题目： 电动机端盖压铸模设计及型腔数控加工诚信声明本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的 研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业 设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不 包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均 真实、可信。
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目： 电动机端盖压铸模设计及型腔数控加工
姓名 闫全伟 系别 机械学院 专业 机械设计制造及自动化 指导老师 郭建新 教研室主任 彭浩舸 .
一、基本任务及要求： 基本任务及要求：
1．完成本课题的开题报告（含文献综述） ； 2．对电动机端盖压铸成形工艺进行分析论证，并对其压铸模进行设计； 3．利用 UG 等 CAM 软件对模具型腔进行 3D 建模、数控编程和仿真加工； 4．撰写毕业设计说明书。
二、进度安排及完成时间 进度安排及完成时间： 安排及完成时间
1．宣布毕业设计任务 、明确课题要求，收集、阅读相关资料； 2．.调查研究、分析课题要求、完成开题报告和毕业实习； 3．压铸方案论证 ； 4．工作图设计： 1）总装配图设计 2）零件图设计 5．对模具型腔进行 3D 建模、数控编程和仿真加； 5．撰写毕业设计计算说明书。 6．答辩
0.5 周 2.5 周 2周
3周 3周 2周 2周 1周
电动机端盖压铸模设计及型腔数控加工
摘要： 摘要：压力铸造是目前成型有色金属铸件的重要成型工艺方法。压铸的工艺特点 是铸件的强度和硬度较高，形状较为复杂且铸件壁较薄，而且生产率极高。压铸 模具是压力铸造生产的关键，压铸模具的质量决定着压铸件的质量和精度，而模 具设计直接影响着压铸模具的质量和寿命。因此，模具设计是模具技术进步的关 键，也是模具发展的重要因素。 本次的课题是围绕电动机端盖压铸模设计进行研究的， 重点在于压铸模的设 计以及数控加工方面的探讨。包括压铸设备的确定，零件的工艺分析，浇注排溢 排气系统的设计，推出机构抽芯机构的设计，模架的设计，成形零件的设计，结 构零件的设计，零件的 UG 建模， CAM 仿真，数控编程等。
关键词：压铸模具；电动机端盖；铝合金；CAM 仿真 关键词
Design and cavity nc machining of vibration to Motor cover die-casting molds
Abstract:
Die-casting molding technology is playing a key role in non-ferrous
metal structure forming processes. Die-casting process’s features are the strength and hardness of die casting on high, thin-walled castings with complex shape can be cast, and the production is efficient. The die-casting die is the key for the process of die casting, its quality decides the quality and accuracy of castings, and the design of the die-casting die affects its quality and operating life directly. Therefore, designing the die-casting die is the key to technological progress; it is also an important factor in the development of mold. This topic is about vibrators switch cover die-casting die design, the key is the study of the design of die casting die and nc machining in the paper. Including die-casting equipment, parts of the process analysis to determine, pouring row of exhaust system design, overflow launch institutions core-pulling mechanism design, formwork design, forming parts design, structural components design, parts of UG modeling, CAM simulation, CNC programming, etc. Keywords: die-casting mould; Motor cover . Aluminium alloy; CAM simulation
