模具设计论文

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模具设计论文范文第1篇

论文摘要:随着塑料工业的飞速发展及塑料制品在各个领域的推广应用，产品对模具的要求也越来越高。同时也对专业设计人员的经验提出了更高的要求，在塑料制品模具设计时制品材料的选择是决定产品性能的重要因素。还有制品壁厚等问题是辅助设计软件所不能解决的，要需要专业设计人员长时间经验的积累才能做好的。因此本文就塑料制品模具设计中若干重要问题做以简要的讨论。

在我国塑料工业发展中，计算机的应用起到了重要作用。计算机技术在模具设计领域的应用，大大缩短了模具设计时间，尤其计算机辅助工程（CAE）技术的大规模推广，解决了塑料产品开发、模具设计及产品加工中的薄弱环节。更在提高生产率、保证产品质量、降低成本等方面体现出现代科技的优越性。但是现代技术并不能替代专业设计人员的经验，在塑料模具设计时制品材料的选择是决定模具设计时模具材料选用的重要因素。怎样选用合适的材料，是模具设计中一个重要的问题。

一、塑料制品材料的选用对模具设计的影响

一般来说，并没有不好的材料，只有在特定的领域使用了错误的材料。因此，设计者必须要彻底了解各种可供选择的材料的性能，并仔细测试这些材料，研究其与各种因素对成型加工制品性能的影响。本文只就传统的热塑性材料进行分析以说明问题。在注射成型中最常用的是热塑性塑料。它又可分为无定型塑料和半结晶性塑料。这两类材料在分子结构和受结晶化影响的性能上有明显不同。一般来说，半结晶性热塑性塑料主要用于机械强度高的部件，而无定型热塑性塑料由于不易弯曲，则常被应用于外壳。这是材料选用的大框，其次，还要根据填料和增强材料继续选择。

（一）根据填料和增强材料进行选择的分析

热塑性塑料可分为未增强、玻璃纤维增强、矿物及玻璃体填充等种类产品。玻璃纤维主要用于增加强度、坚固度和提高应用温度；矿物和玻纤则具较低的增强效果，主要用于减少翘曲。玻璃纤维会影响到成型加工，尤其会对部件产生收缩和翘曲性。所以，玻璃纤维增强材料不能被未增强热塑性塑料或低含量增强材料来替代，而不会有尺寸改变。玻璃纤维的取向由流动方向决定，这将引起部件机械强度的变化。试验（从注射成型片的横向和纵向截取了10个测试条，并在同一个拉力测试仪上对它们的机械性能进行了比较）表明，对添加了30％玻璃纤维增强的热塑性聚酯树脂，其横向的拉伸强度比纵向（流动方向）低了32％，挠曲模量和冲击强度分别减少了43％和53％。

在综合考虑安全因素的强度计算中，应注意到这些损失。

在一些热塑性塑料中加入了一系列增强材料、填料和改性剂来改变它们的性质。由这些添加剂产生的性能变化必须认真地从手册或数据库中查阅，更好的是听取原材料制造厂家的专家的技术建议。以选用最为合适的材料。

（二）考虑湿度对材料性能影响

一些热塑性材料，特别是PA6和PA66，吸湿性很强。这可能会对它们的机械性能和尺寸稳定性产生较大的影响。在进行设计时，应特别注意这种性能，考虑其对产品性能的影响。

模具材料的选用取决于制品材料，细致分析制品材料后，才能在模具设计时选用最为合适的模具材料。

（三）塑料制品模具材料选用

细致分析塑料制品使用的材料后，选取最为合适的模具材料。目前我国市场常见的、适合热缩性材料的模具材料有：非合金型塑料模具钢（即碳素钢）、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢几种。在模具材料选取时，根据制品材料是否改性和增加填充剂，添加何种添加剂来选取适合的模具材料。例如：制作形状复杂的大、中型精密塑料制品时，其模具材料可选用预硬型塑料模具钢；制造复杂、精密且生产时间较长，需要高寿命模具时刻采用时效硬化型塑料模具钢。具体选用时主要还是要针对塑料制品的材料和模具预计使用情况选取。适宜的材料加上合理的设计将极大的提高模具使用周期，同时也可以提高产品质量。

