摘要
本文介绍了现代模具制造技术的现状及其发展方向， 重点说明了铝合金机 壳零件压铸模具的设计过程。 它主要从产品机壳的工艺分析 （主要包括脱模斜 度、壁厚、孔、尺寸精度和表面粗糙度、收缩率等） ，成型方案的确定，压铸 机的选用与确定，有色金属压铸模具的几大系统（浇注系统、成型零部件、冷 却系统、排气系统、导向系统等）的分析与设计，各种技术数据的校核等方面 出发， 详细的介绍了压铸模具设计过程中的若干问题， 并简要的介绍了机壳压 铸模具零件加工过程中的相关问题。
关键词：壳体 压铸工艺分析 压铸成型设备 模具结构 加工
I
毕业论文
Abstract
This paper has introduced the current situation of the modern mould manufacturing technology and developing direction, have proved especially that the aluminum alloy chassis parts die casting design process of the mould . It mainly since products craft of chassis analysis (mainly including drawing of patterns slope, wall thick, hole, size precision and surface roughness , shrinking rate ,etc.), sureness of the shaping scheme, exertion and fixing of the injecting machine, Non-ferrous metal casting molds of several big analysis and design of system (pour system , shaping spare part , cooling system , exhaust system , guidance system ,etc.) of mould, the respects , such as check of different technical data ,etc. set out, the detailed introduction injects several questions in the design process of the mould , and the brief introduction axle seat injects the relevant problem in the part processing course of the mould . words: Apparatus of shaping Mould structure key words Chassis Craft analysis Processing
前言
金属压铸成型技术是目前成型有色金属结构件的重要成型工艺方法， 金属 压铸模是压铸成型的重要工艺装备。由于金属压铸成型具有高效率、高精度、 低消耗以及少、 无机械加工等突出的特点， 在振兴制造业的年代得到了空前的 发展。 由于金属压铸成型有不可比拟的突出优点，在工业技术快速发展的年代， 必将得到越来越广泛的应用。 特别是在大批量的生产中， 虽然模具成本高一些， 但总的说来， 其生产的综合成本则得到大幅度的降低。 在这个讲究微利的竞争 时代，采用金属压铸成型技术，更有其积极和明显的经济价值。近年来，汽车 工业的飞速发展给压铸成型的生产带来了机遇。 处于可持续发展和环境保护的 需要，汽车轻量化是实现环保、节能、节材、高速的最佳途径。因此，用压铸 铝合金件代替传统的钢铁件，可使汽车质量减轻 30%以上。同时，压铸铝合金 件还有一个显著的特点是热传导性能良好， 热量散失的快， 提高了汽车的行车 安全性。因此，金属压铸行业正面临着发展的机遇，其应用前景十分广阔。 中国的压铸业经历了 50 多年的锤炼，已成长为具有相当规模的产业，并 保持每年 8%--12%的增长速度。但是由于企业综合素质还有待提高，技术开发 滞后于生产规模的扩大，经营方式滞后于市场竞争的需要。从总体看，我国是 压铸大国之一，但不能是强国，压铸业的水平还比较落后。如果把中、日、德、 美四国按综合系数相比，以中国为 1，则日本为 1.75，美国则为 2.4。可以看 出， 我国的压铸工业与国际上先进国家相比还有差距。 而这些差距正为我国压 铸业发展提供了广阔的空间。 本次毕业设计课题为电子零件机壳压铸模设计。 该课题设计来自企业， 通 过此次设计， 让我了解了壳体压铸模具设计的重点以及注意事项， 掌握了压铸 模具设计的方法和技巧。
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毕业论文
1
1.1
电子零件机壳的技术要求和工艺分析
电子零件机壳的技术要求
电子零件机壳，材料为压铸铝合金，合金代号为 YZ302，合金牌号为
YZALMg5Si1,Si%0.8—1.3,Cu%0.1,Mn%0.1—0.4,Mg%4.5—5.5,Fe%1.2,Ti%0.2 ,Zn%0.2，抗拉强度 220MPa,伸长率 2%（L=50mm）布氏硬度 70HBW。YZ302 有较 好的压铸性能， 较好的表面粗糙度以及较小的热裂性， 在高温和常温下都具有 良好的力学性能，尤其是冲击韧度也很好。YZ302 的成型特点是：粘度低，故 成型压力较高，铸件上的脱模斜度小；YZ302 有较好的流动性，便于充填复杂 型腔，能获得表面质量良好的铸件，收缩率小，在常温下强度高，与金属型腔 相互之间物理化学作用的倾向小， 所以粘模和相互合金化低。 要求铸件精度高 时，模具温度可控制在 50～60℃。 机壳技术要求为：组织致密，表面光滑无熔接痕、无飞边，表面质量好。
1.2
电子零件机壳的工艺分析
机壳结构的合理性、工艺性直接关系到其成型模具结构、类型、 、生产周
期与成本。只有符合压铸工艺要求的有色金属制品的设计，才能顺利的成型， 确保内在与外观的质量要求， 达到高效率生产和低成本目的， 在设计时应充分 考虑这些因素。 分析机壳的结构特点可知，该铸件结构十分复杂，铸件表面为规则曲面， 但加强肋多，需铸出的孔多，凹槽多，需设置侧抽芯机构。要选择从铸件的最 大截面处 （即铸件上表面） 分型， 铸件体积很小， 因此如何正确设计浇注系统、 脱模机构及冷却系统排气系统是该模具设计的主要问题。 铸件的三维图与二 维图如图 1-1 和图 1-2 所示： 、 第 2 页
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图 1-1
零件的 3D 图
图 1-2 零件的 2D 图
机壳的工艺性分析主要从以下几个方面出发。
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1.2.1 机壳的脱模斜度
由于铸件机壳在冷却后产生收缩， 会紧紧包住型芯或型腔突出的部分， 为了使 轴座能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对机壳的设计提出脱模斜度的要 求，要求在设计铸件时或在设计模具时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。经 查表分析，该铸件的脱模斜度取 1 度，侧型芯部分的脱模斜度取也取为 1 度。
1.2.2 机壳的壁厚
压铸件应该有一定的厚度， 这不仅是为了压铸年本身在使用中有足够的强 度和刚度，而且也是为了铝合金在成型时有良好的流动状态。 机壳壁厚受使用要求、 铝合金材料 YL302 的性能、 其几何尺寸以及成型工 艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使铸件各部分壁厚均匀， 否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔， 凹陷烧伤或者冷隔等缺 陷。压铸件壁厚的选择如下表所示：
表 1—1 推荐压铸件表面积相应的最小壁厚 压铸件表面积 /mm
2
（单位：mm）
合金种类 铅锡合金 0.5-0.9 0.8-1.5 0.8-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 -------锌合金 0.6-1.0 1.0-1.5 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 2.5-3.0 3.0-4.0 >4.0 铝合金 0.7-1.0 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 2.0-3.0 3.0-3.5 3.5-4.0 >4.0 镁合金 0.8-1.2 1.2-1.8 1.8-2.3 2.3-2.3 2.8-3.5 3.5-4.0 4.0-5.0 ---铜合金 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 2.5-3.5 3.5-4.5 4.0-5.0 ------
≤25 >25-100 >100--250 >250-400 >400-600 >600-900 >900-1200 >1200
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电子零件机壳产品图反映出，其最大壁厚为 4.4mm，最小壁厚为 2.4mm， 壁厚均匀，在 1mm—4mm 的推荐值之间，易于成型。
1.2.3 机壳的加强肋、支撑面
为使机壳即有一定的强度和刚性， 又不使机壳截面壁太厚， 而产生成型缺 陷， 行之有效的方法就是， 在机壳结构允许的位置适当设置加强肋或者增设防 止变形结构。 加强肋不仅可防止机壳变形， 而且有利于改善机壳成型的充模状 况。设置加强肋后，可能出现背部塌坑，但只要位置设置得当，壁厚合适，既 可避免。
1.2.4 机壳的圆角
压铸件的边缘和边角都需带有圆角， 可以增强压铸件某部位或者整个压铸 件的机械强度从而改善成型时铝合金在模腔内流动条件， 也有利于压铸件的顶 出和脱模； 还可以使模具成型零部件加强， 排除成型零部件热处理或使用时可 能产生的应力集中问题。 因此压铸除了使用上的要求采用尖角或者不能出现圆 角外，应该尽量采用圆角特征。由机壳的产品图可知：轴座所有边缘均带有圆 角特征，最大圆角特征 R=2mm，最小圆角特征 r=0.5mm。
1.2.5 机壳的孔和槽 孔
压铸件上孔的形状是比较多。 压铸件表面孔直径和孔深相差太大， 根据查 表和经验所知，这些孔不能铸出，选择机加工。侧孔符合铸孔直径与最大深度 和斜度的关系，所以直接用型芯来成型。槽也符合表的要求，可以用型芯直接 来成型。
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1.2.6 机壳尺寸精度和表面粗糙
压铸件的尺寸精度是指成型后所获得的压铸件产品尺寸和图纸中尺寸的 符
合程度。 一般而言， 压铸件的尺寸精度是取决于成型材料和工艺条件引起的 铝合金收缩率范围大小， 模具制造精度、 型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因 素。 而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响压铸件的尺寸精度。 本产品 表面质量和尺寸精度都要求比较高， 图纸未注明尺寸精度， 我们取 IT4 级精度。
1.2.7 机壳的收缩率
铝合金经过成型后所获得的制品从热模具中拿出来后， 因为冷却及其它原 因而引起尺寸减少或者体积收缩的性质即铝合金的收缩性。 收缩性是每一种有 色金属的固有特性之一，它因合金种类以及模具条件的不同而不同。 为使压铸件产品符合图纸要求，在设计模具时，对于收缩性总是可以补偿 的。但现在的资料还不足以使设计者准确精确的估计塑料各个部位的收缩程 度。 对于收缩率本身的复杂程度及造成收缩的诸多原因间的相互关系， 还需进 行研究。 但从前人总结的经验可知， 影响收缩率的因素大致可分为铝合金的性 质、压铸件结构、模具结构、成型工艺条件等几方面。 对于电子零件机壳产品， 图纸要求为 YL302 材料， 理论收缩率为 3～8/1000， 而实际与理论是有区别的。按照要求我们取 6/1000。
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2
2.1
压铸机设备的选择和校对
压铸机的选择
1.压铸件的尺寸为 270*158*358mm，铸件质量为 0.589kg。压铸件的生产
属大批量生产。压射比压 P=50MPa。 2.初选注射机 根据压铸机选项用的基本原则， 初选压铸机为 J1113G 其工艺参数如下： 锁模力： 压射力： 压射比压： 压室直径： 压射位置： 最大浇注量： 1250kN 85—150kN 30—120MPa 40，50，60mm 0—100mm 1.6kg 浇注投影面积：104—416cm2 压室定位直径：110mm 动座板行程：350mm 拉杆内空间水平*垂直：420*420mm 卧式冷压室压铸机型号为
一次空循环时间：7s 压室定位高度：10mm 压铸模厚度：200—500mm
2.2
校核
1.锁模力的校对：一般情况下锁模力可按下式计算 F 锁≥kp(A 件+A 浇)/10 式中 F 锁----压铸机的锁模力，kN; k-----安全系数，一般取 k=1.25; p-----压射比压，MPa; 第 7 页 (2—1)
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A
件
----压铸件在主分型面上的正投影面积，多型腔模则为各型
腔下投影面积之和，cm2 A
浇
----浇注与溢流，排气系统的正投影面积之和，一般也可能
取 A 浇=0.3 A 件, cm2 在式（2—1）中 p(A 件+A 浇)为主胀型力，本压铸模设有侧抽芯机构，在主 分型面上会产生一个分胀型力 Fz，这时锁模力为 F 锁≥kp(A 件+A 浇+A 芯 tanα)/10 式中 A 芯----侧抽芯成型端面投影面积，cm2 α----侧抽芯楔紧快的楔紧角， 将 数 据 代 入 (2-2) F tan15)/10=673kN F 锁=1250>673kN，所以锁模力符合要求。 2.注射量校核 以质量表示，最大压铸质量为 G 室=1.6kg，要满足 G 室> G 浇 设每次浇注所需要的压铸合金的质量为 G 浇，那么： G 浇=（V 件+V 浇）ρ 式中 G 浇----每次浇注时所需的压铸合金质量，g; V 件----压铸件的体积和（cm3）; V 浇----浇注（含溢流槽）系统的体积和(cm3); ρ----压铸合金液的密度（g/cm ）,铝合金 2.6---2.7; V 浇=(36×392-11.56×222)π/3+4π×163/12+（8+5.3）×5×33×4/2+4 π×103×4/9 =12.08+4.3+4.4+5.6=26.38(cm3) V 件=218.2(cm3) G 浇=（218.2+26.38）×2.7g=660.4g,G 室>G 浇，符合要求。 5．开模行程校核 第 8 页
