汽車輪轂?zāi)＞呒庸すに囋O(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文題 目：德國(guó)奔馳特汽車鋁輪轂?zāi)＞呒皵?shù)控加工工藝設(shè)計(jì)系 部：機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)：機(jī)設(shè)0804 學(xué)號(hào)： 200802010405學(xué)生姓名：李斌彬指導(dǎo)老師姓名：陳蓉玲 關(guān)耀奇完成日期： 2012.06.08窿擊7種茅威畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目：德國(guó)奔馳特汽車鋁輪轂?zāi)＞呒皵?shù)控加工工藝設(shè)計(jì)姓名 李斌彬 學(xué)院 機(jī)械工程 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)0804學(xué)號(hào) 05指導(dǎo)老師 關(guān) 耀 奇 職稱 副 教 授教研室主任一、基本任務(wù)及要求：1. 德國(guó)奔馳轎車鋁輪轂零件的3D設(shè)計(jì);2. 德國(guó)奔馳轎車鋁輪轂零件鑄造模具的3D設(shè)計(jì);3. 德國(guó)奔馳轎車鋁輪轂鑄造模具頂模零件加

2、工的工藝分析及工藝規(guī)程的編制;4.德國(guó)奔馳轎車鋁輪轂零件鑄造模具頂模的在XK714機(jī)床（FANUC 0i系統(tǒng)）上加工的 NC代碼數(shù)控銃削加工的 NC編程及刀路仿真;5. 撰寫文獻(xiàn)綜述（3000字、參考文獻(xiàn) 15篇以上）、開題報(bào)告;6. 撰寫設(shè)計(jì)說明書一份（字?jǐn)?shù)15000字以上）;7. 畢業(yè)調(diào)研及撰寫畢業(yè)調(diào)研報(bào)告。二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間：1. 查閱資料、撰寫文獻(xiàn)綜述、撰寫開題報(bào)告（2.5周）;2. 畢業(yè)調(diào)研及撰寫畢業(yè)調(diào)研報(bào)告（1.5周）；3. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（9周），其中：總體方案（1周），德國(guó)奔馳轎車鋁輪轂零件的三維造型（1周），德國(guó)奔馳轎車鋁輪轂零件鑄造模具的3D設(shè)計(jì)（2.5周），工程圖設(shè)計(jì)（3周

3、），底模零件的工藝設(shè)計(jì)、加工編程（1.5周）;4. 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書并將初稿交導(dǎo)師評(píng)閱（1.5周）;5. 指導(dǎo)老師評(píng)閱、學(xué)生修改及打印說明書（0.5周）;6. 評(píng)閱老師評(píng)閱設(shè)計(jì)說明書、學(xué)生準(zhǔn)備答辯（0.5周）;7. 畢業(yè)答辯（0.5周）。誠(chéng)信聲明本人聲明：1 、 本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果；2 、 據(jù)查證， 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外， 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。作者簽名：年月日第 1 章 緒論

4、 161.1 引言 161.2 鋁合金輪轂的優(yōu)點(diǎn) 161.3 鋁合金輪轂的發(fā)展?fàn)顩r 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。1.3.1 國(guó)外鋁合金汽車輪轂發(fā)展?fàn)顩r 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。1.3.2 國(guó)內(nèi)鋁合金汽車輪轂發(fā)展?fàn)顩r 181.4 鋁合金輪轂的模具設(shè)計(jì) 181.5 鋁合金輪轂頂模的數(shù)控加工工藝分析 191.6 本文研究的主要內(nèi)容 19第2章 鋁輪轂的3D設(shè)計(jì) 202.1 引言 202.2 輪轂方案的確定 212.3 鋁輪轂的設(shè)計(jì) 212.3.1 鋁輪轂的設(shè)計(jì)原則 222.3.2 鋁輪轂的設(shè)計(jì)原則 222.3.3 鋁輪轂的設(shè)計(jì) 22第3章：鋁輪轂壓鑄模具的3D設(shè)計(jì) 243.1 引言 243.2 鋁輪轂的壓鑄

5、模具設(shè)計(jì) 243.2.1 鋁輪轂擠壓模具設(shè)計(jì)前的相關(guān)知識(shí) 243.2.2 鋁輪轂的壓鑄模具的相關(guān)參數(shù)確定 263.2.3 鋁輪轂的壓鑄模具設(shè)計(jì)步驟 28第 4 章 鋁輪轂頂模加工工藝和數(shù)控編程364.1 引言 364.2 鋁輪轂頂模加工工藝分析 364.3 鋁輪轂頂模的毛坯、余量分析 374.3.1 毛坯的種類 374.4 鋁輪底模數(shù)控加工程序的編制 404.4.1 坐標(biāo)系的建立 404.4.2 刀具起刀點(diǎn)的設(shè)置 404.4.3 夾具的選擇 404.4.4 刀具選擇 414.4.5 基準(zhǔn)的選著 424.4.6 切削用量及切削液的選擇 434.5 鋁輪轂頂模加工工藝規(guī)程的編制 464.6 鋁輪轂

6、頂模數(shù)控加工 474.6.1 Pro/E NC 簡(jiǎn)介 474.7 鋁輪轂頂模數(shù)控銑削加工及刀路仿真 504.7.1 鋁輪轂頂模數(shù)控銑削加工步驟 514.7.2 部分G代碼摘錄 57結(jié) 論 錯(cuò)誤! 未定義書簽。參考文獻(xiàn) 59致 謝 61德國(guó)奔馳汽車鋁輪轂?zāi)＞呒皵?shù)控加工工藝設(shè)計(jì)摘要： 鋁合金輪轂是當(dāng)今汽車行業(yè)使用最廣的一種， 當(dāng)今世界發(fā)達(dá)國(guó)家在汽車鋁合金輪轂的開發(fā)設(shè)計(jì)過程中普遍采用了CA鼓術(shù)，CAES術(shù)的推廣進(jìn)一步推動(dòng)與輪轂相適應(yīng)的模具制造業(yè)的發(fā)展。 本論文是借助奔馳汽車鋁輪轂?zāi)＞撸?采用 pro/E 軟件，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目的。本文主要利用 pro/E 強(qiáng)大三維造型功能中的零件模塊實(shí)體特性和制造模

7、塊曲曲面特性，查閱模具設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇模架，確定模架的結(jié)構(gòu)尺寸，完成模具的總體設(shè)計(jì)。 同時(shí)充分利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)， 闡述了汽車輪轂實(shí)體模型及模具的設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)零件的三維裝配和模具設(shè)計(jì)， 最后進(jìn)行數(shù)控加工仿真和后置處理。 通過本次奔馳汽車鋁輪轂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 模具設(shè)計(jì)及模擬仿真， 和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法所需要的時(shí)間相比， 采用計(jì)算機(jī)虛擬輔助模具設(shè)計(jì)可打打縮短開發(fā)周期和生成成本。關(guān)鍵字： 奔馳汽車；鋁輪轂；模具設(shè)計(jì)，數(shù)控加工工藝。German Mercedes-Benz automotive aluminum wheels mold and CNC machining process desig

