模具的发展现状在当前阶段，模具的应用范围和使用频次都相当广泛，这对整个制造业产生了深远的影响,模具不仅存在，还具有示范作用。以电子制造为例，几乎所有电子产品在制造过程中都是依赖模具来完成的，目前，模具行业的发展势头相当乐观，而且模具行业的整体水平也能直观地展示出一个国家工业化进程的水平5。在制造行业中，模具的使用几乎无处不在。显而易见，无论在哪种制造领域，模具的使用都是非常普遍的。我们日常生活中的许多产品都是通过模具进行加工和生产的。因此，模具在整个制造过程中起到了不可或缺的作用。这也是目前模具行业人才短缺的主要原因之一。这部分人才对整个工业和制造业的推动作用是显而易见的。目前，我国在制造业的进步是显而易见的，其种类和范围都非常广泛。然而，国内模具行业在人才方面的需求仍然很大，而在人才短缺的背景下，这方面的生产似乎也显得捉襟见肘。因此本文就将对我国目前的模具产业的现状进行分析，然后针对其中出现的问题提出一些建议与对策。目前，模具生产的焦点已经发生了明显的转移。我国在这一领域的进展在全球范围内都是不容忽视的，尽管从技术角度看，我国在这方面还存在很大的技术差距，但由于发展势头强劲，追赶只是时间问题。目前，我国对模具行业的高度重视无疑将为模具技术的进一步发展提供强大的支持6。模具在整个制造业中是一种独特的设备，它对国家的经济增长起到了显著的作用。在当前的生产流程中，无论是冲压还是压铸，都是常见的生产方式，此外，许多与我们日常生活紧密相关的产品也是通过这种方式制造出来的，这种加工方式与整个制造业有着紧密的联系，以下是对其优势的详细列举7:（1）在模具的辅助下，加工过程得以顺利完成，这是因为模具本身具有很高的可塑性，并且对各种产品都有很好的适应性。例如，我们可以通过冲压技术来处理不同的金属和产品，但这主要是对其形状或参数进行微调，而对于塑料制品，大多数情况下都是通过压铸技术来完成加工的8。3（2）利用模具进行加工可以有效地规避切割问题。这种方法基本上不需要通过切割来加工，从而使得整个产品在加工过程中变得更为简便，这也是提高加工效率的关键因素，切割过程中对原材料的浪费是一个相当严重的问题，这也从侧面证明了成本可以被有效地控制，随着模具技术的不断进步，产品的精度也得到了显著的提高，这部分甚至可以很好地控制产品的粗糙度，对于简化整个工艺流程也是非常重要的8。（3）在当前阶段，模具加工产品展现出极高的精确度。对于具有复杂结构的产品，模具表现出显著的差异性，此外，在模具的辅助下，产品间的一致性也得到了很好的维持，从而显著提高了效率，自动化技术的引入也极大地提高了模具加工的便利性，同时成本控制的效果也变得尤为突出8。1.3 数控技术计算机技术的迅速进步为压铸模具 CAD/CAM 技术的进一步发展提供了模具技术的创新策略。它使传统的模具设计工作由手工完成变为自动化，提高了模具的生产效率，减少了工人的劳动强度，从 20 世纪 80 年代中旬开始，先进的工业国家普遍采纳了压铸模 CAD/CAM 和相关技术。它在压铸模具中得到广泛应用，使成型工艺发生重大变革。这种技术显著地提升了压铸模具的制造质量，同时也缩减了模具设计和生产的时间周期，并减少了模具制造的总成本。同时也提高了模具的生产效率，节省了大量人力和物力资源，使模具行业实现了由粗放型向集约型转变，传统压铸模具的设计和生产方式已经因制造成本的大幅变化而发生了根本性的改变9。本文介绍了现代工业中常用的几种压铸模技术及其特点。