电池板底座铝压铸模设计

[摘 要]本套模具是一付铝压铸模具，课题来源于企业，产品是太阳能路灯底座，本文详细的介绍了从产品到模具的整个设计流程，分为以下几个部分：铸件结构及工艺分析、模具分型面的设计、模具浇注系统与排气系统的设计、模具结构及抽芯机构的设计、 模架的选用、合模导向机构的选择、顶出机构的设计等环节。

[摘 要]模具结构、抽芯机构、顶出机构

中图分类号：TG315.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0006-02

一、 引言

铝压铸件被广泛应用于汽车制造、内燃机生产、摩托车制造、电动机制造、油泵制造、传动机械制造、精密仪器、园林美化、电力建设、建筑装饰等各个行业。目前压铸所采用的金属主要是各种合金，其中铝合金占比列最高（30%-60%），锌合金次之。压铸件除了满足使用要求外，同时应该满足成型工艺要求，并且尽量做到模具结构简单、生产成本低，达到设计的合理性、工艺性、可制造性、经济性。由于金属铝及铝合金具有很好的流动性和可塑性，而且铸造加工是在有压力的压铸机中铸造，因此铝压铸件可以做出各种较复杂的形状，也可作出较高的精度和光洁度，从而很大程度的减少了铸件的机械加工量和金属铝或铝合金的铸造余量，不仅节约了电力、金属材料、还大大节约了劳动成本；而铝及铝合金具有优良的导热性，较小的比重和高可加工性。

二、铸件的结构及成型工艺性分析

（如图2-1所示）

2.1 铸件材料：国标 YL113、美国标准383、不透明、银灰

2.2 结构分析如下：

1）该铸件为太阳能电能路灯电池板的底座，要保证两孔有好的光滑度，在模具设计和制造上要有精密的定位措施和良好的加工工艺。

2）铸件外形盖子类零件，且侧面要进行侧抽，表面质量要求也较高，不能有明显接痕。

3）.成型工艺性分析如下：

1）精度等级。采用一般精度10级。其脱模斜度为1度

三、 铝合金注铸成型过程及工艺参数

3.1填充时间金属液自内浇口开始进入型腔到充满压铸型（模）型腔的过程所需的时间，称为填充时间。填充时间应以"金属液尚未凝固而填充完毕"为前提。影响填充时间的因素为：金属液的过热度；浇注温度；压铸型（模）温度；排气效果；涂料隔热性与厚度等，更具实际尺寸参考表格，得出壁厚为5mm厚的压铸机填充时间为0.070-0.0160/s。

3.2 持压时间

金属液充满型腔之后，在压力作用下，使铸件完全凝固，这段时间称为持压时间，持压时间的大小与铸件壁厚和金属结晶温度有关，所以壁厚为5mm的铝压铸起持压时间为6秒。

3.3 留型（模）时间

从持压终了至开型（模）顶出铸件为止的时间称为留型（模）时间。留型（模）时间根据合金性质、铸件壁厚和结构特性确定，通常以铸件顶出不变形、不开裂的最短时间为宜，因此留模时间以表格为25s。

3.4 浇注温度

一般指金属液浇入压射室至填充型腔时段内的平均温度，又称为熔融金属温度，通常在保证填充成形和达到质量要求的前提下，采用尽可能低的温度，一般以高于压铸合金液相线温度10～20℃为宜。铝合金为620～720℃。

压铸合金的压铸型（模）工作温度如下：铝合金为210～300℃

4.分型面位置的确定

根据铸件结构形式，分型面选在最大轮廓处

5.流道系统及排气系统

浇注系统和排溢系统在整个型腔充填过程中是一个不可分割的整体，它包括直浇道、横浇道、内浇口以及溢流排气系统等。

6.确定型腔数量及排列方式

由于产品的外径尺寸达到120mm，故模具采用一出一形式。

7.模具抽芯结构形式的确定

该铸件外观质量要求较高，故型芯、型腔采用嵌入式，而侧向成型采用斜导柱式抽芯。

7.1 侧向分型与抽芯机构类型的确定

该套模具采用机动侧抽机构，其驱动方式为滑块+斜导住。

7.2 抽芯距确定与抽芯力的计算

1）抽芯距的确定

为了安全起见，侧向抽芯离通常比铸件上的侧孔，侧凹的深度或侧向凸台的高度大2～3mm。即：抽芯距S=S1+2～3=21.12+（2～3）≈25mm

7.3 斜导柱和斜滑块的设计

7.3.1斜导柱的结构设计

斜导柱的形状如图所示，其工作端的端部可以设计成锥台形。

设计成锥台形时必须注意斜角θ应大于斜导柱倾斜角α，一般θ=α+2°～3°，以免端部锥台也参与侧抽芯，导致滑块停留在不符合原设计计算的要求，为了减少斜导柱与滑块上斜导孔之间的摩擦，可在斜导柱工作长度部分的外圆轮廓铣出两个对称平面。

