摩托車輪轂設(shè)計說明書

1、第1章 緒論1.1 摩托車車輪發(fā)展概況隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，摩托車工業(yè)也快速的壯大起來，摩托車成為了人們出行所使用的主要交通工具之一。尤其是在發(fā)展中國家里，摩托車的擁有數(shù)量非常龐大。在我國各大城市里，摩托車已經(jīng)成為許多家庭的主要交通工具。正是由于摩托車市場的龐大的需求量，從而促使了摩托車企業(yè)的快速發(fā)展，制造摩托車的工藝也在不斷進步。摩托車車輪是摩托車中極其重要的部件之一， 它的質(zhì)量好壞直接影響著摩托車行駛的安全和可靠。早期的摩托車速度較低，其車輪結(jié)構(gòu)為剛性連接，輪胎為高壓胎。隨著輪胎及車輪技術(shù)的發(fā)展，低壓輪胎逐漸取代了高壓輪胎。與此同時，低壓輪胎又出現(xiàn)了無內(nèi)胎輪胎。目前，摩托車車輪主要有三種結(jié)構(gòu)

2、形式：輪圈輻條組合式車輪、輻板式整體車輪和輕合金車輪。輪圈輻條組合式車輪是一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式， 該種車輪與早期剛性連接的車輪相比，減震性能較好。但是，這種車輪受結(jié)構(gòu)的限制，車輪的外形變化比較困難，不能適應摩托車外觀造型日新月異的需要。并且由于這種結(jié)構(gòu)車輪受輪圈沖孔的限制，不能裝配無內(nèi)胎輪胎，使它的發(fā)展大受影響。輻板式整體車輪分為輻板式整體鋼車輪和輻板式整體鋁車輪。 輻板式整體鋼車輪主要用于中、低擋小輪摩托車。其鋼制輪圈的工藝方法是用鋼板卷制后焊接成型，使用一段時間后，焊接部位易生銹造成無內(nèi)胎車輪漏氣。輻板式整體鋁車輪有質(zhì)量小、鋁輻板形狀容易變化等優(yōu)勢。另外，鋁合金輪圈和鋁輻板通過表面處理后，可

3、以形成車輪所需要的各種顏色，滿足了消費者對多種顏色的需求。輕合金車輪是一種整體式車輪，主要有鋁合金車輪和鎂合金車輪。鎂合金車輪具有比鋁合金車輪更誘人的潛在優(yōu)勢。 雖然目前鎂合金車輪已經(jīng)開始應用于摩托車，但主要局限于賽車上，它不能像鋁合金車輪那樣進行大批量生產(chǎn)，其主要是因為：1) 鎂與氧氣有極大的親和力，在液態(tài)下鎂可以劇烈氧化和燃燒，在熔煉和整個鑄造過程中必須在保護性氣氛的覆蓋下進行，否則會發(fā)生燃燒事故。而目前的保護性氣氛都涉及環(huán)保問題，不僅會破壞大氣臭氧層，而且對人體危害性較大，且極易損壞設(shè)備和建筑物。2) 鎂合金的化學穩(wěn)定性差，車輪在使用過程中極易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。3)

4、60;目前，尚無公認的適合大批量生產(chǎn)的成套鎂合金加工設(shè)備和工藝。鋁合金的初次登場是在 50 年代，鋁合金車輪首次被用于追求高性能的賽車中。因為鋁合金車輪質(zhì)量輕、散熱性能好，并且具有良好的外觀，所以，鋁合金車輪逐步代替了鋼制車輪。鋁合金車輪具有以下特點：1) 散熱快、安全。由于轎車在高速行駛時，輪胎與地面摩擦會產(chǎn)生較高的溫度，制動盤和制動片摩擦會產(chǎn)生較高的溫度，在這樣的高溫作用下，輪胎和制動片均會加速磨損和老化，制動效率下降，輪胎氣壓升高，易造成爆胎和剎車失靈的事故。鋁合金的傳熱系數(shù)比鋼材大 3 倍，可將輪胎和制動盤上產(chǎn)生的熱量迅速傳導到空氣中去，避免了輪子在高速運轉(zhuǎn)下產(chǎn)生的

5、種種弊病，從而增強了制動效能、提高了輪胎和制動盤的使用壽命、有效的保障了汽車的安全行駛。2) 重量輕、節(jié)能。鋁材比重比鋼材小，平均每只鋁合金車圈比鋼質(zhì)車圈要輕 2公斤左右，一輛轎車以 5 只車輪（包括一只后備車輪）計算可減輕重量 10 公斤。減輕重量也就意味著節(jié)省燃料。3) 舒適性好。鋁合金車圈是精密的鑄造件，精加工表面達到 80到 90，失圓度和不平衡很小，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，提高了整車的舒適性。4) 外觀漂亮。鋁合金車圈外表是經(jīng)抗腐蝕處理再靜電粉體涂裝，它可以鑄成各種花式外形，讓人感到有一種美觀、精致和豪華的感覺。有車

6、族往往不惜重金更換自己中意的花式外形。基于鋁合金材料有眾多的優(yōu)點，我國摩托車工業(yè)也主要是生產(chǎn)鋁合金車輪，本課題也采用應用廣泛的鋁合金材料做為摩托車輪轂的材料。1.2我國壓鑄技術(shù)的發(fā)展壓鑄工藝是一種高效率的少、無切削金屬的成型工藝，從19世紀初期用鉛錫合金壓鑄印刷機的鉛字至今已有150多年的歷史。由于壓鑄工藝在現(xiàn)代工業(yè)中用于生產(chǎn)各種金屬零件具有獨特的技術(shù)特點和顯著的經(jīng)濟效益，因此長期以來人們圍繞壓鑄工藝、壓鑄模具及壓鑄機進行了廣泛的研究，取得了可喜的成果。 中國壓鑄業(yè)不斷追求技術(shù)進步，不斷追求高品質(zhì)生產(chǎn)。壓鑄總體水平與國外先進水平相比雖有差距，但從某些經(jīng)常用來評價壓鑄技術(shù)水平的指標來看，這種差距