在使用 CAD/CAM 技术的过程中，我们都选择了 CAE 技术。这种先进技术能减少模具开发费用，缩短新产品开发周期，同时也可保证产品质量，压铸 CAE技术有助于对设计图纸进行优化，进而协助设计师更准确地设计模具结构和进行模具修复，从而有效地降低生产成本，通过应用这些先进的设计技术，可以大大提高生产效率，降低产品生产成本10。利用 CAD/CAE/CAM 的综合集成技术，可以显著地减少模具设计所需的时间，增强模具设计的精确度，优化设计大纲，并确保部件尺寸的高度精确性。此外，表面的粗糙度可以自动决定制造部件的工具路径。41.4 课题意义在本文中将通过 Unigraphics(UG)进行对压缩机缸体模具的设计和数控编程，压缩机缸体在生活中广泛的运用，为人们日常生活常用品11。压缩机缸体往往质量较轻，且要有一定的柔韧性，所以要选用合适的材料来做。压缩机缸体通常具有复杂的几何形状和精细的装饰纹理，这些都需要精确的 CAM编程来确保正确的加工路径和刀具轨迹，压缩机缸体可以使用压铸模具批量生产。压缩机缸体产品的质量与数控加工工艺有关，所以要严格把控数控加工工艺，必须根据一定的原则进行还可以从加载的模型库中调用标准件和标准模架来进行模具的详细设计12。UG 的产品加载功能自动地将零件和模具设计项目连接在一起，并生成初始化的模具结构。通过对压缩机缸体结构以及材料特点的分析来设计压铸模具，通过产品完成分模设计，得到型芯和型腔，在进入 CAM 加工环境进行数控编程设置参数，优化刀路，生成刀路后模拟加工，导出 NC 代码，分析加工工艺以及加工刀具选择等方面完成型腔的数控加工11。5第 2 章 压铸件工艺分析2.1 铸件零件分析图 2.1 铸件三维图图 2.1 为压铸件的三维零件图，图 2.2 可知铸件整体尺寸为 270*250*200mm，铸件中心是一个较深的型腔，侧壁有凸台，凸台上有直径为 18mm 的螺纹孔和密封圈槽。壳体的底端有 5 个直径为 70mm 的孔和 1 个直接 55mm 的孔，铸件平均壁厚 4.00mm。2.2 产品生产工艺分析零件结构包含异形的表面以及凸台，这一部分无法满足传统冲压和锻件制作的需求。选择采用压制方法进行生产会更合适，鉴于对产品的需求，采纳压铸技术生产能够显著提升生产效益，而运用压铸模具生产能进一步优化压铸部件的尺寸精确性和其表面的品质1。2.3 铸件的原材料分析在铸件设计过程中，正确地选择压铸合金是至关重要的一个环节，在决策过程中，不仅要关注零件的使用需求，而且需要对合金的各项工艺性质有深入的认识，当我们的性能标准能够达标时，更应优先选用工艺特性优越的合金材质1。在选择压铸合金时，我们主要从以下几个角度进行思考：6（1）关于材料所受的力，这个观点主要关注产品的最后使用条件，比方说，在受到拉伸、振动或冲击等各种负荷的影响下。（2）工作环境下的产品，这个问题主要是基于产品在实际应用时对外部环境温度和封闭性有哪些特定需求，同时要考虑与之暴露的环境因素，例如海水、湿润的空气、盐、酸和碱，是否具备抵御侵蚀的特性4。（3）用于生产的具体条件，在铸件制造时，我们首要关注的是所采用的压铸工具和相关的工程技术参数的设置4。（4）在经济收益方面。最终我们应该重视的一个重点是如何进行有效的成本核算，以尽可能地减少花费。经过对压缩机缸体压铸的性能和成本需求的深入分析，最终决定以铝合金作为本次设计中的主要原料。使用压铸方法制成的铝合金具有优越的成型性质和轻质的重量。