8、nAbstract: Aluminumalloy wheel hub of automobile industry is the most widely used one, today's developed countries of the world in aluminium alloy wheel hub of vehicle development and design process of common used CAE technology, the CAE technology to further promote and the hub is adapted to th

9、e development of manufacturing molds. This paper is the use of Benz Auto Al wheel hub mold, using pro/E software, and eventually realize the intended purpose.In this paper, the use of pro/E powerful modeling function of part module entity properties and manufacturing module curved surface characteri

10、stics, refer to the Handbook of die design, selection of die mold structure, determine the size, complete mold design. At the same time, make full use of the computer drawing software for parts design, elaborated car hub entity model and mold design and Realization of3D assembly parts and die design

11、, the NC machining simulation and post processing. The Benz automobile aluminum wheel hub structure design, mold design and simulation, and the traditional design method the time required by the virtual computer aided compared, die design can be either shorten the development cycle and cost of produ

12、ction.Keywords: Mercedes-Benz cars; aluminum wheels; mold design, CNC machiningprocess.第 1 章 緒論1.1 引言在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家, 鋁輪轂的應(yīng)用有很長(zhǎng)的歷史 , 制造技術(shù)早已成熟。我國(guó)從 20 世紀(jì) 90 年代初期引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù), 已有五家較大規(guī)模的汽車鋁輪轂廠,以外資、合資為主, 除供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng), 部分產(chǎn)品返銷國(guó)外。對(duì)比鋼輪轂，鋁輪轂努力在行走系統(tǒng)采用輕質(zhì)金屬材料（鋁、鎂）和有機(jī)材料（聚合材料），就成為減輕空車質(zhì)量的有效措施1 。有資料表明，輪轂質(zhì)量的減輕對(duì)于燃油經(jīng)濟(jì)性的提高效果要比減輕汽車其它部件的

13、質(zhì)量要大的多，而且試驗(yàn)表明，汽車輪轂（輪輛、輪輻部分）在滿足其使用性能要求的基礎(chǔ)上存在著減輕質(zhì)量的潛力2 。鋁合金輪轂降低了非載荷重量而提高了抓地性， 表現(xiàn)出史為精確的轉(zhuǎn)向動(dòng)作和入彎性能； 減小了車輪等旋轉(zhuǎn)部分的熱慣性， 散熱性好， 改善了加速性和制動(dòng)性； 因?yàn)槲諞_擊性能量，抗震性高于鋼輪;硬度高減小了過彎時(shí)輪胎/輪轂的傾斜度，增加了剛性。 此外還具有同心度高、 徑向端向跳動(dòng)低、 車子乘駛平穩(wěn)、 受力合理、 耐腐蝕、造型美觀、裝配方便和制造周期短等優(yōu)點(diǎn)。輕了30%40%，可節(jié)約油耗5 %，汽車的振動(dòng)程度可減輕12%， 加速時(shí)間可縮短7 % ,明顯提高了整車性能、在摩托車、 汽車行業(yè)鋁合金輪轂

14、得到了廣泛的應(yīng)用， 其裝車比例逐年上升， 尤其是在轎車行業(yè)，整體式鋁合金輪轂幾乎一統(tǒng)天下 3 。1.2 鋁合金輪轂的優(yōu)點(diǎn)從單純的生產(chǎn)成本比較， 目前仍是鋼制輪轂最便宜， 但從輕量化和現(xiàn)代轎車產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)發(fā)展來考慮， 鋁合金輪轂的應(yīng)用是必然趨勢(shì)， 這是由于它的諸多優(yōu)點(diǎn)決定的。1、散熱快： 轎車在高速行駛時(shí),輪胎與地面摩擦?xí)a(chǎn)生較高的溫度,制動(dòng)盤和制動(dòng)片摩擦也會(huì)產(chǎn)生較高的溫度,在這樣的高溫作用下,輪胎和制動(dòng)片均會(huì)老化和加速磨損 ,制動(dòng)效率下降 ,輪胎氣壓升高,爆胎和剎車失靈的事故就有可能發(fā)生。攝氏 20 度時(shí),鋁熱容量大，導(dǎo)熱能力是鋼的5 倍，在當(dāng)今車速不斷提高的情況下，意義非常重大。2、 重量

15、輕： 鋁材密度比鋼材小 ,鋁合金輪轂比同尺寸的鋼輪轂輕,平均每只鋁合金輪轂比鋼質(zhì)輪轂要輕2 公斤左右 ,由于輪轂重量輕,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小 ,汽車的加速性能得到提高,剎車性能同樣得到提高,提升車子加速能力之余更可降低油耗。 一輛轎車以 5 只車輪（包括一只后備車輪）計(jì)算可減輕重量10 公斤 7 。根據(jù)日本實(shí)驗(yàn),汽車重量每減輕1公斤 ,一年可節(jié)省12公升汽油,在同等耗油量下,可多跑600800米。引擎產(chǎn)生動(dòng)能，傳動(dòng)到輪胎時(shí)需克服的負(fù)荷是力矩，力矩二重量X距離的平方 ,所以重量只差 2 公斤,但力矩差卻相當(dāng)大。3、強(qiáng)度大：強(qiáng)度大與重量輕是聯(lián)系在一起的 ,確切地說 ,應(yīng)該是比強(qiáng)度大。 即同樣重量,鋁合金輪轂

16、要堅(jiān)固耐用得多; 同樣強(qiáng)度,鋁合金輪轂要輕得多。鋁合金輪轂?zāi)蜎_擊力、 抗張力及熱力等各項(xiàng)強(qiáng)度較鋼轂有過之而無不及,鋁合金輪轂的高硬度明顯地減小了轉(zhuǎn)彎時(shí)輪轂的變形10 。這對(duì)于安裝了高性能輪胎的車子尤為重要。因此,其在國(guó)防工業(yè)、航空工業(yè)扮演了極其重要的角色。4、舒適性好：鋁合金車轂是精密的鑄造件，精加工表面達(dá)8090%,失圓度和不平衡度很小 ,特別是鋁合金的彈性模數(shù)較小 ,抗振性好 ,能減少行駛中的車身振動(dòng)。鋁合金輪轂具有吸收振動(dòng)和反彈力量的金屬特性11 。5、造型美，易加工：鋁的工藝性（包括延展性、切削性能等）較好，便于軋、壓、鑄、鍛加工，容易獲得理想的幾何形狀，可以制造出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的輪轂，便于