7、正在縮小。壓鑄是一個高度依賴技術(shù)經(jīng)驗的行業(yè)，中國壓鑄專業(yè)人員不足、整體技術(shù)素質(zhì)偏低。無國界的市場，使我國壓鑄企業(yè)面臨發(fā)展壯大的機會，同時也面臨著日益激烈的競爭風險。人才是企業(yè)生存和發(fā)展的根本，企業(yè)要不斷地學習運用先進的生產(chǎn)技術(shù)，必須培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)和管理人才。只有這樣，才能使中國壓鑄業(yè)取得更大進步。1.3壓力鑄造基本知識1）壓力鑄造原工藝過程壓力鑄造（簡稱壓鑄）是在高壓作用下將液態(tài)或半液態(tài)金屬快速壓入鑄型中，并在壓力下凝固而獲得鑄件的方法。 壓鑄所用的壓力一般為3070MPa，充型速度可達5100m/s，充型時間為0.050.2s。金屬的壓力鑄造廣泛用于汽車、冶金、機電、建材等行業(yè)。

8、目前90%的鎂鑄件和60%的鋁鑄件都采用壓力鑄造成型。 金屬液在高壓下以高速填充鑄型，并在壓力下冷卻，是壓鑄區(qū)別于其他鑄工藝的重要特征。壓力鑄造的主要工序可分為：合型、壓射、頂出三個階段。壓鑄機的主要結(jié)構(gòu)簡圖如圖下所示。圖1.1壓鑄機主要結(jié)構(gòu)簡圖1拉桿；2合模座；3動模座；4定模座；5壓鑄模1.4壓力鑄造的特點1）優(yōu)點   生產(chǎn)率高，壓鑄機沒小時可壓鑄50150次，甚至有的可達500次；便于實現(xiàn)自動化或半自動化；   鑄件的尺寸精度高，標準公差可達IT811；表面粗糙度低，Ra=0.83.2,可直接鑄造出螺紋； &

9、#160;  由于在壓力下凝固，且速度快，因此，鑄件晶粒細小、表面緊實、強度和硬度高；  便于采用鑲鑄法（嵌鑄法）。2）缺點    壓鑄時由于液態(tài)金屬填充速度高，液態(tài)不穩(wěn)定，故采用一般壓鑄法時，鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能進行熱處理；     對內(nèi)凹復雜的鑄件，壓鑄較為困難；    高熔點合金（如銅，黑色金屬），壓鑄型壽命較低； 不宜小批量生產(chǎn)，其主要原因是壓鑄型制造成本高，壓鑄機生產(chǎn)效率高，小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟。1.5壓鑄應用范圍和注意

10、要點 壓鑄是實現(xiàn)少無切削加工的精密鑄造技術(shù)，在汽車、航空、儀表、 國防等工業(yè)部門廣泛用于非鐵金屬的小型、薄壁、形狀復雜件的大批量生產(chǎn)。  鑄件壁厚均勻，以3-4mm的壁厚為宜，最大壁厚應小于8mm，以防止縮孔、縮松等缺陷。   鑄件不宜進行熱處理或在高溫下工作，以免鑄件內(nèi)氣孔中的氣體膨脹而導致鑄件變形或斷裂。  由于內(nèi)部疏松，鑄件塑性和韌性差，故它不適合于制造受沖擊的零件。 鑄件應盡量避免機械加工，以防內(nèi)部孔洞外漏。第2章 壓鑄件的工藝分析與設(shè)計2.1壓鑄件的工藝分析 圖2.1鑄件本課題中鑄件如

11、圖2-1所示鑄件的材料牌號為：ZL104。其合金牌號為：ZAlSi9Mg 該合金的鑄造性能好，無熱裂傾向、氣密性高、線收縮?。坏纬舍樋椎膬A向較 大熔煉工藝較復雜。合金的耐蝕性好，切削加工性和焊接性一般。鑄造鋁合金對 各種鑄造工藝的適應性都很好，可以用于砂型鑄造、金屬型鑄造、熔模鑄造、殼型鑄造、低壓鑄造、壓鑄、連續(xù)鑄造等。同一牌號的合金，用不同工藝鑄造，其力學性能有所不同。ZL104 屬于鋁硅合金，鋁硅合金有良好的鑄造性能，經(jīng)變質(zhì)處理和熱處理后，有良好的力學性能和耐蝕性能，是應用最廣的鋁合金。2.2壓鑄件的設(shè)計2.2.1零件輪輞的主要形式 輪輞是摩托車輪轂與外輪胎直接接觸的部件，它的幾何形狀較

12、為復雜，并且已經(jīng)形成了統(tǒng)一的標準。根據(jù)國家標準，摩托車輪輞系列 GB1320291，輪輞的類型分很多種，主要有圓柱型（WM 型）、5°斜底式（MT 型）、斜底式（邊式）、對開槽式以及深（槽）式。本課題要求為圓柱型輪輞如下圖所示：圖2-2輪輞圓柱型胎圈座輪輞輪廓尺寸（WM型輪輞）見下表：輪輞名義寬度代號ABminCG0.5HPminR1minR2R3maxR4minR5min1.1028.05.0507.07.03.01.55.51.55.07.01.2030.55.55.59.06.01.3534.06.56.010.07.53.52.06.51.4036.08.