3 锁
(2-2)
≥ 1.25 × 50(51.5+51.5 × 0.3+112.3 ×
（2-3）
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压铸机的开模行程是有限制的， 压铸件从模具中取出时所需的开模距必须 小于压铸机的最大开模距离，否则压铸件无法从模具中取出。 经测得压铸件从模具中取出时所需的开模距为 80mm 左右，压铸机的开模 行程为 350mm，符合要求。
2.3
定型
预选 J1113G 的压铸机经各项校核都符合要求，所以选择此种压铸机即卧
式冷压室压铸机型号为 J1113G。
3
3.1
3.1.1 概述
机壳压铸模具结构设计
机壳压铸模具浇注系统的设计
浇注系统控制着压铸件在压铸成型过程中充模和补料两个重要阶段， 对压 铸件关系极大。多型腔模具的浇注系统由主流道、冷料井、分流道、浇口几部 分组成。 对于单型腔模具有时可省去分流道和冷料井， 简单的只有一个圆锥主 流道直接和压铸个相连，这段流道又叫主流道浇口。 机壳压铸模具浇注系统设计的内容包括： 根据机壳大小和形状进行流道布 置、决定流道断面尺寸、对浇口的数量、位置、形式进行优化。 1．直浇道 指紧接压铸机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融合金进
入模具时首先经过它。 它与压铸机喷嘴在同一轴心线上， 金属液在主流道中不 改变流动方向，主流道形状一般为圆锥形或圆柱形。 2． 内浇道 将从直浇道来的铝合金沿分型面引入各个型腔的那一段流道，
因此它开设在分型面上。内浇道的断面有圆形、半圆形、正六边形、梯形、矩 形、U 字型等。其中圆形、正六边形，需在动模和定模两边同时开槽组合而成； 其余断面可只开在定模一边和动模一边。 第 9 页
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3．浇口
是指紧接流道末端将金属液引入型腔的狭窄部分，主流道型浇
口以外的各种浇口，其断面尺寸都比分流道的断面尺寸小得多，长度也很短， 起着调节金属液流速度、控制补给时间等作用。其断面形状常见的有圆形、矩 形等。
3.1.2 机壳压铸模具主流道设计
1.主流道和主流道衬套 为了有效地传递保压压力， 浇注系统主流道及其
附近的铝合金熔体应该最后固化。 在卧式或立式压铸机用模具中， 主流道垂直 分型面， 而角式压铸机用模具的主流道则开设在分型面上。 前者为了便于流道 内壁有 Ra = 0.4 m 以下的粗糙 凝料的拨出， 设计成具有 2° 4° 锥角的圆锥形， 度，在内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不形成垂直于脱模方向的划痕，否 则会发生脱出困难而造成成型中断。 主流道与喷嘴接触处多作成半球开的凹坑， 二者应严密的结合， 避免高压 铝合金熔体溢出，凹坑球半径 R2 应比喷嘴球头半径 R1 大 1～2mm，如若相反则 主流道凝料无法脱出;如大得太多则密封作用不好。主流道小端直径应比压铸 机喷嘴孔直径约大 0.5～1mm，常取 φ 4 ~ 8mm ，视制品大小及补料要求决定。 大端直径应比分流道深度大 1.5mm 以上，其锥角不宜太大，一般取 2° ~ 6° 。由 于主流道与压铸机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独产的主流道衬 套， 选用优质钢材制作并经 热处理提高硬度。 主流道衬套要求承受交变应力，
其外圆盘直径不能太大，以避免肩部弯矩过大，配合段的直径 D1 亦不宜过大， 以免注入模内的金属液产生过大的反压力， 使主流道衬套后退， 甚至将连接螺 钉拉断。
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图 3-1 喷嘴与主流道衬套接触面的尺寸关系
SR2= SR1+1~2（mm） d=d 1 +0.5~1（mm）h=3
有的设计将主流道衬套的大圆盘设计成模具定位环， 用来安装模具时作定位 作用， 并高出定模表面 5～10mm， 但当定位环直径 D 与配合段外径 D1 相差甚大 时，则应将衬套与定位环分开设计。机壳压铸模具浇口套固定形式如图 3-2 所示：
图 3-2 机壳压铸模具浇口套固定形式
27—主流道衬套 28—定位环
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3.1.3 内浇道系统设计
1. 机壳压铸模具采用是的一模一腔，内浇道的设计应尽量保证各铸型均 匀地顺序地充满， 并均衡地补料， 尽量缩短流道长度、 降低浇注系统凝料重量。 浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心， 一般在模板的中心 上。只有满足以上几点要求，适用于生产高精度的制品。 。 2． 按允许流动阻力优化分流道尺寸 在机壳压铸模具中要降低流动阻力，
应使分流道尽量短且转弯少。 此分流道的断面尺寸要足够大， 以降低压力损失 和温度损失，缩短充模时间，使能生产出高质量机壳压铸制品。但是过大的流 断面增加了浇注系统回头金属液重量， 增加了回头金属液配用比例， 不但多耗 能，且会降低机壳压铸制品质量。此外粗大流道要求较长的冷却时间，延长了 作业周期，降低了机器的效益。它在分型面上的投影面积增大，减小了作用在 制品上的有效锁模力， 因此单方面地过多强调采用大流道来降低压力和温度损 失是片面的。 3．分流道截面形状的设计 分流道常见断面形状有圆形、正六边形、梯
形、U 形、半圆形、矩形等数种，希望选取易于加工，且在流道长度和流道体 积相同的情况下流动阻力和热量损失都最小的断面形状。 从减少热损失的角度 出发其比表面积 （即单位体积所具有的表面积， 约等于断面周长与断面面积之 比）应越小越好，从减少流动阻力的角度也有类似的结论。 各种断面形状如图 3-6 所示：
图 3-6 流道断面形状
圆形截面是分流道比较理想的形状， 但其加工的工艺性不佳， 生产实际中 第 12页
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不常用。相对而言，梯形截面易加工，故在机壳压铸模具中分流道截面形状设 计成半梯形（w=8mm,h=5mm）
3.1.4
浇口的设计
浇口直接与压铸件相连， 把铝合金熔体引入型腔。 常用的浇口形式有直接 浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形 浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口共 11 种。浇口是浇注系统的关键部位， 浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大， 浇口在大多数情况下是整个流道中断 面尺寸最小的部分， 对充模流动起控制性作用， 成型后制品与浇注系统从浇口 处分离，因此其尺寸又影响着后加工工作量的大小和铸件外观。 电子零件机壳的模具就采用侧浇口，因为此种浇口加工容易，修整方便， 并可根据压铸件形状特征灵活地选择进料位置， 它普遍使用于中小型压铸件模 具， 且对各种铝合金的成型适应性均较强。 其最大特点是可以分别调整充模时 的剪切速率和浇口封闭时间。浇口封闭时间即补料时间,主要由浇口的厚度决 定。当厚度决定后,根据金属液的流动性能选择适当的剪切速率和流动速度, 再依据机壳的重量确定浇口宽度。因此矩形浇口容易调整到最佳工艺条件,被 广泛地采用。其经验计算公式如下,浇口深度 h 为 h=k δ 式中 （3-1）
δ —制品在浇口位置处的壁厚（mm）
k—材料系数 取 k=0.57 浇口的宽度 a=s/h （3-2）
式中
s－内浇口截面积（mm 2 ）
压铸件连同溢流槽所需金属液的体积 V=218+82=300 cm2，平均壁厚 3.4mm 根据《压铸模具设计师手册》P2-37 图 7—13 得出 充填时间 s=70s 第 13页
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金属液流量 Q=4.2dm3/s 内浇口充填速度 Vg=50m/s 内浇口截面积 Ag=80mm2 本次设计 4 个内浇口，所以每个内浇口的截面积 s=20mm2 h=0.57×4.4=2.5mm a=20/2.5=8mm
3.2
机壳压铸模具成型零部件的设计
3.2.1 概述
型腔是模具上直接成型压铸件的部位。 直接构成模具型腔的所有零件都称 为成型零部件，通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶嵌件等。 机壳模具型腔设计步骤和主要内容如下： 1．根据机壳形状、机壳使用要求、材料 YL302 的成型性能等确定型腔的 总体结构，其内容包括：分型面位置、进浇位置、排气位置、脱模方式等。 2．从制造角度决定型腔是否采用组合式。若需组合，决定各构成零件之 间的组合方式，详细的确定各零件的结构。 3．根据机壳尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上对应的成型尺寸。 4．根据成型时的铝合金熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核。
3.2.2 型腔分型面位置和形状的设计
分开模具取出铸件的面， 通称为分型面。 压铸模有一个分型面和多个分型 面的模具。分型面设计得是否得当，对制件质量、操作难易、模具机构复杂性 有很大影响，主要应考虑以下几点。 1．机壳在型腔中放置位置的确定 铸件从模具内取出时，一般只采用一
个与压铸机开模运动方向垂直的分型面， 特殊情况下才采用多个分型面。 应设 法避免与开模运动垂直或倾斜的侧向分型和侧向抽芯， 因为这会增加模具结构 的复杂程度。为此，在安排机壳在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相 垂直或倾斜的方向有侧凹或侧孔。
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2．分型面形状的决定
机壳模具分型面是与压铸机开模方向相垂直的平
面。 但也有将分型面作成倾斜的平面， 这样的分型面虽然型腔
制造和制品脱模 比较容易，但加工较为困难。
3．分型面位置的选择
因为分型面处不可避免地会在铸件上留下溢料痕
迹， 或拼合不准确的痕迹， 故分型面最好不要选在制品光亮的外表面或带圆弧 的转角处。 除了必须开设在机壳断面轮廓最大的地方， 还应考虑以下几种因素。 （1） 从机壳的推出装置方便考虑， 分型时要尽可能地使轴座留在动模边。 机壳上型芯形状简单、锥度适中，机壳对型芯的包紧力不是特别大，这种型芯 可以设在定模边，而将凹模放在动模边。这样开模后，铸件留在动模上，型芯 大部分已抽出，动模对铸件的包紧力很小，铸件容易脱模，故采用推杆推出铸 件，这样不仅制造简单还节省了材料。 （2）从保证铸件机壳的尺寸精度从发，取分型面时最好把铸件分放在模 具分型面的一侧。 当铸件上某些部位不便设在分型面的同一侧时， 则应设计特 殊的定位装置。 （3）从排气效果考虑，机壳模具分型面应尽量与型腔充填时金属液的料 流末端所在的型腔内壁表面重合。
3.2.3 成型零件的结构设计
构成模具型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凸模、凹模、型芯、镶 块、各种成型环、各种成型杆。由于型腔直接与高温高压的金属液相接触，它 的质量直接影响制件壳的质量，因此要求型腔有足够的强度、刚度、硬度、耐 磨性，以承受金属液的挤压力和流动力、摩擦力，有足够的精度和适当的表面 粗糙度，以保证铝合金质表面的光亮美观、容易脱模。一般来说，成型零件都 应进行热处理，或预硬化处理，使其具有一定的硬度。 1. 凹模的结构设计 凹模的结构有整体式凹模和组合式凹模。组合式凹
模按组合形式的不同可分为整体嵌入式凹模、 局部镶嵌式的凹模、 四壁拼合的
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组合式凹模、底部大面积镶嵌组合式凹模等。 （1） 整体式凹模 整体式凹模是一整块金属切削加工而成， 特点是牢固、
不易变形，刚度、强度可得到保证，但更换成型部分不方便。因此整体式凹模 常用在形状简单的中、小型模具上或大型注射力要求高的模具上。 （2）整体嵌入式凹模 为了便于加工，保证型腔沿主分型面分开的两半
合模时的对中性， 常将小型型腔对应的两半做成整体嵌入式， 两嵌块的外廓断 面尺寸相同， 分别嵌入相互对中的动定模模板的通孔内。 为保证两通孔的对中 性良好，可将动定模配合后一道加工，当机床精度要求高时也可分别加工。 （3） 局部镶嵌式的凹模 为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏，
需经常更换者应采取局部镶嵌的办法。 （4）四壁拼合的组合式凹模 对于大型和形状复杂的凹模，当凹模的侧
壁上有较复杂的花纹或型状时， 可以把它的四壁和底面分别加工研磨后压入模 套中。 （5）底部大面积镶嵌组合式凹模 为了机械加工、研磨、抛光、热处理
的方便而采取大面积组合的办法， 最常见的是把凹模做成空通的再把镶块镶入 型腔底部。 铸件机壳的模具的凹模采用整体式凹模，有牢固，不易变形，刚度，强度 高等优点，制造也简单。 2．型芯的结构设计 型芯也有整体式和组合式之分，形状简单
的主型芯和模板可以作成整体式。形状比较复杂多采用组合式型芯。固定 板和型芯可分别采用不同的材料制造和热处理，然后在连成一体，最常用 的连接形式即用轴肩和底版连接。 电子零件机壳压铸模具的型芯采用组合 式，型芯的尾端用六角螺母固定，非成型端配入镶块内，防止型芯受金属 液冲击产生位移。型芯结构组成如下图 3-7 和
第 16页
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3-7
型芯结构
3-8
型芯镶拼形式
3.3
机壳压铸模具温度调节系统
3.3.1 概述
第 17页
