《鎂合金壓鑄工藝研究及手提電腦外殼壓鑄模具設(shè)計材料成型及控制工程畢業(yè)設(shè)計論文》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鎂合金壓鑄工藝研究及手提電腦外殼壓鑄模具設(shè)計材料成型及控制工程畢業(yè)設(shè)計論文（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第 IV 頁黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書單位代碼 02 學(xué) 號 1101180029 分 類 號 TH6 密 級 畢業(yè)設(shè)計說明書鎂合金壓鑄工藝研究及手提電腦外殼壓鑄模具設(shè)計 院（系）名稱 工學(xué)院機械系 專業(yè)名稱材料成型及控制工程 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2015年 5 月 02 日鎂合金壓鑄工藝研究及手提電腦外殼壓鑄模具設(shè)計摘 要 通過在圖書館查閱了相關(guān)資料，對于鎂合金壓鑄的流程及特點有了基本的認識，同時對于鎂合金手提電腦外殼壓鑄模具設(shè)計有了一個新的認識和自己的設(shè)計方向，在對相關(guān)資料進行整理翻閱及研究了相關(guān)零件后，完成手提電腦外殼的壓鑄模具設(shè)計。本說明書是以產(chǎn)品的工藝與性能為基礎(chǔ)，對壓鑄工藝的工作流
2、程以及模具結(jié)構(gòu)進行詳細的介紹，并且指出了模具設(shè)計與制造所要注意的事項。隨著壓鑄工藝的不斷改進，鎂合金壓鑄工藝也不斷完善。優(yōu)質(zhì)的壓鑄件對澆注系統(tǒng)要求很高。設(shè)計澆注系統(tǒng)時，首先由壓鑄件的面積來確定溢流槽的面積。為了提高鑄件的質(zhì)量，在金屬液充型填充過程中，應(yīng)該排盡型腔中的氣體。普通的澆口容易產(chǎn)生紊流式填充，而逐漸的質(zhì)量差，其氣孔和冷隔缺陷太多。所以針對這些問題，連續(xù)的錐形雙切向澆注系統(tǒng)能夠優(yōu)化設(shè)計，而且，增大澆口尺寸使?jié)沧⒚娣e擴大從而使?jié)沧⒌乃俣葴p小，這樣一來充型過程比較均勻，鑄件中的氣孔和冷缺陷較少。在設(shè)計優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對動模套板、定模套板、動、定模座板，支撐板及輔助結(jié)構(gòu)完成詳細的設(shè)計。然后依據(jù)實
3、際生產(chǎn)的過程完成裝配圖。關(guān)鍵詞: 手提電腦,鎂合金,壓鑄模具,澆注系統(tǒng)Magnesium Alloy Parts of Die Casting Process And Laptops Shell Die-casting Mold DesignAuthor:WAbstractOf magnesium alloy die casting technology and laptop shell die casting die design has carried on the detailed understanding and analysis, through references and re
4、lated technical data as well as parts of the structure of the analysis, design a set of laptop shell parts molding die casting mould. This manual is based on product technology and performance, working process of die casting technology and the die structure is introduced in detail, and points out th
5、e items to note mold design and manufacturing.Along with the continuous improvement of die casting process, magnesium alloy die casting technology is also constantly improving. High quality die casting of high requirement of pouring system. Design of gating system, the first by the area of the die c
6、asting to determine the area of the overflow groove. In order to improve the quality of castings, in the process of liquid metal filling filling, should do the gases in the cavity. Ordinary gate filling prone to turbulent flow type, and quality is poor, the porosity and cold insulation defect too mu
