压铸模具设计标准课件.ppt

压铸模具设计标准,BU6工程部：王伟,目 录,模具设计职责模具设计工作流程压铸模具设计模仁设计浇注系统设计溢流系统设计排气系统设计冷却系统设计顶出系统设计,模具设计图面制作要求3D设计标准模具零件钢材的选用模具设计检查项目,工作职责,1. 模具的工艺设计2. 模具的流道分析3. 组织召开模具设计方案的评审及改进4. 与工程、现场钳工、工作的沟通和协调5. 模具物料清单的制定和修改，以及订购标准6. 模模仁和模架的制定、请购及修改7. 模具图纸的制作、发放、及修改8. 模具产品图的资料管理9. 追踪和了解现场模具加工状况10.模具设变、修模、改模的检讨和定案工作11.日常模具设变、修模、改模的技术支持及协调12.设计科工作的环境5S保持13.设计科新进工程师的培训14.制定模具标准制度15.本部门的设计任务和计划,模具设计课工作职责,主要根据客户提供的3D产品资料按计划进行产品分析处理（修面，改出模角等），给出设计评估报告及建议。根据2D模具结构图进行分模，保证客户图纸尺寸公差，并对所分出的3D模图负责。,工作职责,模具设计工程师职责,主要根据客户提供的产品及图纸资料按计划进行模具结构图的设计，模胚和材料和订购，以及按照标准绘制所有的零件加工图纸。并对所绘制的图纸负责。,工作职责,模具设计助理工程师职责,产品工程部 设计课长 设计工程师 CNC编程 模具制作,模具设计工作流程,模具设计工作流程,模具设计工作流程,内部加工图纸发放流程,2.2 设计图挡存放路径,模具设计工作流程,设计图档存放路径,压铸模具设计,模具应有足够的刚性，在承受压铸机锁模力的情下不会变形。模具不宜过于笨重，以方便装卸、修理和搬运，并减轻压铸机负荷模穴的压力中心应尽可能接近压铸机合模力的中心以防压铸机受力不均，造成锁模不紧，铸件产生毛边。模具的外形要考虑到与压铸机规格的配合 ： a.模具的长宽不要与顶杆干涉。 b.模具的总厚度不要太厚或太薄，超出压铸机可夹持的范围。 c.注意与料管（冷室机）或喷嘴（热室机）之配合。 d.当使用拉杆拉回顶出机构时，注意拉杆之尺寸与位置之配合。5.为便于模具的搬运和装配，在定模和动模上方及两侧应钻螺丝孔，以便可旋入吊环螺丝。,压铸模具设计,压铸模具结构设计要点,1. 接受客户产品图进行初步的评审，产品问题点提出，确认模具结构2. 3D图档转换为2D图档3. 2D图乘缩水（附常用材质缩水）再镜像后，根据提供 的资料确认模具的穴数和排位,常用材料缩水率对应表（仅供参考）,压铸模具设计,组立图的绘制,4. 2D和3D人员检讨好产品的分型面及拆模基准5. 根据检讨的工艺资料开始进行流道、溢流井、排气和结构设计（滑块、斜梢）6. 滑块行程产品的实际脱模行程+23MM，斜梢的行程产品的实际脱模行程加12MM7. 根据分型面、拆模基准、排位确定模仁、模坯大小；进行水路、顶针、螺丝、模仁镶件设计，注意相互间不能干涉。顶针选用标准，不能用非标件，圆顶针最大不能超过12MM，最小不能低于3MM，小于2MM时使用双托顶针，水路孔直径常用规格为8MM、10MM。模仁螺丝规格为M8、M10、M128. 分流锥和唧嘴（浇口尺寸根据提供的机台吨位设计）、定位环设计,压铸模具设计,组立图的绘制,根据提供的机台资料进行模具顶棍孔和强制回位拉杆螺丝孔的设计。撑头的设计，排布的原则为受力大的部位（如浇口部位）。应产品需要有斜顶、顶块双托顶针、扁顶针的模具须增加限位柱来控制顶出行程，以避免在生产过程中撞坏顶针和模具。在完成上述的设计后增加模具保护柱和锁模块，以便于模具的放置和装卸。组织相关人员对模具进行初审评估，确认模具设计的可行性及不足之处。