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压铸模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很 大。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水道，通过模温调节机调节冷 却介质的温度。以冷却水为介质的模温调节机，其温度可调节到 90 °C 以内， 以油作冷却介质的模温调节机，其温度可调节到 100 °C 以上；也可以在模具 上插上加热棒或用加热套来获得 100 °C 以上的模温，通常推荐压铸模具的工 作温度为：铝合金 200—300℃，镁合金 220--320℃，锌合金 150--200℃，铜 合金 300--380℃。在实际生产中影响模型温度的因素很多，很难精确计算其 吸热与散热情况。一般先粗略计算，然后通过调整冷却系统，冷却介质的流量 和流速， 使模型保持热平衡。 当计算的模型散热与吸热基本平衡时可不善压铸 件的顺序凝固条件， 使压铸件凝固速度均匀并有利于压力传递， 提高压铸件的 内部质量和表面质量，稳定压铸件的尺寸精度，提高压铸件生产效率，降低模 具热交变应力，提高模具的使用寿命。
3.3.2
冷却效果对生产效率的影响及其提高办法
一般来说在整个成型周期中模内冷却时间约占 75％。 因此提高冷却效率、 缩短冷却时间是提高生产效率的关键。 在压铸成型过程中高温合金熔体转变成压铸件制品要放出潜热和显热， 其 中约 5％以对流和辐射的方式散发到大气中， 5％左右通过模板传走， 其余 90％ 由冷却介质（水或油）带走，要提高冷却效率可以从以下几方面着手。 1．提高模板对冷却介质的传热系数 提高传热系数关键一点是提高冷却
介质在模具冷却通道内的流速， 或采取其他方式增加扰动使流体从层流状态转 变成为湍流状态。据分析研究湍流时管壁和芯部的流体发生无规则的快速对 流，所以湍流下的传热系数比层流高 10～20 倍，使传热效果明显加强，可以 用表示流动状态的雷诺准数 Re 来校验冷却介质在流动通道中的流动状态。 Re = vd
γ
（3-3）
第 18页
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式中
d——圆形流道直径或非圆形流道的当量直径(m)
v ——流速(m/s)
γ ——水的运动粘度( m 2 / s )
当雷诺准数 Re 达到 4000 以上时一般可视为湍流， 但有时在管壁处仍有一 层滞流层， 为了使冷却介质处于稳定的湍流状态， 希望雷诺准数 Re 达到 6000～ 10000 以上。 2．降低冷却介质温度增加传热推动力 对于有色金属，在合金熔体能顺
利充满型腔的前提下， 可适当降低冷却介质的温度， 以缩短降低冷却介质的温 度， 以缩短冷却时间， 对于尺寸和性能要求不高的有色金属压铸制品都可采用 较低的模温，而不必考虑后结晶等问题。一般压铸模所用冷却介质是常温水， 若改用低温水便可提高压铸成型冷却效率， 但如前所述温度不宜低到使型腔表 面发生凝结水。 3．增大冷却传热面积 模具型腔一边的传热面积是不可更改的，仅可增
加冷却水道一边的传热面积。 在模具上开设尺寸尽可能大和数量尽可能多的冷 却水道， 但由于模具上众多的推杆和型芯布置以及型腔型芯的组合拼接， 使水 道开设位置受到限制。 因此在考虑模具总体结构时应率先考虑冷却水道布置方 案，而不能等到设计的最后才来考虑水道开设的问题。
3.3.3 冷却系统设计原则
为了提高冷却效率， 获得质量优良的机壳铸件， 模具的冷却系统可按下述 原则进行设计。 1、冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 、 大，则对铸件冷却越均匀。 2、水道孔与相邻型腔表面距离应尽量相等 、 机壳壁厚不均匀，厚的地方 冷却水孔间距越小，直径越
冷却水道到型腔表面的距离应近一些， 间距也可适当小一些。 一般水道孔边至 型腔表面的距离应大于 10mm,常用 12～15mm。
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3、浇口处加强冷却 熔体充模时浇口附近温度最高，流动末端温度较低， 、 因此在浇口部位应加强冷却， 并将冷却回路的入口设在浇口附近， 出口设在流 动末端。 4、冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长，则冷却水出、入 、 口的温差就比较大，易使模温不均匀。如图 3-11（b）的形式比图 3-11（a） 的形式好，降低了出、入口水的温差，提高了冷却效果。本模具就采用如图 b 所示的冷却系统。
图 3-11 冷却水道的排列形式
3.4
机壳压铸模具排气系统的设计
当金属液注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利地排出，将
在制品上形成气孔、灰雾、银丝、表面轮廓不清、接缝、型腔不能安全充满等 弊病；同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下 降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤铸件，而产生焦痕。而且型腔内 气体压缩产生的反压力会降低充模速度， 影响压铸周期和产品质量。 因此设计 型腔时必须充分地考虑排气问题。模具成型时的排气方法通常有以下几种： 1．利用分型面或配合间隙排气 对于一般的小型塑件，当不采用特殊的
高速注射时，可利用分型面排气或利用推杆与孔、推管与孔、脱模板与型芯、 活动型芯与孔的配合间隙排气。其间隙为 0.03～0.05mm。为了增加分型面的 排气效果，可增加分型面的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕顺着排气方向。 为了增加推杆的排气效果，可将推杆后方距型腔 5mm 以外处的配合间隙加大， 或将推杆的配合圆柱面磨出一小平面。 第 20页
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2．开设专用排气槽
对大型铸件或高速压铸模，应开专用的排气槽，最
常见的是在型腔周边的分型面上开排气槽，槽深在 0.01～0.03mm 之间变化， 宽约 5～10mm，随合金种类而定。 3.利用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又无
可供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔深处镶排气塞。 4.强制性排气 在气体滞留区设置排气杆或利用真空泵抽气， 这种作法很
有效，但是会在铸件上留有杆件等痕迹，因此排气杆应设置在铸件内侧。 零件机壳是小型铸件， 我在设计时并没有专门的开设排气槽， 而是利用分 型面或配合间隙排气的。
3.5
机壳压铸模具脱模机构的设计
3.5.1 概述
压铸模必须设有准确可靠的脱模机构， 以便在每一循环中将铸件从型腔内 或型芯上自动地脱出模外，脱出铸件的机构称为脱模机构或推出机构。 1.脱模机构的典型结构 用推杆推出的简单脱模机构是一种典型结构。
图 3-13 脱模机构
1—推杆；2—推杆固定板；3—推板导套；4—推板导柱；5—推板；6—拉料杆；7—复位杆；8 限 位钉
第 21页
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2．脱模机构的设计原则 （1） 让铸件机壳留在动模一侧 模具的结构应保证铸件在开模过程中留在 具有脱模装置的半模即动模上。若因铸件几何形状的关系，不能留在动模时， 应考虑对铸件的外形进行修改或在模具结构上采取强制留模措施， 若实在不易 处理时也可让铸件留在定模内，在定模上设脱模装置。 （2）不影响铸件机壳外观，不造成机壳变形破坏 推铸件的位置应尽量
设在机壳内部或隐蔽处， 以免损坏机壳外观， 要保证机壳在脱模过程中不变形、 不擦伤。要做到这一点，首先必须正确地分析脱模力的大小和集中的部位，以 选择合适的脱模方式和推顶位置， 使脱模力得到均匀合理的分布。 由于铸件铸 件收缩时包紧型芯， 因此推出力作用点应尽可能靠近c型芯。 同时推出力应施于 机壳刚度强度最大的部位。如筋、凸缘、壳体侧壁处，作用面积也应尽可能大 一些，否则会在推顶处产生应力发白，甚至顶穿铸件机壳，造成破损。 （3）机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，零件制造
方便，配换容易。机构本身具有足够刚度和强度，以承受推出过程中的各种力 的作用，确保铸件机壳顺利地脱模。 （4）合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正
确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。 3.脱模机构的分类 类。 （1）按动力来源分类 使铸件脱出所采用的动力常见有：人力操作、机械 推出、液压推出、气压推出，即手动脱模、液压或机械脱模以及气动脱模。 手动脱模多用小型移动式模具， 液压或机械脱模应用比较广泛， 气动脱模 用于制件比较薄的模具中。 （2） 按机构的结构特点分类 由于铸件形状的不同， 脱模机构可分为简单 脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构以 及带螺纹铸件的
脱模机构等。下面着重讲解简单脱模机构。 第 22页 脱模机构可按脱模动力来源分类， 也可按模具结构分
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3.5.2 简单脱模机构
简单脱模机构是应用最广的结构形式， 它包括推杆脱模机构、 推管脱模机 构、 推板脱模机构、 活动镶块及凹模脱模机构， 多元综合推出机构等结构形式。 1．推杆脱模机构 推杆是脱模机构中最简单最常见的一种形式。由于推
杆加工简单、安装方便、维修容易、使用寿命长、脱模效果好，因此在生产中 广泛应用，但是，因为它与铸件接触面积一般比较小，设计不当易引起应力集 中而顶穿铸件或使铸件变形， 因此当用于脱模斜度小和脱模阻力大的管状或箱 类铸件时，应增加推杆数量，增大接触面积。 推杆脱模机构设计要点如下： （1） 推出位置的确定、 推杆数量和断面形状的设计 推杆的推出位置应设 在脱模阻力大的地方。如下图 3-14 所示的盖类或箱类铸件，侧壁是阻力最大 的地方，因此其端面设置推杆是合理的，而在盖子里面设置推杆时，以靠近侧 壁的地方为好。 如果只在中心部位推出， 则铸件可能会出现裂纹或顶穿的现象。 当铸件上设有多个推杆时，应根据各处脱模阻力大小，将推杆合理分布，使铸 件脱模时受力均匀，避免变形。
图 3-14 推杆推出位置
推杆不宜设在铸件最薄处， 以免铸件变形或损坏， 当结构需要推在薄壁处 时，可增大推出面积来改善铸件受力状况。 推杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出 0.05～0.1mm,否则会 影响铸件外观和使用。 第 23页
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为了保证铸件质量，应多设推杆，以减小各个推杆作用在铸件上的压力， 减少变形、开裂、应力发白等现象。当铸件上不允许有推出痕迹时，可用推出 耳的加工，脱模后将推出耳剪掉。 按照铸件的形状， 推杆的端面形状除了最常用的圆形外， 还有各种特殊的 断面形状，这类推杆的加工和热处理比较困难，孔的加工，可以采用电加工等 特殊加工手段。由于加工技术的进步，异形推杆采用越来越多。 （2）推杆及其力学设计 等。 推杆最常见的有直杆式圆柱形推杆，常用直径为 1.5～25mm,高度不大于 600mm,与推杆孔的配合段可用 H8/f7 或 H8/f8， 对细长的推杆为了增加其刚性， 可设计成台阶形，一般扩粗部分直径大于或等于顶出部分直径 2 倍。 （3）推杆复位装置 推杆脱模机构用复位杆复位是最常见的。复位杆应 包括推杆形状尺寸设计，受力计算和材料选用
对称布置，常取 2～4 根，但最好多于 2 根。与复位杆头部接触的定模板应淬 火或局部镶入淬火镶块。 采用复位杆复位时只有当模具完全闭合时， 复位动作 才完成。 某些模具要求在模具完全闭合之前完成复位动作， 这时应采用特殊的 先行复位装置。 （4） 推出导向装置 大型模具或推杆较多的模具， 为避免推板运动时发生 偏斜，造成运动卡滞或推杆弯曲损坏等问题，可设计推出导向装置。中小模具 常用 2 根导柱导向， 大型模具可采用 4 根导柱， 导向孔可设置或不设置导向套。 2．推管脱模机构 推管脱模机构适用于环形、筒形或中间带孔的铸件，
其中尤以圆形截面使用比较多。 其特点是推管的整个周边与铸件接触， 故铸件 受力均匀，推出时平衡可靠，制品不易变形，也不会在铸件上留下明显的接触 痕迹， 推管需与复位杆配合使用， 采用推管时主型芯和凹模可以同时设计在动 模一侧， 有利于提高内表面的同心度。 该机构按照主型芯固定方式的不同常有 以下三种形式： （1） 型芯固定在动模底板上 这样主型芯必须穿过推板，如下图 3-15 第 24页
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所示：
图 3-15
推管脱模机构
为了保护型腔和型芯的成型表面，推出时推管不宜与成型表面发生摩擦， 为此推管配合公称外径宜稍小于型腔内径，推管配合内径应稍大于型芯外径。 （2） 主型芯固定在动模型芯固定板上 如下图 3-16 所示， 这时型芯长度
可大大缩短，但动模板厚度却相应增大，为了固定该型芯可再增加一垫板。
图 3-16 推管脱模机构
3．推件板脱模机构
它适用于各种薄壁容器、筒形制品、大型罩壳及各
种带一个或多个孔的铸件。推件板推出的特点是推出力大而均匀，运动平稳， 且不会在铸件表面留下推出痕迹， 因此应用十分普遍， 对于非圆形的铸件或异 形孔，推件板上的孔可用线切割加工，制作也十分方便，比推管机构简单。 本模具采用的是推杆推出机构， 并采用的斜抽芯。 机壳压铸模具脱模机构 如图 3-17 所示：值得注意的是导柱应足够长，斜销长度应校对。斜销长度的
第 25页
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校对：首先
S 抽》H+k
式中 S 抽------抽芯距； H-----侧型芯的长度； k----安全系数，常取 3---5mm； （L---滑块的高，α斜销斜角）
S 抽=Ltanα=40*tan15°>H+k=7+5=12
所以如下图所示，斜销工作长度符合要求。
图 3—17 推杆和斜销脱模机构
3.6
机壳压铸模具合模导向和定位机构的设计
3.6.1 概述