17、成形、易于裝潢，配合機(jī)械加工、表面涂敷及表面處理（氧化、噴丸、熱處理等 ）， 使它既提高了耐蝕性， 又表現(xiàn)了造型美。 由于鋁的熔點(diǎn)低， 易于再加工，使材料的再生利用率提高:再由于鋁容易切削加工，可以保證鋁制輪轂幾何尺寸精度高，不圓度、擺差小，動(dòng)平衡好，從而可提高整車的平順性和舒適性。采用適當(dāng)?shù)墓に囍圃熹X輪轂，強(qiáng)度可滿足整車要求12 。6、效益好：由于鋁的價(jià)格比鋼的高，鋁輪轂制造工藝也比鋼輪轂的復(fù)雜，所以鋁輪轂初始成本較高。 然而， 鋁的含里在地殼金屬元素中列第一， 并且提煉技術(shù)的進(jìn)步可促使價(jià)格下降， 而且采用鋁合金輪轂使汽車的自重顯著下降， 其帶來的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的.因此，采用鋁合金輪轂是

18、合算的。今天，鋁輪轂己成為汽車生產(chǎn)廠的原裝件或選裝件， 在美國(guó)以鋁制輪轂作為原裝件出廠的車輛約占總數(shù)的45%。我國(guó)鋁合金輪轂工業(yè)起步較晚，但發(fā)展速度是很快的13。自 1989年我國(guó)首家汽車鋁合金輪轂廠一秦皇島市戴卡鋁輪轂有限公司投產(chǎn)以來， 到 19%年，先后建立的汽車和摩托車鋁輪轂生產(chǎn)線己超過21 條，這些鋁合金輪轂廠大多是中外合資的，產(chǎn)品大多外銷 14 。7、安全性好：對(duì)于高速行駛的汽車來說，因輪胎著地摩擦、制動(dòng)等發(fā)生的高溫爆胎、 制動(dòng)效能降低等現(xiàn)象不足為奇。 而鋁合金的熱傳導(dǎo)系數(shù)是鋼、 鐵等的三倍，加上鋁合金車輪因其布局的特征， 極易將輪胎、 車底盤所發(fā)生的熱量排散在空氣中 15 。即使在

19、遠(yuǎn)程高速行駛或下坡路持續(xù)剎車的環(huán)境下，亦能使汽車連結(jié)恰當(dāng)?shù)臏囟取２粏文苁馆喬ゼ皠x車的鼓不易因經(jīng)常高溫而老化，更能降低爆胎率。1.3.2 國(guó)內(nèi)鋁合金汽車輪轂發(fā)展?fàn)顩r國(guó)內(nèi)于 20 世紀(jì) 80 年代中期開始涉足研制、生產(chǎn)和推廣使用鋁合金汽車輪轂,90 年代進(jìn)入發(fā)展期。 1988 年戴卡輪轂制造有限公司建廠,1990 年廣東南海中南鋁合金輪轂廠投產(chǎn) ,1991 年昆山六豐機(jī)械工業(yè)有限公司建廠,以后又陸續(xù)建成了不少鋁合金汽車輪轂制造廠。 目前 ,國(guó)內(nèi)有鋁合金汽車輪轂制造廠40 余家 ,主要分布在江蘇、 浙江、 廣東、 福建、 山東、 河南、 河北、 吉林等地,年產(chǎn)能超過2500萬件。表 1 列出了國(guó)內(nèi)鋁

20、合金汽車輪轂部分生產(chǎn)廠及產(chǎn)能20 。 2002年至今 ,由于中國(guó)汽車制造業(yè)的快速發(fā)展,跨國(guó)公司紛紛在中國(guó)投資設(shè)廠,或加入中國(guó)的鋁合金汽車輪轂的采購(gòu),中國(guó)鋁合金汽車輪轂產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。據(jù)統(tǒng)計(jì),2003年中國(guó)生產(chǎn)鋁合金汽車輪轂2300 萬只 ,出口 1200萬只 2004 年生產(chǎn)鋁合金汽車輪轂 2500 萬只 ,出口 1400 萬只。國(guó)內(nèi)制造鋁合金汽車輪轂主要采用成本較低的低壓鑄造工藝,約占全部產(chǎn)量的80%;其次采用最簡(jiǎn)單的重力鑄造工藝,占全部產(chǎn)量不足 20%;已有少數(shù)廠家采用擠壓鑄造工藝,在質(zhì)量品質(zhì)上取得了良好的效果。在鋁輪轂表面的加工方面,一般采用數(shù)控機(jī)床、高精度自動(dòng)化柔性加工系統(tǒng);

21、在表面涂裝方面,采用自動(dòng)化涂裝工藝、噴粉涂裝工藝漸有替代噴漆之勢(shì)少數(shù)企業(yè)還采用先進(jìn)的真空電鍍涂裝工藝。1.4 鋁合金輪轂的模具設(shè)計(jì)鋁輪是轎車行駛系的主要部件之一， 是汽車與地面之間的傳力元件， 起著承載、轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)等作用。同時(shí)，鋁輪是一個(gè)承受隨機(jī)疲勞載荷的旋轉(zhuǎn)薄殼結(jié)構(gòu)，上面開有孔洞，附有加強(qiáng)筋，形狀復(fù)雜，轎車在行駛中所受到的各種載荷向鋁輪的傳遞也十分復(fù)雜。 因此， 鋁輪的幾何形狀和力學(xué)特征的復(fù)雜性給研究工作帶來很大的困難。 鋁輪模具設(shè)計(jì)是保證轎車鋁輪質(zhì)量的關(guān)鍵， 由于模具型面復(fù)雜， 幾何構(gòu)造圖素和曲面造型獨(dú)傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)及制造方法很難滿足要求。 而采用 Pro/E 對(duì)汽車鋁輪模型實(shí)體設(shè)計(jì)

22、以及模具設(shè)計(jì)將解決這一設(shè)計(jì)難題， 使得設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)便、快捷、可靠。鋁輪模具設(shè)計(jì)可分兩步 21 ：(1)設(shè)計(jì)出符合要求的轎車鋁輪三維實(shí)體模型；(2)利用Pro/E 軟件提供的功能， 在鋁輪實(shí)體的基礎(chǔ)上進(jìn)行三維造型， 設(shè)計(jì)出相應(yīng)的鋁輪模具。1.5 鋁合金輪轂頂模的數(shù)控加工工藝分析根據(jù)上述設(shè)計(jì)好的鋁合金輪轂?zāi)＞?，采用Pro / E提供了 NC加工模塊，設(shè)置好 NC 加工所需的各種參數(shù)， 選擇相應(yīng)的鋁輪頂模的加工工藝流程， 制定好相 應(yīng)的加工工藝，需要考慮以下幾點(diǎn) 22-24 ：1) .毛坯的加工余量是否充分，批量生產(chǎn)時(shí)的毛坯余量是否穩(wěn)定。 數(shù)控加工 時(shí)，工件的加工面均應(yīng)有較均勻充分的余量；2) .分析