7、ch. So to solve these problems, the continuous conical double tangential pouring system can optimize design, and increase the gate size that pouring area expanded so that casting speed is reduced, so that even during the filling process, the casting of the porosity and less cold defects. On the basi
8、s of design optimization, the dynamic model of plate, using the mould boards, and set the mold base plate, support plate and auxiliary structure completed the detailed design. And then according to the actual production process to complete the assembly drawing.Keywords: Notebook computers; Magnesium
9、 alloy;Die-casting die;Gating system.目 錄1 緒 論11.1 研究背景11.2 鎂合金手提電腦外殼11.3 我國鎂合金壓鑄工藝研究現(xiàn)狀21.4 國外鎂合金壓鑄工藝研究現(xiàn)狀31.5 課題研究意義42 金屬壓鑄工藝52.1 壓力鑄造及薄壁鑄件特點52.2 壓鑄臨界條件62.2.1 傳熱臨界條件62.2.2 速度臨界條件62.3 壓鑄型設(shè)計62.4 充型過程研究7 2.5 壓鑄件的清理、浸滲、后處理和表面處理73 澆注系統(tǒng)及溢流系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計83.1 壓鑄參數(shù)選擇83.1.1 壓鑄件基本參數(shù)83.1.2 比壓的確定93.1.3 壓鑄機參數(shù)選擇與校核93.2 分型面
10、的確定103.3 充型時間確定103.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計113.4.1 錐形雙切向澆口形式設(shè)計123.4.2 鎂合金材料庫參數(shù)選擇133.4.3 錐形雙切向澆口形式的分析143.5 溢流系統(tǒng)設(shè)計153.5.1 溢流槽的結(jié)構(gòu)形式153.5.2 溢流系統(tǒng)方案的分析154 模具設(shè)計164.1 模架設(shè)計164.1.1 模架的基本形式及設(shè)計重點164.1.2 設(shè)計定模座板164.1.3 設(shè)計動模座板174.1.4 設(shè)計定模鑲塊及動模鑲塊174.1.5 圓型芯的設(shè)計184.1.6 套板的設(shè)計184.1.7 支承板的設(shè)計194.1.8 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計204.2 輔助機構(gòu)設(shè)計214.2.1 推出機構(gòu)的設(shè)計2
11、14.2.2 復(fù)位機構(gòu)設(shè)計254.2.3 限位釘?shù)脑O(shè)計254.2.4 壓鑄模具校核264.2.5 壓鑄模具裝配275 總 結(jié)28參考文獻30第 29 頁黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書1 緒 論1.1 研究背景目前，國內(nèi)筆記本的應(yīng)用越來越普及，但是人們的環(huán)境保護意識還是相當(dāng)?shù)谋∪酢，F(xiàn)階段手提電腦的外殼體零件一般是用塑料生產(chǎn)。伴隨著全球能源問題和環(huán)境保護問題的突出，同時為了滿足電子數(shù)碼產(chǎn)品抗干擾及屏蔽等的需要，鎂合金成本不高可以使廠商擁有更高的利潤。為了追求更大空間的利潤，很多企業(yè)家正利用鎂合金代替塑料來生產(chǎn)筆記本外殼體零件。在各種不同的結(jié)構(gòu)合金里面，相比較來說鎂合金的比重屬于最輕的，鎂合金制品其外形
12、比較美觀而且質(zhì)感優(yōu)越，這樣就使制品的外觀提升了檔次，就目前的市場需求來說，鎂合金作為新型輕合金材料既能夠滿足人們的要求同時鎂合金的市場前景發(fā)展極為可觀。近年來，由于人們對產(chǎn)品輕量化的要求越來越高，鎂合金壓鑄工藝越來越完善而且人們對壓鑄鎂合金的需求量也越來越大。尤其是在交通運輸業(yè)，對于汽車各方面的要求，比如 車身的重量要求、駕駛空間及駕駛舒適性都有所提高，鎂合金壓鑄技術(shù)的發(fā)展速度是有目共睹的，同時鎂合金壓鑄工藝已經(jīng)逐漸應(yīng)用到其他領(lǐng)域，例如航空航天領(lǐng)域、電子3C產(chǎn)品、手提電腦外殼的應(yīng)用、及一些家電等。從鎂合金產(chǎn)品各方面應(yīng)用的效果來看，鎂合金將來仍然是成長期，而且規(guī)模有望超過鋁合金，僅次于鋼鐵。從鎂
13、合金目前市場反響來看，鎂合金在新材料中的主導(dǎo)應(yīng)用地位顯而易見，而且發(fā)展的趨勢會越來越快。1.2 鎂合金手提電腦外殼鎂合金具有手提電腦外殼所需的諸多優(yōu)點，首先，重量輕、強度好。其次，散熱性能好，這是手提電腦外殼的主要性能之一。同時其散熱的性能在外殼應(yīng)用中占主要，另外耐熱的能力和遮蔽電磁波能力能夠防止3C產(chǎn)品的過熱使用。不僅如此，鎂合金的耐腐蝕性能也是所有輕金屬材料中的佼佼者。所以近些年鎂合金應(yīng)用在手提電腦外殼的技術(shù)的到快速的發(fā)展。通過1-1表可以清晰地看到鎂合金應(yīng)用在手提電腦外殼上的現(xiàn)狀 表1-1全球手提電腦外殼情況 時間 1996年 1997年 1998年 1999年 2000年 塑料殼/t
