标识工艺件的模具设计
目 录
1 绪 论 1
1.1 模具发展的背景 1
1.2 模具发展国外形势 1
1.3 模具发展国内形势 2
1.4 汽车模具的设计现状 3
2 铸造工艺方案的确定 4
2.1 标识件结构的铸造工艺性分析 5
2.2 造型方法及型(芯）种类 5
2.3 铸件浇注位置及分型面的确定 6
2.4 砂箱铸件数量及排列方式确定 8
2.5 型芯设计 9
3 铸造工艺参数的确定 10
3.1 铸件尺寸公差 10
3.2 机械加工余量 10
3.3 铸造收缩率 11
3.4 起模斜度 11
3.5 最小铸出孔和槽 11
3.6 铸件在砂型内的冷却时间 12
4 浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计 12
4.1 浇注系统的设计 12
4.2 冒口、冷铁及出气孔的设计 15
5 铸造工艺装备设计 16
5.1 模板的设计 16
5.2 砂箱的设计 17
总 结 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 绪 论
1.1 模具发展的背景
模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其独特的形状通过一定的方法使原材料成型。随着现代化工业和科学技术的发展，特别是汽车工业的迅速发展，铸件市场需求大幅上扬，带动了铸造模具制造业的兴旺，生产总量在冲模、塑料模之后 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
排列第三的铸造模具约占我国模具总量的8 %，年销售额约80亿元[1]，由于市场对大型、复杂、高品质、高性能铸件的要求带动我国铸造模具在生产规模和制造质量以及其技术水平的提升，逐步形成了门类齐全、配套完善和分布广泛的产业结构，模具的应用越来越广泛，其适应性也越来越强，己成为工业国家制造工艺水平的标志和独立的基础工业体。
1.2 模具发展国外形势
目前，日本的模具制造技术仍处于世界领先地位。据日本通产省工业统计，日本共有模具生产厂约10000家，其中20人以下的占91%以上，即日本模具业以中小企业为主，主要靠专业化分工完成高质量的模具设计、加工。由于日本的专业化分工做得好，中小模具企业的整体制造水平高，使“日本制造”的模具成为一种品牌、优质的象征。近年来，日本压铸、铸造模具增长明显。国际模协秘书长罗百辉指出，目前日本模具面临五大课题—缩短交货期、降低制造成本、提高模具质量和精度、劳动力不足以及迎接亚洲各国的挑战。针对此况，日本许多模具及下游企业积极向中国转移。美国现有约7000家模具企业，90%以上为少于50人的小型企业。由于工业化的高度发展，美国模具业早已成为成熟的高技术产业，处于世界前列。美国模具钢已实现标准化生产供应，模具设计制造普遍应用CAD/CAE/ CAM 技术，加工工艺、检验检测配套了先进设备，大型、复杂、精密、长寿命、高性能模具的发展达到领先水平，德国一向以精湛的加工技艺和出产精密机械、工具而著称，其模具业也充分体现了这一特点。对于模具这个内涵复杂的工业领域，经过多年的实践探索，德国模具制造厂商形成了一个共识：即全行业必须协调一致，群策群力，挖掘开发潜力，共同发扬创新精神，共同技术进步，取长补短，发挥好整体优势，才能取得行业的成功。根据我国现阶段发展情况看，制造业依然突飞猛进，是掌握着我国经济命脉的行业，在一个机械制造公司建立一些较完善的以微机为主机的实用的夹具CAD/CAM系统，以交互方式进行夹具设计必将获得良好的经济和社会效益。因此这类微机夹具CAD/CAM系统，硬件配置价格低廉，一般中型工厂都能承受且易于推广应用。由此得出，要想在制造业得到更多的效益，我们必须结合计算机行业，研制一套适合本企业需要的程序库，数据库，图形库以及主控程序等应用软件，而且这些软件设计应考虑设计操作方便。
1.3 模具发展国内形势
近年来，随着我国汽车、摩托车、家用电器、电子通讯等行业，特别是汽车工业的迅速发展，带动了我国压铸行业以前所未有的速度向前发展。据相关统计数据显示：
2006年至2009年中国压铸机产量年份冷室压、铸机热室压、铸机合计，如表1所示[2]。
表1 中国压铸机产量
年度 冷室压 铸机热室压 铸机
2006年 1810台 1900台 1650台
2007年 2670台 2700台 2400台
2008年 4480台 4600台 4050台
2009年 6000台 7100台 6000台