23、毛坯在定位安裝方面的適應(yīng)性；3) .分析毛坯余量的大小及均勻性。不同類型的零件要選用相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床加工，以發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)和效率。 加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位安裝與夾緊的需 要來考慮，重點(diǎn)是工件的剛性不被破壞。1.6 本文研究的主要內(nèi)容本課題主要研究鋁輪轂的模具設(shè)計(jì)與加工， 具體內(nèi)容是： 廣州本田家用轎車鋁輪轂零件的 3D 設(shè)計(jì)；廣州本田家用轎車鋁輪轂零件鑄造模具的 3D 設(shè)計(jì)；廣州本田家用轎車鋁輪轂零件鑄造模具底模零件加工的工藝分析及工藝規(guī)程的編制；廣州本田家用轎車鋁輪轂零件鑄造模具底模的在MV-610機(jī)床(S工NUMER工 K810D 系統(tǒng) )上數(shù)控銑削加工的NC

24、 編程及刀路仿真。因此，要想順利完成設(shè)計(jì)必須首先復(fù)習(xí)以前所學(xué)與設(shè)計(jì)有關(guān)的專業(yè)知識(shí)， 并學(xué)以致用， 并學(xué)習(xí)與模具設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)。 另外， 還要學(xué)習(xí)一些設(shè)計(jì)中所用到的其它方面的知識(shí)， 如 Pro / E 和SINUMERIK81 OD系統(tǒng)的熟練運(yùn)用，利用Pro / E強(qiáng)大三維造型功能中制造模 塊曲面特性來實(shí)現(xiàn)汽車輪轂?zāi)＞叩纳?。通過 Pro/E生成二維圖形，經(jīng)過處理后形成二維工程圖，并在MV-610 機(jī)床 (SINUMERIK810D 系統(tǒng) )上數(shù)控銑削加工的NC 編程及刀路仿真廣州本田家用轎車鋁輪轂零件鑄造模具底模。第2章鋁輪轂的3D設(shè)計(jì)2.1 引言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)正朝著高

25、度集成化發(fā)展，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助CAD/CAM系統(tǒng)、CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等，其中三維實(shí)體模型是重 要的基礎(chǔ)，三維實(shí)體模型不僅以其直觀明了的特點(diǎn)充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，而且在三維實(shí)件模型基礎(chǔ)上可以進(jìn)行裝配、干涉檢查、有限元分析、運(yùn)動(dòng)分析，對(duì)所設(shè)計(jì) 的產(chǎn)品進(jìn)行鑄模設(shè)計(jì)，模擬加土、模擬裝配等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工作，Pro/Engineer 的參數(shù)化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)上給設(shè)計(jì)者提供了前所未有的簡(jiǎn)易和靈活。Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE 一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用 者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要

26、地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的 CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鉞 金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。1、參數(shù)化設(shè)計(jì)相對(duì)于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型， 都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征， 而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完 全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。2、基于特征建模Pro/E是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基 于

27、特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易 改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡(jiǎn)易和靈活。3、單一數(shù)據(jù)庫(kù)（全相關(guān)）Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫(kù)， 使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作， 不管他是哪一個(gè)部門的。換言之， 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán) 節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC （數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特

28、的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì) 更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。所以本文中采 用Pro/Engineer軟件進(jìn)行輪轂的三維設(shè)計(jì)。2.2 輪轂方案的確定Pro/ENGINEER提供的設(shè)計(jì)理念將設(shè)計(jì)、制造、裝配以及生產(chǎn)管理融為一 體，賦予“設(shè)計(jì)”完整的概念。它提供的強(qiáng)大功能尤其是曲面造型和模具設(shè)計(jì)功 能為工程技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員在短期內(nèi)完成高質(zhì)量的產(chǎn)品開發(fā)提供了強(qiáng)有 力的工具。本論文以 Pro/ENGINEER為開發(fā)平臺(tái)，以并行工程為思想，最終完 成對(duì)擠壓鑄造模具智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)， 實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，智能化，大大

29、 縮短了設(shè)計(jì)、數(shù)控編程的時(shí)間，從大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期。另外， Pro/ENGINEER軟件具有的單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化實(shí)體特征造型技術(shù)為實(shí)現(xiàn)并行工 程提供了可靠的技術(shù)保證。輪轂?zāi)＞咴O(shè)計(jì)可分為兩步 ：設(shè)計(jì)出符合要求的輪轂三維實(shí)體模型。根據(jù)輪轂的三維模型設(shè)計(jì)出輪轂?zāi)＞摺Ｆ渲?，輪轂?shí)體設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，直接涉及到模具的結(jié)構(gòu)及尺寸精度。 然后利用 Pro / E軟件提供的功能，在實(shí)體的基礎(chǔ)上進(jìn)行二維造型，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的輪轂?zāi)?具。汽車輪轂由鋼圈，輪輻，風(fēng)孔等組成。2.3 鋁輪轂的設(shè)計(jì)2.3.1 鋁輪轂的設(shè)計(jì)原則起模方便，在起模方向上留有結(jié)構(gòu)斜度。鑄件的壁厚盡可能均勻，減少和消 除應(yīng)力防止縮孔和裂紋缺陷的產(chǎn)生。

30、零件的轉(zhuǎn)角處要留有鑄造圓角，以防止裂紋， 縮孔。要有合理的鑄件壁厚，其最薄的部分應(yīng)保證液體金屬充滿。2.3.2 鋁輪轂的設(shè)計(jì)原則鑄件的最小壁厚：b =5-7mm,其平均壁厚為6mm鑄造內(nèi)外圓角：R=2mm.汽車輪轂的受阻收縮率：0. 5%-1% ;鑄造斜度（拔模斜度）:a =50 0 302.3.3 鋁輪轂的設(shè)計(jì)Pro / E三維實(shí)體建模是利用其強(qiáng)大的三維造型功能中的零件模塊實(shí)體特性，遵循由線一面一實(shí)體的方式進(jìn)行的，汽車輪轂的外形三維實(shí)體的生成， 其關(guān)鍵在于外形尺寸在Pro/E中的實(shí)現(xiàn)。通過繪制直線，圓弧，自由曲線等基本因素， 并做拉伸、旋轉(zhuǎn)、鏡像、等距、剪切等操作最終生成所需的曲線外形，建立

31、輪轂 三維模型如下圖2.2所示。圖2.2汽車輪轂正面效果圖圖2.3汽車輪轂反面效果圖第3章：鋁輪轂壓鑄模具的3D設(shè)計(jì)3.1 引言壓鑄是制造業(yè)的一種工藝，能夠成型復(fù)雜的高精度的金屬制品，多用于汽 車制造，機(jī)械制造等。本課題是對(duì)鋁殼體進(jìn)行模具設(shè)計(jì)并分析加工工藝。本模具考慮到年產(chǎn)量、工廠的設(shè)備及鑄件的精度要求，選擇一模一腔結(jié)構(gòu)。以制 品的最大端面為分型面，使制品順利脫模。制品上還有散熱片，須進(jìn)行側(cè)向抽芯。為了使動(dòng)、定模能夠準(zhǔn)確地動(dòng)作，導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)利用導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合。 頂出機(jī) 構(gòu)是推桿推出的一次脫出機(jī)構(gòu)。考慮到零件的位置關(guān)系 ，冷卻水道采用循環(huán)式分 布，以便冷卻均勻、快速。鋁合金重量輕、強(qiáng)度高、成型