14、15286 17951 20245 21813 21237 鎂合金殼/t 199 462 1245 2488 3610 合計/t 15485 18113 21490 24301 24847 鎂合金質(zhì)量分數(shù)/% 1.3 2.6 5.8 10.2 14.51.3 我國鎂合金壓鑄工藝研究現(xiàn)狀我國的鎂資源比較豐富，生產(chǎn)、消費以及出口力度都比較大。我國鎂合金壓鑄工藝在20世紀(jì)60 年代才興起，相比較于歐美的發(fā)達國家來說，落后了一大截，但我國鎂合金壓鑄的發(fā)展優(yōu)勢確實是有目共睹的。在我國鎂合金壓鑄的發(fā)展處在比較落后的腳步，但是毋庸置疑其發(fā)展速度是有目共睹的。1992年中國成為鎂凈出口國。現(xiàn)在我國鎂產(chǎn)量及產(chǎn)能
15、占據(jù)全球3/4，但是由于我國鎂工藝加工能力比較弱，所以其中70%是作為初級的原料出口到國外的。但是在臺灣地區(qū)鎂及鎂合金工藝的發(fā)展速度比較快，到目前為止已經(jīng)有40多家公司采用先進的生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)電子零部件。中國大陸鎂合金用量逐漸提高，中國鎂合金工藝發(fā)展的前景非?？捎^的。估計在汽車交通方面2005年和2010年鎂合金的需求分別是3.54萬噸和19.21萬噸。對于電子產(chǎn)業(yè)的3C產(chǎn)品，預(yù)計2005年應(yīng)用鎂合金達到1.84噸，2010年達到4.02噸。除了對這兩大產(chǎn)業(yè)的對比之外，其他產(chǎn)業(yè)的增長幅度也是有目共睹的，就出口到其他國家的市場需求來說，全世界對于鎂合金的需求都是顯而易見的，所以不論是內(nèi)需還是出口，
16、鎂合金壓鑄工藝都是值得我們積極開發(fā)的領(lǐng)域。 21世紀(jì)是科技與工業(yè)飛速發(fā)展的時代，越來越多的新事物讓我們意識到不管任何時候都不可以停下前進的腳步，作為世界上人口與土地都占據(jù)世界前列的大國，中國在鎂合金壓鑄工藝的發(fā)展上落后了西方的發(fā)達國家，現(xiàn)在中國鎂合金工藝仍然處與比較薄弱的階段。所以，我們要加快步伐，同時要結(jié)合我國現(xiàn)階段的國情及技術(shù)水平，作為一個沒資源相當(dāng)豐富的國家，我們要充分利用這一優(yōu)勢，不可以像以前那樣把鎂作為初級原材料出口到其他國家，而是要對其進行研發(fā)加工，使其價值更明確同時為我們帶來更大的商業(yè)價值。因此,我國要在競爭激烈世界技術(shù)領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，對于鎂合金壓鑄工藝的研究與開發(fā)要做到全面而有深
17、度，建立一個鎂合金壓鑄工藝研究的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)出更優(yōu)化的工藝技術(shù)，同時要研制出更加精密的專用壓鑄設(shè)備。在這個過程中，我們要充分的學(xué)習(xí)與借鑒發(fā)達國家對于鎂合金壓鑄工藝的研究與利用，敢于去創(chuàng)新與合作，引進外資不失為一個好方法，針對目前的西部開發(fā)項目可以實施，并且重心可以放在產(chǎn)業(yè)中鎂合金工藝的研究，在符合現(xiàn)階段全球?qū)τ诃h(huán)境保護及節(jié)能減排的要求下，建立環(huán)保而高效率鎂合金壓鑄工藝生產(chǎn)專家系統(tǒng)，使生產(chǎn)出的鎂合金制品實用性更強，價值更大，隨著技術(shù)的不斷成熟鎂合金的優(yōu)質(zhì)壓鑄件應(yīng)用比較普遍，這使得我國鎂合金壓鑄產(chǎn)業(yè)的競爭力得以提高，不論是國際影響力還是經(jīng)濟水平都有所提升。1.4 國外鎂合金壓鑄工藝研究現(xiàn)狀相比較
18、而言，國外鎂合金工藝研究較為先進，現(xiàn)在對其的開發(fā)和應(yīng)用都比較可觀而且達到了相對成熟的階段，其規(guī)模也比我們國家要有優(yōu)勢，在國外，目前鎂合金工藝主要應(yīng)用的汽車業(yè)，伴隨汽油價格的不斷上漲，對于鎂合金的研究更進一步需要也越來越大，這樣一來鎂合金市場更是一路走俏，全球范圍內(nèi)都是競爭比較激烈的，這對于中國來說既是機遇也是挑戰(zhàn)。從鎂合金應(yīng)用發(fā)展到汽車零件上以來，國外的汽車鎂合金壓鑄件用量每年增長幅度平均達到百分之二十，在將來十年的時間里，外國每一輛汽車鎂合金使用量會不斷地增加達到每輛車三公斤。在未來10年里，這個數(shù)字會達到5公斤。就鎂合金在汽車零部件上的用途來說，其80%的汽車方向盤采用鎂合金制造，各種品牌
19、結(jié)構(gòu)類型的汽車用鎂部件達到200個。對于鎂及鎂合金的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢及發(fā)展前景，英、美、德、日、意等一些發(fā)達國家都對鎂及鎂合金的開發(fā)及利用給予高度的重視，而且針對這些出臺相關(guān)的政策以及研究計劃，并且投資力度很大，這也給予我們對鎂合金開發(fā)前景更大的信心。現(xiàn)今全球面臨的主要問題包括降低能源消耗、提高資源利用率、減少環(huán)境污染及節(jié)約地球資源。人們越來越追求產(chǎn)品的輕量化。鎂合金在各個領(lǐng)域都有所涉及且應(yīng)用越來越廣泛是因為其性能優(yōu)越，例如鎂合金的比強度較高、質(zhì)地輕盈、比剛度很高、充型的流動性好，耐腐蝕等等。在歐美、日本等發(fā)達國家汽車運輸業(yè)中鎂合金壓鑄件的應(yīng)用越來越普及。依據(jù)國際鎂協(xié)會(IMA)的估算，未來伴隨世