我国铸造模生产厂点众多，规模都不很大，以小型模具企业为主， 人数不超过300人，年产值超5 000 万元的企业很少，生产效率较高的企业年人均生产率也只在20～30 万元，模具的档次多为中、低档目前国内所使用的各类铸造模具主要来自模具制造专业厂或隶属于铸造企业的模具车间(分厂)。专业制造厂服务于全社会，承接着各行业所需的各类型的铸造模具。相对而言，设备较先进，技术较优良和规模较大的企业，是我国商品铸造模具的主要供应商，其实力和技术状况最能反映国内当前水平。星罗棋布、数量众多的铸造模具制造专业厂绝大部分是民营企业，它们具有很强的市场适应能力和资本增殖能力，对市场需求反映敏捷，产出大，生存力强。相较于其他种类模具领域，外商进入较少。铸造模具生产厂家集中分布在我国沿海经济发达省、市及汽车、摩托车生产基地。如浙江省，广东省，由于经济开放较早，吸收国外先进技术。发展较快，外向型企业较多，模具出口量较大。华东地区生产厂家主要集中在上海、苏州、常州、昆山、南通等地，凭着紧靠我国工业和汽车产业重镇的地域优势，发展势头强劲，企业普遍起点较高，员工素质好，发展势头大。此外工业基础较好的长春、大连、烟台、重庆等地铸造模的产出也不少。同时我国铸件工艺出品率较低，例如我国铸钢件工艺出品率平均为50％，而国外已普遍达到70％以上。由于我国铸件等级偏低，价格也相应偏低。尤其高等级、高质量、高附加值的铸件生产能力更差。美国等西方发达国家的铁基材料铸造产量在逐年减少，生产方面已转向高附加值的特种材料，超高性能合金铸钢及高性能及特种铸铁等，同时有色合金铸造产量在逐步增加，如美国从1998～2003年五年间铁基材料铸件生产量减少了7%，相应的非铁合金铸件产量却增加了3%。总体而言，发达国家不仅铸造技术先进、产品质量好，而且生产效率高、原辅材料已形成商品化系列化供应，生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。我国模具虽然发展速度快，空间大，但是仍然存在很多的问题。
（1） 国内压铸模具工业的重要性虽然已被越来越多的人所认识，但至今仍未达到应有的高度，因此地位尚未完全摆正，政策不能完全落实，获得支持的强度不够，力度也不足。
（2） 我国压铸模具工业与国际先进水平相比，在理念、设计、工艺、技术、经验等方面都存在较大差距，短期内很难改变这一现状。
1 绪 论 1
1.1 模具发展的背景 1
1.2 模具发展国外形势 1
1.3 模具发展国内形势 2
1.4 汽车模具的设计现状 3
2 铸造工艺方案的确定 4
2.1 标识件结构的铸造工艺性分析 5
2.2 造型方法及型(芯）种类 5
2.3 铸件浇注位置及分型面的确定 6
2.4 砂箱铸件数量及排列方式确定 8
2.5 型芯设计 9
3 铸造工艺参数的确定 10
3.1 铸件尺寸公差 10
3.2 机械加工余量 10
3.3 铸造收缩率 11
3.4 起模斜度 11
3.5 最小铸出孔和槽 11
3.6 铸件在砂型内的冷却时间 12
4 浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计 12
4.1 浇注系统的设计 12
4.2 冒口、冷铁及出气孔的设计 15
5 铸造工艺装备设计 16
5.1 模板的设计 16
5.2 砂箱的设计 17
总 结 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 绪 论
1.1 模具发展的背景
模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其独特的形状通过一定的方法使原材料成型。随着现代化工业和科学技术的发展，特别是汽车工业的迅速发展，铸件市场需求大幅上扬，带动了铸造模具制造业的兴旺，生产总量在冲模、塑料模之后 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
排列第三的铸造模具约占我国模具总量的8 %，年销售额约80亿元[1]，由于市场对大型、复杂、高品质、高性能铸件的要求带动我国铸造模具在生产规模和制造质量以及其技术水平的提升，逐步形成了门类齐全、配套完善和分布广泛的产业结构，模具的应用越来越广泛，其适应性也越来越强，己成为工业国家制造工艺水平的标志和独立的基础工业体。
1.2 模具发展国外形势