压铸铝合金经过热处理后可以加强其性能，在高温与室内环境下展示出优越的力学特性，这种合金在密度较低的时候展现出微小的热膨胀特性和出色的耐高温特质4。因此，这种铸造材料适用于生产这种类型的产品，被认为是压缩机缸体压铸件的最合适生产选择。2.4 压铸的结构要素一个部件的结构设计合理性以及其工艺性如何，都会对模具的构造、种类、生产时间和成本产生直接作用。压铸部件在基础构造技术要求上主要涉及壁厚、圆角、脱模角度、孔洞设计、网格布局、文字、螺纹和齿轮等几个方面；接下来，我们将针对这三个核心要素进行详细分析：2.4.1 壁厚通过参考和查阅有关压铸件设计的手册，我们能够了解到某些压铸件具有什么样的最小壁厚尺寸。如果其壁厚小于最小值，这通常意味着这个零件不宜用于压铸制造，或者可能无法进行生产。要达到对零件性质的制造，就需要在毛坯上加入相应的加工工艺。详细指标如下所述：表 2-1 压铸件的最小壁厚和正常壁厚7从零件图来看，特种压缩机缸体的压铸壁的一侧面积范围从 100mm 到 500mm 都是大于 500mm。因此，这片铸模的最小壁厚是 4.0mm，满足了整个压铸模具生产的壁厚标准.2.4.2 压铸件的铸造圆角半径对于压铸零件的墙面，无论是直角、钝角还是锐角，与其相连接的位置都应采用圆形设计。铸造的圆形角度有助于金属液更好的流动，降低了涡流，并能有效地排除气体，这也助于产品更容易成型，这样也更能有效地阻止在尖角部位由于应力过分集中而导致产生裂纹的问题1。按照压铸成型工艺与模具设计P81 页中的铸造圆角半径确立公式，本次压缩机缸体压铸铸造圆角定义为 r=15mm。2.4.3 压铸件的脱模斜度为了使压铸部件更容易从模具的型腔和型芯中脱出，并避免部件表面被划伤，设计压铸部件时通常会考虑合适的脱模角度。当浇注系统中存在较大的压力时，需要对压铸材料进行压缩处理。压铸零件的壁厚和所选择的压铸合金决定了具体的脱模斜度的大小。对于薄壁件，由于其本身结构比较薄，因此一般不需要采用较大的脱模剂4。当合金的厚度增加时，其脱模的斜度也随之增大，从而导致合金的收缩率上升和脱模斜度的增大。如果选择铝合金，由于其本身具有良好的机械性能，因此可以选用较小的脱模斜度来减少收缩量，因此，在综合考量本次设计中使用的特种压缩机缸体压铸和铝合金材料后，参照下面的表格，我们最后确定了拔模斜度为 14。表 2-2 常用合金最小脱模斜度推荐值48配合面的脱模斜度非配合面的脱模斜度合金种类外表面内表面外表面内表面铝镁合金00150030003010铝合金0010001500150045铜合金003000451010309第 3 章 压铸设备的选用与压铸工艺设定模具设计完毕后，另一个待解决的问题是如何选择合适的冲压压铸机。这一选择对模具的设计成果有着显著的影响，因此选择一个合适的压铸机变得尤为关键。选择什么样的压铸机才算是比较恰当呢，选择合适的压铸机可以极大地延长模具的使用寿命，而且使用压铸机也有其独特的优点，在选择压铸机时，一方面需要确保压力足够大以支持压铸过程，另一方面也要避免过大的压力对模具造成不良影响1。3.1 压铸机的分类1.压铸机的分类 根据不同特征，压铸机可按表 3.1 分类1。表 3.1 压铸机的分类根据这次设计的铝合金材料，数据显示，卧式冷室压铸机主要用于生产铝、镁、铜等有色合金，而黑色金属的压铸应用是非常罕见的，在有色金属压铸行业，由于铝合金和镁合金具有密度小，比强度高，耐腐蚀性强，导热系数低等优点，使得其成为了一种新型的铸造材料1。