【正文】 1 X X X X 大 學 本科生畢業(yè)論 文 姓 名： XX 學 號 ： XX 學 院： 專 業(yè)： 設計題目： 鋁合金 輪轂 壓鑄 模具設計 專 題： 指導教師： XXX 職 稱： XXX 2020 年 6 月 XX 2 XXXX 大學畢業(yè)設計任務書 學院 專業(yè)年級 學生姓名 任 務 下 達 日 期 ： 畢業(yè)設計日期： 畢業(yè)設計題目： 畢業(yè)設計專題題目： 畢業(yè)設計主要內容和要求： 院長簽字： 指導教師簽字： 3 XXXX 大學畢業(yè)設計指導教師評閱書 指導教師評語 （①基礎理論及基本技能的掌握； ② 獨立解決實際問題的能力；③ 研究內容的 理論依據(jù)和技術方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點；⑤ 工作態(tài)度 及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題； ⑧ 是否同意答辯等）： 成 績： 指導教師簽字： 4 XXXX 大學畢業(yè)設計評閱教師評閱書 評閱教師評語 （ ①選題的意義； ② 基礎理論及基本技能的掌握；③綜合運用所學知識解決實際問題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題； ⑧ 是否同意答辯等 ）： 成 績： 評閱教師簽字： 5 XXXX 大學畢業(yè)設計答辯及綜合成績 答 辯 情 況 提 出 問 題 回 答 問 題 正 確 基本 正確 有一般性錯誤 有原則性錯誤 沒有 回答 答辯委員會評語及建議成績： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 學院領導小組綜合評定成績： 學院領導小組負責人： 年 月 日 6 摘 要 輪轂是電動自行車上極為重要的行駛部件和安全部件，應具有良好的綜合力學性能，在正常行駛過程中不應發(fā)生變形和疲勞失效。 近幾年來半固態(tài)加工技術因其節(jié)能、高效、環(huán)保式生產以及成型 件的高性能等諸多優(yōu)點，得到了世界各國的廣泛關注。半固態(tài)鑄造成形技術不但綜合了鑄造成形和鍛壓成形的優(yōu)點。而且部分產品的性能會接近甚至于達到鍛壓產品的性能。因此，采用半固態(tài)擠壓成形工藝來加工電動自行車輪轂將會是一個新的發(fā)展方向。 模具在半固態(tài)擠壓成型方法中是至關重要的一部分，因此，它的設計和制造成了成品件質量的關鍵所在。 本文對電瓶車輪轂進行二維造型比較形象的展示輪轂的外形。并主要從電動自行車輪轂的發(fā)展狀況、鋁合金的成型與鑄造方法、半固態(tài)擠壓成型工藝及特點，模具總體方案的選擇以及模具結構的設計等方面介 紹了輪轂半固態(tài)擠壓模具的設計。 該款 輪轂的材料采用了鋁合金材料（ ZL101A），分析了輪轂零件的特點。另外，主要從鑄件收縮率、鑄型分型面、冒口的設置以及推出機構等幾個方面介紹了模具設計的要點。 關鍵詞： 輪轂 。半固態(tài)擠壓 。模具設計 7 ABSTRACT 8 目 錄 一般部分 1 緒論 ????????????????????????????? 1 壓力鑄造 ???????????????????????? 2 典型的壓鑄填充理論 ?????????????????? 2 壓力鑄造的特點 ???????????????????? 2 壓鑄生產過程簡介 ?????????????????? 2 壓鑄業(yè)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢 ????????????????? 3 壓鑄的發(fā)展歷史 ?????????????????????? 2 我國壓鑄業(yè)的發(fā)展 ????????????????????? 2 壓鑄產業(yè)的發(fā)展趨勢 ???????????????????? 2 本課題的研究 內容及意義 ??????????????????? 4 研究內容 ???????????????????????? 6 開展本課題的意義 ???????????????????? 7 模具設計專題部分 3 壓鑄件設計 ??????????????????????? 10 壓鑄件基本結構設計 ????????????????????? 10 壁厚和肋 ?????????????????????? 10 鑄造和圓角 ???????????????????? 11 起模斜度 ?? ??????????????????? 11 壓鑄件結構設計的工藝性 ?????????????????? 11 壓鑄件技術要求 ???????????????????? 11 9 尺寸精度 ?????????????????????? 11 表面質量 ?????????????????????? 12 機械加工余量 ???????????????????? 13 4 壓鑄機的選用及相關計算與校核 ????????????????? 11 確定壓鑄機的鎖模力 ?????????????? ???? 13 計算主脹型力 ??????????????????????? 10 計算鎖模力 ???????????????????????? 10 開模行程的核算 ?????????????????????? 10 5 半固態(tài)擠壓模具設計概述 ???????????????????? 11 半固態(tài)擠壓模具基本結構 ?????????????????? 13 分型面的設計 ??????????????????????? 15 澆注系統(tǒng)的設計 ??????????????????? ??? 