更改后再次评审，确认最终的方案。模具的备料、模坯的订购。模仁水路顶针、线割图的发放。组立图，材料表的发放。零件图发放和订购（如双托顶针、扁顶、唧嘴）。2D、3D图存档。,压铸模具设计,组立图的绘制,压铸模具视图的摆放，根据模具的复杂程度来选择基本的视图摆放方式（标准一和标准二），可以根据需要增加局部视图或剖面图。,标准一,压铸模具设计,模具视图摆放标准,标准二,设计码模坑的位置及形式(非标直身模）码模坑在上下侧（非标直身模）与标准直身模（码模坑在左右侧）只有方铁的排布不同，其它结构按标准模架设计。注意组立图中要注明天地侧。,压铸模具设计,码模坑的设计,标准一,天侧（TOP）,天侧（TOP）,标准二,所有模具公母模板至少需要做2个20敲模孔,敲模孔,压铸模具设计,敲模孔的设计,EGP位置,模架设计时一定要根据提供压铸机的吨位来选择模架外形大小及模具的总高，不能超出压铸机的容模量模架设计时要增加EGP（数量为2个或4个，具体拫据模架的大小而定）,压铸模具设计,压铸模模架设计,上下顶针板螺丝的排布原则为螺丝之间距离100MM当上下顶针板的规格很大时增加中间一排螺丝孔以防止顶针板变形,压铸模具设计,压铸模模架的设计,由于目前的下顶针板没有采用热处理工艺，为防止下顶针板变形，5050（不含）以上模胚下顶针板在标准厚度增加10MM,压铸模具设计,压铸模模架的设计,为了便于上下顶针板搬运和装卸，两侧边增加工艺螺丝孔高度位置为1/2顶针板厚度,压铸模具设计,压铸模模架的设计,模架的外形规格大于4040时，为了便于搬运和装卸，4面加工吊模螺丝孔，在无其他零件的干涉的情况下位置为4边的中心，高度位置为模板厚度的1/2,压铸模具设计,压铸模模架的设计,为了便于模具搬运及装卸在方铁两侧增加工艺螺丝孔,压铸模具设计,压铸模模架的设计,为了便于配模的方便，模板四个角加工出撬模角，大小按模架而定，深度为812MM。,撬模角,压铸模具设计,压铸模模架的设计,所有模具地侧设计50*60保护脚,若有油缸保护脚长度根据油缸长度确定,模具地侧有水管、弹簧、油压缸等，需要设计保护脚。,压铸模具设计,压铸模模架的设计,顶出位置及拉杆牙,具体按照设备资料设计。过孔直径25mm,11. 顶出位置及拉杆牙符合机台要求,压铸模具设计,压铸模模架的设计,压铸模具导柱和导套的设计。导柱、导套在设计时需要反装设计，避免取料时干涉。导柱上加油槽，并使用自润滑导套。,自润滑导套,压铸模具设计,压铸模模架的设计,压铸模具公、母模板之间的间隙的设计。原则为0.4，但如果产品的分型面有高低差比较大的情况，可以视情况加大。,B板,A板,压铸模具设计,压铸模模架的设计,压铸模胚中，吊环标准，吊环大小依据模具重量来选择,压铸模具设计,压铸模模架的设计,压铸模胚中锁模块的设计。每套模具必须设计锁模快，大小按标准使用,锁模块标准,压铸模具设计,压铸模模架的设计,模仁与模胚间的转角配合为R16与R15，模仁需要做防呆设计，防呆测模仁与模胚间的转角配合为R13与R12。原则是压铸模具分型面上零件的配合不能有间隙。,压铸模具设计,压铸模模架的设计,压铸模胚中，吊环标准，吊环大小依据模具重量来选择,压铸模具设计,压铸模模架的设计,压铸模胚中锁模块的设计。每套模具必须设计锁模快，大小按标准使用,锁模块标准,压铸模具设计,压铸模模架的设计,压铸模胚中铭牌的标示，为了模具便于管理，现规定在模具的操作侧，模脚上做出铭牌凹槽及天侧的箭头标示,压铸模具设计,压铸模模架的设计,依据成品尺寸确认模仁及模座之大小是否合适。仔细分析成品图及开模检讨资料。成品图需加缩水、镜射后，方可放入模具图中,成品基准，需标示在模具图上，并注明与模具中心尺寸大小。