前
言
金属压铸成型技术是目前成型有色金属结构见的重要工艺方法， 金属压铸模 是压铸层次那个的重要工艺装备。犹豫金属压铸成型具有高效率、搞精度、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有点，在工业技术快速发展的现在，其 必将得到越来越广泛的应用，特别是在大批量生产中，虽然模具成本高，但从总 体上来说，其大批量生产是的综合成本大幅度降低，在制造业中性价比高。近年 来，汽车工业的飞速发展更是显示出了压铸成型技术的重要性。 本课题主要针对电动机端盖来探讨压铸模具的设计及数控加工， 从压铸模设 计基础入手，牵涉到压铸模具设计的各个方面，通过查阅各方面书籍，最后完成 了本次压铸模具的设计，其中整个设计流程均按标准设计。本次电动机端盖压铸 模具的设计图纸均用 CAXA 画出二维模具图，同时联系实际生产中的所要涉及 到的工艺，对所设计模具进行多次改进，多次数控加工仿真，以及对相关零件进 行了 CAM 仿真和数控编程，最终得出设计结果。
第 1 章. 压铸设备的确定
1.1 零件图的工艺分析
所选铸件为电动机端盖，材料使用铸铝合金 ZL1。铸件壁厚大体均匀，形状 对称，由一圆柱体铣出的两个型腔和圆柱外边缘三个螺钉孔耳组成。零件中心开 孔 Φ23mm，内型腔上均布三个 Φ4.2mm 圆孔，因铸造不便不设计在内，同时处 于经济考虑，螺纹孔可在压铸后加工。 由于压铸件尺寸偏差小， 故选工作精度为Ⅰ级， 铸件铸件最大直径为 161mm， 查参考文献【1】表 1.1-22 得压铸件配合尺寸精度为 CT7 级, 铸件工程图如图 1-1。
图 1-1 铸件工程图
1.2 分型面的选择
合理的确定分型面， 不但能简化压铸模的结构， 而且能保证铸件的质量。 确定分型面时，主要根据以下原则： ①开模时， 能保持铸件随动模移动方向脱出定模， 使铸件保留在动模内。 为便于从动模内取出铸件，分型面应取在铸件的最大截面上。 ②有利于浇注系统和排溢系统的合理布置。 ③避免影响铸件的尺寸精度。 ④使压铸模的结构简化并有利于加工。 ⑤其他：如考虑铸造合金的性能、避免压铸机构承受临界负荷（或避免 接近额定投影面积） 。 根据铸件的结构和形状特点的不同，可将分型面分为:直线分型面、倾 斜分型面、折线分型面和曲线分型面等。 根据零件结构，选用直线型分型面。则有三个面可供选择，如图 1-2 所 示。 综合考虑上述个原则，选择分型面如图 1-2 所示位置。
` 图 1-2 分型面选择
1.3 选用压铸机
压铸机是压铸生产地最基本的设备， 压铸机是压铸生产地最基本的设备 是压铸生产中提供能源和选择最佳压铸 工艺参数的调剂只能，是获得优质压铸件的保证 是获得优质压铸件的保证。 压铸机通常按压室的受热条件不同，分为冷室压铸机和热室压铸机两大类 压铸机通常按压室的受热条件不同 分为冷室压铸机和热室压铸机两大类。 冷室压铸机又因压室和模具放置的位置和方向不同，分为卧式、立式 冷室压铸机又因压室和模具放置的位置和方向不同 立式、和全立式 三种。 本课题选择卧式冷室压铸机，根参考文献【1】图 1.1-32 卧式冷室压铸机基 本课题选择卧式冷室压铸机 本组成如下图 1-3 所示。 。
图 1-3 卧式冷室压铸机 1—增压器；2—蓄能器 蓄能器；3—压射缸；4—压射冲头；5—压室 6—定座板； 压室； 7—拉杆；8—动座板；9 9—顶出缸；10—曲肘机构；11—支承座板 12—模具高 支承座板； 度；13—合模缸；14—机体 机体；15—控制柜；16—电机及泵
1.3.1 压射比压的确定
根据参考文献【 【1】表 1.1-5，选取压射比压 p=50MPa。
1.3.2 压铸机锁模力的计算
根据参考文献【 【1】式 1.1-4 有
kp( A + A' ) 10 F 锁 ≥ k（F 主+F 分）= +F
式中，
F锁
是压铸机应有的锁模力（kN） 是压铸机应有的锁模力 ；
F分
是分胀型力（kN） 是安全系数 ） ；K ；
（一般 K=1.25） 它与铸件的复杂程度、压铸工艺等因素有关。 ，它与铸件的复杂程度
由于本课题没有涉及到分胀型力，故 F 锁 KF 主；F 主=Ap/10； 式中 A—铸件在分型面上的投影面积，一般另加 30%作为浇注系统与溢流排 气系统的面积，cm2；p—比压 MPa，体积为 156413mm3，铸件密度 2.4g/cm3 铸件 重量为 0.375kg。本课题设计的压铸件在分型面的投影面积为 230cm2。
F 锁 KF 主=KAp/10=1.25x230x50/10=1437.5N 根据铸件投影面积以及锁模力大小选用压室直径为 60mm 的 J1118H 型卧式冷 室压铸机。 J1118H 型压铸机主要技术参数根据参考文献【1】表 1.1-75 表 1.3.2J1118H 型压铸机主要技术参数
特性 结构类型 压射力(kN) 动模座板行程(mm) 内容 卧式 200 350 特性 锁模力(kN) 压实压力 (MPa) 一次最大合金浇注量 (kg) 压室直径(mm) 推出行程(mm) 50\60 80 铸件最大投影面积 mm2 拉缸内间距/mm 360 水平 480x 垂直 450 内容 1800 50-101 2.2