32、性好、價(jià)格適中、回收率高，縣有塑料與鎂合金等無法比擬的綜合優(yōu)勢(shì)。壓鑄的流動(dòng)性流動(dòng)性是指合金液體充填鑄型的能力。流動(dòng)性的大小決定合金能否鑄造復(fù) 雜的鑄件。在鋁合金中共晶合金的流動(dòng)性最好。影響流動(dòng)性的因素很多，主要是成分、溫度以及合金液體中存在金屬氧化物、 金屬化合物及其他污染物的固相顆粒，但外在的根本因素為澆注溫度及澆注壓力（俗稱澆注壓頭）的高低。實(shí)際生產(chǎn)中，在合金已確定的情況下，除了強(qiáng)化熔煉工藝（精煉與除渣）外, 還必須改善鑄型工藝性（砂模透氣性、金屬型模具排氣及溫度） ，并在不影響鑄 件質(zhì)量的前提下提高澆注溫度，保證合金的流動(dòng)性鋁制輪轂因具有重量輕、散熱性能好、壽命長(zhǎng)、安全可靠、生產(chǎn)簡(jiǎn)單、外

33、型 美現(xiàn)、圖案豐富多彩、尺寸精確、平穩(wěn)性好等優(yōu)點(diǎn)，從而得到越來越廣泛的應(yīng)用， 發(fā)展?jié)摿艽蟆?.2 鋁輪轂的壓鑄模具設(shè)計(jì)3.2.1 鋁輪轂擠壓模具設(shè)計(jì)前的相關(guān)知識(shí)壓力鑄造是目前成型有色金屬鑄件的重要成型工藝方法。壓鑄的工藝特點(diǎn)是 鑄件的強(qiáng)度和硬度較高，形狀較為復(fù)雜且鑄件壁較薄，而且生產(chǎn)率極高。壓鑄模具是壓力鑄造生產(chǎn)的關(guān)鍵， 壓鑄模具的質(zhì)量決定著壓鑄件的質(zhì)量和精度， 而模具設(shè)計(jì)直接影響著壓鑄模具的質(zhì)量和壽命。 因此， 模具設(shè)計(jì)是模具技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵，也是模具發(fā)展的重要因素。壓鑄的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)鑄件的強(qiáng)度和表面硬度較高。由于壓鑄模的激冷作用，又在壓力下結(jié)晶，因此，壓鑄件表面層晶粒極細(xì)，組織致密，

34、所以表面層的硬度和強(qiáng)度都比較高。壓鑄件的抗拉強(qiáng)度一般比砂型鑄件高25%30%，但收縮率較低。(2)生產(chǎn)率較高。壓力鑄造的生產(chǎn)周期短，一次操作的循環(huán)時(shí)間約5 s3 min ,這種方法適于大批量生產(chǎn)。 雖然壓鑄生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)十分突出， 但是， 它也有一些明顯的缺點(diǎn)： (1)壓鑄件表層常存在氣孔。這是由于液態(tài)合金的充型速度極快，型腔中的氣體很難完全排除， 常以氣孔形式存留在鑄件中。 因此， 一般壓鑄件不能進(jìn)行熱處理， 也不宜在高溫條件下工作。 這是由于加熱溫度高時(shí)， 氣孔內(nèi)的氣體膨脹，導(dǎo)致壓鑄件表面鼓包，影響質(zhì)量與外觀。同樣，也不希望進(jìn)行機(jī)械加工，以免鑄件表面顯露氣孔。 (2) 壓鑄的合金類別和牌號(hào)有所

35、限制。 目前只適用于鋅、鋁、鎂、銅等合金的壓鑄。而對(duì)于鋼鐵材料，由于其熔點(diǎn)高，壓鑄模具使用壽命短， 故鋼鐵材料的壓鑄很難適用于實(shí)際生產(chǎn)。 至于某一種合金類別， 由于壓鑄時(shí)的激冷產(chǎn)生劇烈收縮，因此也僅限于幾種牌號(hào)的壓鑄。 (3) 壓鑄的生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用較高。由于壓鑄機(jī)成本高，壓鑄模加工周期長(zhǎng)、成本高，因此壓鑄工藝只適用于大批量生產(chǎn)。以下介紹的便是壓鑄行業(yè)中出現(xiàn)的新工藝技術(shù)。 (1) 真空壓鑄：真空壓鑄是利用輔助設(shè)備將壓鑄型腔內(nèi)的空氣抽除且形成真空狀態(tài)， 并在真空狀態(tài)下將金屬液壓鑄成形的方法。其真空度通常在380600毫米汞柱的范圍內(nèi)，可以通過機(jī)械泵獲得。 而對(duì)于薄壁與復(fù)雜的鑄件， 真空度應(yīng)該更高。

36、由于型腔抽氣技術(shù)的圓滿解決，真空壓鑄在20 世紀(jì) 50 年代曾盛行一時(shí)，但后來應(yīng)用不多。目前，真空壓鑄只用于生產(chǎn)要求耐壓、 機(jī)械強(qiáng)度高或要求熱處理的高質(zhì)量零件， 其今后的發(fā)展趨向是解決厚壁鑄件和消除熱節(jié)部位的縮孔， 從而更有效地應(yīng)用于可熱處理和可焊接的零件。 真空壓鑄的特點(diǎn)是： 顯著減少了鑄件中的氣孔， 增大了鑄件的致密度， 提高了鑄件的力學(xué)性能， 并使其可以進(jìn)行熱處理。 消除了氣孔造成的表面缺陷， 改善了鑄件的表面質(zhì)量。 可減小澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)尺寸。 由于現(xiàn)代壓鑄機(jī)可以在幾分之一秒內(nèi)抽成需要的真空度， 并且隨著鑄型中反壓力的減小， 增大了鑄件的結(jié)晶速度， 縮短了鑄件在鑄型中的停留時(shí)間。 因

37、此， 采用真空壓鑄法可提高生產(chǎn)率10%20%.采用真空壓鑄時(shí)，鎂合金減少了形成裂紋的可能性（裂紋時(shí)鎂合金壓鑄時(shí)很難克服的缺陷之一，經(jīng)常發(fā)生在型腔通氣困難的部位） ，提高了它的力學(xué)性能，特別是可塑性。（ 2）充氧壓鑄：國(guó)外在分析鋁合金壓鑄件的氣泡時(shí)發(fā)現(xiàn)，其中氣體體積分?jǐn)?shù)的90%為氮?dú)?，而空氣中的氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)應(yīng)為80%，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20%。這說明氣泡中部分氧氣與鋁液發(fā)生了氧化反應(yīng)。因此出現(xiàn)了充氧壓鑄的新工藝9 。充氧壓鑄是消除鋁合金壓鑄件氣孔，提高鑄件質(zhì)量的一個(gè)有效途徑。 所謂充氧壓鑄是在鋁液充填型腔， 用氧氣充填壓室和型腔，以置換其中的空氣和其他氣體， 當(dāng)鋁金屬液充填時(shí)， 一方面通過排氣槽排