因此，在这次的设计中，我们选择了卧式冷室压铸机作为主要的压铸工具。在此基础上进行了相应的结构设计和计算分析。图 3.1 展示了基本的构成元素:10图 3.1 卧式冷室压铸机基本组成3.2 确定型腔数目由于本次我们设计的压铸部件尺寸比较大，且在每个零件的三侧都设计有侧孔，我们需要设计三个抽芯结构。因此，为了简化模具设计，我们决定采用单一模具的型腔设计。3.3 锁模力的计算UG 三维技术可以直接测量出铸件的投影面积 A=32118.18mm2。但在生产的实际过程中，通常我们会增加 30%的面积给排溢系统和浇注系统，因此 A 的面积选择为41753.63mm2.在挑选压铸机的过程中，我们首先需要考量的是机器的模具锁动力。锁模力的主要目标是将模具牢固固定，确保它不会因为膨胀力导致的膨胀6。）（分主锁FFKF (3-1)K 为安全系数，一般取 1.25。1)主胀型力的计算根据公式 10ApF主 (3-2)P 为比射比压（MPa），铝合金取 40；KNApF01.167104063.4175310主112)分胀型力F分=为楔紧角，取 28，F分=2=43.46kN。3)F锁=1.25（167.016+43.46）=263.08KN通过锁模力的计算，以及分析铸件尺寸和估算模具模板尺寸，查资料3表 3-8 压铸机型号为 J1180G 型冷室压铸机,具体参数见表 3.2。表 3.2 卧式冷室压铸机主要参数项目GJ1163单位锁模力800KN动模安装板行程760mm拉杆内间距910910mm压铸模厚度950420mm压室直径80110 mm一次金属浇入量（铝）15kg顶出力130KN顶出行程100mm3.4 校核压铸机参数1）校核锁模力分主锁FFKF （3-3）2800KN1.25（167.01+43.46）=263.08KN锁模力符合要求。2）校核模具厚度12 模具的厚度应该满足：minH10HmaxH10 （3-4）式中:最小模具厚度：minH420mm 最大模具厚度：maxH950mm根据后面模架的设计，该压铸模具的厚度为 530mm，符合要求。3）压室容量校核根据 J1180G 压铸器的相关数据，选择了 105mm 的压腔，这个压力腔可以最远承载15kg 的铝合金质量，通过 UG 软件的计算得出浇注的质量是 8.5kg；由于压力室的最大容纳合金液体的能力超过浇注的容量，这样的设计使得压力室的容量达到了所需标准。4）对开模行程进行的计算在经过设计的模具完成合模时，模具的高度必须超过压铸机所需的最短合模距离8；mmLH20min合 （3-5）本次设计中，H合为 416mm，大于 270mm，所以开模行程符合要求。13第 4 章 压铸模结构设计4.1 压铸件分型面的设计（1）在进行分型面设计时，必须考虑铸件的最大尺寸位置，并应尽量在铸件的最大尺寸区域进行分型，这样可以简化模具的结构设计。（2）在压铸模具设计过程中，分型面应与脱模方向保持一致。Z 轴的轴线方向应为脱模方向，以确保铸件的脱模方向与 Z 方向一致，从而最大限度地减少抽芯结构的出现4。（3）在确定分型面的过程中，我们还需特别关注是否会形成抽芯机构，以及抽芯机构的功能是否会受到分型面的干扰，此外，抽芯机构的设计结构必须满足空间和运动的需求。尽量减少或避免抽芯操作4。（4）在确定铸件分型的过程中，一个核心原则是确保铸件能够顺利地从模具中取出，通常，顶出脱模机构被放置在动态模具部分，如推板和推杆结构，为了实现这种顶出动作，铸件必须停留在模具的核心部分，这样才能顺利地完成脱模操作4。