13、010.01.5038.07.56.510.58.04.02.07.02.05.511.51.6040.57.512.04.58.06.013.01.8547.08.510.514.09.05.012.57.015.02.1555.07.518.52.5063.59.53.019.02.7570.010.512.011.03.03.0076.0該課題中輪輞R5=10mm、G=10.2mm、A=40.6mm、B=5mm。2.2.2輪轂零件的分析輪轂零件圖如下圖所示：由零件圖可以看出，該輪轂雖然結(jié)構(gòu)較為復雜，但它的對稱度很好，輪輞采用圓柱型（WM 型）。輪轂有七個成51.43的條幅，輪轂

14、中部設(shè)有花鍵連接，整體壁厚沒有非常薄的地方，鑄造性良好，且容易出模。該輪轂的輪輞與輪盤整體成型，是一件式鋁輪轂。 (a) (b) 圖2.3輪轂零件(a)及三維圖(b)2.2.3壓鑄件的尺寸精度壓鑄件的尺寸精度取決于壓鑄件的設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)以及模具制造的質(zhì)量。通常壓鑄件的尺寸精度比模具的精度低34級。壓鑄件的尺寸穩(wěn)定性取決于工藝因素、操作條件、模具修理次數(shù)及其使用期限等各個方面。壓鑄件的尺寸精度一般按機械加工精度來選取，在滿足使用要求的前提下，盡量選取較低的精度等級。此外，同一壓鑄件上下部同部分的尺寸可按照實際使用要求選取不同的精度，以提高經(jīng)濟性。1)長度尺寸壓鑄件能達到的尺寸公差及配合尺寸公差等

15、級由壓鑄工藝與模具設(shè)計表25得鋁合金為1213級 配合尺寸公差等級為14級。2)厚度尺寸壁厚、肋厚受到分型面和活動成形零件的影響選取±0.04mm。3)表面粗糙度鑄件的表面粗糙度取決于壓鑄模成形零件型腔表面的粗糙度，通常壓鑄件的表面粗糙度比模具相應成形表面的粗糙度高兩個等級。本模具為新模，壓鑄件的表面粗糙度應為GB 10311983的Ra2.50.63um。4)加工余量 機械加工余量是為了保證鑄件機械加工面尺寸和零件加工精度， 在設(shè)計鑄件和鑄造工藝時，預先增加并在機械加工時應予以切除的金屬層厚度。鑄件的加工余量數(shù)值按照有加工要求的表面上最大基本尺寸和該表面距它的加工基準間尺寸兩者中較

16、大的尺寸所在尺寸范圍，從鑄件加工余量表中選取。另外，鑄件的不同加工表面，可以采用相同的加工余量數(shù)值。 在本輪轂鑄件中，有加工要求表面中基本尺寸最大的為直徑453.7，由壓鑄工藝與模具設(shè)計，選取加工余量等級為 DF，則根據(jù)直徑 453.7查表214，選取機加工余量為單邊1.2mm。在鑄件的個別地方有些余量比 1.2mm 小，這種情況根據(jù)實際情況而定。第3章 壓鑄工藝3.1壓力壓力是使壓鑄件獲得致密組織和輪廓的重要因素，壓鑄壓力有壓射力和壓射比壓兩種形式。3.1.1壓射力壓射力是壓鑄機壓射機構(gòu)中推動壓射活塞運動的力.它是反映壓鑄機功能的一個主要參數(shù)，壓射力的大小,由壓射缸的截面積和工作液的壓力所決

17、定.。公式如下： F=P × 31式中： F壓射力-壓射力(N-牛)P壓射油缸-壓射油缸內(nèi)工作液的壓力(Pa-帕)D壓射缸的直徑(m-米)=3.1416經(jīng)計算的F=38423.46N3.1.2比壓及其選擇壓射比壓是壓室內(nèi)金屬液單位面積上所受的力，即壓鑄件的壓射力與壓射沖頭戴面積之比。充填時的比壓稱壓射比壓，用于克服金屬液在澆注系統(tǒng)及型腔中的流動阻力，特別是內(nèi)交口處的阻力，使金屬液在內(nèi)澆口處達到需要的速度。壓射比壓可按下式計算： 32式中：壓射比壓，Pad壓射沖頭或壓室直徑，m表3.1壓射比壓的選擇合金鑄件厚度3mm鑄件厚度3mm結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜鋅合金30505060鋁

18、合金25504580鎂合金30505080銅合金5070801103.2速度壓鑄過程中，速度受壓力的直接影響，又與壓力共同對內(nèi)部質(zhì)量、表面輪廓清晰度等起重要作用。3.2.1壓射速度壓射速度又稱沖頭速度，它是壓室內(nèi)的呀射沖頭堆動金屬液的移動速度，也是壓射沖頭速度。如下表： 表3.2壓鑄件平均壁厚與填充時間及內(nèi)澆口的速度壓鑄件平均壁厚/mm填充時間/ms內(nèi)澆口速度/(m/s) 1 1014 46551.5 1420 44552 1826 42502.52232 4048平均壁厚為2.5mm，取填充時間為30ms，內(nèi)澆口速度為40m/s。由以下公式： 33式中：u壓射速度 V型腔容積 n型腔數(shù) d壓

19、射沖頭直徑 t填充時間經(jīng)計算的u=22cm/s3. 3溫度合金澆注溫度是指金屬自壓室進入型腔的平均溫度。由于對壓室內(nèi)的金屬液溫度測量不方便，通常用保溫爐內(nèi)的金屬液溫度表示。合金澆注溫度合金澆注溫度是指金屬液自壓室進入型腔的平均溫度。由于對壓室內(nèi)的金屬液溫度測量不方便，通常用保溫爐內(nèi)的金屬液溫度表示。澆注溫度高能提供金屬液流動性和壓鑄件表面質(zhì)量，但同時影響模具壽命。各種壓鑄合金的澆注溫度如下表所示：表3.3各種壓鑄合金的澆注溫度合金鑄件厚度3mm鑄件厚度3mm結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜鋅合金含鋁420440430450410430420440含銅5205405305505105305205