压铸模闭合时为保证型腔形状和尺寸的准确性， 应按一定的方向和位置合 模， 所以必须设有导向定位机构， 最常见的导向定位机构是在模具型腔四周设 2～4 对互相配合的导柱和导向孔，导柱设在动模边或定模边均可，但一般设 在主型芯周围。 导向机构主要有导向、定位和承受压射时产生侧压力三个作用： 1.导向作用 动定模合模时按导向机构的引导，使动定模按正确方位闭
合， 避免凸模进入凹模时因方位搞错而损坏模具或因定位不准而互相碰伤， 因 此设在型芯周围的导柱应比主型芯高出至少 8～12mm。 这时对于移动式模具采 第 26页
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用人工合模时特别重要。 2.定位作用 在模具闭合后使型腔保持正确的形状和保证动定模和上下
模位置正确，例如定位不准会引起桶形铸件壁厚不均或尺寸精度下降。
图 3-18 导柱导向示意图
1—动模；2—导柱；3—定模导向孔
3.承受压射时产生的侧压力
当铸件形状不对称或通过侧浇口注入金属
液时都会产生单向侧压力， 该力会使动定模在分型面处产生错动， 当侧压力很 大时，还不能单靠导柱来承担，需增设锥面或斜面进行定位，采用圆锥面作分 型面能起很好的定位作用。 机壳压铸模具中起导向作用的零件是导柱 32 和导套 24。 下面将详细讲解 导柱导向机构的设计要领。
3.6.2 导柱导向机构设计
导柱导向机构设计包括对导柱和导向孔的尺寸、 精度、 表面粗糙度等的设 计及导向零件的结构设计或正确选用， 导柱在模具上的布置和装固方式的确定 等。导柱与导向孔一般为间隙配合，当要求定位精度高时，可选用紧一些的配 合，但过紧的配合会引起来较快的磨损、拉伤，设计使用寿命较长的模具不宜 将导柱孔直接加工在模板上，而应嵌入导套，导向孔磨损后，只需更换导套即 可。导套表面硬度大、耐磨、易更换。 第 27页
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1. 导柱导向的典型结构及导柱设计要点 导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。 导柱的典型结构如图 3-19 所示， 导套的典型结构如图 3-20 所示。
图 3-19 导柱典型结构
图 3-20
导套典型结构
1）导柱的结构和技术要求 （1） 直径和长度 导柱的直径在 12～63mm 这间时， 按经验其直径 d 和模
板宽度 B 之比为 d / B ≈ 0.06 ~ 0.1 ,圆整后选标准值。导柱长度应比凸模端面的 高度高出 8～12mm,其原因已如前述。 （2）形状 导柱的端部做成锥形或半球形的先导部分，锥形头高度取与
其相邻圆柱直径的 1/3，前端还应倒角，使其能顺利进入导向孔。大中型模具 导柱的导向段应开设油槽，以储存润滑油脂。 （3）材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此
多采用低碳钢（20 号钢）渗碳（ 0.5 ~ 0.8mm 深） ，经淬火处理（HRC56～60） 或碳素工具钢（T8A、T10A） ，经淬火或表面淬火处理（HRC50～55） 。 （4）位置布置 根据模具的形状和大小，在模具型腔的周边要设导柱和
导套，对一个分型面而言，导柱数量可采用二至四根等，但中大型模具以四根 最常见， 因为导柱和导向孔除导向定位外在吊装模具时还起承重的作用。 导柱 的布置最好能保证模具的动定模只能按一个方向合模， 防止在装配或合模时因 方位搞错而使型腔损坏， 对于移动式小型模具必须这样设计。 压铸模具导柱的 第 28页
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布置如图 3-21 所示：
图 3-21 导柱布置形式
（5） 公差配合和粗糙度
安装段与模板间采用过渡配合 H7/m6,表面用粗
糙度；导向段与导向孔间采用间隙配合 H8/f7,表面粗糙度用 Ra 0.8 ~ 0.4 m 。 机壳压铸模具导柱的结构如图 3-22 所示：
图 3-22 机壳压铸模具导柱的结构
第 29页
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2）导向孔及导套的典型结构及导套设计要点
导向孔可以直接加工在模
板上，这种结构加工简便，但未淬火模板上导向孔耐磨性差，用于铸件批量小 的模具，多数模具的导向孔镶有导套，它既可淬硬以提高寿命，又可在磨损后 方便更换。 导套的典型结构前面已经介绍了， 下面将讲述导套的尺寸和结构设 计要点。 （1）形状 可分为直导套和带轴肩连接的导套两类。此外还有带滚珠的
导套。 为了方便导套压入模板同时便于导柱进入导套， 在导套端面内外倒圆角 R，模具上导向孔最好做成通孔，这样合模时孔中空气易排出，以免形成附加 阻力，同时也便于排除意外落入的废屑。当结构需要做成盲孔时，可在模具的 侧壁开通气孔或在导柱侧面磨出排气槽，导套上的凸肩一般是压在模板之间， 以防被导柱带出模板，当采用无凸肩的直导套时，为了将导套在模板上固紧， 可以用止动螺钉从侧面坚固。 （2）公差配合与表面粗糙度 导套内孔与导柱之间为间隙配合 H8/f7，外 表面与模板孔为较紧的过渡配合 H7/n6(直导套)或 H7/k7(带头导套)，其前端 可设计一长 3mm 的引导部分， 按松动配合 H8/e7 制造， 其粗糙度内外表面均可 用 Ra0.8 m 。 （3）材料 导套的材料可用耐磨材料，如铜合金制造，当用碳钢时可采用 碳素钢淬火处理。硬度 HRC50-55，或采用 20 号钢渗碳淬火，其表面硬度为 HRC56-60，但其硬度最好比导柱低相差 5 度左右，以减轻磨损，防止导柱与导 套拉毛。 机壳压铸模具导套的结构如图 3-23 所示：
第 30页
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图 3-23 机壳压铸模具导套的结构
3）导柱与导套的配合使用 构不同。
由于模具的结构不同，选用导柱、导套的结
图 3-24 导柱与导套的多种配合形式
第 31页
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3.7
机壳压铸模具紧固零部件的设计
紧固零部件是用来安装固定或支承成型零部件的零部件。 常用的紧固零部
件有螺钉、螺栓、螺母、弹簧垫圈、平垫圈 、铆钉、销轴等，在这副模具设 计中所用到的紧固零部件有内六角螺钉和平垫圈以及定位销，均采用标准件。
第 32页
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4
4.1
机壳压铸模具零件的机加工工艺设计
型芯.型腔机加工工艺分析
型芯的工艺过程如下： 1.下料：用轧制的圆棒料在锯床上切断 2.锻造：将棒料锻成较大的方形毛坯 3.退火：将锻造后的毛坯必须进行退火，以消除锻造后的内应力 4.车床加工：留磨余量 0.3～0.5mm 5.划线：划出各孔位置，并在孔中心处钻中心眼。 6.孔加工：加工各螺孔（钻、攻螺纹） 、定位销的底孔。 7.热处理：淬火、回火、检验硬度 HRC52～54 8.磨平面：在平面磨床上磨上下两端面 9.数控加工：在数控机床上加工型芯表面 10.精加工：钳工精修刃口 型腔的工艺工程如下： 1.下料：用轧制的圆棒料在锯床上切断 2.锻造：将棒料锻成较大的矩形毛坯 3.退火：消除锻造后内应力，并改善其加工性能 4.刨（铣） ：刨（铣）四周及上下二平面，留磨余量 0.4～0.6mm 5.平磨：磨上下平面及相邻两侧面，对角尺，达 Ra0.63～1.25 6.划线：划出各型孔及定位位置，并在孔中心处钻中心眼 7.孔加工：铣出型孔，单边流余量 0.3～0.5mm,再加工各螺钉孔 8.热处理：淬火、回火、检验硬度 HRC 52～54 9.磨平面：在平面磨床上磨上下两端面，为使模具光整，最好再磨四则面 10.磨内孔：在坐标磨床上磨基准面和两个定位孔 11.精加工：手工研磨刃口
第 33页
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4.2
导柱、导套机加工工艺设计
为了使导柱，导套的配合表面硬而耐磨，而中心部分具有良好的韧性，常
用 20 钢渗碳淬火，渗碳深度为 0.8～1.2MM，表面硬度为 HRC56～60。 导套 24 备料： 70×150 导柱备料： 60×315 材料：T8A 材料：T10A
导柱、导套加工的工艺路线如下： 1.毛坯（棒料）→ 车削加工（内外圆配合部分留磨量 0.2～0.3mm）→热 处理（淬火或渗碳淬火）→内外圆磨削→精磨至要求尺寸。 2.导柱的外圆，导套的内孔在精磨时应留研磨余量为 0.01～0.015mm，精 磨后再进行研磨，以提高其尺寸精度和减小表面粗糙度。 3.导柱在热处理后修复中心孔，最后进行研磨时，可利用两端的中心孔 进行装夹， 并应在一次装夹中将导柱的两个外圆磨出。 以保证两表面的同轴度。
4.3
动模板、定模板机加工工艺设计
动模板备料：520×470×50 定模板备料： 520×470×50 加工工艺流程： 经时效处理后在铣床上粗加工上下两平面，留精加工余量 0.3～0.5mm。 材料：T10A 材料：T10A
最后在平面磨床上精磨到图样要求。 为了保证导柱导套的垂直度，孔的加工应在磨好上下两平面后才进行。
4.4
动模座板，定模座板机加工工艺设计
动模座板备料： 520×470×180 定模座板备料： 520×470×480 加工工艺流程： 经时效处理后在铣床上粗加工上下两平面，留精加工余量 0.3～0.5mm。 材料：45 钢 材料：45 钢
最后在平面磨床上精磨到图样要求。 第 34页
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4.5
推板、推杆固定板机加工工艺设计
推板备料： 520×510×50 材料：45＃钢 材料：45＃钢
推杆固定模板备料： 520×510×45 加工工艺流程：
将毛坯刨成 6 个面，在磨床上粗加工该 6 平面，留精磨余量 0.3～0.5mm。 再进行调质处理，最后进行数控加工至图样要求。
4.6
支承板机加工工艺设计
支承板备料： 520×98×150 加工工艺流程： 将毛坯刨成 6 个面，在磨床上粗加工该 6 平面，留精磨余量 0.3～0.5mm。 材料：45＃钢
再进行调质处理，最后进行数控加工至图样要求。
第 35页
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设计小结
经过了半年对压铸模具专业课程的自学， 自觉收获颇多， 领会了压铸模具 设计的要领，但经此次毕业设计，方觉自身知识欠缺太多，思维局限于书本， 许多实际生产方面的知识极其欠缺。 就该压铸件整体结构而言并不是很复杂， 由于本人缺少实际经验， 在开始 设计时所选的方案都有太多漏洞。 让我感受最深的就是型芯的设计和浇注系统 的设计， 由于该模具型芯比较多在计算确定型芯尺寸时要考虑不周全而反复计 算， 浇注系统的直浇道和内浇道以及浇口的尺寸关系由于没有清晰的思路而几 经周折。 所以在设计的过程中首先要有一个清晰的思路， 甚至有些设计任务还 需在设计动手之前就应考虑到。 在整个设计的过程中， 利用多种渠道查找资料， 不厌其烦地进行多种设计 方案的比较选择，同时请教老师和同学，忙碌了一个月多余，终于有了一定的 成果。回想整个设计过程，虽然很累很辛苦，但通过自己不断的努力之后，看 到自己设计出的模具时，感到非常的欣慰。 这次设计不仅使我对以前学过的知识得到了比较全面的巩固， 而且让我学 习到了许多书本上学习不到的东西。 通过本次毕业设计给了我很大的启发， 做 事就应该扎扎实实，一丝不苟地完成。其实学习的过程就是一个探索的过程， 通过这几个月的学习、探索、老师同学的指导，学习到了设计压铸模具时应注 意的事项，特别学习到了怎样去思考，有了一个比较全面的经验，为我今后的 学习和工作起到了很大的指导作用。 毕竟能力有限，论文和图纸中难免出现错误，希望老师批评指正。
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毕业论文
致 谢
感谢湖北工业大学的培养,感谢胡心彬教授对本论文从选题、构思、资料 收集到最后定稿的各个环节给予细心的指引和教导,使我对铝合金压铸有了深 刻的认识,并最终得以完成毕业论文,对此,我最衷心的感谢.胡老师严谨的治 学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度、积极进取 的科研精神以及诲人不倦的师者风范是我毕生的学习楷模.老师们的高深精湛 的造诣与严谨求实的治学精神将永远激励着我。 在我的大学生涯里， 还得到众 多老师的关心支持和帮助， 特别的我们的班主任， 陈洪老师不仅学识渊博教学 一流，而且关爱学生。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意! 感谢我的室友和同学，他们在毕业设计中给了我很大的帮助和关心，我 们相互交流共同学习， 各取所长， 特别要感谢室友为我提供了必须的硬件装备 电脑，让我有条件来绘图，编辑。在这段时间里我感觉到了同学之间深深的友 情，集体的温暖，我想它会让我难忘。 感谢周小平老师对我毕业设计的耐心指导，让我学到了很多东西。 感谢父母对我二十多年来辛勤的养育,是他们用辛勤的汗水让我完成了 我的学业。 最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文 答辩的各位老师表示感谢！
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毕业论文
参考文献
[1] 田雁晨 田宝善 王文广 主编. 《金属压铸模设计技巧与实例》 化学工业出版社， 2006. [2] 王鹏驹 殷国富 著《压铸模设计师手册》.机械工业出版社，2008. [3] 模具实用技术丛书编委会 编.《压铸模设计应用实例》 机械工业出版社，2005. [4] 黄毅宏 李明辉 主编.《模具制造工艺》. 机械工业出版社，1996. [5] 唐增宝 何永然 刘安俊 主编.《机械设计课程设计》. 华中理工大学出版社，1998. [6] 廖念钊 莫雨松 杨兴俊等 主编.《互换性与技术测量》. 中国计量出版社，2001. [7]《龙记标准模架库（大水口系统模架）》 [8] 潘复生 张丁非 主编.《铝合金及应用》. 化学工业出版社，2006. [9] 牛宝林 主编.《Proe3.0 模具设计实例教程》.清华大学出版社，2007. [10] 野火科技 主编.《精通 Proe3.0 注塑料模具设计》. 清华大学出版社，2008. [11] 史铁梁 主编.《模具设计指导》. 机械工业出版社， 2003.