二、壁厚及相关注意事项对产品性能的影响

在工程塑料零件的设计中，还有一些设计要点要经常考虑，其中对于壁厚的设计尤为重要，壁厚设计的合理与否对产品影响极大，改变一个零件的壁厚，对以下主要性能将有显著影响：零件重量、在模塑中可得到的流动长度、零件的生产周期、模塑零件的刚性、公差、零件质量，如表面光洁度、翘曲和空隙等。

（一）塑料模具设计工艺中的基础要求

在设计的最初阶段，有必要考虑一下所用材料是否可以得到所要求。流程与壁厚比率对注塑工艺中模腔填充有很大影响。如果在注塑工艺中，要得到流程长、而薄，则聚合物应具有相当的低熔融粘度（易于流动熔解）是非常必要的。为了深入了解聚合物熔化时的流动性能，可以使用一种特殊的模具来测定流程。

增加壁厚不仅决定了机械性能，还将决定成品的质量。在塑料零件的设计中，很重要的一点是尽量使均匀。同一种零件壁厚不同可引起零件的不同收缩性，根据零件刚性不同，这将导致严重的翘曲和尺寸精度问题。为取得均匀的，模制品的厚壁部分应设置模心。此举可防止形成空隙，并减少内部压力，从而使扭曲变形减至最小。零件中形成的空隙和微孔，将使横截面变窄，内应力升高，有时还存在切口效应，从而大大降低其机械性能。不同壁厚塑料制品的模具设计时，模腔的要求也不同，根据制品的要求，设计模具的模腔及脱模斜度，斜度要与塑胶制品在成型的分模或分模面相适应；是否会影响外观和壁厚尺寸的精度。

（二）热塑性塑料设计中的指标分析

热塑性塑料一般具有高的延展性和弹性，不需要像具有高刚性、低延展性和低弹性的金属一样指定严格的范围。设计者在决定热塑性塑料模具制品的成本方面起了关键作用，合理且不影响产品性能的、缩小公差，较少成本是可以实现的。一般商业上可接受的产品与标准尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但这还需要与应用时的具体要求相结合来判断。精确的模具可以有效的缩小制品公差，从而降低制品成本。因此，模具精密度对制品生产厂家具有重要意义。

三、塑料模具设计时对收缩值的考虑

为了不对塑料部件制定过分严格的范围，必须要注意一些影响塑料制品尺寸准确性的因素。模具制造的标准必须严格遵守，同时要特别注意脱模斜度的重要性，因为它决定了脱模容易与否及防翘曲性能。

还有一个与产品设计相关的重要问题是，当成型品是由不同材料或不同壁厚制成时，其模后收缩值与方向和厚度相关如果复杂的成型对加工的要求非常严格，必须要获得模具原型有关收缩值和翘曲行为的准确数据玻璃增强材料的这一性质最为明显。玻璃纤维的取向性可在水平方向和垂直方向产生具有显著性差异的收缩，从而导致尺寸不准确。塑料制品的几何形状对收缩也有影响，进而影响到产品的性能，这也是设计者值得关注的一点。因此在此类制品模具设计时要注意制品脱模收缩后的尺寸是否为产品要求尺寸，否则因制品模后收缩值的影响，极有可能导致产品尺寸不符合标准。

结论：

与产品模后性能相关问题还有许多，设计人员可以参考手册进行设计。总之，在塑料制品模具设计时要充分考虑可能影响制品尺寸、性能、外观等多方面因素，综合利弊，选用适合的材料，合理的设计，才能保证产品的性能。

参考文献

[1]张国栋.模具设计概述[J].中国模具设计，2003,6.

[2]李海龙.注塑模具设计[J].模具前沿，2005,12.

[3]肖海燕.模具设计之材料选用[J].西安机械设计，2006,1.

[4]吴利国.塑料模设计手册[M].机械工业出版社，2005,1.