20、40鋁合金含硅610650640700590630610650含銅630650640720600640620650含鎂640680660700620660640680鎂合金640680660700630660640680銅合金普通黃銅870920900950850900870920硅黃銅900940930970890920900940由圖可知含硅的鋁合金壁厚在36mm可取620。3.3.2模具的溫度在壓鑄過程中，模具需要一定的溫度，模具的溫度是壓鑄工藝中又一重要的因素，它對提高生產(chǎn)效率和獲得優(yōu)質(zhì)鑄件有著重要的作用。模具溫度的選擇，應根據(jù)鑄件的形狀大小和結(jié)構(gòu)特點，合金的性質(zhì)與澆注條件等各個方面的

21、因素綜合考慮。推薦的模具的預熱溫度及工作溫度如下表所示：表3.4推薦的模具工作溫度表合金類型模具預熱溫度（）模具工作溫度（）鋅合金120160160200鎂合金150180180250鋁合金150180180260銅合金200250250300取模具預熱溫度為150，工作溫度為200。3.4壓鑄機的選擇壓鑄機的分類壓鑄機通常按壓室的手熱條件的不同分為冷壓室壓鑄機和熱壓室壓鑄機兩大類。冷壓室壓鑄機又因為壓室和模具放置的位置和方向不同分為臥式、立體式和全立式3種。3.4.2壓鑄機的選用1）臥式室壓鑄機的特點冷室壓鑄機規(guī)格型號全面，對產(chǎn)品尺寸及合金種類的適應范圍廣，生產(chǎn)操作簡便，生產(chǎn)效率高，可與自動

22、化周邊設(shè)備聯(lián)機實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，壓射行程的分段控制、調(diào)節(jié)容易實現(xiàn)，對不同要求的壓鑄件工藝的滿足性好。2）熱壓鑄機的特點熱室壓鑄機結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；不需要澆鑄程序，工序簡單，生產(chǎn)效率高；熱損失少，金屬損耗少；金屬液始終在密閉通道中，氧化夾雜物不易卷入，進入型腔的金屬液干凈，鑄件質(zhì)量好；壓射比壓小，壓射過程中沒有增壓段；壓室、沖頭、鵝頸管、噴嘴等熱作件壽命短，更換不方便。 3）立式壓鑄機的特點立式壓鑄機的金屬液壓射過程中卷入氣體少；方便于中心澆鑄系統(tǒng)設(shè)置；維修與操作麻煩，生產(chǎn)過程中有切斷和料餅推出程序，生產(chǎn)效率低；以中小型機為主，生產(chǎn)過程中用量較少；目前立式壓鑄機主要用于電機轉(zhuǎn)

23、子等特殊產(chǎn)品的壓鑄生產(chǎn)。隨著臥室冷室壓鑄機壓射性能的不斷提高，為提高生產(chǎn)效率，目前微電機轉(zhuǎn)子已越來越多的采用臥式冷室壓鑄機生產(chǎn)。3.5壓鑄機鎖模力的計算壓鑄時，為保證鑄件尺寸精度和內(nèi)部質(zhì)量，并防止金屬飛濺，必須鎖緊模具分型面。應按模具計算鎖模力，選用壓鑄機。計算公式如下： Fs>Ffa)                         

24、60;   =pA                      p =4Fy/D2y                     

25、60;     =pA1tan 41式中 ： Fs需壓鑄機鎖模力（N)；                  K系數(shù)，一般取11.3，壁薄復雜件取大值；                 壓鑄時

26、的反壓力（N);                 有橫抽芯時作用于滑塊禊緊面上的法向反壓力(見下圖 (N);                  p壓鑄機壓射比壓（下表) (MPa);    

27、           A鑄件、澆注系統(tǒng)、余料、溢流槽在分型面上投影面積的總和（mm2);  Fy壓鑄機壓射力（N);                  Dy壓室直徑（mm);         

28、0;     A1活動型芯成形端面投影面積總和（mm2);      表3.5常用壓射比壓 （MPa) 合金鑄件厚度3mm鑄件厚度3mm結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)復雜鋅合金30505060鋁合金25504580鎂合金30505080銅合金507080110經(jīng)計算的Fs=1953.42KN由下表可查：表3.6壓鑄機的常見參數(shù)壓鑄機的常見參數(shù)選用J1125C型壓鑄機合模距離的校核每臺壓鑄機都有最小合模距離Hmin和最大開模距離Hmax兩個尺寸，根據(jù)鑄件形狀、澆注系統(tǒng)和

29、模具結(jié)構(gòu)來核算是否滿足取出鑄件的要求，即壓鑄機的最大開模距離減去模具總厚度留有能取出鑄件的距離。壓鑄機和模后能嚴密的鎖緊模具分型面，因此要求合模后模具的總厚度應大于壓鑄機的最小合模距離，一般約為20mm。由下式： 42式中：Hmin壓鑄機最小合模距離（mm）； 壓鑄機最大開模距離（mm）； L壓鑄機動模座板的行程（mm）； 定模部分的厚度（mm）； 動模部分的厚度（mm）； 鑄件推出距離（mm）： 鑄件及澆道總高度（mm）；經(jīng)計算合理第4章 壓鑄模的設(shè)計4.1壓鑄模的基本結(jié)構(gòu)壓鑄模由定模和動模兩部分組成。定模固定在壓鑄機定模安裝板上，定模上有形成直澆道的澆口套，澆口套與壓鑄機的噴嘴或壓室相接；