绘草图检讨。,A取值一般为50-80MM，如有滑块为100MM左右；成品尺寸150X150；C20MM，则B取值一般为35-40MM，D取值一般为40-50MM。D取值一般为C+30-40MM。E取值 公模部分一般大于2D；母 模部分一般略小于2D。E取值母模为2D,公模取2D+20-30,压铸模具设计,压铸模排位设计,压铸模胚中，模脚与撑头的设计，撑头的直径至少要40.0mm，高度模脚高度0.20mm。,压铸模具设计,压铸模排位设计,压铸模具模板厚度的设计。必须用下面公式进行核算，保证模板强度。,模板底部厚度计算公式P:铸造压力（kg/cm2）h：外模底部厚度（mm）L：模脚间距（mm）a：成品长度（mm）b：成品宽度（mm）B：外膜宽度（mm）E：钢材的杨氏模数2.1106 kg/cm2 d：外膜在开模方向的最大变形量（mm），一般取d0.05mm。,压铸模具设计,压铸模排位设计,压铸模胚中，夹模槽的标准位25*25(mm)，距离装夹面为25mm。,压铸模具设计,压铸模排位设计,根据模具大小合理选择压铸机,模具不能与所选择压铸机格林柱干涉模具在压铸机可夹持范围模具水路、油路接口规格数量满足设备条件油缸控制系统符合设备条件模具安装后,应在压铸机中间,压铸模具设计,压铸机的选择,模仁上必须有基准、模具号及零件名称，零件材质(零件图中要注明材质的热处理硬度）,压铸模具设计,压铸模模仁的设计,为了避免模具装配错位及加工方便，公模仁选择右下角为基准角，母模仁选择左下角为基准角。,公模仁,母模仁,压铸模具设计,压铸模模仁的设计,量产模具的模仁应采用表面氮化处理以增强使用寿命。锁模仁螺丝尽量选择M10或M12，位置应排布合理,遵循同一种倍数关系。在模仁水孔处必须表示清楚是塞铜还是攻螺丝牙（PT1/8,PT1/4,PT3/8)，每一条循环水路的进出要表达清楚。在模具难加工到部位（a）、筋位深（b）、局部有很高凸台（c）的地方增加镶件以便于加工和排气，利于成形,压铸模具设计,压铸模模仁的设计,模仁上顶针、扁顶针排布应考虑顶出平衡,离成品边缘（RIB）至少有2MM以上，顶针最大不宜超过12MM（小于2MM使用双托顶针），不能使用非标顶针，在模具加工中距产品15MM为顶针配合尺寸，其余可做避空。,压铸模具设计,压铸模模仁的设计,镶件材料应与模仁的材质相同，有特殊要求的除外。圆形的镶件均用SKD61真空热处理，其它零件材质也要明确。模具中的结构如滑块、斜梢，脱模行程应为产品的实际行程2-5MM，大滑块背面增加耐磨板，有多支斜梢时应保证能同时脱模。有双托顶针或扁顶时应增加限位柱来控制行程，以防止顶出行程过大而造成损坏，同时订购时尽量使用标准。模仁的插破面斜度最小3度，靠破面和插破面分别用不同的颜色区分。在线割图中要增加技术要求：表面粗糙度、外形尺寸公差。所有的镁合金模具在浇口处设计定位环，具体尽寸根据机台吨位来设计（提供2D图面）。模仁中同一种零件不同的规格要表示清楚：如螺丝、顶针、模仁的重量超过20KG应增加工艺螺丝孔，以便于搬运。在模仁中有产品公差要求的部位应注明或表达清楚。模仁的大小和厚度应取整数以便于加工。,压铸模具设计,压铸模模仁的设计,同一零件的标数基准要一致，同一尺寸标注几个视图要一样。,19 BOSS孔底部可做成圆入子, 入子尺寸取整数遵循内大外小的原则. 入子与模仁间隙不超过0.0130.025mm。,压铸模具设计,压铸模模仁的设计,BOSS长径比一般不超过8。长径比超过4时, 为便于充填, 开口周围倒0.30.5 C角或R角。RIB,定位柱肉厚一般不低于过0.5mm, 长径比一般不超过15, 长径比超过5时, 开口周围倒0.20.3 C角或R角. 