模具设计论文范文第2篇

该塑件为半透明的壳体状，总体尺寸为Φ60mm×40mm，壁厚2~3mm。其材料为PP，成型性能良好，收缩率较小，流动性能中等。塑件尺寸精度要求一般，表观质量要求较高。水杯盖外表面有两个凸台结构A和B，且B上有一个侧通孔。根据上述综合分析，选择模具的整体结构为一模四腔、点浇口三板模，位于定模一侧的斜导柱抽芯机构成型侧孔，液压驱动的齿轮传动装置实现螺纹型芯旋脱杯盖以及推件板将塑件脱模。

2模具结构设计

2.1浇注系统

浇注系统的设计重点是浇口类型及其尺寸。为了保证较高的表观质量，通常选用点浇口或潜伏式浇口。考虑到水杯盖内部有旋转的螺纹型芯，所以只能选择点浇口。它既实现了浇注系统凝料的自动脱落，还具有易排气和消除熔接痕的优点。将点浇口设置在塑件几何对称平面、且位于A和B凸台中间的位置。浇口尺寸及第一级、第二级分流道尺寸均按经验数据选取，并留有一定的修模余量。

2.2成型零件

综合分析水杯盖的结构，并兼顾模具零件的加工和装配，设计时采用4个独立的整体嵌入式凹模，将其嵌入到定模板中。这样既降低了凹模的材料和加工成本，又保证了一定的强度和刚度，同时也确保塑件表面不会出现拼接缝或夹线痕迹。因为水杯盖有内螺纹，外表面非完全对称，因此模具型芯采用组合式结构，由外螺纹型芯包裹固定型芯组合而成。螺纹型芯进行旋转运动，确保其能够从杯盖上旋出；固定型芯在模具中固定不动，使水杯盖在未被推出前保持静止状态。

2.3侧抽芯机构

针对水杯盖上凸台B处直径4mm、深度12mm的侧孔成型，设计选用常见的斜导柱滑块抽芯机构。为了保证凸台表面光滑且无夹线，侧型芯采用隧道式抽芯结构。细长的侧型芯以独立的镶件与滑块连接，其最前端圆柱部分成型侧孔，而其他部位对塑件表面无任何封胶影响。非成型部分有一段锥面，是为了降低抽芯阻力，防止模仁被拖伤。在模具中，整个侧抽芯机构都在定模一侧。此时模具工作过程相对复杂，在定模和动模分开前，需要在定模一侧先进行一次分型从而完成侧抽芯过程。由于模具采用了点浇口、三板模，侧抽芯过程恰好与点浇口被拉断的过程在第一次分型时一并完成，并没有额外增加开模动作和时间。根据侧孔的深度，在抽芯距确定为15mm后，通过经验和计算确定了斜导柱倾斜角为15°、直径20mm、总长度95mm，以及完成侧抽芯所需第一次分型距离应大于56mm。

2.4自动脱螺纹机构

由于水杯盖螺纹深度较深，强度和精度较高，所以设计采用了自动化的旋转脱模法。其中，设计的细节包括传动装置、螺纹型芯的运动及旋转方向和塑件的止转。为了使螺纹型芯能平缓地旋转，防止水杯盖中的螺纹在旋脱时被拉坏，设计中选用可控的液压力而非快速的开模力来驱动齿条4，将运动传递给同一轴上的小齿轮5和大齿轮3，并由齿轮3与螺纹型芯1的轮齿啮合，带动螺纹型芯后退，最终旋出塑件。为了保证运动平稳，设计了与螺纹型芯1相配的导向元件2，其螺距和旋向应与水杯盖内螺纹相同。由于水杯盖螺纹是右旋，所以螺纹型芯1应顺时针旋转才能旋出水杯盖，而小齿轮5则逆时针旋转，齿条在液压活塞杆的牵引下应向右上角运动。

2.5推出机构

水杯盖表面质量要求较高，所以采用无推出痕迹的推件板进行脱模。为了防止磨损及节省材料，设计了单独的推件镶块，将其嵌入到推件板中用于推出塑件。为了防止推件镶块与螺纹型芯摩擦而磨损，将两者以锥面配合。模具中推件板与复位杆用螺钉连接，确保推件板推出完成后不会滑落，同时也有利于推出机构的平稳复位。

