基于ExcelVBA的压铸模具浇注系统开发及实现

作者:王引卫;周美丽;林东;刘守法; 刊名:特种铸造及有色合金 上传者:张奇

【摘要】针对压铸模具开发周期长、浇注系统设计复杂的问题,提出了基于Excel VBA的压铸模具浇注系统高效开发系统。系统集成了模具经验设计公式、常用压铸材料参数、压铸机参数和p-Q~2图、常见给料设计方案、常见浇口设计和流道设计参数。利用该系统对某型号PDA外壳浇注系统进行了设计,可高效调用系统中已集成的各类参数,从而完成浇注系统开发,有效避免传统经验法和试错法在模具设计中的不足。

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与其他铸造工艺成形的铸件相比,压铸件具有尺寸精度高、表面光洁、力学性能好、后续加工量少、生产效率高、适合批量生产及废料可回收等优点[1,2],已广泛应用于家电、汽车行业、航天工业及3C产品等行业[3~5]。随着技术要求的提高,以及产品和竞争的需要,压铸模具设计开发更显重要[6,7]。传统压铸通常是依据“经验法则”进行现场试模和修模来进行产品的开发与量产,该方法耗时长、成本高[8,9]。基于此,本课题提出一种基于Excel VBA开发的压铸模具浇注方案设计系统,利用该系统进行压铸模具浇注系统设计,可有效减少模具修改及试模次数,减少模具设计的时间及人力成本,有助于缩短产品开发周期。1 压铸模具浇注系统开发设计结合压铸模具设计理论与实践经验,压铸模具和浇注系统设计过程见图1。可以看出,设计过程分为压铸机和合金信息、铸件信息、p-Q2图、浇口设计、浇道设计和给料设计,以方便操作人员快速调取、存储和修改压铸参数,快速无误地调用各种参数。图1 浇注系统设计方案2 压铸模具浇注系统开发利用Excel VBA将各种压铸合金材料和多种型号压铸机的性能参数集合成数据库,按照给定的铸件资料进行压铸模具浇注方案设计,最后根据所得的尺寸参数通过3D绘图软件绘制出浇道模型,以便对浇道进行改进。2.1 模具设计方案及合金参数利用开发的Excel VBA对某型PDA外壳浇注系统进行设计。客户要求的PDA外壳有2款,大款外壳的体积是小款的2倍,各部分尺寸比例一致,小款尺寸见图2。  压铸材料为AZ91D镁合金,固态密度为1.81g/cm3,液态密度为1.76g/cm3,采用1模2件,左右两腔铸件体积约为2∶1,选用的压力为60 MPa。图2 PDA外壳尺寸2.2 确定铸件参数型腔1和型腔2中铸件质量分别为3.48g和1.75g,铸件投影面积分别为6 497.49 mm2和4 061.84mm2,平均壁厚分别为1.2mm和1mm,预估锁模力为823.6kN,压铸时间约为0.035s。2.3 压铸机选型选用BD-125V4-T型压铸机,压铸机锁模力为1 230kN、冲头直径为60 mm、最大射出压力为88.8MPa,最大射出速度为8m/s;2.4 利用P-Q2图确定压铸参数根据压铸合金参数调用p-Q2图对压铸参数进行调整,见图3,根据合金的流量系数为0.5,实际冲头直径、压射压力和压射速度分别为60mm、34MPa和3.5m/s,浇口总面积为135mm2,得到充型时间为0.003 26s,内浇口充型速度为65.51m/s,充型压力为15.4 MPa。图3 p-Q2图2.5 浇口设计及流道设计图4为带浇注系统的铸件,其中T表示切线给料,G为浇口。浇口与射嘴面积比选择1∶2,根据经验公式确定射嘴R1总面积为270mm2,型腔1占总体积的2/3,分配浇口G1面积为90mm2,浇口型腔径厚度和宽度分别设定为1mm和90mm。型腔2占总体积的1/3,分配浇口G2面积为45mm2,浇口型腔厚度和宽度分别设定为0.8mm和56.25mm。R2处浇道横截面积为236.5mm2、R3处浇道横截面积为134.96mm2、R4处浇道横截面积为67.54mm2。R1型腔宽度为26.21mm,浇道厚度为11.14mm,R2型腔宽度为24.51mm,浇道型腔厚度为10.42mm,R3型腔宽度为18.53mm,浇道 型腔厚度为7.58 mm,R4型腔宽度为13.11 mm,浇道型腔厚度为5.57mm。图4 铸件及浇注系统2.6 给料设计型腔1和型腔2均采用双切线进料,切线截面为三角形,进料末端为三角形区域,切线

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