1.3.3 1.3.3 压室容量的估算
压铸机初步选定后，压射比压和压室的尺寸也相应得到确定，现在需核算容 量能否满足金属浇注量的要求，根据参考资料【2】式 6-8 和 6-9 有 G 室>G 浇 （式 6-8）
浇 式中， 室 是压室容纳金属液质量(kg); 是每次浇注质量（kg） ，等于铸件 质量、浇注系统质量及排溢系统质量之和（kg） 。
G
G
G室
（
室
）1000
（式 6-9）
式中，
D室 是压室直径（cm） 是压室长度，包括浇道套长度（cm） ρ 是液 ；L ；
态合金密度（g/ cm ） 是压室充满度，一般取 60%～80%。 ；K 而 G 浇=Vρ=156413mm3 × 2.4 × 10 Kg/m =0.375kg
-3 3
3
取 D 室=φ60mm,则 G 室 故取 D 室=φ60mm 合适。
D =（ 4
π
2 室
L ρK
）1000=1.5kg> G 浇
第 2 章 浇注系统溢流排气系统的设计
系统的主要作用是吧金属液从热室压铸机的喷嘴或冷室压铸机压室导入型 腔内，浇注系统和溢流排气系统与金属液进入型腔的部位、方向、流动状态﹑型 腔内气体的排出等密切相关，并能调节填充速度，充填时间，型腔温度等充型条 件，其设计是压住模的重要环节。
2.1 浇注系统的设计
浇注系统按浇口位置可以分为中心浇口、顶浇口、侧浇口、径向浇口、切向 浇口。 中心浇口的特点是：模具结构紧凑，铸件平面上带有孔时，浇口开在孔上， 同时在孔口处设置分流锥。金属液从型腔中心部位导入，流程短，铸件和浇注系 统、溢流系统在模具分型面上的投影面积小，可改善压铸机的受力状况，浇注系 统金属消耗量较少。 从压铸件的结构考虑，恰好符合中心浇口的特点，故选用中心浇口，在中心 孔φ29 处设置一分流锥。
注系统各组成部分的设计。 2.2 注系统各组成部分的设计。
2.2.1 内浇口的设计
设计内浇口时，主要是确定内浇口的位置和方向，并预计合金充填过程的流 态，可能出现的死角区和裹气部位，以便设置适当的溢流槽和排气槽。 内浇口设计时应注意以下几点： ①从内浇口进入型腔的金属液，应首先填充深腔处难以排气的部位，然后充 填其他部位，并注意不要过早的封闭分型面、排气槽，以便于型腔中的气体能够 顺利排除。 ②金属液进入型腔后，不正面冲击型壁和型芯，力求减少动能损耗，避免因 冲击而受侵蚀发生粘模现象，致使该处过早损坏。 ③应尽可能采用单个内浇口而少用分支浇口（大型铸件、箱体和框架类以及 结构形式特殊的铸件除外） ，以避免多路金属液汇流互相撞击，形成涡流，产生 裹气和氧化物夹杂等缺陷。对有加强肋的铸件，应使内浇口导入金属液的流向和 加强肋方向一致。 ④形状复杂的薄壁铸件，应采用较薄的内浇口，以保证有足够的填充速度。 对一般结构形状的铸件，以保证最终静压力的传递作用，应采用较厚的内浇口， 并设在铸件的厚处。 ⑤内浇口设置位置应使金属液充填压铸型腔各部分时，流程最短，流向改变
小，以减少填充过程中能量的损耗和温度降低。 此外，还要考虑到铸件的加工、粗糙度及切除浇口是否对技术要求有影响 等有关问题。 由于本铸件中心开有 Φ23 孔，采用中心浇口浇注方式，内浇口可直接设在 中间，金属液将从如图 2-1 所示进入型腔，方便快捷，结构简单。
图 2-1
内浇口的尺寸设计： ： 内浇口截面积的确定可由参考资料【2】经验公式（5-1）有下公式（2-2）
(2-2)
式中：A Ag—内浇口横截面积 cm 2 ； G
—通过内浇口金属液的总质量， g ；
ρ —液态金属的密度， g / cm3 ； Vg—内浇口流速， cm / s ；t —型腔的填充时
间 s；V—通过内浇口金属液的体积 cm3；Vn—型腔的充填速度 cm / s 。 计算得出数值如下：
A 375 3500 0.06 1.8
求得 A 约为 1.8mm2，根据模具结构，设置为环形内浇口。
2.2.2 直浇道的设计
直浇道一般由压铸机上的压室和压铸模上的浇口套组成，它是传递金属液压 力的首要浇道，其尺寸大小可以影响金属液的流动速度、充型时间、气体的储存 空间和压力损失的大小， 起着能否使金属液平稳引入横浇道和控制金属液充型条 件的作用。 选用压铸机的类型不同，直浇道的结构也不同。图 2-5 为卧式冷室压铸机用 直浇道的结构，它又压铸机上的压室和压铸模上的浇口套组成，在直浇道上的一 段称为余料，其设计要点如下： ①根据所需压射比压和压室充满度选定压室和浇口套的内径 D。 ②浇口套的长度应不小于压铸机压射冲头的跟踪距离，便于余料从压室中脱 出。 ③横浇道入口应开设在压室上部内径三分之二以上部分，避免金属液在重力 作用下进入横浇道，提前开始凝固。 ④分流器上形成余料的凹腔的深度等于内浇道的深度，直径与浇口套相等， 沿圆周的脱模斜度约为 2°。 ⑤有时将压室和浇口套制成一体， 形成整体式压室。 整体式压室内孔精度高， 压射时阻力小，但加工复杂，通用性差。 ⑥采用深导入式直浇道（图 2-6） ，可以提高压室的充满度，减小深型腔压铸 模的体积，当使用整体式压室时，有利于采用标准压室或先有的压室。