3模具工作原理

注射保压冷却后，在弹簧弹力和开闭器阻力共同作用下，模具先从分型面Ⅰ打开，点浇口被拉断与塑件分离；同时，开模力由斜导柱传至滑块和侧型芯，完成侧孔的抽芯分型运动。模具分开至定距拉杆时，分型面Ⅰ停止移动，但触动了脱凝料板，分型面Ⅱ被打开，促使浇注系统凝料自动从模具上脱落。限位套的位置限定了分型面Ⅱ的分开距离，使其无法继续分开。此时，注射机的开模力迫使开闭器分开，主分型面Ⅲ被分开，从而使包在型芯上的塑件与定模脱离。模具结束所有开模行程后，油缸通过液压力驱动齿条，并由齿轮传动使螺纹型芯旋转后退，与水杯盖中的成型螺纹脱离。接着，注射机顶杆将推出力传至复位杆，带动推件板将塑件从模具中推出。随后，油缸活塞杆回程，驱动齿条和齿轮反向运动，将螺纹型芯旋转复位。此后，模具将进行3个分型面的闭模过程，并先后完成推出机构和抽芯机构的复位。

4结语

模具设计论文范文第3篇

该合页片属铰链式弯曲件，经分析：L/d=90/2.2=40.9＞30,属细长制件，由于制件细长、材料薄、刚度差，如果采用传统的铰链加工方法分预弯和卷圆两道工序弯曲，则在卷圆弯曲过程中当板料受到挤压和弯曲作用时，极易因弯曲和振动而失稳，致使制件不易达到理想的形状精度和表面质量；还会因弯曲、圆度和直线度误差，以及表面划伤等瑕疵而报废；或者由于失稳，致成形失败。其次铰链卷圆件的回跳在所难免，要满足卷圆内径公差要求较为困难。所以，该制件的工艺性不好，加工难度大，在成形方法和工装设计中必须着重考虑。

2传统的铰链加工方法存在的问题

资料介绍，对于r=（0.6~3.5）t的铰链件，常用推卷的方法弯曲成形。弯曲成形一般分为两道工序，首先将毛坯头部预压弯，然后再卷圆。立式结构较简单，便于制模和弯曲成形，但此工艺方法和模具只适用于材料较厚且长度较短的铰链件。对本合页片由于材料较薄，长径比大于30，显然不适合。卧式模具结构是利用斜楔对凹模作用，使其产生水平运动而完成卷圆过程，有压料装置，弯曲件质量较好。但由于卷圆内径有公差要求，弯曲件的质量还是不够理想，还需增加一副整形模才能达到要求。而且图2c模具结构较复杂，模具制造成本高，周期长，对于小批量的合页片生产，经济性不好。从上述模具结构可以看出，该类模具比较适合加工小型铰链件。制件则相当困难，甚至不可能进行。因此，必须考虑其他工艺方法，设计新结构的模具来解决这些问题。经过多次摸索，终于找到了解决问题的方法：即在预弯成形后，卷圆弯曲之前增加一道U形弯曲工序，从而使推卷成形变得容易，同时也使模具的结构设计得到简化。优化后的冲压工艺流程为：下料→落料→去毛刺→制标→头部预弯→头部U形弯曲→卷圆成形。

3模具结构及工作过程

模具工作过程：卷圆模置于液压机（Y41-10T）工作台上，将模柄4固定在液压机上滑块上。工作时，液压机上滑块上升，模具开启，压块3与上模6脱离接触，将经U形弯曲后的坯件由端面从上模与下模右侧面的缝隙中插入下模7的型槽内，放入芯棒1，开动液压机上滑块下行，使轴向压块3向下传力给上模6，从而使坯件受限并卷圆弯曲成形。成形后，液压机上滑块回升，弹簧2将上模6顶起，用手将制件从芯棒1上取出，完成一个冲压过程。一个批次加工完后，将芯棒1插入下模7存放芯棒的孔内，以备下次使用。

4结束语

模具设计论文范文第4篇

1、成形工艺分析

十字轴是典型的枝杈类锻件，图 1 所示为十字轴零件图。由图可见，十字轴中心为球台，适合水平分模，球台均布 4 个轴颈，完全对称，适合采用双向等速复动成形技术。零件的材料为 40Cr，其抗拉强度与屈服强度比相应的碳素钢高 20%，在常温下零件成形比较困难，尤其是零件的边角部分不易完整成形，采用温挤压成形技术可降低成形阻力，有利于零件一次精密成形。