18 澆注系統(tǒng)的結構與分類 ????????????????? 18 內澆口的設計 ??????????????????? 19 直澆道的設計 ??????????????????? 19 橫澆道的設計 ??????????????????? 19 排溢系統(tǒng)的設計 ????????????????????? 19 溢流槽的設計 ??????????????????? 20 排氣槽的設計 ??????????????????? 20 模架的設計 ?????? ?????????????????? 18 模架的設計原則 ??????????????????? 18 模具加熱系統(tǒng)設計 ???????????????????? 19 成形零件的設計 ????????????????????? 19 10 半固態(tài)擠壓件的收縮率 ???????????????? 20 成形部分尺寸的計算 ?????????????????? 20 推出機構設計 ?????????????????????? 18 結論與展望 ?????????????????????? 37 參考文獻 ?????????????????????????? 38 翻譯部分 英文原文 ????????????????????????? 40 中文譯文 ????????????????????????? 49 致謝 ???????????????????????????? 59 11 一般部分 1 緒論 壓鑄是壓力鑄造的簡稱，是一種將處于熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)的金屬注入壓鑄機的壓室，在高壓力的作用下，以極高的速度充填在壓鑄模具的型腔內，并在高壓下冷卻凝固成型而獲得鑄件的高效益、高效率的精密 鑄造方法。用該方式成型的鑄件，常常成為壓鑄件。目前壓鑄所采用的金屬主要是各種合金，其中鋁合金占比例最高（ 30%～ 60%），鋅合金次之（在國外，鋅合金鑄件絕大部分為壓鑄件）。鎂合金是近幾年國際上比較關注的合金材料，銅合金僅占壓鑄件總量的 1%～ 2%。 典型的壓鑄填充理論 壓鑄過程中金屬液的填充形態(tài)與鑄件致密度、氣孔率、力學性能和表面粗糙度等質量因素密切相關，在極短的填充瞬間其受到壓鑄件結構、填充速度、比壓、溫度、內澆口與壓鑄件端面厚度之比、合金液的黏度及表面張力、澆注系統(tǒng)的形狀等的制約。長期以來人們對 此進行廣泛的研究，提出了一些論點，但這些論點都是在特定的實驗條件下得到的，有一定的局限性，要求人們在應用中具體情況具體分析，使填充理論進一步完善和深化。 目前局域代表性的金屬充填理論有三種：噴射充填理論、全壁厚充填理論和三階段充填理論。 ①噴射填充理論 該理論是 1932 年由佛羅梅爾（ ）在矩形截面型腔一端開設澆口，研究鋅合金壓鑄填充過程中得到的。他認為液體金屬的填充過程遵循流體力學定律，并且有摩擦和渦流現(xiàn)象；液體金屬填充矩形型腔時的運動特性和內澆道截面積與型腔截面積之比有關。 佛羅梅爾認為： 當液流在速度、壓力不變時，保持內澆口截面的形狀噴射至對面型壁，成為噴射階段；由于對面型壁的阻礙，部分金屬呈渦流狀返回，部分金屬向所有其他方向噴射并沿型腔壁由四面向內澆口方向折回，成為渦流階段。渦流中容易卷入空氣及涂料燃燒產生的氣體，使壓鑄件凝固后形成 ～ 1mm 的孔洞，降低了壓鑄件的致密度。 ②全壁厚填充理論 該理論是 1937 年由勃蘭特（ ）用 ～ 2mm 厚的內澆口（且與壓鑄件厚度之比為 ～ ）研究鋁合金壓鑄填充過程中得到的。勃蘭特認為，金屬液經(jīng)內澆口進入型腔后，即擴展至型壁后 沿整個型壁截面向前填充，直到充滿為止。 12 ③三階段填充理論 該理論是 19441952 年由巴頓（ ）提出來的。巴頓認為，填充過程是包含力學、熱力學和流體力學因素的復合問題，大致可分為三個階段。 第一階段：受內澆口截面限制的金屬射入型腔后，首先沖擊對面型壁，沿型腔表面向各方向擴展，并形成壓鑄件表面的薄殼層，在型腔轉角處產生渦流。 第二階段：后續(xù)金屬液沉積在薄殼層內的空間里，直至填滿，凝固曾逐漸向內延伸，液相逐漸減少。 第三階段：金屬液完全充滿型腔后，與澆注系統(tǒng)和壓室構成一個封閉的水力學系統(tǒng)，在 壓力作用下，補充熔融金屬，壓實壓鑄件。 以上是早期的三種典型的填充理論。由于壓鑄過程中，壓鑄件的填充是在極短的時間內完成的，并且過程是不連續(xù)的，變化迅速，壓鑄件是不透明的，因而不可能直接觀察到壓鑄件內填充過程。此外，填充過程還與壓射工藝參數(shù)、壓鑄件和內澆道的形狀及兩者截面積之比、壓鑄合金的性能等因素有關。因此，對填充理論一直存在著不同的看法。 壓力鑄造的特點 高壓力和高速度是壓鑄中熔融合金充填成型過程的兩大特點，也是壓鑄與其他鑄造方法最根本的區(qū)別所在。壓鑄中常用的壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕范圍內， 有時甚至高達 500MPa。其充填速度一般在 ～ 70m/s 范圍內，它的充填時間很短，一般為 ～ ，最短的僅為千分之幾秒。因此，利用這種方法生產的產品有著其獨特的優(yōu)點?？梢缘玫奖”?、形狀復雜但輪廓清晰的鑄件。其壓鑄出的最小壁厚：鋅合金為 ；鋁合金為 。鑄出孔最小直徑為 。鑄出螺紋最小螺距 。對于形狀復雜，難以或不能用切削加工制造的零件，即使產量小，通常也采用壓鑄生產，尤其當采用其他鑄造方法或其他金屬成型工藝難以制造時，采用壓鑄生產最為適宜。鑄件的尺寸精度和表面粗 糙度要求很高。鑄件的尺寸精度為 IT12～ IT11 面粗糙度一般為 ～ m，最低可達 m。因此，個別壓鑄件可以不經(jīng)過機械加工或僅是個別部位加工即可使用 [1黃 ]。 壓鑄的主要優(yōu)點是： (1)鑄件的強度和表面硬度較高。由于壓鑄模的