图 2-5 卧式冷室压铸机用直浇道 1-压室 2-浇口套 3-分流器 4-余料
图 2-6 深导入式直浇道结构示意 深导入式直浇道结构示意图
⑦压室和浇口套的内孔 应在热处理和精磨后， 压室和浇口套的内孔， 在沿轴线方向进行研磨， 在沿轴线方向进行研磨 其表面粗糙度不大于 Ra0.2 。 而卧室冷室压铸机中心浇口的直浇道可按照热室压铸机的直浇道设计， 而卧室冷室压铸机中心浇口的直浇道可按照热室压铸机的直浇道设计 参考 文献【1】表 1.3-17，设计本模具的直浇道如 设计本模具的直浇道如下图 2-7 所示。
图 2-7 直浇道小段直径 d ≥
1.2A =24.3mm,根据模具结构，取 d=26mm d=26mm。则其有效 3.14
2 2 截面积参考文献 【1】 公式 1.3-6 有 A 有效= π cos θ ( F − R ) =226.3mm2,大于内浇
口截面积，小于喷嘴出口截面积 小于喷嘴出口截面积，符合要求。
2.2 溢流排气系统的设计
由于模具密合时分型面间有足够的缝隙用于排气，且采用中心浇注的方案 由于模具密合时分型面间有足够的缝隙用于排气 且采用中心浇注的方案， 金属液可以很好的把零件体铸满，故不再另外增设排气槽和溢流槽 金属液可以很好的把零件体铸满 故不再另外增设排气槽和溢流槽。
第 3 章 模架与成形零件的设计
模架的设计 3.1 模架的设计
3.1.1 模架的基本形式
模架的基本形式如下： ①不通孔的模架 ②通孔的模架 ③推出机构为卸料板的模架 ④带有抽芯机构的模具 ⑤设置斜滑块的模架 ⑥卧式压铸机采用中心浇口的模架 通孔的模架加工工艺性好，但在设计时应对支承板的强度充分考虑，防止在 工作中受反压力变形，影响铸件尺寸和精度。多腔模和组合镶块的压铸模较多采 用这种模体形式，所以根据件的特点，选用通孔模架。 模架的设计要点如下 ①模架应有足够的刚度，在承受压铸机锁模力时，不发生变形。 ②模架不宜笨重，以便装卸、运输和修理，并减轻压铸机负荷。 ③模架在压铸机上的安装位置应与压铸机规格或者通用模座规格相一致，安 装必须牢固可靠。 ④型腔的反压力中心应尽可能接近压铸机合模力中心，防止压铸机受力不匀， 导致锁模不严；推出机构的受力中心要求与压铸机的推出装置基本一致，当推出 机构偏心时，应加强推板导柱的刚度，确保在推出工件时平稳。 ⑤镶块到模架边缘的模面应留有足够的部位设置导柱、导套、销钉、紧固螺 钉的位置，模架边缘的宽度应进行计算，对没有抽芯机构的模具，模板边框应满 足导滑长度和设置楔紧块的要求。 ⑥连接模板用的紧固螺钉和定位销钉的直径和数量应根据受力大小选取，位 置分布均匀。 ⑦为了便于压铸模的吊运和装配， 在动、 定模模架上设有吊环螺钉， 对于大、 中型压铸模，在模板两侧均钻有螺孔，以拧入握柄或吊环螺钉。 ⑧压铸模的总厚度必须大于所选用的压铸机的最小合模间距。
3.1.2 系列模架的选用
当系列标准模架的尺寸及结构形式满足压铸件生产要求时， 当系列标准模架的尺寸及结构形式满足压铸件生产要求时，应尽量采用标 准模架，这可以大大节省模具的设计和制造周期 这可以大大节省模具的设计和制造周期。 根据参考文献 【3】 3-10 标准系列模架尺寸 表 （之一） 选用 W × L 为 400 × 500 ， 的模架
图 3-1
3.2 成形零件尺寸计算
确定型芯、 3.2.1 确定型芯、型腔尺寸和固定方法
已知铸件最大直径为 161mm，取 CT7 级精度，查参考文献【1】表 1.4-27 得 收缩率φ取 0.6%。 如图 3-2,动模镶块尺寸， 根据参考文献 【2】 计算公式 （6-18） （6-19） （6-20） （6-21） （6-22）有型腔径向尺寸、深度尺寸、型芯径向尺寸、型芯深度尺寸和 中心距尺寸计算公式依次如下： D´+Δ0=(D+D ϕ -0.7Δ) +Δ0 H、+Δ0=(H+H ϕ -0.7Δ) +Δ0
′ ∆′ d −0 = (d + dϕ − 0.7∆) 0 ∆ − ′ ∆′ h−0 = (h + hϕ − 0.7∆) 0 ∆ − ′ L−0∆′ ’=(L+Lφ-0.7Δ)±Δ/2
根据七级精度查参考资料【4】表 1.4，则 φ120 同理有： 126 70 20 3.25 4
. . . . .
+0.04 0
=(120+120x0.006+0.7x0.04)-Δ’=φ120.748
+0.04
mm
（126 （70 20 70 20
126
0.6% 0.7 0.7 0.6% 0.7
0.7
0.04）
. .
.
126.784 70.399 19.973
. . . .
. .
0.6% 0.6%
0.03） 0.021 0.7
（3.25 （4 4
3.25 0.6%
0.01）
.
3.2625
.
0.01）
4.017
根据模具总体设计及参考文献 【1】 相关部分， 可得出动模型芯的其他尺寸， 且使用台阶式固定外加螺钉紧固的方法，如图 3-2 所示
图 3-2 同理有定模镶块： 40 126 70 134 26.75
. . . . .
（40 （126 （70 134
40
0.6%
0.7
0.025） 0.04）
. .
. .
40.415
. . .
126 70 134
0.6% 0.7
0.7
126.784 70.399
. .