长径比=B/A或D/C。,产品肉厚尽可能均匀. 产品肉厚比超过1.2时, 不可直角转折, 须用R,角度或曲面过渡, 以利淌流.产品肉厚比超过2.0时, 一般要做偷肉, 以防产生消水现象;,压铸模具设计,压铸模模仁的设计,当成品上的靠破孔很多時，应将靠破面设置在孔的三分之二处(距公模侧),开模時,使开模力大部分集中于公模侧,防止成品粘在母模;另外,为防止合模时母模合不准,而在中间跑毛边影响外观,应将公模侧孔径单边做大0.05-0.1mm.如图:,压铸模具设计,压铸模模仁的设计,压铸模具模仁螺丝的设计。螺丝的中心位置距离模仁边为1.5倍的螺丝直径。螺丝与螺丝间的距离，以5、10的倍数设计，同一块模仁当中尽量选择一种倍数关系设计。,压铸模具设计,压铸模模仁的设计,当设计流到系统时，首先要确定要以何种充填模式来充填铸件，然后再来设计可达到我们想要的填充模式的流道。充填模式有两种基本的模式 1）横越式常用于平板的充填。 2）漩涡式充填常用于中央有孔的图形铸件,浇注系统设计,填充模式,（1）,（2）,对多型腔布置，要尽量用平衡式分流道，即保证每个型腔浇口位置相同且分流道长短一致。热量及压力、损失量小，流道应尽量减短，断面尺寸尽可能大，尽量减少弯折，表面 粗糙低，但也要考虑耗料量小的问题。浇注系统应能捕集温度较低的冷料，防止其进入型腔，影响塑件质量。 浇注系统应能防止塑件出现缩水、变形、尺寸偏差等各种缺陷。浇口切断要方便，并不影响产品外观。 提高生产效率，尽可能使塑件减少后加工，成形周期短。,浇注系统设计,填充模式原则,填充模式原则,浇流道上设计时要分析铸件的结构特点与压铸制程，确定熔汤进入模穴的位置和流向及浇流道系统个组成部分的尺寸,浇注系统设计,流道设计注意事项,浇注系统有直浇道、横浇道、内浇口组成,镁合金浇注系统直浇道与机台的配合尺寸,浇注系统设计,流道设计注意事项,浇注系统的基本形式,常用的内浇口形式分两种，一种是锥形浇口，一种是扇形浇口。,锥形流道,扇形流道,浇注系统设计,流道设计注意事项,流道形式,扇型流道特点1.适用于浇口长度受限制产品。2.浇口中间速度较快，两边低。3.浇口夹角小于90度。,浇注系统设计,流道设计注意事项,扇型浇口尺寸关系 流道面积S1：内浇口面积S2=1.5：1 流道宽度L：厚度H=3：1 扇型长度A：浇口宽度B=1.34：1,参考尺寸:,浇注系统设计,流道设计注意事项,扇形浇道由较窄的流道转变到较宽的浇口，截面积由进口到出口应减少20%40%，然后再以渐缩的方式设计浇道,浇注系统设计,流道设计注意事项,适用于较平面的铸件，可有较长的浇口，但流道所占的体积却较小,锥形流道的设计,浇注系统设计,流道设计注意事项,特性：改变流道入口面积与浇口面积的比，可以控制流动角的大小,浇注系统设计,流道设计注意事项,应在流道的尾端加入缓冲包(absorber)，否则会有激射的情形发生,浇注系统设计,流道设计注意事项,对铸件的结构、尺寸、表面以及内部质量要求、承载负荷、耐压要求、装配基准面等进行分析。根据铸件的外形尺寸、复杂程度、合金种类、铸件重量和在分型面上的投影面积等，确定使用压铸机台型号，选用适当的压室和冲头。确定金属溶液进入型腔的方向、位置和流动状态。确定浇注系统的总体结构和各组件部分的尺寸大小。,浇注系统设计的主要内容：,浇注系统设计,流道设计注意事项,内浇口的设计主要是确定内浇口位置、形状和尺寸。由于铸件的形状复杂多样，涉及的因素很多，设计时难以完全满足最佳填充要求，内浇口的截面积目前尚无切实可行的精确计算方法，因此进行内浇口设计时，必须结合实际的机台参数和模拟分析，尤其是铸件前的模拟分析是很重要的因数。