【正文】 輪轂是一個(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輪轂的傳遞也十分復(fù)雜。因此，輪轂的幾何形狀和力學(xué)特征的復(fù)雜性給研究工作帶來(lái)很大的困難。輪轂?zāi)＞咴O(shè)計(jì)是保證轎車輪轂質(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)特，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)汽車輪轂?zāi)Ｐ蛯?shí)體設(shè)計(jì)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(guò)程簡(jiǎn)便、快捷、可靠。然而在當(dāng)今汽車技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，歐美、日本等國(guó)家基本壟斷了發(fā)達(dá)的汽車技術(shù)，我國(guó)在先進(jìn)的汽車技術(shù)中處于落后與被動(dòng)地位，因此，我國(guó)必須加大對(duì)汽車技術(shù)研發(fā)的力度，發(fā)明出更新更先進(jìn)的技術(shù)，跟上世界各個(gè)汽車大國(guó)的技術(shù)水平。 輪轂國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀　為了節(jié)能降耗，減少?gòu)U氣排放，提高駕乘舒適度和車輛動(dòng)力學(xué)性能?，F(xiàn)代汽車正在向輕量化方向發(fā)展，從結(jié)構(gòu)材料的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)車輛輕量化的主要手段是采用具有高比性能的輕質(zhì)材料替代傳統(tǒng)材料，目前廣泛應(yīng)用于汽車輪轂的材料主要是鋁合金和鎂合金。隨著我們國(guó)家公路設(shè)施的迅猛發(fā)展，鋁合金輪轂開始在全國(guó)范圍內(nèi)得到推廣，并且發(fā)展迅速。2002年，我國(guó)轎車鋁合金輪轂的裝車率已接近45%。伴隨著中國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)鋁合金輪轂行業(yè)出現(xiàn)強(qiáng)勁增長(zhǎng)勢(shì)頭。經(jīng)過(guò)十幾年的艱苦努力，年生產(chǎn)能力已超過(guò)了6500萬(wàn)件。已成為了世界鋁合金輪轂生產(chǎn)大國(guó)。與世界先進(jìn)水平相比，國(guó)內(nèi)企業(yè)在鋁合金輪轂的設(shè)計(jì)開發(fā)和制造技術(shù)方面尚存在較大的差距，總體的生產(chǎn)技術(shù)和裝備水平、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平、產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量水平還有待進(jìn)一步的提高[1]。鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有低價(jià)格，高比性能、比強(qiáng)度和比剛度。突出的阻尼減振性能等特點(diǎn)，將鎂合金用于汽車，摩托車結(jié)構(gòu)，特別是高速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件能降低車輛自重及燃油消耗，降低車輛的振動(dòng)和噪聲，提高車輛的加減速動(dòng)力學(xué)特性，既能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，又能較顯著改善車輛的駕乘舒適度[2]。在國(guó)內(nèi)，上海汽車公司最早將鎂合金應(yīng)用在汽車上，目前桑塔納轎車鎂合金變速器外殼年用鎂量達(dá)2000t以上。東風(fēng)汽車公司開發(fā)的轎車用非承重鎂合金零件有變速箱殼、離合器殼、變速箱蓋等，，年產(chǎn)量達(dá)到6萬(wàn)件。長(zhǎng)安汽車公司生產(chǎn)的變速器、上下箱體延伸體和缸罩等7種零件已通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)和道路試驗(yàn)，2004年已大批量裝車進(jìn)入市場(chǎng)。我國(guó)科技部也在“十五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃中特別提出了“鎂合金開發(fā)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化”重大項(xiàng)目。輪轂的鑄造工藝有低壓鑄造法、重力鑄造法、壓力鑄造法、擠壓鑄造法、輪轂的成形工藝主要有擠壓鑄造和低壓鑄造。我國(guó)從20世紀(jì)六七十年代開始發(fā)展擠壓鑄造，20世紀(jì)九十年代，運(yùn)用于摩托車行業(yè)，使擠壓鑄造得到了飛躍發(fā)展，已形成年生產(chǎn)300千萬(wàn)只摩托車鋁輪轂的能力。目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的大型受力零件有：。我國(guó)低壓鑄造工藝發(fā)展得較晚，1955年天津拖拉機(jī)制造廠采用壓縮空氣緊密制造鋁合金型板，1958年上海郵電器材廠應(yīng)用了低壓鑄造工藝，六十年代這一工藝在北京、天津、上海、遼寧等地得到了一定程度的發(fā)展。1978年以來(lái)，一機(jī)部、六機(jī)部、八機(jī)部等相繼召開低壓鑄造經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，介紹了國(guó)內(nèi)先進(jìn)的低壓鑄造設(shè)備和工藝[3]。 國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)輪轂材料的研究發(fā)展的比較迅速。20世紀(jì)初，當(dāng)鋼鐵制汽車輪轂已經(jīng)運(yùn)用的很成熟的時(shí)候，一些賽車愛(ài)好者，為了追求速度與靈活性，而把汽車變得更加“輕量化”，就將鋼制輻條式輪轂與鋁質(zhì)軋制輪輞相結(jié)合的車輪裝上汽車。從此，汽車輪轂進(jìn)入了另一個(gè)時(shí)代——鋁合金輪轂時(shí)代。1945年以后，汽車廠商紛紛開展批量生產(chǎn)鋁合金輪轂的研究。德國(guó)是世界上最早開始制造鋁合金輪轂的國(guó)家．早在20世紀(jì)20年代就開始用砂型鑄造賽車用鋁合金輪轂，其設(shè)計(jì)與制造技術(shù)一直走在世界的前列。