2、成形工艺方案

2.1毛坯制备

根据挤压过程体积不变的原理，由零件尺寸计算毛坯的体积，考虑制备毛坯过程中的下料误差尧后续镦粗和加热等因素，实际毛坯体积需增加约 3%，通过计算所得毛坯体积V =4223mm3。用剪切模切一段准10mm的实心棒料，由于剪断所得的坯料端面比较粗糙，端面与中心轴线不能保持垂直，有一定的斜度，因此坯料在剪切后，需用镦平模将坯料端面压平后再进行挤压，最终获得坯料规格为准11.6mm伊40mm。

2.2表面处理及

为了减小挤压时坯料与模壁的摩擦阻力，本文采用了水基石墨剂(成分院石墨尧二硫化鉬尧滑石粉尧纤维素和水)，该剂特点是院在中高温下不分解，热稳定性好，有良好的性能，对模具有良好的隔热和冷却效果[4]。温挤压成形前将坯料作喷砂或抛丸等处理，清理锈迹尧污垢等。然后加热至200℃ 左右，出炉浸入水基石墨剂中，快速捣匀，取出沥干，当坯料表面均布一层黑炭色的薄膜时，待坯料晾干即可进行加热尧挤压成形加工[5]。

2.3坯料加热成形

温度是温挤压工艺能否顺利进行的关键因素。40Cr 的温塑性变形温度通常在 600～800℃ 之间，高于 800℃时金属的氧化变得十分剧烈，生成的氧化皮对于模具的磨损尧工件的尺寸精度和表面粗糙度值都有很大的影响，而低于 600℃时金属的抗拉强度显著增大，金属的流动性不佳，不利于塑性成形。本文将温挤压温度定在 750℃依30℃，在这温度范围内 40Cr 的变形抗力约为常温下的 18%，而氧化极微。毛坯加热采用连续式中频感应加热炉，该炉加热速度快尧氧化烧损少尧热效率高尧炉温可控，易于实现自动化。加热过程中为使炉内温度均匀，加速热量传递，炉内带有强制空气循环装置[6-7]。

3、挤压过程的数值模拟及分析

本文在分析十字轴结构特点的基础上，基于Deform-3D 有限元模拟软件，建立温挤压成形工艺过程的有限元模型，分析了成形过程中材料的形状变化尧挤压应力尧模具载荷等结果从而优化设计方案，并据此设计出合理的模具，以达到减少工艺试验次数，降低生产成本的目的。

3.1几何模型建立及数值模拟参数设置

利用三维造型软件 CATIA 实现汽车万向节十字轴的参数化建模及模具的三维造型，然后输出STL 格式文件并导入有限元软件中建立有限元模型[8]。坯料的四面体单元网格总数约为 50000 个，材料为AISI-5140(40Cr)，多次模拟试验中，坯料的初始温度分别采用 720尧750尧780℃。凸模与凹模材料均设置为 4Cr5MoSiV1(AISI-H13)，它是一种热作模具钢，具有良好的热稳定性，高的疲劳抗力和良好的韧性，广泛用作温热挤压的模具材料。坯料与模具间的摩擦类型选用剪切摩擦，由于是温挤压，摩擦系数设为0.25，热传导率设为 8N/(s窑mm窑℃)。本文采用的是双向等速复动成形技术，上下凸模挤压速度均为 10mm/s，增量步时间设为 0.002s，模拟步数为 725 步。