,内浇口的设计,浇注系统设计,流道设计注意事项,在确定了压铸及压铸条件后,便可以开始设计流道系统。设计浇口与流道的一般原则：充填困难的地方优先考虑各浇口大小应按其主要充填部分体积依比例分配浇口位置避免在容易受阻的地方主流道、横流道、内浇口面积必须由大到小流道转弯处截面积应适度减小，避免卷入气体充填模式的原则各个充填区域尽量同时充填完毕非直接充填区域越小越好金属流动路径越短越好,浇注系统设计,流道设计注意事项,12.内浇口截面积的计算： 根据流量计算法，单位时间内相同的体积，通过不等的截面时其速度是不等的。因为体积是一定的，只要我们确定了填充时间和充填速度，所以根据以下公式可计算出内浇口的截面积Ag。,Ag-内浇口截面积（mm)G-通过内浇口的金属液质量（g)P-液态金属密度（g/cm)Vg-内浇口处金属液的流动速度（m/s）T-充填型腔的时间（s）,浇注系统设计,流道设计注意事项,13.压铸条件,确定充填时间 充填时间是指熔融金属自到达浇口(gate)起算，至模穴(cavity)及溢流井完全充填完毕为止，所经过的时间。理论上，充填时间是越短越好但实际上，充填时间受以下限制： (a)逃气 (b)模具冲蚀 (c)机械性能,浇注系统设计,流道设计注意事项,tk(TiTfSZ)/(TfTd)T 其中k0.0346 秒/mmTi熔汤进入模具温度Tf合金最低流动温度S容許凝固百分率Z转换系数oC/%Td模具温度T铸件厚度,充填时间计算公式,浇注系统设计,流道设计注意事项,确定浇口速度,浇口速度是指金属液通过浇口的速度。浇口速度与铸件壁厚、铸孔、铸件表面质量关系,设计时可参照下表: a)较高的浇口速度有较佳的雾化效果，可得较好的铸件表面。 b)较低的浇口速度铸件内部的气孔较少。,浇注系统设计,流道设计注意事项,液态金属的密度,充填速度推荐值,充填时间推荐值,浇注系统设计,流道设计注意事项,16.内浇口与产品对接的设计，共有三种基本形式,（一）,（二）,（三）,浇注系统设计,流道设计注意事项,溢流井的作用排除型腔中的气体、涂料、残渣等冷污金属液，与排气槽配合，迅速将型腔内的气体引出。控制金属液充填的流动状态，防止局部产生涡流转移缩孔、缩松、气孔和冷隔的部位调节模具各部位的温度，改善模具热平衡状态，减少铸件表面流痕、冷隔河浇不足的现象帮助铸件脱模定出，防止铸件变形或在铸件表面留有顶针痕迹,溢料系统的设计,溢流井位置溢流井应设置在充填最后到达的位置。溢流井应设置在模穴易积留空气的位置。,溢料系统的设计,3.溢流井应设置在须附加顶出位置。,溢料系统的设计,4.溢流井应设置模具须调节温度，改善模具热平衡的位置。,溢料系统的设计,溢流井的尺寸設計,溢料系统的设计,溢流井、排气槽设计尺寸,溢料系统的设计,溢流井结构设计与基本形式,台阶式,溢料系统的设计,两段式,圆柱式,单节式,立式,排气道总截面积需大于内浇口面积的1/3以上 VairAventVgAgAg=内浇口面积Vg=压铸浇口速度Avent=排气道截面积Vair=空气排出速度保险的排气道计算公式： Avent1/3Ag,排气道的面积计算,排气系统的设计,排气槽设计一般与溢流井配合，布置在溢流井的后端以加强排气。有时也模具必要部位设计独立排气槽。排气槽面积需大于内浇口面积1/3以上（A1+A2+A3）1/3Ag为避免金属液喷溅，排气道建议尺寸如下：,排气系统的设计,排气槽的设计,冷却方式有两种： 1.水冷2.油冷 镁合金的模仁冷却为油冷却，灌嘴和分流锥的冷却为水冷却。 铝合金和锌合金的冷却为水冷却。 