38、出氧氣，另一方面噴散的鋁液與沒有排除的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生三氧化二鋁質(zhì)點(diǎn)， 分散在壓鑄件內(nèi)部， 從而消除不加氧時(shí)鑄件內(nèi)部形成的氣孔。 這種三氧化二鋁質(zhì)點(diǎn)顆粒細(xì)小，約在1m以下，其重量占鑄件總重量的0.1%0.2%,不影響力學(xué)性能，并可使鑄件進(jìn)行熱處理10 。 （ 3）精速密壓：鑄精速密壓鑄是一種精確地、快速的和密實(shí)的壓鑄方法， 又稱套筒雙沖頭壓鑄法。 國(guó)外在 20 世紀(jì) 60年代中期開始在壓鑄生產(chǎn)中應(yīng)用這一方法。 精密速壓鑄法在很大程度上消除了氣孔和縮松這兩種壓鑄件的基本缺陷， 從而提高了壓鑄件的使用性能， 擴(kuò)大了壓鑄件的應(yīng)用范圍。（ 4）半固態(tài)壓鑄：半固態(tài)壓鑄是當(dāng)金屬液在凝固時(shí)，進(jìn)行強(qiáng)烈的

39、攪拌，并在一定的冷卻速率下獲得50%左右甚至更高的固體組分漿料，并將這種漿料進(jìn)行壓鑄的方法。 半固態(tài)壓鑄的出現(xiàn)， 為解決鋼鐵材料壓鑄模壽命低的問題提供了一個(gè)方法， 而且對(duì)提高鑄件質(zhì)量、 改善壓鑄機(jī)鴨舌系統(tǒng)的工作條件， 都有一定的作用，所以是用途的一種新工藝 模具梯度的確定，梯度是指模具輪輞型腔部分自上而下由薄增厚的趨勢(shì)， 這種趨勢(shì)符合順序凝固要求。 基本所有低壓模具的澆冒口均開在輪轂的中部，由輪輻向四周補(bǔ)縮， 由最遠(yuǎn)端、 最薄處向冒口處順序凝固， 越向冒口方向厚度越大，可以保證凝固時(shí)有較好的鋁液補(bǔ)縮通道。輪輞型腔尺寸由 8.78mm, 9.19mm、 9.9mm到10.32mmg步增大，即符合

40、梯度要求。輪輛型腔的尺寸，在可以穩(wěn)定成 。3.2.2 鋁輪轂的壓鑄模具的相關(guān)參數(shù)確定合理的模具設(shè)計(jì)， 是取得高效率和高效益最重要的一環(huán)。 低壓模具在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮模具的梯度、 模具的壁厚、 冷卻系統(tǒng)的分布等因素， 還要考慮輪轂的造型特征對(duì)鑄造性能的影響， 經(jīng)綜合分析， 合理配置后， 才能達(dá)到事半功倍的效果。型的基礎(chǔ)上， 尺寸越小越好， 這樣可以減少加上量， 保留更多結(jié)晶組織致密的部分，防止因縮松、縮孔等缺陷而產(chǎn)生的漏氣現(xiàn)象，同時(shí)增加鋁液利用率，減輕毛坯重量。 在確定輪輞厚度及梯度時(shí)， 輪輞寬度是另一個(gè)需要考慮的因素， 輪輞寬度大，則與冒口距離愈遠(yuǎn)，可考慮適當(dāng)增加輪輞壁厚與梯度。(2) 模具壁

41、厚， 模具型腔由底模、 頂模及邊模封閉而成， 模具壁厚即指此三部分的厚度。 在充型過程的初始階段， 鑄件的散熱主要是熱傳導(dǎo)， 即由模具本身吸收熱量，而吸熱量的多少，取決于模具的質(zhì)量（ 在模具溫升固定的前提下吸熱量與物質(zhì)質(zhì)量成正比） ，模具升溫吸熱，鋁液降溫散熱，兩者達(dá)到熱平衡時(shí)，以傳導(dǎo)散熱為主的散熱方式基本停止。 在這個(gè)階段， 由于熱傳導(dǎo)散熱很快， 而模具與鋁液間有較大溫差， 鋁液在凝固時(shí)有激冷效果， 此時(shí)在鑄件外表層凝固的組織致密， 力學(xué)性能好。 按此種狀況推斷， 增大模具賠厚可以獲得相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的激冷效應(yīng)， 囚而獲得較大厚度的優(yōu)質(zhì)組織層。 頂模及邊模成型車輪的輪輞， 由于輪輞本身厚度較小，

42、 模具壁厚太厚可能會(huì)導(dǎo)致輪輞各處的冷熱不均， 產(chǎn)生鑄造缺陷。因此頂、 邊模厚度以保證模具強(qiáng)度為主， 同時(shí)兼顧輪輞的成型因素， 目按一般經(jīng)驗(yàn),上模取壁厚2530mmz宜，邊模取30mmfc右為宜。底模與上模成型輪轂的輪輻部分， 輪輻的強(qiáng)度對(duì)車輪來說至關(guān)重要， 按照一般經(jīng)驗(yàn)， 如果加大底模厚度，應(yīng)該可以獲得較深的激冷層，從而增強(qiáng)輪輻的力學(xué)性能。由此進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。選擇輪輻較寬、較厚的輪型，將底模厚度設(shè)計(jì)為45mm共生產(chǎn)50件試件，鑄造過程成型艱難， x 光探傷輪輻與輪姻相接處縮孔較大。在對(duì)50 件進(jìn)行熱處理后，半成品力學(xué)性能米像預(yù)期的增大， 與按常規(guī)賠厚生產(chǎn)的相似輪型基本持平。 切削加上后進(jìn)行氣密

43、性試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)大量報(bào)廢，共漏氣27 只，漏氣位置分布在輪姻的各部分， 輪輻與輪姻相接處有較大渣孔。 經(jīng)分析， 過大的模具賠厚使筋條整體冷卻速度加快（ 底模吸熱量較大） ， 致使冒口向輪輞的補(bǔ)縮通道過早被阻塞， 由于補(bǔ)縮不足而發(fā)生輪輻與輪姻相接處有較大縮孔， 以及產(chǎn)生輪姻縮松缺陷而引發(fā)氣密性報(bào)廢嚴(yán)重的現(xiàn)象。 在經(jīng)歷完以傳導(dǎo)散熱為主的散熱方式后， 冷卻方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)流和輻射。 由于底模過厚， 對(duì)鋁液熱量向外散失不利， 底模冷卻系統(tǒng)對(duì)鋁液的冷卻影響也相應(yīng)減弱， 也就是說， 在后來的冷卻過程， 外界冷卻囚素囚對(duì)輪轂內(nèi)部溫度場(chǎng)的影響減弱， 從而對(duì)輪轂合理成型的控制相應(yīng)減弱， 筋條部分在后來的冷卻過程中結(jié)晶出