本文介绍了现代模具制造技术的现状及其发展方向， 重点说明了铝合金机 壳零件压铸模具的设计过程。 它主要从产品机壳的工艺分析 （主要包括脱模斜 度、壁厚、孔、尺寸精度和表面粗糙度、收缩率等） ，成型方案的确定，压铸 机的选用与确定，有色金属压铸模具的几大系统（浇注系统、成型零部件、冷 却系统、排气系统、导向系统等）的分析与设计，各种技术数据的校核等方面 出发， 详细的介绍了压铸模具设计过程中的若干问题， 并简要的介绍了机壳压 铸模具零件加工过程中的相关问题。
关键词：壳体 压铸工艺分析 压铸成型设备 模具结构 加工
I
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Abstract
This paper has introduced the current situation of the modern mould manufacturing technology and developing direction, have proved especially that the aluminum alloy chassis parts die casting design process of the mould . It mainly since products craft of chassis analysis (mainly including drawing of patterns slope, wall thick, hole, size precision and surface roughness , shrinking rate ,etc.), sureness of the shaping scheme, exertion and fixing of the injecting machine, Non-ferrous metal casting molds of several big analysis and design of system (pour system , shaping spare part , cooling system , exhaust system , guidance system ,etc.) of mould, the respects , such as check of different technical data ,etc. set out, the detailed introduction injects several questions in the design process of the mould , and the brief introduction axle seat injects the relevant problem in the part processing course of the mould . words: Apparatus of shaping Mould structure key words Chassis Craft analysis Processing
前言
金属压铸成型技术是目前成型有色金属结构件的重要成型工艺方法， 金属 压铸模是压铸成型的重要工艺装备。由于金属压铸成型具有高效率、高精度、 低消耗以及少、 无机械加工等突出的特点， 在振兴制造业的年代得到了空前的 发展。 由于金属压铸成型有不可比拟的突出优点，在工业技术快速发展的年代， 必将得到越来越广泛的应用。 特别是在大批量的生产中， 虽然模具成本高一些， 但总的说来， 其生产的综合成本则得到大幅度的降低。 在这个讲究微利的竞争 时代，采用金属压铸成型技术，更有其积极和明显的经济价值。近年来，汽车 工业的飞速发展给压铸成型的生产带来了机遇。 处于可持续发展和环境保护的 需要，汽车轻量化是实现环保、节能、节材、高速的最佳途径。因此，用压铸 铝合金件代替传统的钢铁件，可使汽车质量减轻 30%以上。同时，压铸铝合金 件还有一个显著的特点是热传导性能良好， 热量散失的快， 提高了汽车的行车 安全性。因此，金属压铸行业正面临着发展的机遇，其应用前景十分广阔。 中国的压铸业经历了 50 多年的锤炼，已成长为具有相当规模的产业，并 保持每年 8%--12%的增长速度。但是由于企业综合素质还有待提高，技术开发 滞后于生产规模的扩大，经营方式滞后于市场竞争的需要。从总体看，我国是 压铸大国之一，但不能是强国，压铸业的水平还比较落后。如果把中、日、德、 美四国按综合系数相比，以中国为 1，则日本为 1.75，美国则为 2.4。可以看 出， 我国的压铸工业与国际上先进国家相比还有差距。 而这些差距正为我国压 铸业发展提供了广阔的空间。 本次毕业设计课题为电子零件机壳压铸模设计。 该课题设计来自企业， 通 过此次设计， 让我了解了壳体压铸模具设计的重点以及注意事项， 掌握了压铸 模具设计的方法和技巧。
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1
1.1
电子零件机壳的技术要求和工艺分析
电子零件机壳的技术要求
电子零件机壳，材料为压铸铝合金，合金代号为 YZ302，合金牌号为
YZALMg5Si1,Si%0.8—1.3,Cu%0.1,Mn%0.1—0.4,Mg%4.5—5.5,Fe%1.2,Ti%0.2 ,Zn%0.2，抗拉强度 220MPa,伸长率 2%（L=50mm）布氏硬度 70HBW。YZ302 有较 好的压铸性能， 较好的表面粗糙度以及较小的热裂性， 在高温和常温下都具有 良好的力学性能，尤其是冲击韧度也很好。YZ302 的成型特点是：粘度低，故 成型压力较高，铸件上的脱模斜度小；YZ302 有较好的流动性，便于充填复杂 型腔，能获得表面质量良好的铸件，收缩率小，在常温下强度高，与金属型腔 相互之间物理化学作用的倾向小， 所以粘模和相互合金化低。 要求铸件精度高 时，模具温度可控制在 50～60℃。 机壳技术要求为：组织致密，表面光滑无熔接痕、无飞边，表面质量好。
1.2
电子零件机壳的工艺分析
机壳结构的合理性、工艺性直接关系到其成型模具结构、类型、 、生产周
期与成本。只有符合压铸工艺要求的有色金属制品的设计，才能顺利的成型， 确保内在与外观的质量要求， 达到高效率生产和低成本目的， 在设计时应充分 考虑这些因素。 分析机壳的结构特点可知，该铸件结构十分复杂，铸件表面为规则曲面， 但加强肋多，需铸出的孔多，凹槽多，需设置侧抽芯机构。要选择从铸件的最 大截面处 （即铸件上表面） 分型， 铸件体积很小， 因此如何正确设计浇注系统、 脱模机构及冷却系统排气系统是该模具设计的主要问题。 铸件的三维图与二 维图如图 1-1 和图 1-2 所示： 、 第 2 页
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图 1-1
零件的 3D 图
图 1-2 零件的 2D 图
机壳的工艺性分析主要从以下几个方面出发。
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1.2.1 机壳的脱模斜度
由于铸件机壳在冷却后产生收缩， 会紧紧包住型芯或型腔突出的部分， 为了使 轴座能够顺利从模具中取出或者脱模，必须对机壳的设计提出脱模斜度的要 求，要求在设计铸件时或在设计模具时给予充分的考虑，设计出脱模斜度。经 查表分析，该铸件的脱模斜度取 1 度，侧型芯部分的脱模斜度取也取为 1 度。
1.2.2 机壳的壁厚
压铸件应该有一定的厚度， 这不仅是为了压铸年本身在使用中有足够的强 度和刚度，而且也是为了铝合金在成型时有良好的流动状态。 机壳壁厚受使用要求、 铝合金材料 YL302 的性能、 其几何尺寸以及成型工 艺等众多因素的制约。根据成型工艺的要求，应尽量使铸件各部分壁厚均匀， 否则成型后会因收缩不均匀而使制品变形或产生缩孔， 凹陷烧伤或者冷隔等缺 陷。压铸件壁厚的选择如下表所示：
表 1—1 推荐压铸件表面积相应的最小壁厚 压铸件表面积 /mm
2
（单位：mm）
合金种类 铅锡合金 0.5-0.9 0.8-1.5 0.8-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 -------锌合金 0.6-1.0 1.0-1.5 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 2.5-3.0 3.0-4.0 >4.0 铝合金 0.7-1.0 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 2.0-3.0 3.0-3.5 3.5-4.0 >4.0 镁合金 0.8-1.2 1.2-1.8 1.8-2.3 2.3-2.3 2.8-3.5 3.5-4.0 4.0-5.0 ---铜合金 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 2.5-3.5 3.5-4.5 4.0-5.0 ------
≤25 >25-100 >100--250 >250-400 >400-600 >600-900 >900-1200 >1200
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电子零件机壳产品图反映出，其最大壁厚为 4.4mm，最小壁厚为 2.4mm， 壁厚均匀，在 1mm—4mm 的推荐值之间，易于成型。
1.2.3 机壳的加强肋、支撑面
为使机壳即有一定的强度和刚性， 又不使机壳截面壁太厚， 而产生成型缺 陷， 行之有效的方法就是， 在机壳结构允许的位置适当设置加强肋或者增设防 止变形结构。 加强肋不仅可防止机壳变形， 而且有利于改善机壳成型的充模状 况。设置加强肋后，可能出现背部塌坑，但只要位置设置得当，壁厚合适，既 可避免。
1.2.4 机壳的圆角
压铸件的边缘和边角都需带有圆角， 可以增强压铸件某部位或者整个压铸 件的机械强度从而改善成型时铝合金在模腔内流动条件， 也有利于压铸件的顶 出和脱模； 还可以使模具成型零部件加强， 排除成型零部件热处理或使用时可 能产生的应力集中问题。 因此压铸除了使用上的要求采用尖角或者不能出现圆 角外，应该尽量采用圆角特征。由机壳的产品图可知：轴座所有边缘均带有圆 角特征，最大圆角特征 R=2mm，最小圆角特征 r=0.5mm。
1.2.5 机壳的孔和槽 孔
压铸件上孔的形状是比较多。 压铸件表面孔直径和孔深相差太大， 根据查 表和经验所知，这些孔不能铸出，选择机加工。侧孔符合铸孔直径与最大深度 和斜度的关系，所以直接用型芯来成型。槽也符合表的要求，可以用型芯直接 来成型。
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1.2.6 机壳尺寸精度和表面粗糙
压铸件的尺寸精度是指成型后所获得的压铸件产品尺寸和图纸中尺寸的 符
合程度。 一般而言， 压铸件的尺寸精度是取决于成型材料和工艺条件引起的 铝合金收缩率范围大小， 模具制造精度、 型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因 素。 而模具的某些结构特点又在相当大程度的影响压铸件的尺寸精度。 本产品 表面质量和尺寸精度都要求比较高， 图纸未注明尺寸精度， 我们取 IT4 级精度。
1.2.7 机壳的收缩率
铝合金经过成型后所获得的制品从热模具中拿出来后， 因为冷却及其它原 因而引起尺寸减少或者体积收缩的性质即铝合金的收缩性。 收缩性是每一种有 色金属的固有特性之一，它因合金种类以及模具条件的不同而不同。 为使压铸件产品符合图纸要求，在设计模具时，对于收缩性总是可以补偿 的。但现在的资料还不足以使设计者准确精确的估计塑料各个部位的收缩程 度。 对于收缩率本身的复杂程度及造成收缩的诸多原因间的相互关系， 还需进 行研究。 但从前人总结的经验可知， 影响收缩率的因素大致可分为铝合金的性 质、压铸件结构、模具结构、成型工艺条件等几方面。 对于电子零件机壳产品， 图纸要求为 YL302 材料， 理论收缩率为 3～8/1000， 而实际与理论是有区别的。按照要求我们取 6/1000。
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2
2.1
压铸机设备的选择和校对
压铸机的选择
1.压铸件的尺寸为 270*158*358mm，铸件质量为 0.589kg。压铸件的生产
属大批量生产。压射比压 P=50MPa。 2.初选注射机 根据压铸机选项用的基本原则， 初选压铸机为 J1113G 其工艺参数如下： 锁模力： 压射力： 压射比压： 压室直径： 压射位置： 最大浇注量： 1250kN 85—150kN 30—120MPa 40，50，60mm 0—100mm 1.6kg 浇注投影面积：104—416cm2 压室定位直径：110mm 动座板行程：350mm 拉杆内空间水平*垂直：420*420mm 卧式冷压室压铸机型号为
一次空循环时间：7s 压室定位高度：10mm 压铸模厚度：200—500mm
2.2
校核
1.锁模力的校对：一般情况下锁模力可按下式计算 F 锁≥kp(A 件+A 浇)/10 式中 F 锁----压铸机的锁模力，kN; k-----安全系数，一般取 k=1.25; p-----压射比压，MPa; 第 7 页 (2—1)
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A
件
----压铸件在主分型面上的正投影面积，多型腔模则为各型
腔下投影面积之和，cm2 A
浇
----浇注与溢流，排气系统的正投影面积之和，一般也可能
取 A 浇=0.3 A 件, cm2 在式（2—1）中 p(A 件+A 浇)为主胀型力，本压铸模设有侧抽芯机构，在主 分型面上会产生一个分胀型力 Fz，这时锁模力为 F 锁≥kp(A 件+A 浇+A 芯 tanα)/10 式中 A 芯----侧抽芯成型端面投影面积，cm2 α----侧抽芯楔紧快的楔紧角， 将 数 据 代 入 (2-2) F tan15)/10=673kN F 锁=1250>673kN，所以锁模力符合要求。 2.注射量校核 以质量表示，最大压铸质量为 G 室=1.6kg，要满足 G 室> G 浇 设每次浇注所需要的压铸合金的质量为 G 浇，那么： G 浇=（V 件+V 浇）ρ 式中 G 浇----每次浇注时所需的压铸合金质量，g; V 件----压铸件的体积和（cm3）; V 浇----浇注（含溢流槽）系统的体积和(cm3); ρ----压铸合金液的密度（g/cm ）,铝合金 2.6---2.7; V 浇=(36×392-11.56×222)π/3+4π×163/12+（8+5.3）×5×33×4/2+4 π×103×4/9 =12.08+4.3+4.4+5.6=26.38(cm3) V 件=218.2(cm3) G 浇=（218.2+26.38）×2.7g=660.4g,G 室>G 浇，符合要求。 5．开模行程校核 第 8 页