模仁水路的排布应合理，两水孔间的距离为50MM， 离成品最佳距离为15-20MM,冷却系统的设计,功用：维持模具在压铸过程中模具温度及冷却成品,合理地设计冷却系统对提高压铸生产率，改善铸件质量及延长模具使用寿命是十分重要的。镁合金压铸模模仁接油管，控制模仁温度。,镁合金压铸模模仁接油管,镁、铝、锌压铸模具灌嘴和分流锥设计水管,冷却系统的设计,铝、锌压铸模模仁设计水管，控制模仁温度。,铝、锌压铸模具模仁设计水管,冷却系统的设计,1.水路、油路与模面及其他零件应保持一定的距离(图) (a)水路、油路与模面的距离不应少于2倍水道的直径或15mm。 (b)除特别批准外，水道与顶针或螺栓的距离应保持最少6的距离。 (c)水路、油路与模仁边缘最少要保持15mm。2.水路、油路之间应保持3至5倍水孔直直径的距离。3.每条水路、油路应保持直径一致.水孔直径8，孔牙PT1/4,冷却系统的设计,水路、油路设计注意事项,400吨以下，水孔距离产品C（1525mm），400吨以上，C选择3040mm.,冷却系统的设计,热室压铸模具浇口套采用循环冷却的方式，分流锥采用隔水片式冷却如左图所示,冷却系统的设计,水路、油路设计注意事项,冷室压铸模具浇口套采用循环冷却的方式，分流锥采用隔水片式冷却如下图所示,冷却系统的设计,水路、油路设计注意事项,布置水路时，水孔大小一般有8、10、12三种，根据模仁大小来选择,冷却系统的设计,水路、油路设计注意事项,水管接头螺纹的选用原则,选用PT型螺纹 1水管直径d8时,螺纹需采用1/8PT螺纹,螺纹底孔直径为D=8; 2水管直径8d11时,螺纹需采用1/4PT螺纹,螺纹底孔直径为D=11; 3水管直径11d15时,螺纹需采用3/8PT螺纹,螺纹底孔直径为D=15; 4水管直径15d18时,螺纹需采用1/2PT螺纹,螺纹底孔直径为D=18,冷却系统的设计,水路、油路设计注意事项,顶出系统的设计,用途：把成品从模腔推出,顶针的位置设计，必须要避免与周围镶件、水孔、螺丝等发生干涉，保持至少5.0mm的距离。顶针板的顶针孔应有单边0.25MM的避空。模板的顶针孔应有单边0.5的避空。所有顶针应用标准尺寸。所有顶针孔必须垂直及光洁度(Ra 0.25m)。压铸模,孔直径=针尺寸+0.03mm。顶针应合理分布，使铸件各部位的受力均衡。铸件有比较深的型腔和包紧力大的部位，要选择好顶针的直径和数量， 同时顶针还可以起到排气、溢流的作用。,顶出系统的设计,顶出系统设计注意事项,避免在铸件比较重要的表面和产品的基准面上设计顶针，为了平衡定出，可以在溢流槽上设计顶针。设计顶针时还应考虑模具和铸件要有足够的强度。顶针底部要有避空,与模仁配合高度15mm双节顶针、扁销需要有顶出行程并在顶针板上设计限位柱,顶出系统的设计,顶出系统设计注意事项,顶针距离产品边缘最小1MM最大2MM,顶针避空高度15MM,单边避空0.5MM,顶针距离水路、镶件5MM以上,顶针装配时须高出模面0.05-0.1,顶针排部需顶出平衡,顶出系统的设计,顶出系统设计注意事项,较深的柱位最好在柱底设计顶针，也可作排气,短柱可以在两边设计顶针，柱底加镶针，作排气,压铸模具不可设计司筒,两边设计顶针，柱底加镶针，作排气,顶出系统的设计,顶出系统设计注意事项,顶针位置避开R角,顶针到边缘必须0.2以上,顶针避免设计在此位置,顶出系统的设计,顶出系统设计注意事项,根据零件的使用性能来选择合适的加工材料，在选用材料时有个基本的原则，与胶位相接触的模具零件材料要与模仁材料相同或等同，所有直径12以下的圆针，全部用SKD61真空热处理材料，滑动件，需要有比较耐磨的性能。,压铸模具钢材选用,压铸模具材料参照表,模具设计检查项目,零件图检查项目,