44、現(xiàn)粗大和偏析增大的趨勢(shì)， 反而削弱了筋條的強(qiáng)度。 因此， 過大的底模厚度是不可取的，模具底模賠厚減到25mmi內(nèi)，上述就問題基本可以解決。 在選擇底模賠厚時(shí)， 以考慮利于外界冷卻條件對(duì)內(nèi)部溫度場(chǎng)的控制為主， 因此取底模賠厚一般在2025mmz宜。(3) 冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)在模具設(shè)計(jì)中占有相當(dāng)重要的位置，通過附加冷卻影響模具的溫度場(chǎng)，是后期控制達(dá)到順序凝固的關(guān)鍵因素。一般冷卻分為風(fēng)冷、 水冷及風(fēng)水混冷三種方式。 而無論哪種冷卻方式， 都可以達(dá)到較好的冷卻目的。 水冷方式冷卻速度快， 可在一定程度上提高輪轂的力學(xué)性能， 但需要解決冷卻管路由于頻繁的熱脹冷縮而產(chǎn)生的開裂問題， 因此在管路焊接上藝上要

45、求較高； 風(fēng)冷是較為常用的冷卻方式。 冷卻風(fēng)管分為上模風(fēng)管、 下模風(fēng)管及邊模風(fēng)管， 在個(gè)別需要強(qiáng)冷卻的部位， 可以鉆出風(fēng)管孔， 將風(fēng)管通入到模具里， 更為接近型腔， 以便有更好的冷卻效果； 冷卻的關(guān)鍵是確定合適的冷卻位置、 冷卻順序和冷卻強(qiáng)度。 對(duì)冷卻風(fēng)管的布置方位， 底模冷卻風(fēng)管的布置原則是： 正對(duì)筋條， 集中冷卻輪轂法蘭盤及輪輻與輪姻相接處的熱節(jié)部位； 上模風(fēng)管的布置與底模類似， 而邊模則一般正對(duì)輪輻與輪姻相接處加風(fēng)管即可。 冷卻順序和強(qiáng)度的控制即是對(duì)冷卻開啟先后和單位時(shí)間內(nèi)冷卻風(fēng)管的空氣流量的控制， 決定著冷卻順序和單位時(shí)間內(nèi)帶走熱量程度的強(qiáng)弱。 這對(duì)保證順序冷卻起著至關(guān)重要的作用， 也

46、是現(xiàn)場(chǎng)上藝調(diào)整的最大任務(wù)。 對(duì)于如今較先進(jìn)的輪轂鑄造機(jī)械， 可以對(duì)風(fēng)冷流量進(jìn)行精確的自動(dòng)控制， 因而可以保證上藝的穩(wěn)定性以保證產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。(4) 不同正面造型輪轂的模具設(shè)計(jì)概要， 不同的輪轂正面造型， 會(huì)使輪輻的多少、寬窄、粗細(xì)等差別較大，因而整個(gè)鑄造過程的溫度場(chǎng)會(huì)有相當(dāng)大的差異，相應(yīng)在由澆冒口向輪姻及耳部補(bǔ)縮時(shí)也會(huì)有不同的效果。 在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)具體情況具體分析。 從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上克服筋條出現(xiàn)鑄造缺陷如縮松， 縮孔， 凝固時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致結(jié)晶粗大，偏析嚴(yán)重，在熱處理后力學(xué)性能，特別是延伸率較低。 解決的方法主要是調(diào)整后期的冷卻上藝， 即通過對(duì)筋條的冷卻時(shí)間和強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整，為適應(yīng)這種

47、調(diào)整，需將底模設(shè)計(jì)的厚度減小，一般不高于22mm以利于外界冷卻因素對(duì)內(nèi)部溫度場(chǎng)的影響。3.2.3 鋁輪轂的壓鑄模具設(shè)計(jì)步驟步驟1創(chuàng)建模具模型(1) 打開 pro/e 之后，選著【文件】中【新建】命令，在彈出的【新建】對(duì)話框里選著 【類型】選項(xiàng)組中選著 【制造】 單選按鈕， 在【子類型】 選項(xiàng)組中選著 【鑄造型腔】單選按鈕，在【名稱】文本框中輸入模具模型，取消【使用缺省模塊】復(fù)選框，單擊【確認(rèn)】按鈕。(2)在【新文件選項(xiàng)】對(duì)話框中選著公制模板，單擊【確定】，單擊【添加參照模型】按鈕，選著第二章中建立的輪轂?zāi)Ｐ停趶棾龅摹緞?chuàng)建參照模型】對(duì)話框 中單擊【確定】按鈕。(3)在【布局】對(duì)話框中選著【坐標(biāo)

48、系類型】菜單管理器，然后再【動(dòng)態(tài)】命令， 設(shè)置好【參照模型方向】對(duì)話框，單擊【確認(rèn)】按鈕。(4)在系統(tǒng)提示組件的絕對(duì)精度值時(shí)候單擊 【確定】按鈕，然后選著【完成/返回】 命令添加參照模型，工作區(qū)域內(nèi)將加載參照模型。如圖 3.1所示圖3.1加載的參照模型(5)單擊【自動(dòng)工件】按鈕，系統(tǒng)將彈出【自動(dòng)工件】對(duì)話框，選著坐標(biāo)系作為 模具原點(diǎn)，從【形狀】下拉列表中選取工件形狀為【標(biāo)準(zhǔn)矩形】，接受默認(rèn)的工件名稱。(6)在【偏移】選項(xiàng)組中設(shè)置各方向的偏移值，并按輸入鍵確定，單擊【確定】按鈕完成工件的創(chuàng)建，其圖形結(jié)果如圖 3.2所示：圖3.2創(chuàng)建毛坯工件在【鑄造】菜單中選著【收縮】中的【按尺寸】命令，再選著任

49、一參照模型, 則系統(tǒng)彈出【按尺寸收縮】對(duì)話框，在對(duì)對(duì)話框中選著收縮公式為 1+S。(8)在【所有尺寸】項(xiàng)后設(shè)置各個(gè)方向的收縮率值為0.005。單擊【確定】按鈕，完成收縮特征的設(shè)置。步驟2一創(chuàng)建砂芯分型面單擊【分型面】按鈕，在【曲線選項(xiàng)】菜單管理器中選著【旋轉(zhuǎn)】中的【完成】命令。設(shè)置草圖平面為參照模型的DTM2平面，草繪方向參照為(MAIN_PARTING_PLN)繪制草圖，如圖3.3所示：圖3.3繪制草圖(2)對(duì)所建立的模型進(jìn)行鏡像處理，繼續(xù)對(duì)分型面進(jìn)行鏡像操作，然后對(duì)單個(gè)輪 轂進(jìn)行內(nèi)部曲面操作，進(jìn)行復(fù)制，黏貼和填充，再選著分型面邊連，在選著【編 輯】和【延伸】命令，在【延伸】操控板中單擊【到