20、界交通運輸業(yè)的發(fā)展，將會使鎂及鎂合金應(yīng)用更加廣泛。到2030年預(yù)計汽車擁有量在世界和目前相比會增長一倍多。21世紀(jì)的今天，科技發(fā)達時代快速發(fā)展，鎂及鎂合金原材料主要應(yīng)用于壓鑄結(jié)構(gòu)件的制成?，F(xiàn)在的人們對汽車的要求標(biāo)準(zhǔn)越來越高，追求汽車的質(zhì)量輕、耗油量要少、同時注重環(huán)保而節(jié)能，使得鎂合金壓鑄工藝飛速發(fā)展技術(shù)更加成熟。在汽車上的鎂合金零部件能夠改善汽車的結(jié)構(gòu)和性能，這也是汽車工業(yè)對于鎂合金應(yīng)用關(guān)注的原因之一。1.5 課題研究意義 伴隨著鎂合金壓鑄件的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬，對于壓鑄鎂合金的充型能力有了更嚴格的標(biāo)準(zhǔn)。同時我們應(yīng)該對于鎂合金壓鑄工藝的充型性能及凝固過程的計算機的模擬進行更深入的科研，在這個基本
21、研究上將成一個專家系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以用于指定壓鑄流程的方案、改善壓鑄模具設(shè)計過程、對鑄件的質(zhì)量進行有效的控制、從而使鑄件壽命及其合格率都有所提升。計算機模擬鎂合金壓鑄生產(chǎn)流程能夠減少人為計算難度。2 金屬壓鑄工藝2.1 壓力鑄造及薄壁鑄件特點高速和高壓充填壓鑄型腔是壓力鑄造的兩大特性。壓力鑄造過程中，一般在金屬上作用壓力在20-200MPa，充型時間0.01-0.2s，填充的初始速度為15m/s-70m/s與其他鑄造方法相比，壓力鑄造工藝優(yōu)勢表現(xiàn)：生產(chǎn)的制品質(zhì)量優(yōu)、大批生產(chǎn)時效率高、相對來說比較經(jīng)濟。薄壁鑄件的一般特征：(1) 在澆注過程中，薄壁鑄件因液態(tài)金屬表面張力引起拉普拉斯力占主要的作用
22、。(2) 薄壁鑄件具有精密鑄件的特征。(3) 傳熱學(xué)因素在壓力鑄造過程中作用關(guān)鍵。鑄件的溫度場以及縮孔、疏松、欠鑄、冷隔、氧化夾雜等鑄造缺陷的形成有流動學(xué)因素和傳熱學(xué)因素共同確定。影響薄壁件充型的因素除了有拉普拉斯力之外還有另外一個很重要的因素金屬液的粘滯力。所以考慮到拉普拉斯力和粘滯力這兩個關(guān)鍵因素，對于不同結(jié)構(gòu)的鑄件來說，薄壁鑄件的壁厚一般要小于3mm，這樣一來對于傳統(tǒng)的鑄造工藝來說生產(chǎn)難度非常大。人們通過提高金屬液的澆注溫度或者對鑄型進行預(yù)熱的方法來使金屬液完全充滿型腔以達到順利填充的目的。這兩種方式對提升金屬液的流動性都有幫助，當(dāng)金屬液流動的時間變長，充型過程的順利就變得相對容易。但是
23、，這樣一來由于熱量過多的引入而使金屬液的冷卻速度變低，凝固的速度和溫度梯度都會變低，導(dǎo)致的結(jié)果是在凝固后的鑄件晶粒粗大，縮孔縮松等缺陷明顯增多，使鑄件性能大大降低。所以這并不是解決薄壁件順利充型的理想辦法。壓力鑄造技術(shù)的出現(xiàn)就是在充分考慮這些因素之后而形成的一種鑄造工藝。2.2 壓鑄臨界條件2.2.1 傳熱臨界條件對于金屬液、模具及空氣之間的傳熱邊界條件表現(xiàn)在下面公式中。 式中邊界法向溫度梯度； 邊界換熱系數(shù)； 、截面兩邊的溫度（）。2.2.2 速度臨界條件固壁的速度邊界條件按自由滑移邊界處理，即切向速度等于內(nèi)單元同向速度，垂直于固壁的速度為零。2.3 壓鑄型設(shè)計伴隨著壓鑄鎂合金領(lǐng)域拓寬腳步越
24、來越快，種類和數(shù)量的日漸增多，21世紀(jì)我們所要追求的目標(biāo)就是要研制出壓鑄型材料成本低、工藝更加完善、壓鑄型設(shè)計的制定等等一系列需要改進的地方。2.4 充型過程研究由于鎂合金應(yīng)用技術(shù)的成熟，使得鎂合金壓鑄工藝的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。隨著技術(shù)完善，對于壓鑄鎂合金充型能力有了更高更精確的要求。而目前我國對于鎂合金研發(fā)領(lǐng)域中的鎂合金壓鑄工藝的充型規(guī)律、性能及其工藝參數(shù)的關(guān)系還不夠明確，因此進行系統(tǒng)的研究是迫不及待的。2.5 壓鑄件的清理、浸滲、后處理和表面處理壓鑄件的清理包括過程包括取出澆口、排氣槽、飛邊及毛刺等，有時還需要修整經(jīng)上述工序后留下的痕跡。壓鑄件的清理是一項十分繁重的工作，其工作量往往是壓鑄工
25、作量的幾倍乃至十幾倍。（1）壓鑄件浸滲處理壓鑄件內(nèi)部的缺陷如氣孔、針孔或疏松等情況的出現(xiàn)，可以壓入適量的密封劑增加其耐壓性能，這種方法被稱之為浸滲處理。（2）壓鑄件的表面處理為了提高壓鑄件的耐蝕性和美觀，有時進行表面處理。（3）壓鑄件的后處理指的是時效退火及負溫時效處理過程，目的是為了消除內(nèi)應(yīng)力影響，穩(wěn)定整個鑄件的尺寸精度，提高了力學(xué)性能狀態(tài)，適應(yīng)負溫下工作等，其處理如表3-1。表3- 1 壓鑄件時效退火和負溫時效處理規(guī)范合金處理方法加熱溫度/保溫時間/h冷卻方法鎂合金時效17552.03.0空冷 3 澆注系統(tǒng)及溢流系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計3.1 壓鑄參數(shù)選擇3.1.1 壓鑄件基本參數(shù)實物壓鑄件三維造型如