斜导柱的材料选为T10A碳素工具钢，热处理硬度为HRC≥55，表面粗糙度Ra≤0.8μm。

7.3.2斜导柱计算

通过三角函数关系得出斜导柱角度为20度，长为200mm 。

斜导柱与其固定的模板之间采用过盈配合H7/n6，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合H11/b11，或者两者之间保留0.3～0.8mm间隙。

7.3.3斜滑块的结构设计

滑块的结构形状可以根据具体铸件和模具结构灵活设计，它可分为整体式和组合式两种。

在一般的设计中，把侧向型芯或侧向成型块和滑块分开加工，然后在装配在一起（这就是组合式结构）。采用组合式结构可以节省优质钢材，且加工容易

8.所需注射量的计算

8.1 铸件质量、体积计算

对于该设计提供了铸件图样，据此建立铸件模型并对此模型分析得：

铸件体积：V1≈26cm？.

铸件质量：m1=ρ・V1=26×27=702g

8.2 该模具一次注射所需铝料

体积：V0=26cm？.

质量：m0=702g.

9.压铸机机型号的选定

压铸件选用压铸机的计算公式如下：

压铸机锁模力（t）=1.4*铸件投影面积*比压

铸件投影面积――压铸件的正投影面积*模数（CM2）

比压――选600～800（Bar）

1.4――系数，补偿浇道和渣包的投影面积和增加保险系数

类型：卧式冷压压铸机

10.模架的确定和标准件的选用

1.定模座板（500mm×500mm，厚35mm）2件，模腿（70mm×500mm，厚130mm）1件。

2.动模板（500mm×450mm，厚100mm）1件，定模板（500mm×450mm，厚120mm）1件。

3.推板（260mm×500mm，厚30mm）1件，推杆固定板（260mm×500mm，厚40mm）1件。

11.合模导向机构的设计

11.1导向机构的总体设计

1）导向零件应合理均匀分布在模具分型面的四周，其中心到模具边缘距离通常为导柱直径的1～1.5倍，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套后变形。

11.2导柱设计

1） 导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7的间隙配。

2）为了导柱能顺利地进入导向孔，导柱的端部常做成圆锥形或球形的先导部分。

11.3导套设计

1）结构形式。采用直导套；

2） 导套孔的滑动部分按H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为Ra=0.4μm。导套外径与模板一端采用H7/k6配合；

12.脱模推出机构的设计

12.1脱模推出机构的设计原则

铸件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定铸件的质量。

12.2铸件推出的基本方式

1）推杆推出

常用的推杆形式有圆形、矩形、阶梯形。

12.3铸件的推出机构

1）带肩的阶梯推杆，如图所示。

该铸件由19根直推杆推出。

2）推杆直径与模板上的推杆孔采用H7/f6间隙配合。

3）通常推杆装入模具后，其端面应与型腔底面平齐或高出型腔底面0.05mm～0.10mm。

4）推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙（由于该套模具铸件的16根推杆分布比较紧凑，故采用单边0.25mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因各板上的推杆孔加工误差引起的轴线不一致而发生卡死现象）。

13.模具前、后模3D视图

13.1动模部分结构示意图 、定模部分结构示意图

14.总结

模具装配试模完毕之后，模具进入正式工作状态，其基本工作过程如下：

1.清理模具型芯、型腔，进行适当的预热，并喷上涂料。

2.对铸料进行加热达到注射条件，装入料斗。

3.合模、锁紧模具。

4.注射过程包括充模、保压、冷却和脱模。

5.脱模过程：

开模时，动模向后移动，使动、定模分开，斜导柱驱动滑块，使它在动模板的导滑槽内作侧向抽芯，滑块侧向抽芯距离由弹簧钢珠保证，在侧向抽芯结束后，由于动模型腔和型芯的包芯力下，使铸件留在动模一侧。开模到位后，注射机顶杆推动推板固定板前移，并带动推杆将铸件推离动模型腔。取出铸件即完成一个工作循环。

合模前，注射机推杆退回，复位杆使推板带动推杆先复位。合模时，斜导柱使滑块复位，同时复位杆使推出机构复位到位。

作者简介：

姓名：王洋，1981年7月出生，性别男，民族汉，睢宁籍贯江苏徐州，学历本科，职称中级，工作单位宁波技师学院，单位所在浙江省宁波市，研究方向模具设计制造，邮编315000。