30、動模固定在壓鑄機動模安裝板上，并隨動模安裝板作開合模移動。合模時，動模與定模閉合構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)，金屬液在高壓下充滿型腔。開模時，動模與定模分開，借助設(shè)在動模上的推出機構(gòu)將壓鑄件推出。 壓鑄模的結(jié)構(gòu)組成較復雜，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，圖1.1所示模具為典型壓鑄模的結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)模具上各個零件所起的作用，壓鑄模分為以下幾個部分：圖4.1壓鑄模的結(jié)構(gòu)組成1定模板；2螺釘；3鎖緊塊；4斜滑塊；5螺釘；6定模鑲塊；7封水環(huán)；8澆口套；9動模型芯；10分流錘；11導柱；12導套；13墊塊；14推桿固定板；15復位桿；16推板；17動模座板；18定模鑲塊；19止水環(huán)：20推桿；21動模型芯；22動模板；23、

31、24、25螺釘；26滑塊推拉桿；27氣缸4.2分型面的選擇選擇鑄件的分型面涉及鑄件的形狀和技術(shù)要求、澆注系統(tǒng)和溢流系統(tǒng)的布置、鑄造工藝條件、 鑄造模具的結(jié)構(gòu)和制造成本、 模具的熱平衡等因素， 這些因素難以兼顧，故應綜合這些因素來考慮分型面的確定。選擇分型面應注意如下要點：1) 開模時保持鑄件隨動模移動方向脫出定模；2) 有利于澆注系統(tǒng)、溢流系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的布置；3) 要求不影響鑄件的尺寸精度；4) 簡化模具結(jié)構(gòu)；5) 避免鑄造機承受臨界負荷，并要考慮鑄造合金的性能；在選擇鑄件的分型面時要綜合考慮以上要點，從而確定分型面。另外，分型面有如下分類。1) 在單分型面類別中又分為直線型、傾斜型、折線型

32、以及曲線型分型面。2) 在多分型面中又分為雙分型面、三分型面以及組合分型面根據(jù)以上選擇分型面的方法，選擇鋁合金鑄件的分型面如下圖所示：圖4.2分型面示意圖上圖所示的是鑄件模具的分型面示意圖。圖中黑色粗線代表了分型面，這種設(shè)計對本鑄件來說比較合適。上、下模具在分模時均不會影響鑄件，且分型面在鑄件斷面輪廓較大的地方，屬于直線型單分型面。另外，分型面在上、下模內(nèi)的深度也不深，有利于鋁合金液體順暢的進入型腔，這樣設(shè)置模具結(jié)構(gòu)簡單。4.3澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。澆注系統(tǒng)主要由直澆道、橫澆道、內(nèi)澆口、和余料組成。壓鑄機的不同，澆注系統(tǒng)就有所不同。本課題選用下圖澆注系統(tǒng)： 圖4.3澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1直澆道 2橫

33、澆道 3內(nèi)澆口 1）口位置的確定由于鑄件的幾何中心有通孔，所以采用中心澆口。2）澆口設(shè)計內(nèi)澆口是澆注系統(tǒng)最終的一段，直接與型腔相通。它的作用是使橫澆道輸送的低速金屬液變?yōu)楦咚佥斎胄颓恢校⑹怪纬衫硐氲牧鲬B(tài)而順序地填充至型腔。內(nèi)澆口的位置、形狀和大小可以決定金屬液的流速、流向和流態(tài)，對鑄件質(zhì)量有直接關(guān)系。薄的內(nèi)澆口，金屬液流速高，對填充薄壁和形狀復雜零件有利，能獲得外形清晰的鑄件。但過薄會使金屬液呈噴霧狀高速流入型腔，與空氣混合在一起，金屬液滴與型腔接觸后很快地凝固，在鑄件表面形成麻點和氣泡，并由于沖刷型面，容易和型腔產(chǎn)生黏附現(xiàn)象；內(nèi)澆口增厚，金屬液流入速度相對降低，有利于排除型腔中的氣體及傳

34、遞靜壓力，使鑄件結(jié)晶致密，表面粗糙度低。但內(nèi)澆口過厚會使流速過分降低，延長填充時間，金屬液溫度下降，使之與型腔接觸表面形成硬皮，造成鑄件輪廓不清晰，成型不良，并給切除澆注系統(tǒng)時增加困難。內(nèi)澆口的尺寸確定可由以下公式算的： 51式中：內(nèi)為內(nèi)澆口斷面積(mm2) 為鑄件質(zhì)量(克)為液態(tài)金屬密度(g.cm-3) 為內(nèi)澆口金屬液的流速，m/s為填充型腔時間(S)不同材料的鑄件均不一樣。表4.1液態(tài)金屬密度值合金種類鉛合金錫合金鋅合金鋁合金鎂合金銅合金8.106.67.36.42.41.657.5表4.2不同情況下的流動值比壓壁厚/mm1.44.8>8流速<20056453420040037

35、.53022.540060018.751511.256008001512980010011.2596.75>10007.564.5表4.3不同情況下的填充時間值合金種類鑄件厚度均勻不均勻時間T/s鉛合金、錫合金0.0720.108鋅合金0.0600.090鋁合金0.0540.081鎂合金、銅合金0.0480.054表4.4內(nèi)澆口厚度可參考下表鑄件壁厚/mm0.61.51.5336>6合金種類復雜件簡單件復雜件簡單件復雜件簡單件為鑄件厚度%內(nèi)澆口厚度/mm鋅合金0.40.80.41.00.61.20.81.51.02.01.52.02040鋁合金0.61.00.61.20.81.51