26、圖所示。其參數(shù)及設(shè)計過程的進行都是借助于三維制圖Proe軟件，詳細的數(shù)值如下：長寬高為3002205(mmmmmm)，壁厚平均為1mm，材質(zhì)為AZ91D鎂合金，其密度是1.8 g/，單件質(zhì)量123.28g，分型面壓鑄件最大投影面積大致估算為66000。圖3.1為壓鑄件的二維工程圖。圖3.1壓鑄件二維工程圖3.1.2 比壓的確定比壓參數(shù)是能夠保證鑄件質(zhì)量好壞的，要依據(jù)合金種類并且按鑄件特征和要求來選取，鎂合金一般鑄件的壓射比壓控制在3050MP，承載件比壓在50-80MP,耐氣密件或大平面薄件60-100MP。因為鎂合金一般件是壓鑄件，所以確定比壓在3050MP之間，優(yōu)化設(shè)計中選擇其中間值為40
27、MPa。 3.1.3 壓鑄機參數(shù)選擇與校核為了使壓鑄機選用計算簡便，在知道模具分型面上壓鑄件的總投影面積及所選擇比壓的基礎(chǔ)上，可在圖表中查到所選用的壓室直徑及壓鑄機型號。如圖3.2可知選用J1125G型臥式冷室壓鑄機較為合適。由于鑄件的尺寸較大，選用J1125G型，壓室直徑為70mm。圖3.2 模具分型面壓鑄件總投影面積（1） 最大金屬澆注量校核J1125G型臥式冷室壓鑄機的最大鎂金屬澆注量為2.4kg。由于J1125G型臥式冷室壓鑄機的裝機量大于壓鑄件的質(zhì)量，故滿足要求。注：鎂合金的密度為1.8g/ （2） 壓鑄機鎖模力的校核 選用壓鑄機的時候首先要確定的是鎖模力。鎖模力的用處是用來克服反壓
28、力的，從而使模具分型面被鎖緊，防止金屬液飛濺，保證鑄件尺寸精度。其可按公式：式中-鎖模時的反壓力（公斤）； -作用于滑塊楔緊面上的法向反壓力（公斤）； K-安全系數(shù)（一般取K=11.3）。即： 由于J1125G型壓鑄機最大鎖模力為280KN264KN,亦滿足要求。（3） 壓鑄機最大投影面積校核J1125G型臥式冷室壓鑄機的鑄件最大投影面積為886，大于壓鑄件的投影面積660，此項指標(biāo)亦滿足要求。3.2 分型面的確定通過分析手提電腦外殼的基本結(jié)構(gòu)，選用平直分型面，這樣一來會使?jié)沧⑾到y(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)置比較方便，這樣制得的鑄件符合技術(shù)要求，而且操作起來比較方便，如圖3.3所示。圖3.3 分型面3.3
29、 充型時間確定在壓鑄的過程中滿足要求的填充時間和產(chǎn)生缺陷少所需要的關(guān)鍵因素是設(shè)計澆注系統(tǒng)和確定壓鑄參數(shù)。對于鑄件的平均壁厚和必要填充時間之間存在相互關(guān)系，如圖3.4示。圖3.4 鑄件壁厚與必要填充時間關(guān)系經(jīng)驗表明，采取填充時間短對于薄壁壓鑄件的填充很有必要，這只需滿足澆注公式： 式中t壓鑄成功所必須的填充時間（s）；Tm金屬液的溫度（）；Tf金屬液的最小流動溫度（）對于AZ91D鎂合金，輸入以下值：熔體溫度Tm=670，模具溫度Td=220，最小流動溫度Tf=610，最大不間斷澆注的固體塊含量S=30，平均壁厚B1mm，計算出充型時間為0.0054s。3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計首先確定澆注系統(tǒng)設(shè)計
30、主要的內(nèi)容，包括分析和了解壓鑄件的結(jié)構(gòu)和性能特征、對內(nèi)部質(zhì)量要求及表面質(zhì)量要求、其尺寸的精確度、承受壓力的極限壓力及承受負荷的情況、加工時基準(zhǔn)面的選擇； 3.4.1 錐形雙切向澆口形式設(shè)計首先鎂合金手提電腦外殼外壁比較薄，在壓鑄過程中要求的的壓射速度非常高，所以造成模具里面的金屬液發(fā)生紊流和卷氣現(xiàn)象，結(jié)果導(dǎo)致鑄件表面的缺陷和空洞，此時澆注系統(tǒng)及溢流系統(tǒng)的設(shè)計目的就凸顯了?？紤]到這些，采用連續(xù)錐形澆注系統(tǒng)，會增加澆注面積和降低澆注速度。（1） 內(nèi)澆口其截面積確定內(nèi)澆口的截面積可以用經(jīng)驗公式計算出。 式中m鑄件質(zhì)量(g)設(shè)計中取，能夠得到內(nèi)澆口截面積為93.27mm；內(nèi)澆口的厚度為1mm，從而得出
31、內(nèi)澆口的寬度為240.0mm。（2） 錐形雙切向澆道設(shè)計主要組成各部分尺寸的計算依據(jù)和結(jié)果：分支的切向澆道其入口處尺寸：截面積；寬度分支的切向澆道其末端處尺寸：截面積；寬度；深度 主橫澆道尺寸：截面積；寬度；深度金屬液的流向角角： 三角區(qū)尺寸：寬度計算出各部分的尺寸為：=12.04mm；=1.67 mm；=1.67 mm；=18.23mm；=7.75 mm；=39.81，=60 mm。3.4.2 鎂合金材料庫參數(shù)選擇AZ91D的熱物性參數(shù)：圖3.5是AZ91D的熱導(dǎo)率；圖3.6是AZ91D的密度；圖3.7是AZ91D的比熱；圖3.8是AZ91D的運動粘度；表3-1是AZ91D的鑄造鎂合金錠的化