20世紀(jì)50年代末，聯(lián)邦德國(guó)還只能少量的生產(chǎn)鋁合金輪轂，到了70年代后，他們開始在小汽車上大量使用鑄造鋁合金輪轂，開創(chuàng)了新的局面。世界各國(guó)近年來(lái)都高度重視對(duì)鎂合金的研究與開發(fā)，加強(qiáng)鎂合金在汽車等交通工具上的應(yīng)用開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化研究。自1990年以來(lái)，美國(guó)、日本、德國(guó)、澳大利亞等國(guó)家相繼出臺(tái)了自己的鎂合金研究計(jì)劃，把鎂合金列為21世紀(jì)研究與開發(fā)的重點(diǎn)項(xiàng)目。北美是汽車用鎂量最大的地區(qū)，其次是歐洲、日本和韓國(guó)。在北美一些車型上， 美國(guó)通用、福特、克萊斯勒等三大汽車公司用鎂量均呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。在歐洲一些車型上， [4]。國(guó)外的擠壓鑄造工藝是1937年由前蘇聯(lián)發(fā)明的，20世紀(jì)五六十年代，先后傳入我國(guó)和世界各地。擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展與擠壓鑄造機(jī)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。20世紀(jì)80年代，日本宇部公司開發(fā)成功HCSC和VSC系列擠壓鑄造機(jī)，日前已銷售300多臺(tái)；日本豐田公司的輪轂廠擁有14臺(tái)VSCl500．VSCl800擠壓鑄造設(shè)備，年產(chǎn)400多萬(wàn)只高檔汽車鋁輪；日本的日產(chǎn)汽車、馬自達(dá)、Art、U．mold和Tosei等公司和美國(guó)SPX、Amcast等大公司也擁有擠壓鑄造生產(chǎn)廠或車間[5]。其目的是解決重力鑄造中澆注系統(tǒng)充型和補(bǔ)縮的矛盾。低壓鑄造真正被推廣應(yīng)用時(shí)在“二戰(zhàn)”以后，由于有較高的補(bǔ)縮壓力和溫度梯度，有效地提高了厚大斷面鑄件的致密性。1950年以后由于汽車工業(yè)的發(fā)展，使抵押鑄造工藝和設(shè)備有了一個(gè)飛躍。汽車輪轂由于質(zhì)量要求高，本身結(jié)構(gòu)又適于低壓鑄造，而且需求量大，因此極大地推動(dòng)了低壓鑄造技術(shù)的發(fā)展。英國(guó)在60年代率先發(fā)展低壓鑄造汽車輪轂，其后美國(guó)、日本、西德相繼發(fā)展[6]。 研究的目的和意義輪轂是車輛的重要運(yùn)動(dòng)部件，本文以汽車輪轂為研究對(duì)象，基于產(chǎn)品研究開發(fā)的一般流程，通過(guò)制定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝方案設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)的技術(shù)路線，熟練掌握汽車零件設(shè)計(jì)和開發(fā)的流程，通過(guò)借助CAD、CAE等工具，對(duì)汽車輪轂結(jié)構(gòu)與性能、模具造型、鑄造工藝等進(jìn)行設(shè)計(jì)。汽車輪轂的成形工藝類型較多，以擠壓鑄造生產(chǎn)鎂合金輪轂的工藝方法現(xiàn)今多處于研究階段。通過(guò)研究擠壓鑄造的工藝特點(diǎn)，分析總結(jié)汽車輪轂擠壓鑄造模具要點(diǎn)，并通過(guò)對(duì)模具型腔進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，掌握汽車輪轂?zāi)＞叩脑O(shè)計(jì)過(guò)程了解鑄造的基本工藝，熟練應(yīng)用Pro/E、CAD等繪圖軟件，并具有一定的實(shí)驗(yàn)技能和生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)。資源和環(huán)境是己成為世界各國(guó)越來(lái)越突出的問(wèn)題，為了節(jié)能降耗、減少?gòu)U氣排放、提高駕乘舒適度和車輛動(dòng)力學(xué)的性能，現(xiàn)代汽車、摩托車等交通工具正在向輕量化方向發(fā)展。鎂合金是現(xiàn)已知的最輕金屬結(jié)構(gòu)材料之一，具有多方面結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到各國(guó)的青睞。輪轂作為車輛的重要運(yùn)動(dòng)部件，它的輕量化生產(chǎn)有著非常重要的意義。而鎂合金由于其眾多優(yōu)點(diǎn)，成為輕量化發(fā)展的首選材料。但鎂合金在生產(chǎn)和應(yīng)用中還存在著諸多缺點(diǎn)，如由于鎂元素活潑，鎂合金在熔煉和加工過(guò)程中極容易氧化燃燒，生產(chǎn)難度很大；鎂合金的生產(chǎn)技術(shù)還不成熟和完善，特別是鎂合金成形技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展；鎂合金的耐蝕性較差，高溫強(qiáng)度、蠕變性能較低等諸多問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了鎂合金產(chǎn)品的生產(chǎn)[7]。鑄造模具市場(chǎng)異?；钴S，鑄造產(chǎn)業(yè)的高速增長(zhǎng)帶來(lái)了鑄造模具制造工業(yè)的一片興旺。根據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)經(jīng)營(yíng)管理委員會(huì)編制的《全國(guó)模具專業(yè)廠基本情況》統(tǒng)計(jì)，鑄造模具約占各類模具總產(chǎn)值5%，每年增長(zhǎng)速度高達(dá)25%。模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。而作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機(jī)械行業(yè)，根據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)，21世紀(jì)機(jī)械；制造工業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都將依靠模具完成，因此，模具工業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)。模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具技術(shù)的進(jìn)步[8]。模具設(shè)計(jì)是