3.2温挤压成形过程与载荷行程分析

通过多次数值模拟试验，不断调整参数尧改进三维造型模具，最终得到了符合设计的数字化锻件，其模拟成形效果如图 2 所示，整个成形过程的挤压力变化如图 3 所示。十字轴的温挤压成形过程主要分为四个阶段，每个成形阶段的特点为院①镦粗变形阶段院坯料在模具中受两端冲头同时挤压发生镦粗变形，镦粗的坯料填满了与凹模筒壁的间隙，金属与凹模大面积的接触产生了较大的摩擦力。同时，坯料中段的金属发生径向流动。如图 4(a)所示，当圆柱体坯料侧面部分鼓成较为完整的球体时此阶段结束。如图 3 所示，这个阶段挤压力增长较快，但数值不大。②轴肩成形阶段院随着冲头继续挤压，坯料侧面的金属流入轴颈腔内，但该部分金属没有与凹模接触，阻力较小，金属流动均匀且稳定。如图 4(b)所示，当金属基本充满大轴颈型腔形成四个轴肩时此阶段结束。如图 3 所示，这个阶段挤压力增长缓慢。③ 轴颈充填阶段院轴肩成形后，凸模继续将金属向小轴颈型腔挤入，大量金属与凹模壁接触，产生巨大的摩擦阻力，且小轴颈型腔口较小，金属流动阻力增大。如图 4(c)所示，当小轴颈型腔基本充满时此阶段结束。如图 3 所示，这个阶段挤压力迅速增大。④充满余腔阶段院如图 4(d)所示，凸模行程即将结束，此时的坯料对模具的张模力达到最大，且金属与模具的摩擦力达到最大，边角成形比较困难。在此阶段挤压力急剧上升，最终达到最大值。

3.3结果分析与优化

通过对模拟实验所获得的结果分析，对成形工艺方案提出以下几点补充与改进院(1) 十字轴温挤压温度由 初定的 750℃ 改为780℃，挤压力由 392kN 降为 364kN，成形阻力降低，金属流动性更好，成形效果更佳。(2) 在模具升温后，根据计算，4Cr5MoSiV1 的强度无法满足40Cr钢在温挤压过程中凸模的受力情况，所以凸模材料采用高速钢 W9Mo3Cr4V。凹模尧顶杆与压力板等承受的载荷较小，均可采用4Cr5MoSiV1，而上下模板可采用强度尧硬度更小的40Cr。(3) 由图 3 可见，载荷在成形过程中不断增加，因此凹模应设计成组合式结构，使其受力合理分布。在凹模加工时，在轴肩与筒壁连接处设计R1的过渡圆角，降低金属的流动阻力，减小对凹模的磨损，提高凹模的使用寿命。(4) 凸模的轴向承载力即为十字轴的成形挤压力，由图 3 所示，最大挤压力约为 364kN，实验室提供的型号为 THP32-315F 的 3150kN 四柱液压机可作为成形加工设备。液压机只需承担挤压力，张模力由模具的锁模机构承担。

4、模具设计与工作过程

本文设计的模具如图 5 所示，采用浮动的上凹模与浮动的下凹模对合结构，用钩子锁模。上下凹模工作部分均采用了组合式，模具闭模高度为 340mm，模具外形尺寸满足所选设备装模尺寸。模具工作的简要过程为院将坯料放在下凹模与下冲头形成沉孔内，坯料靠孔腔壁自然定位。上模随压力机滑块下行，下模的导柱导入浮动上模板上的导套，上凹模与下凹模对合，形成封闭模腔，同时钩子在小弹簧作用下向内转一个角度，钩住垫块，将上尧下凹模锁住。上模继续下行，带动下凹模尧浮动下模板和钩子一起向下浮动，大弹簧被压缩，上冲头将沉孔内的坯料挤入型腔。当上模达到下死点时，变形金属充满型腔，挤压结束。上模抬起，在开始阶段钩子尚未打开，浮动下模板尧下凹模和钩子随上模上浮，当钩子尾部被挡板挡住时，随着浮动下模板继续上浮，钩子被打开，上尧下凹模分开，浮动上模板和浮动下模板上升至各自的极限位置。十字轴留在上凹模或下凹模中，由上顶杆或下顶杆顶出。需要注意的是院温挤压前，需对凸模和凹模工作部分采用喷灯进行预热，预热温度约 300℃，温挤压过程中，模具温度将达到 500～600℃，连续工作时硬度急剧下降，可能导致加工过程不能继续，在温挤压过程中需采用喷雾装置将冷却液喷向凸凹模工作部分进行冷却，使温度降低。