32、學(xué)成分。圖3.5 AZ91D熱導(dǎo)率 圖3.6 AZ91D密度 圖3.7 AZ91D比熱 圖3.8 AZ91D運動粘度 表3-1：AZ91D的鑄造鎂合金錠化學(xué)成分 Al Zn Mn Be Si Fe Cu Ni其余雜質(zhì) Mg8.3-9.70.35-1.00.15-0.50.100.0050.0050.0300.0020.02 余量3.4.3 錐形雙切向澆口形式的分析 圖3.9 錐形雙切向澆口 采用錐形雙切向澆注系統(tǒng)在填充過程中的紊流現(xiàn)象不明顯，但是在充型過程進行到凹槽時會出現(xiàn)輕微的紊流現(xiàn)象，伴隨著熔體持續(xù)往前推進過程中，在充型到百分之七十時紊流會消失。由于在填充過程中，鑄件澆道入口中心比較容易形
33、成氣孔，在這個可以放置一溢流槽。型腔的填充完畢之后整個壓鑄件溫度是相對均勻，這使壓鑄工藝過程中減少鑄件在凝固的過程中產(chǎn)生縮松縮孔、流線變形和冷隔等缺陷。綜合以上方案，可以看出由于鎂合金特殊的壓鑄性能，要求其流程要盡可能短，錐形雙切向澆注系統(tǒng)能更好地滿足這一點，因此有利于鎂合金壓鑄。故錐形雙切向澆口為最終優(yōu)化設(shè)計方案。3.5 溢流系統(tǒng)設(shè)計3.5.1 溢流槽的結(jié)構(gòu)形式為節(jié)約金屬的消耗量，使溢流槽充分發(fā)揮作用，使其投影的面積擴大，同時填充型腔力降低，很可能還會使充填流態(tài)變亂引起其他反作用，因此溢流槽設(shè)計要穩(wěn)妥。本課題中的溢流槽截面呈半圓形，分布于分型面上。3.5.2 溢流系統(tǒng)方案的分析 在筆記本外殼
34、上側(cè)分別均勻設(shè)置5個溢流槽。圖示為溢流槽分布。 圖3.10 溢流槽4 模具設(shè)計4.1 模架設(shè)計4.1.1 模架的基本形式及設(shè)計重點模架最基本形式大致包括通孔與不通孔的模架、推出機構(gòu)是卸料板的模架、帶抽芯機構(gòu)的模架、設(shè)置斜滑塊的模架及采用中心澆口的模架六種。設(shè)計中，模架的基本形式選用通孔的鑲拼式模架結(jié)構(gòu)。4.1.2 設(shè)計定模座板根據(jù)J1125G型臥式冷室壓鑄機其模板尺寸，同時配合定模座板建議尺寸，選定500560（mmmm）。圖中定模座板U型槽半徑為8 mm，有8個固定螺釘孔。如圖所示為設(shè)計出的三維實體圖。圖4.1 定模座板4.1.3 設(shè)計動模座板圖為動模座板的三維造型。圖4.2 動模座板4.1
35、.4 設(shè)計定模鑲塊及動模鑲塊鑲塊主要的尺寸的確定根據(jù)文獻中表推薦尺寸。下圖分別是定模鑲塊、動模鑲塊的實體造型圖。圖4.3 定模鑲塊 動模鑲塊4.1.5圓型芯的設(shè)計圓型芯的三維實體如圖所示：圖4.4 圓型芯4.1.6 套板的設(shè)計根據(jù)GB 4678.1-84，定模和動模套板加工后的邊框厚度推薦尺寸分別為40-200mm，其高度尺寸均已留有加工余量。設(shè)計后的定模和動模套板三維造型為圖4.5 定模套板 東模套板4.1.7 支承板的設(shè)計（1） 支承板厚度的選擇選擇支承板厚度時，應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：（1）鑄件分型面投影面積大，支承板厚度取較大值，反之取較小值。（2）在投影面積相同的情況下，壓射比壓大、支承板
36、厚度取較大值，反之，支承板厚度取較小值。（3） 其模座上墊塊放置在支承板邊短的兩端時，支承板的厚度取較小值，相反設(shè)置在長邊兩端時取較大值。（4） 在使用不通套板的情況下，則套板的底部厚度是支承板厚度0.8倍。（2） 支承板厚度的計算動模的支承板厚度由公式計算得出。式中C動模支承板的長度（cm）；H動模支承板的厚度（cm）；L墊塊的間距（cm）；F動模的支承板所受的總壓力（10N） 配合壓鑄件的尺寸得出：H63mm。支承板的三維實體圖如圖所示： 圖4.6 支承板4.1.8 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計導(dǎo)柱導(dǎo)套要保證有一定的剛性，當(dāng)有四根導(dǎo)柱是，導(dǎo)柱的導(dǎo)滑段直徑的經(jīng)驗公式見公式。式中d導(dǎo)柱的導(dǎo)滑段直徑（mm）
37、比例系數(shù)K一般為0.070.09，當(dāng)F=4002000cm2時，K取0.08。故導(dǎo)滑段的直徑為：d140mm。固定段直徑d2=50mm。在確定了導(dǎo)滑段的直徑尺寸后，其它尺寸參照表中的推薦尺寸，圖4.7分別為導(dǎo)柱和導(dǎo)套的三維實體造型。圖4.7 導(dǎo)柱導(dǎo)套4.2 輔助機構(gòu)設(shè)計輔助機構(gòu)包括兩部分，分別為抽芯及推出機構(gòu)。保證鑄件脫模過程順利的前提就是使抽芯機構(gòu)及推出機構(gòu)合理的設(shè)計，在壓鑄模具設(shè)計中是關(guān)鍵部件，所以必須認真對待。但由于本筆記本電腦外殼其與開模方向一致，不需用抽芯機構(gòu)，故此不加討論。4.2.1 推出機構(gòu)的設(shè)計4.2.1.1 推出機構(gòu)的組成和特點設(shè)計方案中選擇推桿推出的推出機構(gòu)，原因是推桿推出
38、機構(gòu)有以下這些特點：（1）推出元件的形狀比較簡單，制造及維修都比較方便。（2）依據(jù)壓鑄件對模具包緊力的大來選擇推桿的直徑及數(shù)量，從而使推出力均勻平衡。（3）推出的動作易操作精確，不容易產(chǎn)生故障，而且比較安全。（4）在動模及定模深腔位置設(shè)置推桿?？梢云鸬脚艢夂鸵缌鞯淖饔茫?）推桿端面可以對壓鑄件進行標(biāo)記打印。4.2.1.2 確定推出距離在推出元件的作用下，鑄件與相應(yīng)的成型零件表面的直線或者角位移叫推出距離。當(dāng)H20mm時，由公式確定直線推出距離。 式中H滯留壓鑄件最大成型長度(mm)；S推直線的推出距離(mm)設(shè)計中，H=5mm，K范圍是35mm，此處取4mm，算出推出距離：9mm。4.2.1.