3 锁
(2-2)
≥ 1.25 × 50(51.5+51.5 × 0.3+112.3 ×
（2-3）
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压铸机的开模行程是有限制的， 压铸件从模具中取出时所需的开模距必须 小于压铸机的最大开模距离，否则压铸件无法从模具中取出。 经测得压铸件从模具中取出时所需的开模距为 80mm 左右，压铸机的开模 行程为 350mm，符合要求。
2.3
定型
预选 J1113G 的压铸机经各项校核都符合要求，所以选择此种压铸机即卧
式冷压室压铸机型号为 J1113G。
3
3.1
3.1.1 概述
机壳压铸模具结构设计
机壳压铸模具浇注系统的设计
浇注系统控制着压铸件在压铸成型过程中充模和补料两个重要阶段， 对压 铸件关系极大。多型腔模具的浇注系统由主流道、冷料井、分流道、浇口几部 分组成。 对于单型腔模具有时可省去分流道和冷料井， 简单的只有一个圆锥主 流道直接和压铸个相连，这段流道又叫主流道浇口。 机壳压铸模具浇注系统设计的内容包括： 根据机壳大小和形状进行流道布 置、决定流道断面尺寸、对浇口的数量、位置、形式进行优化。 1．直浇道 指紧接压铸机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融合金进
入模具时首先经过它。 它与压铸机喷嘴在同一轴心线上， 金属液在主流道中不 改变流动方向，主流道形状一般为圆锥形或圆柱形。 2． 内浇道 将从直浇道来的铝合金沿分型面引入各个型腔的那一段流道，
因此它开设在分型面上。内浇道的断面有圆形、半圆形、正六边形、梯形、矩 形、U 字型等。其中圆形、正六边形，需在动模和定模两边同时开槽组合而成； 其余断面可只开在定模一边和动模一边。 第 9 页
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3．浇口
是指紧接流道末端将金属液引入型腔的狭窄部分，主流道型浇
口以外的各种浇口，其断面尺寸都比分流道的断面尺寸小得多，长度也很短， 起着调节金属液流速度、控制补给时间等作用。其断面形状常见的有圆形、矩 形等。
3.1.2 机壳压铸模具主流道设计
1.主流道和主流道衬套 为了有效地传递保压压力， 浇注系统主流道及其
附近的铝合金熔体应该最后固化。 在卧式或立式压铸机用模具中， 主流道垂直 分型面， 而角式压铸机用模具的主流道则开设在分型面上。 前者为了便于流道 内壁有 Ra = 0.4 m 以下的粗糙 凝料的拨出， 设计成具有 2° 4° 锥角的圆锥形， 度，在内壁研磨和抛光时应注意抛光方向，不形成垂直于脱模方向的划痕，否 则会发生脱出困难而造成成型中断。 主流道与喷嘴接触处多作成半球开的凹坑， 二者应严密的结合， 避免高压 铝合金熔体溢出，凹坑球半径 R2 应比喷嘴球头半径 R1 大 1～2mm，如若相反则 主流道凝料无法脱出;如大得太多则密封作用不好。主流道小端直径应比压铸 机喷嘴孔直径约大 0.5～1mm，常取 φ 4 ~ 8mm ，视制品大小及补料要求决定。 大端直径应比分流道深度大 1.5mm 以上，其锥角不宜太大，一般取 2° ~ 6° 。由 于主流道与压铸机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设计成独产的主流道衬 套， 选用优质钢材制作并经 热处理提高硬度。 主流道衬套要求承受交变应力，
其外圆盘直径不能太大，以避免肩部弯矩过大，配合段的直径 D1 亦不宜过大， 以免注入模内的金属液产生过大的反压力， 使主流道衬套后退， 甚至将连接螺 钉拉断。
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图 3-1 喷嘴与主流道衬套接触面的尺寸关系
SR2= SR1+1~2（mm） d=d 1 +0.5~1（mm）h=3
有的设计将主流道衬套的大圆盘设计成模具定位环， 用来安装模具时作定位 作用， 并高出定模表面 5～10mm， 但当定位环直径 D 与配合段外径 D1 相差甚大 时，则应将衬套与定位环分开设计。机壳压铸模具浇口套固定形式如图 3-2 所示：
图 3-2 机壳压铸模具浇口套固定形式
27—主流道衬套 28—定位环
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3.1.3 内浇道系统设计
1. 机壳压铸模具采用是的一模一腔，内浇道的设计应尽量保证各铸型均 匀地顺序地充满， 并均衡地补料， 尽量缩短流道长度、 降低浇注系统凝料重量。 浇注系统投影面积的重心应尽量接近注塑机锁模力的中心， 一般在模板的中心 上。只有满足以上几点要求，适用于生产高精度的制品。 。 2． 按允许流动阻力优化分流道尺寸 在机壳压铸模具中要降低流动阻力，
应使分流道尽量短且转弯少。 此分流道的断面尺寸要足够大， 以降低压力损失 和温度损失，缩短充模时间，使能生产出高质量机壳压铸制品。但是过大的流 断面增加了浇注系统回头金属液重量， 增加了回头金属液配用比例， 不但多耗 能，且会降低机壳压铸制品质量。此外粗大流道要求较长的冷却时间，延长了 作业周期，降低了机器的效益。它在分型面上的投影面积增大，减小了作用在 制品上的有效锁模力， 因此单方面地过多强调采用大流道来降低压力和温度损 失是片面的。 3．分流道截面形状的设计 分流道常见断面形状有圆形、正六边形、梯
形、U 形、半圆形、矩形等数种，希望选取易于加工，且在流道长度和流道体 积相同的情况下流动阻力和热量损失都最小的断面形状。 从减少热损失的角度 出发其比表面积 （即单位体积所具有的表面积， 约等于断面周长与断面面积之 比）应越小越好，从减少流动阻力的角度也有类似的结论。 各种断面形状如图 3-6 所示：
图 3-6 流道断面形状
圆形截面是分流道比较理想的形状， 但其加工的工艺性不佳， 生产实际中 第 12页
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不常用。相对而言，梯形截面易加工，故在机壳压铸模具中分流道截面形状设 计成半梯形（w=8mm,h=5mm）
3.1.4
浇口的设计
浇口直接与压铸件相连， 把铝合金熔体引入型腔。 常用的浇口形式有直接 浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形 浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口共 11 种。浇口是浇注系统的关键部位， 浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大， 浇口在大多数情况下是整个流道中断 面尺寸最小的部分， 对充模流动起控制性作用， 成型后制品与浇注系统从浇口 处分离，因此其尺寸又影响着后加工工作量的大小和铸件外观。 电子零件机壳的模具就采用侧浇口，因为此种浇口加工容易，修整方便， 并可根据压铸件形状特征灵活地选择进料位置， 它普遍使用于中小型压铸件模 具， 且对各种铝合金的成型适应性均较强。 其最大特点是可以分别调整充模时 的剪切速率和浇口封闭时间。浇口封闭时间即补料时间,主要由浇口的厚度决 定。当厚度决定后,根据金属液的流动性能选择适当的剪切速率和流动速度, 再依据机壳的重量确定浇口宽度。因此矩形浇口容易调整到最佳工艺条件,被 广泛地采用。其经验计算公式如下,浇口深度 h 为 h=k δ 式中 （3-1）
δ —制品在浇口位置处的壁厚（mm）
k—材料系数 取 k=0.57 浇口的宽度 a=s/h （3-2）
式中
s－内浇口截面积（mm 2 ）
压铸件连同溢流槽所需金属液的体积 V=218+82=300 cm2，平均壁厚 3.4mm 根据《压铸模具设计师手册》P2-37 图 7—13 得出 充填时间 s=70s 第 13页
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金属液流量 Q=4.2dm3/s 内浇口充填速度 Vg=50m/s 内浇口截面积 Ag=80mm2 本次设计 4 个内浇口，所以每个内浇口的截面积 s=20mm2 h=0.57×4.4=2.5mm a=20/2.5=8mm
3.2
机壳压铸模具成型零部件的设计
3.2.1 概述
型腔是模具上直接成型压铸件的部位。 直接构成模具型腔的所有零件都称 为成型零部件，通常包括：凹模、凸模、成型杆、成型环、各种型腔镶嵌件等。 机壳模具型腔设计步骤和主要内容如下： 1．根据机壳形状、机壳使用要求、材料 YL302 的成型性能等确定型腔的 总体结构，其内容包括：分型面位置、进浇位置、排气位置、脱模方式等。 2．从制造角度决定型腔是否采用组合式。若需组合，决定各构成零件之 间的组合方式，详细的确定各零件的结构。 3．根据机壳尺寸和成型收缩率大小计算成型零件上对应的成型尺寸。 4．根据成型时的铝合金熔体压力，对成型零件进行刚度和强度校核。
3.2.2 型腔分型面位置和形状的设计
分开模具取出铸件的面， 通称为分型面。 压铸模有一个分型面和多个分型 面的模具。分型面设计得是否得当，对制件质量、操作难易、模具机构复杂性 有很大影响，主要应考虑以下几点。 1．机壳在型腔中放置位置的确定 铸件从模具内取出时，一般只采用一
个与压铸机开模运动方向垂直的分型面， 特殊情况下才采用多个分型面。 应设 法避免与开模运动垂直或倾斜的侧向分型和侧向抽芯， 因为这会增加模具结构 的复杂程度。为此，在安排机壳在型腔中的方位时，要尽量避免与开模运动相 垂直或倾斜的方向有侧凹或侧孔。
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2．分型面形状的决定
机壳模具分型面是与压铸机开模方向相垂直的平
面。 但也有将分型面作成倾斜的平面， 这样的分型面虽然型腔
制造和制品脱模 比较容易，但加工较为困难。
3．分型面位置的选择
因为分型面处不可避免地会在铸件上留下溢料痕
迹， 或拼合不准确的痕迹， 故分型面最好不要选在制品光亮的外表面或带圆弧 的转角处。 除了必须开设在机壳断面轮廓最大的地方， 还应考虑以下几种因素。 （1） 从机壳的推出装置方便考虑， 分型时要尽可能地使轴座留在动模边。 机壳上型芯形状简单、锥度适中，机壳对型芯的包紧力不是特别大，这种型芯 可以设在定模边，而将凹模放在动模边。这样开模后，铸件留在动模上，型芯 大部分已抽出，动模对铸件的包紧力很小，铸件容易脱模，故采用推杆推出铸 件，这样不仅制造简单还节省了材料。 （2）从保证铸件机壳的尺寸精度从发，取分型面时最好把铸件分放在模 具分型面的一侧。 当铸件上某些部位不便设在分型面的同一侧时， 则应设计特 殊的定位装置。 （3）从排气效果考虑，机壳模具分型面应尽量与型腔充填时金属液的料 流末端所在的型腔内壁表面重合。
3.2.3 成型零件的结构设计
构成模具型腔的零件统称为成型零件，它主要包括凸模、凹模、型芯、镶 块、各种成型环、各种成型杆。由于型腔直接与高温高压的金属液相接触，它 的质量直接影响制件壳的质量，因此要求型腔有足够的强度、刚度、硬度、耐 磨性，以承受金属液的挤压力和流动力、摩擦力，有足够的精度和适当的表面 粗糙度，以保证铝合金质表面的光亮美观、容易脱模。一般来说，成型零件都 应进行热处理，或预硬化处理，使其具有一定的硬度。 1. 凹模的结构设计 凹模的结构有整体式凹模和组合式凹模。组合式凹
模按组合形式的不同可分为整体嵌入式凹模、 局部镶嵌式的凹模、 四壁拼合的
第 15页
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组合式凹模、底部大面积镶嵌组合式凹模等。 （1） 整体式凹模 整体式凹模是一整块金属切削加工而成， 特点是牢固、
不易变形，刚度、强度可得到保证，但更换成型部分不方便。因此整体式凹模 常用在形状简单的中、小型模具上或大型注射力要求高的模具上。 （2）整体嵌入式凹模 为了便于加工，保证型腔沿主分型面分开的两半
合模时的对中性， 常将小型型腔对应的两半做成整体嵌入式， 两嵌块的外廓断 面尺寸相同， 分别嵌入相互对中的动定模模板的通孔内。 为保证两通孔的对中 性良好，可将动定模配合后一道加工，当机床精度要求高时也可分别加工。 （3） 局部镶嵌式的凹模 为了加工方便或由于型腔的某一部分容易损坏，
需经常更换者应采取局部镶嵌的办法。 （4）四壁拼合的组合式凹模 对于大型和形状复杂的凹模，当凹模的侧
壁上有较复杂的花纹或型状时， 可以把它的四壁和底面分别加工研磨后压入模 套中。 （5）底部大面积镶嵌组合式凹模 为了机械加工、研磨、抛光、热处理
的方便而采取大面积组合的办法， 最常见的是把凹模做成空通的再把镶块镶入 型腔底部。 铸件机壳的模具的凹模采用整体式凹模，有牢固，不易变形，刚度，强度 高等优点，制造也简单。 2．型芯的结构设计 型芯也有整体式和组合式之分，形状简单
的主型芯和模板可以作成整体式。形状比较复杂多采用组合式型芯。固定 板和型芯可分别采用不同的材料制造和热处理，然后在连成一体，最常用 的连接形式即用轴肩和底版连接。 电子零件机壳压铸模具的型芯采用组合 式，型芯的尾端用六角螺母固定，非成型端配入镶块内，防止型芯受金属 液冲击产生位移。型芯结构组成如下图 3-7 和
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3-7
型芯结构
3-8
型芯镶拼形式
3.3
机壳压铸模具温度调节系统
3.3.1 概述
第 17页