0.6% 0.6% 36.75
0.03） 0.04 0.7
0.7 0.6%
134.776 0.021）
.
（36.75
38.5295
.
根据模具总体设计及参考文献【1】相关部分得如图 3-4 所示零件图其余尺 寸，使用台阶固定的方法固定，如图 3-3。
图 3-3 如图 3-5,定模型腔镶块尺寸 定模型腔镶块尺寸，根据参考文献【1】表 1.4-29 计算公式变 换有：87.5（-0.46）=(D+D =(D+Dφ-0.7Δ) 同理 82
（-0.46） +Δ’
=87.6055
+0.092
mm
=82.078+0.092mm， （-0.2）=7.9+0.04mm， （-0.12）=2.931（+0.024）mm， R8 3 mm，68（-0.4）=68.06 mm
+0.08
85（-0.46）=85.093
+0.092
mm，70（-0.4）=70.07
+0.08
mm
′ ∆′ =(H+Hφ-0.7Δ)+Δ’=53.99+0.08mm 54（-0.28）= H −0 ’=(H+H
根据模具总体设计及参考文献【1】相关部分得如图 3-4 所示零件图其 根据模具总体设计及参考文献 余尺寸，使用台阶固 固定的方法固定，如图 3-4 所示
图 3-4
3.3 结构零件的设计
3.3.1 定模座板的设计
定模座板一般不做强度计算，采用螺钉紧固，根据已选的压铸机 J116E，可 以得出 U 型槽的位置和尺寸， 参考文献 【3】 3-10 选取模板的主要尺寸为 W × L 表 = 460× 500 ，厚度 A=40mm,其余尺寸根据模具总体设计确定，如下图 3-5 所示。
图 3-5
3.3.2 动定模套板的设计
套板一般受拉伸、弯曲、压缩三种应力，变形后会影响型腔的尺寸精度。因 此，在考虑模板尺寸时应兼顾模具结构和压铸生产中的工艺因素。
（1）定模套板的设计
W 参考文献 【1】 1.4-51 及模具总体设计得出定模套板的主要尺寸为： × L 表
= 400 × 500 厚度 B=75mm。其余尺寸如图 3-6 所示。
图 3-6
（2）动模套板的设计
W 参考文献 【1】 1.4-51 及模具总体设计得出定模套板的主要尺寸为： × L 表
=400x500 厚度 C=80mm。其余尺寸如图 3-7 所示。
图 3-7
3.3.3 动模支承板的选择
模支承板厚度 h 可按下式计算(参考文献【1】公式 1.4-16) h=
FL 7000 × 40 × 210 = =63mm，查参考文献【1】表 1.4-45，取 2 Bσ P弯 2 × 250 × 90
板厚为 40mm，其余尺寸如图 3-8。
图 3-8
3.3.4 推板和推杆固定板的设计
（1）推板和推杆固定板的标准尺寸系列见参考文献【1】表 1.4-47 （2）推板和推杆固定板的厚度尺寸见参考文献【1】表 1.4-48。 参考文献【1】表 1.4-51 及模具总体设计，得出推板和推杆固定板的基本尺 寸为： W × L =264x500，其中推板厚度 G=16mm,其余尺寸见 3-9。 推杆固定板厚度 H=16mm, 其余尺寸见 3-10。
图 3-9
图 3-10
3.3.5 模座的设计
模座是支撑莫体及其压力的构件，其一端与动模体组成动模部分，令一端则 紧固在压铸机的动模安装板上模座的两端在合模时承受压铸机的合模力所以端 面两端应有足够的受压面积推出铸件时模座又受较大的推出反力。 因此模座与压 铸机的动模安装板模具动模支承板或套板的紧固必须可靠。 （1）模座的基本形式 模座的垫块应沿动模支承板或套板的长边设置查参考文献【1】表 1.4-49， 选择模座的基本形式为组合式，其特点是安装推板，导柱和限位钉比较方便。 （2）垫块的设计 查参考文献【1】表 1.4-50 得垫块的基本尺寸为 B×H×L=100×63×500。 其承压面积的核算按参考文献【1】公式 1.4-18 进行，则 △B=
FB 63 × 100 × 10 −3 = =0.015mm<0.05mm 5 EA 2 × 10 × 2 × 40 × 500
垫块的压缩变形量小于 0.05mm，满足要求。 参考文献【1】表 1.4-51 及模具总体设计得出模座的其余尺寸，如图 3-11 所 示。
图 3-11
3.3.6 导套和导柱的设计 3.3.6.1 动、定模导柱和导套的设计
根据模具结构，导柱安装在动模套板上， 导滑段直径计算经验公式 D=K A (参考文献【1】式 1.4-10) 其中 A 为模具分型面上的表面积，K 为比例系数，取 K=0.09。 则 D=11.6mm，查参考文献【1】表 1.4-35 取 D=20mm。 导柱的导滑长度应大于高出分型面的型芯及镶块长度和导滑直径之 和， 故取导滑长度 E=55mm， 其余尺寸查表参考文献 【1】 1.4-35 确定。 表 如图 3-12 所示。