目前，日本的模具制造技术仍处于世界领先地位。据日本通产省工业统计，日本共有模具生产厂约10000家，其中20人以下的占91%以上，即日本模具业以中小企业为主，主要靠专业化分工完成高质量的模具设计、加工。由于日本的专业化分工做得好，中小模具企业的整体制造水平高，使“日本制造”的模具成为一种品牌、优质的象征。近年来，日本压铸、铸造模具增长明显。国际模协秘书长罗百辉指出，目前日本模具面临五大课题—缩短交货期、降低制造成本、提高模具质量和精度、劳动力不足以及迎接亚洲各国的挑战。针对此况，日本许多模具及下游企业积极向中国转移。美国现有约7000家模具企业，90%以上为少于50人的小型企业。由于工业化的高度发展，美国模具业早已成为成熟的高技术产业，处于世界前列。美国模具钢已实现标准化生产供应，模具设计制造普遍应用CAD/CAE/ CAM 技术，加工工艺、检验检测配套了先进设备，大型、复杂、精密、长寿命、高性能模具的发展达到领先水平，德国一向以精湛的加工技艺和出产精密机械、工具而著称，其模具业也充分体现了这一特点。对于模具这个内涵复杂的工业领域，经过多年的实践探索，德国模具制造厂商形成了一个共识：即全行业必须协调一致，群策群力，挖掘开发潜力，共同发扬创新精神，共同技术进步，取长补短，发挥好整体优势，才能取得行业的成功。根据我国现阶段发展情况看，制造业依然突飞猛进，是掌握着我国经济命脉的行业，在一个机械制造公司建立一些较完善的以微机为主机的实用的夹具CAD/CAM系统，以交互方式进行夹具设计必将获得良好的经济和社会效益。因此这类微机夹具CAD/CAM系统，硬件配置价格低廉，一般中型工厂都能承受且易于推广应用。由此得出，要想在制造业得到更多的效益，我们必须结合计算机行业，研制一套适合本企业需要的程序库，数据库，图形库以及主控程序等应用软件，而且这些软件设计应考虑设计操作方便。
1.3 模具发展国内形势
近年来，随着我国汽车、摩托车、家用电器、电子通讯等行业，特别是汽车工业的迅速发展，带动了我国压铸行业以前所未有的速度向前发展。据相关统计数据显示：
2006年至2009年中国压铸机产量年份冷室压、铸机热室压、铸机合计，如表1所示[2]。
表1 中国压铸机产量
年度 冷室压 铸机热室压 铸机
2006年 1810台 1900台 1650台
2007年 2670台 2700台 2400台
2008年 4480台 4600台 4050台
2009年 6000台 7100台 6000台
我国铸造模生产厂点众多，规模都不很大，以小型模具企业为主， 人数不超过300人，年产值超5 000 万元的企业很少，生产效率较高的企业年人均生产率也只在20～30 万元，模具的档次多为中、低档目前国内所使用的各类铸造模具主要来自模具制造专业厂或隶属于铸造企业的模具车间(分厂)。专业制造厂服务于全社会，承接着各行业所需的各类型的铸造模具。相对而言，设备较先进，技术较优良和规模较大的企业，是我国商品铸造模具的主要供应商，其实力和技术状况最能反映国内当前水平。星罗棋布、数量众多的铸造模具制造专业厂绝大部分是民营企业，它们具有很强的市场适应能力和资本增殖能力，对市场需求反映敏捷，产出大，生存力强。相较于其他种类模具领域，外商进入较少。铸造模具生产厂家集中分布在我国沿海经济发达省、市及汽车、摩托车生产基地。如浙江省，广东省，由于经济开放较早，吸收国外先进技术。发展较快，外向型企业较多，模具出口量较大。华东地区生产厂家主要集中在上海、苏州、常州、昆山、南通等地，凭着紧靠我国工业和汽车产业重镇的地域优势，发展势头强劲，企业普遍起点较高，员工素质好，发展势头大。此外工业基础较好的长春、大连、烟台、重庆等地铸造模的产出也不少。同时我国铸件工艺出品率较低，例如我国铸钢件工艺出品率平均为50％，而国外已普遍达到70％以上。由于我国铸件等级偏低，价格也相应偏低。尤其高等级、高质量、高附加值的铸件生产能力更差。美国等西方发达国家的铁基材料铸造产量在逐年减少，生产方面已转向高附加值的特种材料，超高性能合金铸钢及高性能及特种铸铁等，同时有色合金铸造产量在逐步增加，如美国从1998～2003年五年间铁基材料铸件生产量减少了7%，相应的非铁合金铸件产量却增加了3%。总体而言，发达国家不仅铸造技术先进、产品质量好，而且生产效率高、原辅材料已形成商品化系列化供应，生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。我国模具虽然发展速度快，空间大，但是仍然存在很多的问题。
（1） 国内压铸模具工业的重要性虽然已被越来越多的人所认识，但至今仍未达到应有的高度，因此地位尚未完全摆正，政策不能完全落实，获得支持的强度不够，力度也不足。
（2） 我国压铸模具工业与国际先进水平相比，在理念、设计、工艺、技术、经验等方面都存在较大差距，短期内很难改变这一现状。
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