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压铸模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很 大。为了调节型腔的温度，需在模具内开设冷却水道，通过模温调节机调节冷 却介质的温度。以冷却水为介质的模温调节机，其温度可调节到 90 °C 以内， 以油作冷却介质的模温调节机，其温度可调节到 100 °C 以上；也可以在模具 上插上加热棒或用加热套来获得 100 °C 以上的模温，通常推荐压铸模具的工 作温度为：铝合金 200—300℃，镁合金 220--320℃，锌合金 150--200℃，铜 合金 300--380℃。在实际生产中影响模型温度的因素很多，很难精确计算其 吸热与散热情况。一般先粗略计算，然后通过调整冷却系统，冷却介质的流量 和流速， 使模型保持热平衡。 当计算的模型散热与吸热基本平衡时可不善压铸 件的顺序凝固条件， 使压铸件凝固速度均匀并有利于压力传递， 提高压铸件的 内部质量和表面质量，稳定压铸件的尺寸精度，提高压铸件生产效率，降低模 具热交变应力，提高模具的使用寿命。
3.3.2
冷却效果对生产效率的影响及其提高办法
一般来说在整个成型周期中模内冷却时间约占 75％。 因此提高冷却效率、 缩短冷却时间是提高生产效率的关键。 在压铸成型过程中高温合金熔体转变成压铸件制品要放出潜热和显热， 其 中约 5％以对流和辐射的方式散发到大气中， 5％左右通过模板传走， 其余 90％ 由冷却介质（水或油）带走，要提高冷却效率可以从以下几方面着手。 1．提高模板对冷却介质的传热系数 提高传热系数关键一点是提高冷却
介质在模具冷却通道内的流速， 或采取其他方式增加扰动使流体从层流状态转 变成为湍流状态。据分析研究湍流时管壁和芯部的流体发生无规则的快速对 流，所以湍流下的传热系数比层流高 10～20 倍，使传热效果明显加强，可以 用表示流动状态的雷诺准数 Re 来校验冷却介质在流动通道中的流动状态。 Re = vd
γ
（3-3）
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式中
d——圆形流道直径或非圆形流道的当量直径(m)
v ——流速(m/s)
γ ——水的运动粘度( m 2 / s )
当雷诺准数 Re 达到 4000 以上时一般可视为湍流， 但有时在管壁处仍有一 层滞流层， 为了使冷却介质处于稳定的湍流状态， 希望雷诺准数 Re 达到 6000～ 10000 以上。 2．降低冷却介质温度增加传热推动力 对于有色金属，在合金熔体能顺
利充满型腔的前提下， 可适当降低冷却介质的温度， 以缩短降低冷却介质的温 度， 以缩短冷却时间， 对于尺寸和性能要求不高的有色金属压铸制品都可采用 较低的模温，而不必考虑后结晶等问题。一般压铸模所用冷却介质是常温水， 若改用低温水便可提高压铸成型冷却效率， 但如前所述温度不宜低到使型腔表 面发生凝结水。 3．增大冷却传热面积 模具型腔一边的传热面积是不可更改的，仅可增
加冷却水道一边的传热面积。 在模具上开设尺寸尽可能大和数量尽可能多的冷 却水道， 但由于模具上众多的推杆和型芯布置以及型腔型芯的组合拼接， 使水 道开设位置受到限制。 因此在考虑模具总体结构时应率先考虑冷却水道布置方 案，而不能等到设计的最后才来考虑水道开设的问题。
3.3.3 冷却系统设计原则
为了提高冷却效率， 获得质量优良的机壳铸件， 模具的冷却系统可按下述 原则进行设计。 1、冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 、 大，则对铸件冷却越均匀。 2、水道孔与相邻型腔表面距离应尽量相等 、 机壳壁厚不均匀，厚的地方 冷却水孔间距越小，直径越
冷却水道到型腔表面的距离应近一些， 间距也可适当小一些。 一般水道孔边至 型腔表面的距离应大于 10mm,常用 12～15mm。
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3、浇口处加强冷却 熔体充模时浇口附近温度最高，流动末端温度较低， 、 因此在浇口部位应加强冷却， 并将冷却回路的入口设在浇口附近， 出口设在流 动末端。 4、冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长，则冷却水出、入 、 口的温差就比较大，易使模温不均匀。如图 3-11（b）的形式比图 3-11（a） 的形式好，降低了出、入口水的温差，提高了冷却效果。本模具就采用如图 b 所示的冷却系统。
图 3-11 冷却水道的排列形式
3.4
机壳压铸模具排气系统的设计
当金属液注入型腔时，如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利地排出，将
在制品上形成气孔、灰雾、银丝、表面轮廓不清、接缝、型腔不能安全充满等 弊病；同时还会因气体压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过高，粘度下 降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤铸件，而产生焦痕。而且型腔内 气体压缩产生的反压力会降低充模速度， 影响压铸周期和产品质量。 因此设计 型腔时必须充分地考虑排气问题。模具成型时的排气方法通常有以下几种： 1．利用分型面或配合间隙排气 对于一般的小型塑件，当不采用特殊的
高速注射时，可利用分型面排气或利用推杆与孔、推管与孔、脱模板与型芯、 活动型芯与孔的配合间隙排气。其间隙为 0.03～0.05mm。为了增加分型面的 排气效果，可增加分型面的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削痕顺着排气方向。 为了增加推杆的排气效果，可将推杆后方距型腔 5mm 以外处的配合间隙加大， 或将推杆的配合圆柱面磨出一小平面。 第 20页
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2．开设专用排气槽
对大型铸件或高速压铸模，应开专用的排气槽，最
常见的是在型腔周边的分型面上开排气槽，槽深在 0.01～0.03mm 之间变化， 宽约 5～10mm，随合金种类而定。 3.利用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又无
可供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔深处镶排气塞。 4.强制性排气 在气体滞留区设置排气杆或利用真空泵抽气， 这种作法很
有效，但是会在铸件上留有杆件等痕迹，因此排气杆应设置在铸件内侧。 零件机壳是小型铸件， 我在设计时并没有专门的开设排气槽， 而是利用分 型面或配合间隙排气的。
3.5
机壳压铸模具脱模机构的设计
3.5.1 概述
压铸模必须设有准确可靠的脱模机构， 以便在每一循环中将铸件从型腔内 或型芯上自动地脱出模外，脱出铸件的机构称为脱模机构或推出机构。 1.脱模机构的典型结构 用推杆推出的简单脱模机构是一种典型结构。
图 3-13 脱模机构
1—推杆；2—推杆固定板；3—推板导套；4—推板导柱；5—推板；6—拉料杆；7—复位杆；8 限 位钉
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2．脱模机构的设计原则 （1） 让铸件机壳留在动模一侧 模具的结构应保证铸件在开模过程中留在 具有脱模装置的半模即动模上。若因铸件几何形状的关系，不能留在动模时， 应考虑对铸件的外形进行修改或在模具结构上采取强制留模措施， 若实在不易 处理时也可让铸件留在定模内，在定模上设脱模装置。 （2）不影响铸件机壳外观，不造成机壳变形破坏 推铸件的位置应尽量
设在机壳内部或隐蔽处， 以免损坏机壳外观， 要保证机壳在脱模过程中不变形、 不擦伤。要做到这一点，首先必须正确地分析脱模力的大小和集中的部位，以 选择合适的脱模方式和推顶位置， 使脱模力得到均匀合理的分布。 由于铸件铸 件收缩时包紧型芯， 因此推出力作用点应尽可能靠近c型芯。 同时推出力应施于 机壳刚度强度最大的部位。如筋、凸缘、壳体侧壁处，作用面积也应尽可能大 一些，否则会在推顶处产生应力发白，甚至顶穿铸件机壳，造成破损。 （3）机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，零件制造
方便，配换容易。机构本身具有足够刚度和强度，以承受推出过程中的各种力 的作用，确保铸件机壳顺利地脱模。 （4）合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正
确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。 3.脱模机构的分类 类。 （1）按动力来源分类 使铸件脱出所采用的动力常见有：人力操作、机械 推出、液压推出、气压推出，即手动脱模、液压或机械脱模以及气动脱模。 手动脱模多用小型移动式模具， 液压或机械脱模应用比较广泛， 气动脱模 用于制件比较薄的模具中。 （2） 按机构的结构特点分类 由于铸件形状的不同， 脱模机构可分为简单 脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构以 及带螺纹铸件的
脱模机构等。下面着重讲解简单脱模机构。 第 22页 脱模机构可按脱模动力来源分类， 也可按模具结构分
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3.5.2 简单脱模机构
简单脱模机构是应用最广的结构形式， 它包括推杆脱模机构、 推管脱模机 构、 推板脱模机构、 活动镶块及凹模脱模机构， 多元综合推出机构等结构形式。 1．推杆脱模机构 推杆是脱模机构中最简单最常见的一种形式。由于推
杆加工简单、安装方便、维修容易、使用寿命长、脱模效果好，因此在生产中 广泛应用，但是，因为它与铸件接触面积一般比较小，设计不当易引起应力集 中而顶穿铸件或使铸件变形， 因此当用于脱模斜度小和脱模阻力大的管状或箱 类铸件时，应增加推杆数量，增大接触面积。 推杆脱模机构设计要点如下： （1） 推出位置的确定、 推杆数量和断面形状的设计 推杆的推出位置应设 在脱模阻力大的地方。如下图 3-14 所示的盖类或箱类铸件，侧壁是阻力最大 的地方，因此其端面设置推杆是合理的，而在盖子里面设置推杆时，以靠近侧 壁的地方为好。 如果只在中心部位推出， 则铸件可能会出现裂纹或顶穿的现象。 当铸件上设有多个推杆时，应根据各处脱模阻力大小，将推杆合理分布，使铸 件脱模时受力均匀，避免变形。
图 3-14 推杆推出位置
推杆不宜设在铸件最薄处， 以免铸件变形或损坏， 当结构需要推在薄壁处 时，可增大推出面积来改善铸件受力状况。 推杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出 0.05～0.1mm,否则会 影响铸件外观和使用。 第 23页
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为了保证铸件质量，应多设推杆，以减小各个推杆作用在铸件上的压力， 减少变形、开裂、应力发白等现象。当铸件上不允许有推出痕迹时，可用推出 耳的加工，脱模后将推出耳剪掉。 按照铸件的形状， 推杆的端面形状除了最常用的圆形外， 还有各种特殊的 断面形状，这类推杆的加工和热处理比较困难，孔的加工，可以采用电加工等 特殊加工手段。由于加工技术的进步，异形推杆采用越来越多。 （2）推杆及其力学设计 等。 推杆最常见的有直杆式圆柱形推杆，常用直径为 1.5～25mm,高度不大于 600mm,与推杆孔的配合段可用 H8/f7 或 H8/f8， 对细长的推杆为了增加其刚性， 可设计成台阶形，一般扩粗部分直径大于或等于顶出部分直径 2 倍。 （3）推杆复位装置 推杆脱模机构用复位杆复位是最常见的。复位杆应 包括推杆形状尺寸设计，受力计算和材料选用
对称布置，常取 2～4 根，但最好多于 2 根。与复位杆头部接触的定模板应淬 火或局部镶入淬火镶块。 采用复位杆复位时只有当模具完全闭合时， 复位动作 才完成。 某些模具要求在模具完全闭合之前完成复位动作， 这时应采用特殊的 先行复位装置。 （4） 推出导向装置 大型模具或推杆较多的模具， 为避免推板运动时发生 偏斜，造成运动卡滞或推杆弯曲损坏等问题，可设计推出导向装置。中小模具 常用 2 根导柱导向， 大型模具可采用 4 根导柱， 导向孔可设置或不设置导向套。 2．推管脱模机构 推管脱模机构适用于环形、筒形或中间带孔的铸件，
其中尤以圆形截面使用比较多。 其特点是推管的整个周边与铸件接触， 故铸件 受力均匀，推出时平衡可靠，制品不易变形，也不会在铸件上留下明显的接触 痕迹， 推管需与复位杆配合使用， 采用推管时主型芯和凹模可以同时设计在动 模一侧， 有利于提高内表面的同心度。 该机构按照主型芯固定方式的不同常有 以下三种形式： （1） 型芯固定在动模底板上 这样主型芯必须穿过推板，如下图 3-15 第 24页
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所示：
图 3-15
推管脱模机构
为了保护型腔和型芯的成型表面，推出时推管不宜与成型表面发生摩擦， 为此推管配合公称外径宜稍小于型腔内径，推管配合内径应稍大于型芯外径。 （2） 主型芯固定在动模型芯固定板上 如下图 3-16 所示， 这时型芯长度
可大大缩短，但动模板厚度却相应增大，为了固定该型芯可再增加一垫板。
图 3-16 推管脱模机构
3．推件板脱模机构
它适用于各种薄壁容器、筒形制品、大型罩壳及各
种带一个或多个孔的铸件。推件板推出的特点是推出力大而均匀，运动平稳， 且不会在铸件表面留下推出痕迹， 因此应用十分普遍， 对于非圆形的铸件或异 形孔，推件板上的孔可用线切割加工，制作也十分方便，比推管机构简单。 本模具采用的是推杆推出机构， 并采用的斜抽芯。 机壳压铸模具脱模机构 如图 3-17 所示：值得注意的是导柱应足够长，斜销长度应校对。斜销长度的
第 25页
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校对：首先
S 抽》H+k
式中 S 抽------抽芯距； H-----侧型芯的长度； k----安全系数，常取 3---5mm； （L---滑块的高，α斜销斜角）
S 抽=Ltanα=40*tan15°>H+k=7+5=12
所以如下图所示，斜销工作长度符合要求。
图 3—17 推杆和斜销脱模机构
3.6
机壳压铸模具合模导向和定位机构的设计
3.6.1 概述
压铸模闭合时为保证型腔形状和尺寸的准确性， 应按一定的方向和位置合 模， 所以必须设有导向定位机构， 最常见的导向定位机构是在模具型腔四周设 2～4 对互相配合的导柱和导向孔，导柱设在动模边或定模边均可，但一般设 在主型芯周围。 导向机构主要有导向、定位和承受压射时产生侧压力三个作用： 1.导向作用 动定模合模时按导向机构的引导，使动定模按正确方位闭