如图 3-12 同理， 查参考文献 【1】 1.4-36 确定导套的尺寸， 表 如图 3-13 所示。
图 3-13
3.3.6.2 3.3.6.2 推板导套和导柱的设计
推板导柱的导向段直径参考文献【1】表 1.4-51，取 D=20mm,其余尺寸查参 考文献【1】表 1.4-41 确定，如图 3-14 所示。
图 3-14 同理可确定推板导套的尺寸，如图 3-15 所示。
图 3-15
第 4 章 推出机构及抽芯机构的设计
4.1 推出机构的设计
4.1.1 推出机构的组成与分类
在压铸的每一个循环中，都必须将铸件从模具型腔中脱出，用来完成这一工 序的机构称为推出机构。推出机构用于卸除铸件对型芯的包紧力，所以机构设计 的好坏，直接影响铸件的质量。因此，推出机构的设计，是压铸模设计的一个重 要环节。 推出机构的组成如图 6-1 所示，一般推出机构由以下几部分组成。 ①推出元件 斜滑块等。 ②复位元件 控制推出机构，使之在合模时回到准确的位置，如复位杆及能 推出铸件，使之脱模，包括推杆、推管、卸料板、成型推块、
起复位作用的卸料板、斜滑块等。 ③限位元件 如挡钉、挡圈等。 ④导向元件 引导推出机构的运动方向， 防止推板倾斜和承受推板等元件的 保证推出机构在压射力作用下， 不改变位置， 起到止退的作用，
重量，如推板导柱（导钉、导杆支柱） 、推板导套等。 ⑤结构元件 使推出机构各元件装配成一体， 起固定的作用， 如推杆固定板、
推板、其他连接件、辅助零件等。
图 4-1 推出机构的组成 1-限位钉 2-复位杆 3-推杆 4-推管 5-推板导套 6-推板固定板 7-推板 8-推杆导柱
推出机构的基本传动形式有机动推出、液压推出器推出和手动推出三种。推 出机构的结构形式，按动作分为直线推出、旋转推出和摆动推出；按机构形式分 为推杆推出、推管推出、推板推出、斜滑块推出和齿轮传动推出机构等。
推出距离的确定： 4.1.2 推出距离的确定：
在推出元件的作用下，铸件与其相应的成形零件表面的直线位移或角位 位移称为推出距离。 推出距离的确定如图 5-2 所示 （参考文献 【1】 1.6-2） 表 。 当抽芯或压铸模结构
等方面需要增大推出距离时，允许推出距离相应增大。
图 4-2 推出距离的确定
由于铸件的结构要求， 本模具取推出距离 S=50mm,就能将铸件从模具型芯出。
4.1.3 推出机构的确定
根据模具结构，本模具采用推杆推出机构 推杆推出机构如图 5-3 所示，大部分推杆推出机构采用圆形推杆，圆形推杆 形状简单，制造方便，推杆位置可以根据铸件对型芯包紧力的大小及推出力是否 均匀来确定，它动作简单、安全可靠，不易发生故障，故使用最广泛。但由于推 杆直接作用于铸件表面，在铸件上会留下推出痕迹，影响铸件的表面质量，而且 推杆截面积较小，推出时单位面积所承受的力较大，如果推杆设置不当，易使铸 件变形或局部破坏。
1-推杆
图 4-3 推杆推出机构的组成 2-复位杆 3-推杆导柱 4-挡板导套 5-推杆固定板 6-推板 7-挡圈
推杆推出部位的设置如下 ①推杆应合理布置，使铸件各部位所受推力均衡。 ②铸件有深腔和包紧力大的部位，要选择正确的推杆直径和数量，同时 推杆兼排气、溢流的作用。 ③避免在铸件重要的表面和基准面设置推杆，可在增设的溢流槽上增设 推杆。 ④推杆的推出位置应尽可能避免与活动型芯发生干涉。 ⑤必要时，在流道上合理布置推杆，有分流锥时，在分流锥部位设置推 杆。 ⑥推杆的布置应使压铸模的成形零件有足够的强度。 ⑦推杆直径 d 应比成形尺寸 d0 小 0.4～0.6mm， 推杆边缘与成形立壁保持 一个小距离，形成一个小台阶，可以避免金属的窜入。 本模具推出机构为机动，利用开模动作，由推板带动推杆将铸件推出， 且用圆锥销止转，推杆和复位杆位置尺寸详见零件图
4.1.4 推杆的尺寸计算
推杆截面积计算（参考文献【1】1.6-2）
A≥
Ft = 102.5 mm 2 n[ p ]
查参考文献【1】表 1.6-8，所以取推杆直径 d= Φ10 mm
4.1.5 推出机构的复位
在压铸的每一个循环中，推出机构推出铸件后，都必须准确回到原来的 位置。这一动作由复位机构来实现。 查参考文献【1】表 1.6-23，本模具采用复位杆模内复位形式，复位杆 的尺寸查参考文献【1】表 1.6-25 确定，如图 4-4 所示。
图 4-4
复位机构的定位采用限位钉，其尺寸查参考文献【1】表 1.6-26， 如图 4-5 所示
图 4-5
4.2 抽芯机构的设计
确定抽芯数量， 4.2.1 确定抽芯数量，选用合理的抽芯方案
根据铸件自身的特点，此铸件可利用压铸机的开模动作和开模力进行抽 芯，无需增设抽芯机构，增加模具复杂度。
4.2.2 抽芯力的计算