50、平面】選著工件底面為延伸 截止面，最后在【曲面選項(xiàng)】菜單管理中選著【拉伸】和【完成】命令，設(shè)置盲 孔深度為10.0,單擊確定，可以得到拉伸分型面 步驟3添加澆注系統(tǒng)(1)在【模具】菜單中選擇【特征】中的【型腔組件】，然后再選著【實(shí)體】中 【切減材料】命令，在彈出的菜單中選著【拉伸】中【實(shí)體】的【完成命令】設(shè)置草繪參照方向，選著深度方式為【盲孔】10.0,單擊【確認(rèn)】。(2)選著剛創(chuàng)建的拉伸特征，選擇【編輯】和【鏡像】命令，選著鏡像平面，單 擊【確定】按鈕，其結(jié)果如圖3.4所示。圖3.4澆注系統(tǒng)步驟4創(chuàng)建模具型腔(1)單擊【分割工件】按鈕，選著【兩個(gè)體積塊】中【所有模塊】，單擊【完成】命令，單擊

51、【分割】對(duì)話框，繼續(xù)對(duì)較大的模具體積進(jìn)行分割，直至分割完成， 最后在【模具】菜單中選著【鑄造模具】中【高級(jí)實(shí)用工具】中的【切除】命令，然后選著切除對(duì)象，單擊【確定】按鈕，完成即可得到模具型腔如圖3.5所示:圖3.5模具型腔圖步驟五一模具單元后處理由前面的操作完成了模具型腔的創(chuàng)建， 得到了模具的凹凸模。接下來將對(duì)模 具元件進(jìn)一步處理，在型腔元件上創(chuàng)建溢流槽，創(chuàng)建澆口套、分流錐元件等。其 中分流錐有如下作用：1、以分流錐導(dǎo)入的金屬液，能夠均勻地流向分型面，氣體及金屬液前面冷 污金屬幾乎可以同時(shí)達(dá)到分型面，并排到溢流槽中，確保鑄件質(zhì)量。2、直澆道內(nèi)的金屬液經(jīng)分流錐導(dǎo)入型腔， 流程最短，易于形成薄壁件

52、鑄件， 并避免了金屬液對(duì)型芯的直接沖擊。壓鑄模的熱量分布均勻，有利于鑄件的凝固，鑄件收縮均勻，不易翹曲和變 形。(1)在【模具】菜單中選擇【模具軟件】中的【創(chuàng)建】，彈出【元件創(chuàng)建】，然后 在子類型中選著【實(shí)體】單選按鈕，進(jìn)行一系列操作，進(jìn)入模型樹中選著【打開】 命令，繪制澆口套草圖，單擊【確定】，并在【圓角工具】工具中得到開口邊緣， 在【設(shè)置】上滑板中設(shè)置圓角類型，單擊確定按鈕。可以得到澆口套如圖3.6所示：圖3.6澆口套(2)在模型中單擊澆口套右鍵，在彈出快捷菜單中選著【編輯定義】命令，在【元件放置】添加三個(gè)約束，單擊確定，具裝配效果圖如圖3.7所示：圖3.7澆口套的裝配圖(3)對(duì)分流錐元件

53、進(jìn)行創(chuàng)建，其過程與澆口套一樣如下，在【模具】菜單中選擇 【模具軟件】中的【創(chuàng)建】，彈出【元件創(chuàng)建】，然后在子類型中選著【實(shí)體】單選按鈕，進(jìn)行一系列操作，進(jìn)入模型樹中選著【打開】命令，繪制澆口套草圖， 單擊【確定】，并在【圓角工具】工具中得到開口邊緣，在【設(shè)置】上滑板中設(shè) 置圓角類型，單擊確定按鈕?？梢缘玫椒至麇F如圖3.8所示：圖3.8分流錐(4)在模型中單擊分流錐右鍵，在彈出快捷菜單中選著【編輯定義】命令，在【元件放置】添加三個(gè)約束，單擊確定，具裝配效果圖如圖3.9所示：圖3.9分流錐裝配圖(5)最后對(duì)型腔元件進(jìn)行處理，添加溢流槽，對(duì)溢流槽進(jìn)行整列處理，就可以得到由本次模具設(shè)計(jì)得到輪轂的效果圖

54、如圖3.10所示：圖3.10輪轂與模具的效果圖第 4 章 鋁輪轂頂模加工工藝和數(shù)控編程4.1 引言鋁合金輪轂的主要生產(chǎn)上藝有兩種： 鑄造和鍛造。 鍛造輪轂與鑄造輪轂相比，其金相組織是破碎晶粒與鍛態(tài)組織， 而后者是枝晶狀晶粒與鑄態(tài)組織。 相較而言，鍛造車輪的模具比鑄造貴得多，也更難開模，但鍛造車輪的力學(xué)性能要高30%50%， 相應(yīng)價(jià)格也要高很多 ; 從生產(chǎn)上藝來看， 采用鑄造上藝更容易大量生產(chǎn)， 目?jī)r(jià)格低廉， 市場(chǎng)需求量更大。 另外， 也有個(gè)別廠家使用旋壓法和焊接組裝法成形。旋壓法是將輪轂的一部分鑄出， 并留出相應(yīng)的余量， 然后再采用擠壓的方法成形，這需要專用的設(shè)備和生產(chǎn)線，在國(guó)內(nèi)使用的較少;

55、焊接組裝法一般只鑄造或鍛造輪輻，輪姻用成型卷材卷制，然后將輪輻、輪輞焊接成輪轂，可大大減輕重量，降低生產(chǎn)成本，但工藝較復(fù)雜，日本在該技術(shù)方面已經(jīng)相當(dāng)成熟。4.2 鋁輪轂頂模加工工藝分析模具頂模是鋁輪擠壓鑄造裝備的關(guān)鍵零件， 它的加工質(zhì)量不僅決定該模具的裝配質(zhì)量， 還關(guān)系到鋁輪毛坯生產(chǎn)質(zhì)量， 最終影響到汽車的安全行駛。 鋁輪頂模總體結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜， 主體為回轉(zhuǎn)體， 上部有形狀基本規(guī)則的加強(qiáng)筋， 并有四個(gè)固定用孔。毛坯壓鑄成形，以減少加工量和重量，也可以采用鍛造型材。頂模的主要加工技術(shù)要求為： 頂模與側(cè)模配合處的尺寸精度為 h8； 各模具的圓柱體同軸度要求為0.2mn尺寸精度要求為IT8,全圓弧形表面粗糙度為Ra3.2mm且不能有明顯的接刀痕跡；頂模工作部分的表面粗糙度為Ra1.6,假如頂模的要求比較高，可以適當(dāng)?shù)奶岣咂浔砻婢?；頂模工作表面不允許有任何的表面缺陷 ( 如裂紋、發(fā)裂、剝落及各種孔洞 ) ；為了不影響模具成型的精度，頂模和澆注系統(tǒng)不允許有倒角或圓角， 以免產(chǎn)生毛刺或合金液飛濺。 頂模在粗加工后， 最好進(jìn)行一次去應(yīng)力退火，半精加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，然后再進(jìn)行精加工。針對(duì)上述要求，不難看出該零件的加工