36、.01.81.52.51.83.04060鎂合金0.61.00.61.20.81.51.01.81.52.51.83.04060銅合金0.81.21.01.81.02.01.83.02.04.04060由以上算出0.02433）直澆道設(shè)計直澆道是傳遞壓力的首要部位。臥室冷壓室壓鑄機用直澆道設(shè)計：1、臥式冷壓室壓鑄機用直澆道是由壓室和澆口套形成。2、壓室和澆口套可以制成整體，也可以分別制造。若為后者，壓室是壓鑄機的附件，澆口套裝在定模上隨壓鑄零件不同而不同。 圖4.4臥室壓鑄機直澆道a直澆道結(jié)構(gòu) b直澆道起模斜度 1壓室 2澆道套 3分流器 4余料直澆道設(shè)計要點有及注意澆道的直徑D根據(jù)壓鑄件所需

37、的壓射比壓和壓室充滿度確定直澆道厚度H，一般取直徑D的1/31/2。澆口套靠近分型面一端在長度15 25mm范圍的內(nèi)孔上加工出1º30 2º的脫模斜度。與直澆道相連接的橫澆道一般設(shè)置在澆口套的上方，防止金屬液在壓射前流入型腔。當臥式冷壓室壓鑄機采用中心澆口時，直澆道的設(shè)計同立式冷壓室壓鑄機。要求直澆道位于澆道套內(nèi)孔的上方，防止金屬液在壓射前流入型腔。澆口套和分流錐結(jié)構(gòu)和尺寸可參照相關(guān)手冊。已知根據(jù)壓射比壓和壓室充實度來選擇內(nèi)徑D。壓鑄機型號為J1125C則壓室直徑為60mm，澆口套長度計算為90mm。4）橫澆道的設(shè)計橫澆道是連接直澆道和內(nèi)澆口的通道。作用：把金屬液從直澆道引

38、入內(nèi)澆口內(nèi)；橫澆道中的金屬液還能改善模具熱平衡，在壓鑄件冷卻凝固時起到補縮與傳遞靜壓力的作用直澆道是傳遞壓力的首要部位。橫澆道的結(jié)構(gòu)形式:橫澆道的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，主要取決于壓鑄件的形狀、大小、型腔個數(shù)，以及內(nèi)澆道的形式、位置、方向和流入口的寬度等因素。本課題選橫澆道如下圖所示：圖4.5橫澆道橫澆道的截面形狀和尺寸可按下表進行選擇：表4.5橫澆道尺寸計算由橫澆道的長度計算公式：L=0.5h+（2535）mm式中：L橫澆道長度，mmh直澆道導入口處直徑，mm經(jīng)計算的L=38mm4.4成形零件的設(shè)計在壓鑄模結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成成形空腔以形成壓鑄件幾何形狀的零件稱為成形零件。這些零件的質(zhì)量決定了壓鑄件的質(zhì)量和

39、精度。本設(shè)計采用整體鑲塊組合方式。模具鑲塊的設(shè)計鑲塊固定時必須保持與相連的構(gòu)件有足夠的強度和穩(wěn)定性，并且便于加工和裝卸，絕大多數(shù)鑲塊是安裝在動、定模套板內(nèi)，其形式有通孔和不通孔兩種形式。在動、定模套板上，鑲塊安裝孔的形狀和大小要一致，這樣便于兩塊套板配做加工，容易保證兩孔的形位公差要求。鑲塊在分型面上的布置是根據(jù)型腔的排布形式確定的。如下圖所示： 圖4.6鑲塊結(jié)構(gòu)成型件尺寸精度1）成型零件的工作尺寸成型零件的工作尺寸是指在模具中，用于形成壓鑄件內(nèi)外輪廓的型腔和型芯的尺寸，是保證壓鑄件尺寸精度的關(guān)鍵。必須通過計算確定，而且選取合適的公差。壓鑄件的收縮率由于壓鑄合金由液態(tài)至固態(tài)是一個收縮的過程，要

40、想得到公稱尺寸為A的壓鑄件，模具型腔的尺寸就必須大于A；二者的差值（A）與公稱尺寸A之比為收縮率，用表示。即： 52 鑄件結(jié)構(gòu)不同，所用合金種類不同，其收縮率就不同，見下表：表4.6壓鑄合金的綜合收縮率合金種類A自由收縮率A受阻收縮率A混合收縮率鉛錫合金0.40.50.20.40.30.4鋅合金0.60.80.30.60.40.6鋁硅合金0. 70.90.30.70.50.7鋁鎂合金0.81.00.40.80.60.8黃銅0.91.10.50.90.70.9鋁青銅0.11.20.61.00.81.0壓鑄件收縮率的確定原則：1)結(jié)構(gòu)復雜、型芯多的壓鑄件收縮率大，反之收縮率小。2)薄壁件收縮率小，

41、厚壁件收縮率大。3)脫模溫度越高，其收縮率越大。綜上所述本課題鑄件為鋁硅合金故取自由收縮率為0. 70.9，受阻收縮率0.30.7，混合收縮率0.50.7。成型尺寸的計算成型零件的工作尺寸可分為五類，一是型腔尺寸；二是型芯尺寸；三是成型部分的中心距離和位置尺寸；四是螺紋型環(huán)尺寸；五是螺紋型芯尺寸。1）型腔尺寸模具在使用中，隨著反復的脫模，型腔被逐漸磨損，尺寸會變大，因此，計算型腔尺寸時，公稱尺寸應使用鑄件外形的最小極限尺寸。模具型腔尺寸按下式計算： 53 54式中：和型腔尺寸或型腔深度尺寸； 鑄件長度變換后的公稱尺寸； 鑄件高度最小極限尺寸； 鑄件計算收縮率； 鑄件公稱尺寸的偏差； 成型部分公