图 4.1 分型面144.2 浇注系统的结构设计4.1.1 直浇道的设计（1）计算直浇道的具体尺寸1）关于直浇道的直径：由于本次研究使用的是卧式冷压方式，直浇道的直径与压铸机的压室直径 D=105mm 相等。2）对于直浇道的厚度，通常的取值范围是 H=（1/31/2）D，而在这里我们选择55mm。3）对于直浇道的起模斜度，通常选择 1302，此处选择 2，而长度的推荐范围是 1525mm，此处选择 20mm，并在浇道套接近分型面的内部孔洞上设置起模斜度1。（2）关于浇口套的设计方案图 4-2 展示了浇口套的具体结构设计。图 4-2 浇口套2）浇口套与压室之间的联接方式。浇口套内有冷却水通道，其内部设置了冷却装置。浇口套与压力室的联接既可以是一体化的，也可以是独立的，但其端部必须进行密封处理。在现行的压铸技术中，浇口套与压力室通常是独立生产的3。15图 4.3 内浇口4.3 排溢系统的设计排气口作为一个通道，允许气体在充填过程中从腔室和浇铸系统中逸出。由于熔体与型腔之间存在着较大的热阻，因而需要设置一个或多个排气通道以排除这些热量。为了确保腔内的气体能够被熔融金属以最有序和高效的方式排出，排气通道应当设置在熔融金属最终注入的位置6。鉴于零件具有相对平滑的结构，我在动模容易产生缺陷的一侧设计了两个溢流槽。这两条溢流槽分别是排气槽和排气槽上端的开口端。那个溢流槽是一个圆角的长条形状。这样可以避免工件表面产生毛刺，而且能减少模具制造成本。为了避免金属液的喷射，排气槽和溢流槽被设计成错位。模具型腔上设有排气口和排气孔，保证浇注系统有良好的真空度。排气槽的深度达到了 0.1mm。4.4 成型零件的设计在成型组件的设计中，型腔经常被用来处理塑件的外部表面，它要求有非常高的表面粗糙度。为获得 Ra0.8um 的精度标准，型腔需要进行抛光处理。对于较大尺寸的塑形部件，整体型腔是一个更好的选择。而当塑形部件的尺寸处于中小型，可以根据其尺寸16和结构选择如镶嵌式、组合式或镶嵌拼式等结构，在选择制造方法时，我们将根据塑形部件的精度来决定最佳的制造方法6。在本次设计过程中，我们选用了镶嵌式型腔，并通过螺丝固定和定位。模具分割后，我们得到的型腔结构如下图 4.4 所示。图 4.4 型腔本设计压铸模具是一款具有中大结构特性的模具，而采用组合式结构来进行型芯设计会是一个相对适宜的选择。这一设计采纳了整体嵌入结构的设计方法进行型芯的构建，型腔经过独立的制造技术，制造完成后，被压到对应的模板部分，型芯随后从底部被嵌入模具内的对应模板，并最后通过螺钉进行固定安装8。这一结构类型不仅可以实现相对高的制造效率，还能简化模具部件的组装和拆卸流程，使结构外观容易维持，同时尺寸的准确性也能被轻松地限制在一个合适的范围内。此设计方案在设计和制造经济效益方面都表现得十分出色。17图 4.5 型芯4.5 抽芯机构设计 通过之前对本次生产铸件产品的设计分析，我们可以了解到该铸件产品存在侧孔结构，因此需要为该副压铸模设计配套的侧抽芯机构。侧抽芯机构通常用于压铸模具的内部，在铸件脱模的过程中起着极其重要的作用。因此本文针对压铸模具侧抽芯机构进行了深入的研究与探讨。如果铸件在型芯或型腔上有无法自动脱模的地方，那么就需要设计相应的侧抽芯机构，这样铸件就可以从其他方向完成脱模，而这个方向并不是压铸模的实际开模方向，所以，对于侧压铸模具而言，其侧抽芯机构也就具有了