已知定模型芯周长 S1=2πR=108mm，查参考文献【1】图 1.5-3 得抽芯 3.5 × 23 = 8.05 kN。 力 3.5kN,所以 F 抽= 同理可得动模型芯周长为 420.8mm, 10 25 × 9 = 22.5 kN。均 查参考文献【1】图 1.5-3 得抽芯力为 9kN，所以 F 抽= 10 小于开模力。 所以当开模时， 动模型芯可以依靠抽芯力将铸件从定模中拉出， 故此设计是合适的。
第 5 章 数控加工
5.1 型芯的数控加工
5.1.1 型心零件的工艺分析
1） 确定毛坯类型 （1）铣削零件毛坯类型：圆柱 （2）零件材料：3Cr2W8V （3）制造方法：型材 2） 数控加工工艺分析 零件被加工部分的各尺寸、形位等要求一般。工件复杂程度一般，包含 了平面、圆弧表面、内外轮廓以及三维曲面的加工。零件的成型表面的表面 粗糙度要求较高，Ra 为 0.8，需要精铣和研磨，其余面粗糙度为 1.6 到 3.2 之间，只需要精加工即可。 选用通用虎钳工件， 校正虎钳， 使之与工作 Z 轴垂直。 采用试切法对刀， 找正工件 X、Y、Z 轴零点，零点位于工件上下端面的中心位置，设置 Z 轴 零点与机械原点重合，刀具长度补偿利用 X 轴定位器设定；有时也可不使用 刀具半径补偿功能，而根据不同刀具没定多个工件坐标系零点进行编程加工。
5.1.2 型芯的 UG 建模
UG 具有丰富的曲面建模工具。包括直纹面、扫描面、通过一组曲线的自由曲 面、通过两组类正交曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、标准二次曲线方法放 样、等半径和变半径倒圆、广义二次曲线倒圆、两张及多张曲面间的光顺桥 接、动态拉动调整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁减、编辑、点云生成、 曲面编辑。 1)画草图，如图 5-1 所示。
图 5-1 2）回转
图 5-2
3)画草图
图 5-3
4)拉伸求差及拔模
图 5-4
5.1.3 型芯零件的 CAM
1） 切削参数的选择 各工序及刀具的切削参数见下表 7-2 所示：
表 7-2 各工序及刀具的切削参数
加工步骤 序 号 1 2 加工内容 粗铣轮廓 精铣轮廓
刀具与切削参数 刀具规格 主轴转速 进给速度 vt 类型 材料 n r/min mm/min Φ6mm 立铣刀 Φ6mm 球头刀 高 速 钢 1300 2000 800 700
2） 刀具路径的生成及加工仿真 工步 1：粗铣上轮廓； 加工方式：型腔铣； 刀具选择：Φ6mm 立铣刀；
切削参数： 进给率 800、 每刀深度 0.6mm、 提刀速度 800、 主轴转速 1300、 加工预留量 0.15mm、最大切削间距 0.5。 在 UG 内进入加工界面，进行数控加工仿真。 1）创建加工程序，如图 5-6 所示。
图 5-6 2）创建Φ6mm 立铣刀刀具
图 5-7
图 5-8 3）创建加工几何体
图 5-9
4）创建型腔铣粗加工操作，刀具和几何体选用刚才创建的，如图 5-10 所示。
图 5-10 5)进入型腔铣加工界面，依次指定部件、毛坯和切削区域。如下图所示。
图 5-11
6）设置切削参数和加工余量
图 5-12 7）设置进刀退刀类型等非切削移动参数。
图 5-13 8）设置进给和速度参数。
图 5-14 9)生成刀轨
图 5-15
10)加工仿真
图 5-16 加工仿真效果如图 5-17 所示
图 5-17
工步 2：精铣上轮廓； 加工方式：型腔铣； 刀具选择：Φ6mm 球头铣刀； 切削参数：进给率 700、每刀深度 0.4mm、提刀速度 800、主轴转速 2000、 加工预留量 0.05、最大切削间距 0.5； 1) 复制、粗加工刀具路径如图 5-18 所示。
图 5-18 2）编辑复制出来的路径，进入型腔铣加工界面，编辑精加工刀具Φ10mm 球头铣 刀，如下图所示。
图 5-19 3）选择切削方式和切削用量
图 5-20 4）设置切削参数
图 5-21
5）设置非切削移动，进刀类型为沿形状斜进刀。
图 5-21
6）设置进给和速度
图 5-22 7)生成刀具路径
图 5-23 8）加工仿真如图 5-24 所示，其中未加工部分为粗加工以加工表面，，已达精度 要求，故不作考虑。
图 5-24
9） 程序导出 程序导出方式为后处理，如下图所示。
图 5-25 导出程序如下：
TOOL PATH/CAV-ROU,TOOL,D6 TLDATA/MILL,6.0000,0.0000,75.0000,0.0000,0.0000 MSYS/-17.7058,-10.0000,0.0000,0.0000000,0.0000000,1.0000000,1.0000000,0.0000000,0.00000 00 $$ centerline data PAINT/PATH PAINT/SPEED,10 LOAD/TOOL,1,ADJUST,1
……