42、稱尺寸的制造偏差。則已知鑄件收縮率為0.5%；要求精度為IT13，取=1/5。既有：= = =動模鑲塊如下圖所示 (a) (b) 圖4.7動模鑲塊零件圖（a）及三維圖（b）定模鑲塊如下圖所示：(a) (b)圖4.8定模鑲塊零件圖（a）及三維圖（b）2）型芯尺寸由于型芯磨損后尺寸變小，在計算型芯尺寸時，應保持壓鑄件內(nèi)形尺寸接近最大極限尺寸。型芯尺寸計算公式： 55式中：d、h型芯尺寸或型芯高度尺寸；d、h鑄件內(nèi)形的最小極限尺寸；鑄件計算收縮率；鑄件公稱尺寸的偏差；成型部分公稱尺寸的制造偏差。則已知鑄件收縮率為0.5%；要求精度為IT13，取=1/5。既有： = = = =3）型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計型芯也

43、有整體式和組合式之分，形狀簡單的主型芯和模板可以作成整體式。形狀比較復雜多采用組合式型芯。本課題的型芯如下圖所示：定模型芯 (a)(b)圖4.9定模型芯的零件圖（a）及三維圖(b)動模型芯 (a) (b)圖4.10動模型芯零件圖（a）及三維圖（b）4.5溢流和排氣系統(tǒng)排溢系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)在整個型腔充填過程中是一個不可分割的整體。排溢系統(tǒng)由溢流槽和排氣槽兩大部分組成。如下圖所示： 圖4.11排溢系統(tǒng)簡圖 1型腔；2溢口；3溢流槽；4排氣槽；5推桿；為了保證鑄件外觀品質(zhì)，使清除溢流凝料的切痕留在鑄件內(nèi)側(cè)，溢流槽設(shè)在輪輻之間的三角孔處，溢流口設(shè)在輪緣內(nèi)側(cè)。利用各成型零件之間的間隙排氣。4.6推桿的設(shè)計

44、和布置1、推出機構(gòu)的組成如下圖所示： 圖4.12推出機構(gòu)1推管；2復位桿；3推桿；4擋釘；5推板導套；7推桿固定板；8推板導柱；（1） 推出元件。推出機構(gòu)中直接接觸、推動鑄件的零件稱為推出元件。常用的推出元件有推桿、推管、推件板、成型推板等。（2） 復位元件。復位元件的作用是使推出機構(gòu)在推出鑄件后，在合模狀態(tài)時回復到推出鑄件前的準確位置。復位元件一般為復位桿。（3） 導向元件。導向元件的作用是保證推出機構(gòu)按既定方向平穩(wěn)可靠地往復運動，有時還承受推板等構(gòu)件的重量。（4） 限位元件。限位元件保證推出機構(gòu)在壓射力作用下不改變位置，起到止退、限位作用。常用的限位元件有檔釘、擋圈等。（5） 結(jié)構(gòu)元件。使

45、推出機構(gòu)各元件裝配、固定成一個整體的元件為結(jié)構(gòu)元件，如推板、推桿固定板、連接件等。2、推桿的選擇推桿推出端截面的形狀受壓鑄件被推部分的形狀和鑲塊鑲拼結(jié)構(gòu)的影響較大，常見的形狀有圓形、正方形、矩形、半圓形。其中圓形制造最為方便，應用最為廣泛。本課題選用的推桿如下圖所示： 圖4.13推桿零件及三維圖3、推桿的尺寸計算推桿推出壓鑄件時，壓鑄件尚處于高溫狀態(tài)，此時壓鑄件的強度低于室溫時的須用強度。為避免推桿超出壓鑄件的最大受推力，頂壞壓鑄件。推桿的截面積可按下式進行計算： 56式中：A推桿推出段端部的截面積， 推桿承受的總推力，10N n推桿數(shù)量； 壓鑄件的許用強度，MPa（參考下圖） 表4.7壓鑄件

46、的許用強度下圖為推桿的尺寸推薦：表4.8推桿的尺寸計算由上兩圖可?。篸=14mm n=14 =7000N =10N則：由公式：得A=3144、推出距離推出距離一般根據(jù)動模高出分型面的成形部分的高度來確定，如下圖所示：圖4.14推出距離示意圖時， 57時， 58式中：推出距離，mm H滯留壓鑄件的最大成形部分的長度，mm K安全系數(shù)，K=35mm。由上式的推出距離為=35mm。4.7冷卻系統(tǒng)壓鑄模的冷卻方法主要有風冷和水冷兩種。1）風冷風冷冷卻的風力通常來自鼓風機或壓縮口氣。冷卻的方法是將壓縮空氣對準壓鑄模動模和定模的成形部分進行反復噴吹，以使模具的熱量盡快散發(fā)到空氣中，從而降低模具的溫度。2）

47、 水冷水冷是指在模具內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，將冷卻水循環(huán)通入成形鑲塊或型芯內(nèi)，從而實現(xiàn)冷卻。水冷速度比風冷速度快的多，因此能有效地提高生產(chǎn)率。水冷法的冷卻介質(zhì)除了主要用水外，還可采用其他一些冷卻介質(zhì)以提高冷卻效果，如下表：表4.9水以為的冷卻介質(zhì)序號冷卻介質(zhì)配比/%沸點/應用說明1水50140擴大了有效冷卻范圍，適應除銅以外的各種金壓鑄件乙烯乙醇502水75110可連續(xù)使用兩年不更換乙二醇253液氧化二苯基300防止模具早期開裂有良好效果4適用銅合金壓鑄件，效果良好本課題鑄件為摩托車輪轂，鑄件尺寸大且較薄，模具需充分冷卻，以保證鑄件品質(zhì)。根據(jù)型腔形狀，在定模塊、動模塊。型芯上均開設(shè)環(huán)形冷卻水道。第5