5、结论

模具设计论文范文第5篇

铝合金连接套压铸件三维图，其形状特点是圆筒形零件，零件上部外形最大直径Φ99mm、长28mm处最大壁厚3mm有11处。最小壁厚仅1mm共有10处，约12mm宽，28mm长。这样的压铸件在顶出时极易顶碎，顶出极困难。零件中部有12个方孔，需要12个侧抽芯。下部最大壁厚6.25mm，在内孔Φ93mm与Φ80mm孔台阶处有12处小平台上设有顶杆。E-E剖视图中设在零件中部尺寸25处。此处上部外形由11段Φ99mm和12段Φ95mm圆弧构成），下部外形由12段Φ93.5mm和12段Φ92.6mm圆弧构成。12个方孔内40°斜面内孔、槽宽42.5mm和槽宽12.5mm及槽宽8.2mm由动模型芯成形[3-4]。

2模具设计结构及原理

2.1模具结构

模具结构如图3所示。此模具是安装在J1116压铸机上，模具厚度320mm、宽度580mm、高度520mm。动模把模板1通过8个长螺钉2将支撑块3与中板15连接，中板与动模框16通过8个短螺钉37将动模镶件14和动模型芯29连接。通过导向轴4将调整垫5、导向套6、复位杆8、顶杆9、顶杆压板10、推管11、顶杆固定板12连接并导向。螺钉13连接顶杆压板10和顶杆固定板12。动模框16上分别安装12对限位块21、斜滑块22、侧型芯23。侧型芯与定模上的斜导柱18配合。定模框25、斜导柱18、定模镶件27、浇口套28、直导柱33和定模把模板30由螺钉24连接固定。模具分型面在动模镶件14和定模镶件27之间合模接触平面上。

2.2工作原理

图3为模具合模状态，压铸机锤头压射、铝液充满型腔、凝固冷却、开模。开模瞬间由于斜导柱18和斜滑块22孔上面有间隙，所以定模先脱模，然后斜导柱带动斜滑块及侧型芯23脱模。在侧型芯完全脱模后，动模在开模的过程中2个顶出轴7对顶杆压板10有作用力同时传递给顶杆9和推管11将零件顶出，然后检查清理铸件、模腔、喷涂料、合模。

3零件顶出的设计

零件的顶出用推管11和12个Φ4mm顶杆9同时顶出零件，见图3连接套压铸模装配图的顶出结构。推管顶在零件的11段Φ99mm壁厚3mm的端面上，12个顶杆分别顶到Φ93mm底部的12个小平台上，平台的壁厚6.75mm，确保零件不断裂、不变形。

4型芯力、零件受力分析及强度校核

零件的上部Φ93mm深28mm最薄弱，截面如图4。在11段Φ99mm处用推管顶出，在Φ93mm孔底部12个小台阶处用Φ4mm顶杆顶出，零件的顶出力应克服最大抽拔力1700.3kN。由于推管和顶杆同时将零件顶出，所以推管的顶出力为850.2kN。每段3mm壁厚处受力F1为77.3kN，每个顶杆的顶出力为F2，每段1mm壁厚处零件铝合金YL117的抗剪切强度为210kN/mm。推管顶出部分1mm壁厚截面积13mm2，能承受最大剪切力为2730kN。远大于77.3kN。所以此顶出方案可行。

5容易出现的问题及应对措施

连接套压铸模具结构复杂，共有12个侧型芯，通过斜滑块及斜导柱控制抽芯，并用推管和推杆的联合作用实现零件的推出，模具结构新颖，但模具制造精度要求高，压铸件在脱模时容易产生裂纹甚至破碎，最大的难点是零件顶出问题的解决。采取具体措施如下：

（1）首先要保证模具主要配合零件的尺寸精度在0.01mm以内；

（2）要对侧型芯、动模镶件、定模镶件、动模型芯零件表面进行等离子喷涂处理，使侧型芯表面有一层厚度为小于0.005mm高强度的镀层有利于型芯脱模、防止型芯拉伤、粘铝、减少零件受力；

（3）严格控制开模顺序：以保证首先抽拔侧型芯时，模具的其它零件在高精度状态下对压铸件起到支撑和保护作用；侧型芯完全脱模后，再精确顶出压铸件；