GOTO/-7.6623,-3.5745,-40.0000 GOTO/-7.6623,-3.5745,-37.0000 PAINT/COLOR,211 RAPID GOTO/-7.6623,-3.5745,20.0000 PAINT/SPEED,10 PAINT/TOOL,NOMORE END-OF-PATH
5.2 定模型芯的数控加工 5.2 定模型芯的数控加工
5.2 定模型心零件的工艺分析 5.2.1 定模型心零件的工艺分析
1） 确定毛坯类型 （1）铣削零件毛坯类型：棒料 （2）零件材料：3Cr2W8V （3）制造方法：型材 2） 数控加工工艺分析 零件被加工部分的各尺寸、形位等要求一般。工件复杂程度一般，包含 了平面、圆弧表面、内外轮廓以及三维曲面的加工。零件的成型表面和与压 室连接的孔内表面和台阶面的表面粗糙度要求较高，Ra 为 0.8，需要精铣和 研磨，其余面粗糙度为 1.6 到 3.2 之间，只需要精加工即可。 选用通用虎钳工件， 校正虎钳， 使之与工作 Z 轴垂直。 采用试切法对刀， 找正工件 X、Y、Z 轴零点，零点位于工件上下端面的中心位置，设置 Z 轴 零点与机械原点重合，刀具长度补偿利用 X 轴定位器设定；有时也可不使用 刀具半径补偿功能，而根据不同刀具没定多个工件坐标系零点进行编程加工。
5.2 5.2.2 型芯的 UG 建模
1）草图
图 5-26
2）回转
图 5-27
3）画草图、打孔，如图 5-28 所示。
图 5-28
4）拉伸求差，如图 5-29 所示
图 5-29
定模型芯零件的 5.2.3 定模型芯零件的 CAM
1） 切削参数的选择 各工序及刀具的切削参数见下表 7-2 所示：
表 7-2 各工序及刀具的切削参数
加工步骤 序 号 1 加工内容 粗铣轮廓
刀具与切削参数 刀具规格 主轴转速 进给速度 vt 类型 材料 n r/min mm/min
Φ3mm 立铣刀
高 速 钢
1300
800
2） 刀具路径的生成及加工仿真 工步 1：粗铣上外轮廓；
加工方式：型腔铣； 刀具选择：Φ6mm 立铣刀； 切削参数： 进给率 800、 每刀深度 0.6mm、 提刀速度 800、 主轴转速 1300、 加工预留量 0.15mm、最大切削间距 0.5。 在 UG 内进入加工界面，进行数控加工仿真。 其参数设置步骤同 5.1 动模型芯的数控加工。 生成的刀具路径图如和加工仿真图如下。
图 5-29
9） 程序导出 程序导出方式为后处理，如下图所示。
图 5-25 导出程序如下：
N0010 G00 G90 X-4.4172 Y0.0 U0.0 V0.0 N0020 G01 N0030 X-4.305 N0040 G02 I-4.305 J0.0 N0050 G01 X-4.246 N0060 G02 I-4.246 N0070 G01 X-4.1869 N0080 G02 I-4.1869 N0090 G01 X-4.1279 N0100 G02 I-4.1279
……
N8290 G01 X.915 N8300 G03 I.915 N8310 G01 X.9741 N8320 G03 I.9741 N8330 G01 X1.0331 N8340 G03 I1.0331 N8350 G01 X1.0922 N8360 G03 I1.0922 N8370 G01 X1.0331 N8380 G00 N8390 M02
小
结
毕业设计是我们理论练习实际的一次尝试， 是将我们大学期间学到的知识的 一次系统性的总结， 同时这也是我们走向社会前最联系到实际生产中的的一次设 计尝试，通过这次课程设计对我们大学四年来所学知识做出了系统检验和巩固， 是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程． 在这次压铸模具设计中，我在多方面都有所提高。这次电动机端盖压铸模设 计，综合运用了多方面的理论和生产实际知识，从而提高了我独立思考以及查阅 资料整理筛选资料的能力，巩固与扩充了所学的内容，掌握了模具设计的基本方 法和步骤。本次电动机端盖的设计从零件的工艺分析，到压铸机的选择，再到压 铸模具的总体设计以及最后的 CAM 仿真，每一步都经过了频繁的查阅参考设计 资料，力争把设计做到更好。在绘图过程中使用了 UG、CAXA 等制图软件，这些 均提高了我的绘图能力，熟悉了规范和标准。在这次设计中，通过老师的指导以 及和同学的探讨，我学到了设计压铸模具时应该主意的相关事项，最重要的是学 到了怎样去思考，怎样去整理思路，怎样去通过查阅筛选自己所需要的资料来完 成课题。 在本次的设计过程中，我也发现了许多不足，尤其是对表面处理这一块还不 太清楚，同时还欠缺对实际生产中的许多细节考虑等等，这些，我会通过我在以 后的工作和学习当中进行改善。
参考文献
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