39、3 推板設(shè)計（1） 推板厚度的計算推板的強度及剛度必須要足夠。按公式計算推板的厚度： 式中H推板的厚度(cm)；F推板的載荷(10N)；C在推板上推板孔分布的最大跨距(cm)；B推板的寬度(cm)。（2） 推出部位選擇推桿推出位置設(shè)置要點包括如下方面：（1）推桿推車部位選在受壓鑄零部件的包緊成型部位附近和發(fā)生收縮以后相互之間拉緊的孔或者側(cè)壁處。（2）選擇在與分型面垂直的凹處或脫模的斜度比較小成型表面周圍。（3）盡可能選在壓鑄零部件的凸出邊緣、加強肋或者是強度比較較高的位置。（4）選在動模澆道附近。（3） 推板尺寸為了方便推板的計算，選用推桿固定板的推薦尺寸比較合適。根據(jù)J1125G型號選擇厚度
40、，故厚度尺寸取為40mm。推桿的固定板通過螺栓固定在推板上。推桿固定板作用是借助于推桿末尾的臺階來固定于推出機構(gòu)上，尺寸可以參考文獻中表推板的外形尺寸，其厚度取20mm。如圖4.8為設(shè)計的推板及推板固定板的實體圖： 圖4.8推板 推板固定板4.2.1.4 推桿設(shè)計根據(jù)鑄件對模具的包緊力作用的大小，選擇合適的推桿規(guī)格（直徑）和數(shù)量，從而來確定在推桿端面作用的推力大小。計算推桿截面積過程如下： A推桿推出段端部的截面積（mm）； 推桿的總推力（10N）； n推桿的數(shù)量； 壓鑄件許用強度（105Pa）對于鎂合金來說，取=300乘以105Pa，考慮到鑄件的形狀推桿的數(shù)量設(shè)計定為6個，即n=6。結(jié)合查表
41、推薦：取d=6mm，總長l=180mm。推桿的配合要達到：推桿沿軸向往復(fù)運動無阻礙，推出壓鑄件和復(fù)位的過程順利。參照壓鑄模具設(shè)計手冊，推桿與孔的配合精度為H7/e8。圖4.9 推桿4.2.1.5 推板導(dǎo)柱和導(dǎo)套設(shè)計推板的工作過程是要求導(dǎo)柱與導(dǎo)套相互配合工作的，推板導(dǎo)柱及導(dǎo)套的主要尺寸參考文獻中表，其中導(dǎo)滑段長度125mm，直徑32mm，固定端的直徑20 mm。如圖所示為三維實體造型。圖4.10 推板導(dǎo)柱和導(dǎo)套4.2.2 復(fù)位機構(gòu)設(shè)計借助復(fù)位桿來完成推出機構(gòu)復(fù)位過程，并且使用限位釘作最后的定位。本課題模具設(shè)計采用模內(nèi)復(fù)位。復(fù)位動作過程：（1）開模：在推出壓鑄件時復(fù)位桿和推出元件一起向前運動。（2
42、）合模：定模分型面接觸復(fù)位桿端面，推出機構(gòu)受阻，其余部分動模接著做合模動作，推出機構(gòu)開始復(fù)位。（3）分型面的緊和：推出機構(gòu)的位置精確，擋釘和動模的座板碰觸，方便最后限位作用。設(shè)計中設(shè)置4個復(fù)位桿對分布均勻從而使推板受力平衡，復(fù)位桿固定端和導(dǎo)滑段直徑分為26 mm和20 mm。圖4.11 復(fù)位桿4.2.3 限位釘?shù)脑O(shè)計限位釘其主要的尺寸參考文獻中表，其固定端的尺寸為20mm，高30mm，限位端面的直徑26mm，高度為20mm。4.2.4 壓鑄模具校核（1） 壓鑄模具校核對模具的厚度和動模座板行程核算是為了使機器能夠鎖緊模具分型面，在開模后使鑄件從分型面中容易取出。（2） 模具厚度的校核模具設(shè)計過
43、程中，根據(jù)核算公式得到設(shè)計的模具厚度： 式中H設(shè)模具設(shè)計的厚度(mm)；Hmin在說明書里給定模具的最小厚度(mm)；Hmax在說明書里給定模具的最大厚度(mm)依據(jù)設(shè)計流程：Hmin=250mm，Hmax=650mm，模具厚度是動、定模套板厚度，動、定模座板厚度，墊塊以及支撐板厚度的和，即H設(shè)9050906314050483mm可見H設(shè)滿足公式，所以該設(shè)計模具的厚度滿足要求。（3） 動模座板行程的核算動模座板行程具體由公式可見。 式中開模之后分型面之間能夠取出鑄件最小距離（mm）；動模座板的行程（mm），L行400mm對于推桿的推出機構(gòu)，式中型芯高出分型面的尺寸（mm）；澆注系統(tǒng)鑄件高度（m
44、m）；K安全值（取10mm）故取=9.2+5+10=24.2mm，取，可以滿足要求。4.2.5 壓鑄模具裝配裝配壓鑄模具是借助于Pro/Engineer三維制圖軟件。其順序是從裝配模具的定模和動模開始，然后將動，定模裝配到一起。圖4.12所示是裝配完成的模具三維實體造型圖。圖4.12 模具三維實體造型圖5 總 結(jié)鎂合金的優(yōu)良性能比較突出，比強度、比剛度高、質(zhì)地輕、高溫下可塑性好及壓鑄成型性能好，在國防、交通運輸業(yè)、3C產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，能夠節(jié)約有限的能源同時使資源得到合理利用，對環(huán)保做出一定的貢獻，其經(jīng)濟效益和社會效益都是有目共睹的。然而，鎂合金壓鑄工藝在國內(nèi)的技術(shù)并不是很成熟，一方面是
45、我國鎂合金壓鑄工藝發(fā)展比歐美國家晚了一大截，另一方面國內(nèi)相關(guān)的科研工作做得不夠到位，科研工作者比較少。在畢業(yè)設(shè)計進行的過程中，我翻閱了大量的文獻及期刊，對于國內(nèi)外鎂合金壓鑄的發(fā)展現(xiàn)狀有了相當(dāng)充分的了解，尤其是北美、德國及日本等先進國家的發(fā)展現(xiàn)狀，并且對鎂合金壓鑄工藝的發(fā)展方向作了分析。在鎂合金手提電腦外殼的壓鑄模具設(shè)計流程中，我主要詳細的做了以下幾方面的研究：（1）在對鎂合金壓鑄的性能進行詳細的分析之后，設(shè)計出符合壓鑄工藝各方面要求的鎂合金手提電腦外殼，并且選用了現(xiàn)階段目前應(yīng)用比較廣泛的、經(jīng)濟實用的冷室壓鑄機。（2）運用了3D制圖軟件Proe進行了模具設(shè)計中鑄件和模具的結(jié)構(gòu)的實體設(shè)計圖，對于以
