普通电机外壳的压铸模设计

【摘要】模具在国民经济中所占据的地位日益显著,可以说人类的衣、食、住、行,没有哪一方面离得开模具。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备,属于高新技术产品。作为基础工业,模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用,在国际上称为“工业之母”。随着我国国民经济的快速发展,作为基础工业的模具制造业,也得到了蓬勃发展,已成为国民经济建设中的重要产业。压铸(压力铸造)是一种生产效率最高、尺寸精度高、表面粗糙度低、适合大规模生产的一种铸造方法。由于高压作用使产品的品质和力学性能好,因此压铸工艺广泛应用于汽车摩托车、3C(电脑、通讯和消费电子)、建筑五金、电动工具、机械、航空、造船、仪表、玩具等多个行业。
目录
引言 1
一、压铸工艺及铸件的分析 2
(一)压铸工艺分析 2
(二)压铸件的分析 2
(二)材料的选用及其工艺特性 2
二、总体设计方案 3
(一)压铸模具总体结构简介 3
(二)分型面的设计 4
(三)成型零件的设计 4
(四)浇铸系统的设计 6
(五)排溢系统的设计 7
(六)推出机构的设计 8
(七)冷却系统的设计 10
三、压铸机的选用 10
四、校核计算 10
(一)模具总高度参数的校核 11
(二)顶出行程的校核 12
总结 13
参考文献 14
谢辞 15
引言
压铸模是近年来的新兴产业,他的生产对象非常广泛,大到轮船外壳结构,小到微型电机。压铸模是将熔融状态下的金属在高温高压的状态下充入模具型腔,经过保压、冷却等过程生产所需要的金属产品。随着人们日常生活的日趋现代化,使用机械代替人力的行业也越来越多,所以压铸模行业在近年来一直保持着持续增长的状态。压铸模具有制造精度高、效率高、大批量等特点,所以许多的机械行业都会用到压铸模具。本课题主要是对普通电机外壳的压铸模进行设计,并以文字的方式阐述其设计过程,主要依据所学专业知识和收集到的相关资料,将此套压铸模具完整地以3D形式展示出来。压铸模是我国重要的机械产业,
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随着市场的需求,所应用到的产品也越来越多,涉及到各个行业,文中将以文字的形式将其设计主要内容及步骤进行简单的论述。
一、压铸工艺及铸件的分析
(一)压铸工艺分析
压铸又称铸造,主要有砂型铸造、金属型铸造以及特种铸造(压力铸造、重力铸造、低压铸造、熔模铸造、陶瓷型铸造、连续铸造、离心铸造、真空吸铸)等多种压铸工艺。压铸即将熔融合金在高压、高速条件下充型并在高压下冷却凝固成型的一种铸造方法,其最终产品即为压铸件。
影响金属液充填成型的因素有很多,其中主要有压射压力、压射速度、充填时间以及压铸模温等。压射力即为压射冲头作用于金属液上的力,这个力在压铸过程中不是固定不变的,它的大小随着不同的压铸阶段变化而改变。充填速度为熔融金属在压射冲头的作用下,通过内浇口时的总速度。充填时间指金属液开始进入模具型腔到充满所需的时间。压铸模温一般因不同的铸件材料而选择不同的压铸温度,以保证压铸零件的良好成型。
(二)压铸件的分析

图11 压铸件三维图
该铸件(如图11)结构较为简单,主要由散热片、支撑座以及接线盒组成,散热片主要用于辅助散热,防止电机运作时温度过高而导致内部结构的损坏,起到一定的防护作用。支撑座用于支撑或固定机身,并在一定的程度上减轻电机震动的幅度,而接线盒主要用于放置电机控制器的控制元件。该铸件在同一结构上壁厚均匀,有利于压铸成型。
该零件为压铸成型的电机外壳,表面无特殊要求,且使用时无特殊的受力要求,所以经查机械工程公差等级表可得公差等级为IT6级,形位公差等级为0.4,使用压铸的生产方法可达到该尺寸精度要求。
(二)材料的选用及其工艺特性
压铸件材料的选用主要根据使用性能以及工艺性能来选择,其中使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能,工艺性能主要包括铸造工艺性能以及机械加工性能。压铸使用的材料一般为合金材料,其主要成分由鋁铝Al),锌(Zn),镁(Mg),铅(Pb),锡(Sn),铜Gu)等其中两种或两种以上的金属组成。根据该压铸件的使用要求及生产成本选择铝合金为材料,铝合金的主要特点有比重大、铸造性能好、可进行表面处理、熔点低以及良好的常温机械性能与耐磨性,其主要工艺性能和使用性能如下表所示:

结合实际生产及使用要求考虑,选择ZL102为压铸材料。该铝合金的主要特点是不可经热处理进行强化,其铸造性能较为良好,气密性能较好。密度较小,耐腐蚀性能好,焊接性能也较好。但其力学性能较低耐热性能较差。该普通电机外壳对材料强度要求并不是很高,且工作环境温度为常温,所以该材料能够满足需求。
二、总体设计方案
(一)压铸模具总体结构简介
压铸模结构组成如图12所示:

图12 压铸模结构
压铸模主要由定模和动模两大部分组成,常把固定在压铸机定模安装版上,有直浇道和喷嘴或与压室相连接的部分称之为定模,把固定在压铸机动模安装板上,并随着动模安装板做开合模运动的部分称之为动模。其压铸过程为合模时,闭合连接型腔和浇铸系统,熔融的金属液在高压下充满型腔内部;开模时,动模与定模分开,借助设在动模上的推出机构将铸件推出动模型芯。
压铸模其他机构主要由成型零件,浇注系统,导向零件,推出机构(侧向抽芯机构),排溢系统,冷却系统,支撑零部件等机构组成。下文将会各个机构进行详细的介绍。
(二)分型面的设计
该压铸件结构较为简单,相同部位壁厚均匀,所以选择分型面为压铸件长度方向上的中间位置,其接线盒以及支撑架上的孔使用侧抽芯机构进行成型。
(三)成型零件的设计
成型零件主要包括型腔和型芯两大部分。
1.型芯的设计
因该压铸件体积较大,面较多,为保证压铸件能够正常脱模且内部金属结构紧密,所以采用一模一腔的生产方式进行批量生产。
压铸件分型过程:使用UG NX10.0三维软件对压铸件进行3D模,建模完成后进入注塑模向导,对压铸件进行项目初始化、模具CSYS坐标设置、设置收缩率、设置工件、计算区域、设计型腔区域和型芯区域、生成分型线以及分型面,最后生成型腔以及型芯。生成的型芯如图13所示:

图13 型芯
2.型腔的设计
上一步骤中生成的型腔如图14所示:

图14 型腔
(四)浇铸系统的设计
浇注系统是用于引导熔融的金属液从压铸机的压室进入到模具型腔的通道,其主要由直浇道、横浇道、内浇口以及分流锥组成。
1.分流锥的设计
分流锥(如图15)的主要作用是将高速射入金属液进行分流,使其尽量均匀地在在型腔中整体推进,避免高温高压的金属液直接冲击在成型零件的表面,起一定的保护作用。根据此压铸件的结构特点以及进浇方式,将分流锥设计为与浇口套配合部分的角度为3度,进浇部分为5度,并在底部有圆弧过渡,使金属液流动更加顺畅。分流锥应作为镶配件在加工完成后固定在浇口套下方。

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