48、章工作原理及模架的設(shè)計5.1工作原理本設(shè)計壓鑄模具裝配圖如圖所示：圖5.1壓鑄模具裝配圖本設(shè)計開模具原理：開模時，動模部分后移，由于鑄件對動模鑲塊、動模型芯、定模鑲塊和定模型芯的包緊力及壓射沖頭對澆口內(nèi)的余料推力作用，分型面打開，楔緊塊脫離。滑塊推拉桿拉動滑塊脫離，實現(xiàn)側(cè)抽芯。開模一定距離時，推桿和推板將鑄件頂出。5.2模具安裝技術(shù)要求1）壓鑄模外形和安裝部位的技術(shù)要求：各模板的邊緣均應倒角C2，安裝面應光滑平整，不應有突出的螺釘頭、銷釘、毛刺和擊傷的痕跡。在模具非工作表面上醒目的地方打上明顯的標記，包括以下的內(nèi)容：產(chǎn)品代號、模具編號、制造日期、和模具制造廠家名稱或代號。在定、動模上分別設(shè)有吊

49、裝螺釘，質(zhì)量較大的零件(25kg)也應設(shè)置起吊螺釘。模具安裝部位的有關(guān)尺寸應符合所選用壓鑄機的相關(guān)對應尺寸，且裝拆方便，壓室的安裝孔徑和深度必須嚴格檢查。分型面上除導套孔、斜銷孔外，所有模具制造過程中的工藝孔、螺釘孔多應堵塞，并且與分型面平齊。2）總體裝配精度的技術(shù)要求：模具分型面對定、動模板安裝平面的平行度，見表表5.1定、動模板安裝平面的平行度 （單位：mm）最大直線長度160160250250400400630公差值0.060.080.100.12本安裝分型被測面面最大直線長度為200mm，所以定、動模板安裝平面的平行度公差為0.12mm。導柱、導套對定、動模座板安裝面的垂直度，見表表5

50、.2導柱、導套對定、動模座板安裝面的垂直度 （單位：mm）最大直線長度40406363100100160公差值0.0150.0200.0250.030本安裝被測面面最大直線長度為90mm，所以導柱導套對定、動模板安裝平面的垂直度公差值為0.030。在分型面上，定模、動模鑲塊平面應分別與定模、動模模板齊平，可允許略高，但控制在0.050.10mm范圍內(nèi)。推桿、復位桿應分別與型面平齊，推桿允許突出型面，但不大干0.1mm。復位桿允許低于分型面，但不大于0.05mm。模具所有活動部件，應保證位置準確，動作可靠，不得有卡滯和歪斜的現(xiàn)象，要求固定的零件不得相對竄動。澆道的轉(zhuǎn)接處應光滑連接，鑲拼處應緊密，

51、未注脫模斜度不小于5º，表面粗糙度Ra不大于0.4m?；瑝K運動應平穩(wěn)，合模后滑塊與楔緊塊應壓緊，接觸面積不小于34，開模后定位準確可靠。合模后分型面應緊密貼合，局部間隙不大于0.05mm(排氣槽除外)。冷卻水路應暢通，不應有滲漏現(xiàn)象，進水口和出水口應有明顯標記。所有成形表面積糙度Ra不大于0.4m，所有表面不允許有擊傷、擦傷和微裂紋。5.3模架設(shè)計概述構(gòu)成模架的結(jié)構(gòu)件主要包括：定模座板、定模板、動模板、動模壓板、支承板、墊塊、動模座板；導柱、導套等。1）定模板 除不通孔的模體結(jié)構(gòu)外，凡通孔的模體結(jié)構(gòu)均應設(shè)置定模座板。 在設(shè)計定模座板時，考慮到以下問題： 

52、澆口套安裝孔的位置與尺寸應與壓鑄機壓室的定位法蘭配合。 定模座板上應留出緊固螺釘或安裝壓板的位置。 2）定模套板 定模套板的主要作用： 成型鑲塊、成型型芯以及安裝導向零件的固定載體。 設(shè)置澆口套，形成澆注系統(tǒng)的通道。 承受金屬液填充壓力的沖擊，而不產(chǎn)生型腔變形。 在不通孔的模體結(jié)構(gòu)中，兼起安裝和固定定模部分的作用。3）動模座板起固定型芯，頂桿導向，安裝斜導柱。結(jié)構(gòu)如下圖所示：4）動模套板動模套板的主要作用是： 固定成型鑲塊、成型型芯、澆道鑲塊以及導向零件的載體。 設(shè)置鑄件脫模的推出元件，如推桿、推管、卸料

53、板以及復位桿等。 設(shè)置側(cè)抽芯機構(gòu)。 在不通孔的模體結(jié)構(gòu)中，起支承板的作用。 5）動模壓板 動模壓板主要作用是： 在通孔的模體結(jié)構(gòu)中，將成型鑲塊壓緊在動模板內(nèi)。 6）動模支承板 動模支承板的主要作用是： 承受金屬液填充壓力的沖擊，而不產(chǎn)生不允許范圍內(nèi)的變形。因此，不通孔的模體結(jié)構(gòu)，有時也可設(shè)置支承板。 7）模座 模座是支承模體和模體承受機器壓力的構(gòu)件，其主要作用是： 與動模板、動模支承板連成一體，構(gòu)成模具的動模部分。 與壓鑄機的動座板連接，并將動模部分緊固在壓鑄機上。 模座的底端面，在合模時承受壓鑄機的合模力，在開模時承受動模部分自身重力，在推出壓鑄件時又承受推出反力。因此，模座應有較強的承載能力。 壓鑄機頂出裝置的作用通道。 8）推出板 推出板包括推桿固定板和推板。  在設(shè)計推出板時，主要考慮到以下幾點： 推出板應有足夠的厚度，以保證強度和剛度的需要，防止因金屬液的間接沖擊或脫模阻力產(chǎn)生的變形。 推出板各個大平面應相互平行，以保證推出元件運行的穩(wěn)定性。5.4模架尺寸