46、往使用二維軟件制圖的不方便，相比之下三維設(shè)計軟件使用起來更加方便，而且是制圖過程變得容易很多。（3）另一方面在Pro/Engineer軟件建立鎂合金性能材料庫，從而彌補了軟件中鎂合金空缺，使用Pro/Engineer軟件進行順利充型，并且使型腔填充過程變得可視化。能夠模擬出充填型腔不同時間填充情況、鎂合金壓鑄件成型的溫度和質(zhì)量預(yù)測等。模擬結(jié)果顯示：澆注系統(tǒng)雙切向使充型過程更平穩(wěn)，而且鑄件內(nèi)部的缺陷少，鑄件整體的質(zhì)量也提升了。對澆注系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化，為鎂合金壓鑄件在實際的生產(chǎn)過程提供了理論依據(jù)。致 謝首先，最需要感謝的是我的輔導(dǎo)老師朱世杰老師，對于他在忙碌的工作中抽出時間為我細心的輔導(dǎo)表示最衷
47、心的謝謝，朱世杰老師非常負責(zé)的為我解決畢業(yè)設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題，為我提供很好的學(xué)習(xí)和科研環(huán)境，在設(shè)計過程中也給與我精心的指導(dǎo)，同時在學(xué)習(xí)過程中教會我如何充分利用和分配時間，凡事要考慮周到，感謝他為我的人生規(guī)劃提出寶貴的建議。在設(shè)計實踐階段，我的課程相關(guān)老師給予我很大的幫助，對于我在模具設(shè)計和工藝設(shè)計流程上指出我的不足之處并指導(dǎo)我及時改正，使我積累了大量的實踐經(jīng)驗，在此向他們表示最誠摯的謝意！我要感謝我身邊的同學(xué)朋友，自己對于Pro/Engineer軟件的運用還不是很熟練，同學(xué)們很熱心的幫助我練習(xí)操作，學(xué)習(xí)中給予了許多指導(dǎo)；對于自己生活在一個能夠互相幫助的集體中我很榮幸。最后，再次我的導(dǎo)師和熱誠
48、幫助過我的所有老師和同學(xué)致以誠摯的謝意！對于大學(xué)生來說畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)的一個成果總結(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計，使我們的專業(yè)理論知識更加扎實，從而為我們在實踐能力方面打下了堅定的基礎(chǔ)，這對于即將走出校門的大學(xué)生來說是受用一生的寶貴財富。參考文獻1 夏建生;竇沙沙;鎂合金壓鑄工藝參數(shù)的模擬與優(yōu)化J;模具工業(yè);2010年04期2 崔愛軍;改善壓鑄模具設(shè)計的實例J;金屬加工(熱加工);2011年13期3 肖波.壓鑄模具計算機輔助制造J.特種鑄造及有色合金，2001，(3)4 穆安強;壓鑄件澆口部位粘模的解決A;2012(第22屆)重慶市鑄造年會論文集C;2012年5 徐宏，程軍，靳玉春等.計算機在鑄造中的應(yīng)用
49、技術(shù)講座第四講壓鑄模CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)J.機械工人(熱加工)，1999，(10)6 冉穎杰.壓鑄模CAD技術(shù)的研究與應(yīng)用J.鑄造技術(shù)，2003，(11)7 呂建強;于小康;基于Pro/E軟件對殼體類零件的設(shè)計J;特種鑄造及有色合金;2010年03期8 馬建斌，孫偉巖.模具模板的參數(shù)化設(shè)計J.信息技術(shù)，2000，(4)9 李軍.CAXA制造工程師2000J.計算機輔助設(shè)計與制造，2000，(3)10 陳東;褚作明;鄭慧超;王曉輝;基于知識庫的壓鑄模具專家系統(tǒng)J;特種鑄造及有色合金;2012年03期11 鍋九生，李彥生，盧秉恒.基于激光快速成型技術(shù)的快速模具CADJ.機械科學(xué)與技術(shù)，1
50、999，(l)12 于彥東，姚秀榮，滿志強.AutoCAD環(huán)境下壓鑄模模板圖形庫系統(tǒng)設(shè)計J.金屬成型工藝J，2002.20(l)13 李曉兵，王延斌.UG在模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用J.機械工程師，2001，(7)14 常旭睿.Pro/E軟件在壓鑄模中的應(yīng)用J.模具制造.2002，(10)15 林清安.Pro/ENGINEER2001模具設(shè)計M.清華大學(xué)出版社，200116 關(guān)雄潮.Pro/ENGNIEER軟件在壓鑄模設(shè)計制造中的應(yīng)用J.機械開發(fā)，2001.117 中國機械工程學(xué)會，中國模具設(shè)計大典編委會.鑄造工藝裝備與壓鑄模設(shè)計M.江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003.1。18 陳嬋娟;PRO/E軟件在模具分模中的應(yīng)用J;電腦知識與技術(shù);2009年21期19 高秀蘭，韓玉強，魯開講.鑄件澆注系統(tǒng)CAD.熱加工工藝.2002，(5)20 于彥東.壓鑄模具設(shè)計及CADM.北京:電子工業(yè)出版社，200221 金濤，陳敏，童水光.Pro/ENGNIEER軟件的二次開發(fā)技術(shù).昆明理工大學(xué)學(xué)報，2003，(10)22 壓鑄模設(shè)計手冊編寫組.壓鑄模設(shè)計手冊.北京:機械工業(yè)出版社，1981
鎂合金壓鑄工藝研究及手提電腦外殼壓鑄模具設(shè)計材料成型及控制工程畢業(yè)設(shè)計論文