合， 避免凸模进入凹模时因方位搞错而损坏模具或因定位不准而互相碰伤， 因 此设在型芯周围的导柱应比主型芯高出至少 8～12mm。 这时对于移动式模具采 第 26页
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用人工合模时特别重要。 2.定位作用 在模具闭合后使型腔保持正确的形状和保证动定模和上下
模位置正确，例如定位不准会引起桶形铸件壁厚不均或尺寸精度下降。
图 3-18 导柱导向示意图
1—动模；2—导柱；3—定模导向孔
3.承受压射时产生的侧压力
当铸件形状不对称或通过侧浇口注入金属
液时都会产生单向侧压力， 该力会使动定模在分型面处产生错动， 当侧压力很 大时，还不能单靠导柱来承担，需增设锥面或斜面进行定位，采用圆锥面作分 型面能起很好的定位作用。 机壳压铸模具中起导向作用的零件是导柱 32 和导套 24。 下面将详细讲解 导柱导向机构的设计要领。
3.6.2 导柱导向机构设计
导柱导向机构设计包括对导柱和导向孔的尺寸、 精度、 表面粗糙度等的设 计及导向零件的结构设计或正确选用， 导柱在模具上的布置和装固方式的确定 等。导柱与导向孔一般为间隙配合，当要求定位精度高时，可选用紧一些的配 合，但过紧的配合会引起来较快的磨损、拉伤，设计使用寿命较长的模具不宜 将导柱孔直接加工在模板上，而应嵌入导套，导向孔磨损后，只需更换导套即 可。导套表面硬度大、耐磨、易更换。 第 27页
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1. 导柱导向的典型结构及导柱设计要点 导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。 导柱的典型结构如图 3-19 所示， 导套的典型结构如图 3-20 所示。
图 3-19 导柱典型结构
图 3-20
导套典型结构
1）导柱的结构和技术要求 （1） 直径和长度 导柱的直径在 12～63mm 这间时， 按经验其直径 d 和模
板宽度 B 之比为 d / B ≈ 0.06 ~ 0.1 ,圆整后选标准值。导柱长度应比凸模端面的 高度高出 8～12mm,其原因已如前述。 （2）形状 导柱的端部做成锥形或半球形的先导部分，锥形头高度取与
其相邻圆柱直径的 1/3，前端还应倒角，使其能顺利进入导向孔。大中型模具 导柱的导向段应开设油槽，以储存润滑油脂。 （3）材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的芯部，因此
多采用低碳钢（20 号钢）渗碳（ 0.5 ~ 0.8mm 深） ，经淬火处理（HRC56～60） 或碳素工具钢（T8A、T10A） ，经淬火或表面淬火处理（HRC50～55） 。 （4）位置布置 根据模具的形状和大小，在模具型腔的周边要设导柱和
导套，对一个分型面而言，导柱数量可采用二至四根等，但中大型模具以四根 最常见， 因为导柱和导向孔除导向定位外在吊装模具时还起承重的作用。 导柱 的布置最好能保证模具的动定模只能按一个方向合模， 防止在装配或合模时因 方位搞错而使型腔损坏， 对于移动式小型模具必须这样设计。 压铸模具导柱的 第 28页
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布置如图 3-21 所示：
图 3-21 导柱布置形式
（5） 公差配合和粗糙度
安装段与模板间采用过渡配合 H7/m6,表面用粗
糙度；导向段与导向孔间采用间隙配合 H8/f7,表面粗糙度用 Ra 0.8 ~ 0.4 m 。 机壳压铸模具导柱的结构如图 3-22 所示：
图 3-22 机壳压铸模具导柱的结构
第 29页
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2）导向孔及导套的典型结构及导套设计要点
导向孔可以直接加工在模
板上，这种结构加工简便，但未淬火模板上导向孔耐磨性差，用于铸件批量小 的模具，多数模具的导向孔镶有导套，它既可淬硬以提高寿命，又可在磨损后 方便更换。 导套的典型结构前面已经介绍了， 下面将讲述导套的尺寸和结构设 计要点。 （1）形状 可分为直导套和带轴肩连接的导套两类。此外还有带滚珠的
导套。 为了方便导套压入模板同时便于导柱进入导套， 在导套端面内外倒圆角 R，模具上导向孔最好做成通孔，这样合模时孔中空气易排出，以免形成附加 阻力，同时也便于排除意外落入的废屑。当结构需要做成盲孔时，可在模具的 侧壁开通气孔或在导柱侧面磨出排气槽，导套上的凸肩一般是压在模板之间， 以防被导柱带出模板，当采用无凸肩的直导套时，为了将导套在模板上固紧， 可以用止动螺钉从侧面坚固。 （2）公差配合与表面粗糙度 导套内孔与导柱之间为间隙配合 H8/f7，外 表面与模板孔为较紧的过渡配合 H7/n6(直导套)或 H7/k7(带头导套)，其前端 可设计一长 3mm 的引导部分， 按松动配合 H8/e7 制造， 其粗糙度内外表面均可 用 Ra0.8 m 。 （3）材料 导套的材料可用耐磨材料，如铜合金制造，当用碳钢时可采用 碳素钢淬火处理。硬度 HRC50-55，或采用 20 号钢渗碳淬火，其表面硬度为 HRC56-60，但其硬度最好比导柱低相差 5 度左右，以减轻磨损，防止导柱与导 套拉毛。 机壳压铸模具导套的结构如图 3-23 所示：
第 30页
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图 3-23 机壳压铸模具导套的结构
3）导柱与导套的配合使用 构不同。
由于模具的结构不同，选用导柱、导套的结
图 3-24 导柱与导套的多种配合形式
第 31页
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3.7
机壳压铸模具紧固零部件的设计
紧固零部件是用来安装固定或支承成型零部件的零部件。 常用的紧固零部
件有螺钉、螺栓、螺母、弹簧垫圈、平垫圈 、铆钉、销轴等，在这副模具设 计中所用到的紧固零部件有内六角螺钉和平垫圈以及定位销，均采用标准件。
第 32页
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4
4.1
机壳压铸模具零件的机加工工艺设计
型芯.型腔机加工工艺分析
型芯的工艺过程如下： 1.下料：用轧制的圆棒料在锯床上切断 2.锻造：将棒料锻成较大的方形毛坯 3.退火：将锻造后的毛坯必须进行退火，以消除锻造后的内应力 4.车床加工：留磨余量 0.3～0.5mm 5.划线：划出各孔位置，并在孔中心处钻中心眼。 6.孔加工：加工各螺孔（钻、攻螺纹） 、定位销的底孔。 7.热处理：淬火、回火、检验硬度 HRC52～54 8.磨平面：在平面磨床上磨上下两端面 9.数控加工：在数控机床上加工型芯表面 10.精加工：钳工精修刃口 型腔的工艺工程如下： 1.下料：用轧制的圆棒料在锯床上切断 2.锻造：将棒料锻成较大的矩形毛坯 3.退火：消除锻造后内应力，并改善其加工性能 4.刨（铣） ：刨（铣）四周及上下二平面，留磨余量 0.4～0.6mm 5.平磨：磨上下平面及相邻两侧面，对角尺，达 Ra0.63～1.25 6.划线：划出各型孔及定位位置，并在孔中心处钻中心眼 7.孔加工：铣出型孔，单边流余量 0.3～0.5mm,再加工各螺钉孔 8.热处理：淬火、回火、检验硬度 HRC 52～54 9.磨平面：在平面磨床上磨上下两端面，为使模具光整，最好再磨四则面 10.磨内孔：在坐标磨床上磨基准面和两个定位孔 11.精加工：手工研磨刃口
第 33页
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4.2
导柱、导套机加工工艺设计
为了使导柱，导套的配合表面硬而耐磨，而中心部分具有良好的韧性，常
用 20 钢渗碳淬火，渗碳深度为 0.8～1.2MM，表面硬度为 HRC56～60。 导套 24 备料： 70×150 导柱备料： 60×315 材料：T8A 材料：T10A
导柱、导套加工的工艺路线如下： 1.毛坯（棒料）→ 车削加工（内外圆配合部分留磨量 0.2～0.3mm）→热 处理（淬火或渗碳淬火）→内外圆磨削→精磨至要求尺寸。 2.导柱的外圆，导套的内孔在精磨时应留研磨余量为 0.01～0.015mm，精 磨后再进行研磨，以提高其尺寸精度和减小表面粗糙度。 3.导柱在热处理后修复中心孔，最后进行研磨时，可利用两端的中心孔 进行装夹， 并应在一次装夹中将导柱的两个外圆磨出。 以保证两表面的同轴度。
4.3
动模板、定模板机加工工艺设计
动模板备料：520×470×50 定模板备料： 520×470×50 加工工艺流程： 经时效处理后在铣床上粗加工上下两平面，留精加工余量 0.3～0.5mm。 材料：T10A 材料：T10A
最后在平面磨床上精磨到图样要求。 为了保证导柱导套的垂直度，孔的加工应在磨好上下两平面后才进行。
4.4
动模座板，定模座板机加工工艺设计
动模座板备料： 520×470×180 定模座板备料： 520×470×480 加工工艺流程： 经时效处理后在铣床上粗加工上下两平面，留精加工余量 0.3～0.5mm。 材料：45 钢 材料：45 钢
最后在平面磨床上精磨到图样要求。 第 34页
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4.5
推板、推杆固定板机加工工艺设计
推板备料： 520×510×50 材料：45＃钢 材料：45＃钢
推杆固定模板备料： 520×510×45 加工工艺流程：
将毛坯刨成 6 个面，在磨床上粗加工该 6 平面，留精磨余量 0.3～0.5mm。 再进行调质处理，最后进行数控加工至图样要求。
4.6
支承板机加工工艺设计
支承板备料： 520×98×150 加工工艺流程： 将毛坯刨成 6 个面，在磨床上粗加工该 6 平面，留精磨余量 0.3～0.5mm。 材料：45＃钢
再进行调质处理，最后进行数控加工至图样要求。
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毕业论文
设计小结
经过了半年对压铸模具专业课程的自学， 自觉收获颇多， 领会了压铸模具 设计的要领，但经此次毕业设计，方觉自身知识欠缺太多，思维局限于书本， 许多实际生产方面的知识极其欠缺。 就该压铸件整体结构而言并不是很复杂， 由于本人缺少实际经验， 在开始 设计时所选的方案都有太多漏洞。 让我感受最深的就是型芯的设计和浇注系统 的设计， 由于该模具型芯比较多在计算确定型芯尺寸时要考虑不周全而反复计 算， 浇注系统的直浇道和内浇道以及浇口的尺寸关系由于没有清晰的思路而几 经周折。 所以在设计的过程中首先要有一个清晰的思路， 甚至有些设计任务还 需在设计动手之前就应考虑到。 在整个设计的过程中， 利用多种渠道查找资料， 不厌其烦地进行多种设计 方案的比较选择，同时请教老师和同学，忙碌了一个月多余，终于有了一定的 成果。回想整个设计过程，虽然很累很辛苦，但通过自己不断的努力之后，看 到自己设计出的模具时，感到非常的欣慰。 这次设计不仅使我对以前学过的知识得到了比较全面的巩固， 而且让我学 习到了许多书本上学习不到的东西。 通过本次毕业设计给了我很大的启发， 做 事就应该扎扎实实，一丝不苟地完成。其实学习的过程就是一个探索的过程， 通过这几个月的学习、探索、老师同学的指导，学习到了设计压铸模具时应注 意的事项，特别学习到了怎样去思考，有了一个比较全面的经验，为我今后的 学习和工作起到了很大的指导作用。 毕竟能力有限，论文和图纸中难免出现错误，希望老师批评指正。
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毕业论文
致 谢
感谢湖北工业大学的培养,感谢胡心彬教授对本论文从选题、构思、资料 收集到最后定稿的各个环节给予细心的指引和教导,使我对铝合金压铸有了深 刻的认识,并最终得以完成毕业论文,对此,我最衷心的感谢.胡老师严谨的治 学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度、积极进取 的科研精神以及诲人不倦的师者风范是我毕生的学习楷模.老师们的高深精湛 的造诣与严谨求实的治学精神将永远激励着我。 在我的大学生涯里， 还得到众 多老师的关心支持和帮助， 特别的我们的班主任， 陈洪老师不仅学识渊博教学 一流，而且关爱学生。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意! 感谢我的室友和同学，他们在毕业设计中给了我很大的帮助和关心，我 们相互交流共同学习， 各取所长， 特别要感谢室友为我提供了必须的硬件装备 电脑，让我有条件来绘图，编辑。在这段时间里我感觉到了同学之间深深的友 情，集体的温暖，我想它会让我难忘。 感谢周小平老师对我毕业设计的耐心指导，让我学到了很多东西。 感谢父母对我二十多年来辛勤的养育,是他们用辛勤的汗水让我完成了 我的学业。 最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文 答辩的各位老师表示感谢！
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毕业论文
参考文献
[1] 田雁晨 田宝善 王文广 主编. 《金属压铸模设计技巧与实例》 化学工业出版社， 2006. [2] 王鹏驹 殷国富 著《压铸模设计师手册》.机械工业出版社，2008. [3] 模具实用技术丛书编委会 编.《压铸模设计应用实例》 机械工业出版社，2005. [4] 黄毅宏 李明辉 主编.《模具制造工艺》. 机械工业出版社，1996. [5] 唐增宝 何永然 刘安俊 主编.《机械设计课程设计》. 华中理工大学出版社，1998. [6] 廖念钊 莫雨松 杨兴俊等 主编.《互换性与技术测量》. 中国计量出版社，2001. [7]《龙记标准模架库（大水口系统模架）》 [8] 潘复生 张丁非 主编.《铝合金及应用》. 化学工业出版社，2006. [9] 牛宝林 主编.《Proe3.0 模具设计实例教程》.清华大学出版社，2007. [10] 野火科技 主编.《精通 Proe3.0 注塑料模具设计》. 清华大学出版社，2008. [11] 史铁梁 主编.《模具设计指导》. 机械工业出版社， 2003.