【正文】 美國、日本等壓鑄先進(jìn)國家相比，我國壓鑄件的生產(chǎn)占有一定的數(shù)量優(yōu)勢，但我國壓鑄企業(yè)以小型工廠為主，因此在管理水平和工作效率上，較之有很大的差距 。其中的中小型壓鑄機(jī)的質(zhì)量較好，大型壓鑄機(jī)、實時控制的高性能的壓鑄機(jī)仍需進(jìn)口， 2020 噸以上的壓鑄機(jī)正在研制中 [5]。目前，我國擁有壓鑄廠點及相關(guān)企業(yè) 2600 余家，壓鑄機(jī)近萬臺，年產(chǎn)壓鑄件 50 余萬噸。 20世紀(jì) 50年代大型壓鑄機(jī)誕生，為壓鑄業(yè)開拓了許多新的領(lǐng)域。但這種設(shè)計是生產(chǎn)鋁合金鑄件的第一次嘗試。 1904 年英國的法蘭克林（ H. H. Franklin）公司開始用壓鑄方法生產(chǎn)汽車的連桿軸承，開創(chuàng)了壓鑄零件在汽車工業(yè)中應(yīng)用的先例。喬奇（ Willam Church）博士曾制造一臺日產(chǎn) ～ 2萬鉛字的鑄造機(jī)，已顯示出這種工藝方法的生產(chǎn)潛力。 至于某一種合金類別，由于壓鑄時的激冷產(chǎn)生劇烈收縮，因此也僅限于幾種牌號的壓鑄。同樣，也不希望進(jìn)行機(jī)械加工，以免鑄件表面顯露氣孔。 雖然 壓鑄生產(chǎn)的優(yōu)勢十分突出，但是，它也有一些明顯的缺點： (1)壓鑄件表層常存在氣孔。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，所以表面層的硬度和強(qiáng)度 13 都比較高。鑄件的尺寸精度和表面粗 糙度要求很高。其壓鑄出的最小壁厚：鋅合金為 ；鋁合金為 。壓鑄中常用的壓射比壓在幾兆帕至幾十兆帕范圍內(nèi)， 有時甚至高達(dá) 500MPa。由于壓鑄過程中，壓鑄件的填充是在極短的時間內(nèi)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(nèi)填充過程。 第一階段：受內(nèi)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(kuò)展，并形成壓鑄件表面的薄殼層，在型腔轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生渦流。 ②全壁厚填充理論 該理論是 1937 年由勃蘭特（ ）用 ～ 2mm 厚的內(nèi)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。 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(shè)澆口，研究鋅合金壓鑄填充過程中得到的。鎂合金是近幾年國際上比較關(guān)注的合金材料，銅合金僅占壓鑄件總量的 1%～ 2%。半固態(tài)擠壓 。并主要從電動自行車輪轂的發(fā)展?fàn)顩r、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(jié)構(gòu)的設(shè)計等方面介 紹了輪轂半固態(tài)擠壓模具的設(shè)計。而且部分產(chǎn)品的性能會接近甚至于達(dá)到鍛壓產(chǎn)品的性能。 1 X X X X 大 學(xué) 本科生畢業(yè)論 文 姓 名： XX 學(xué) 號 ： XX 學(xué) 院： 專 業(yè)： 設(shè)計題目： 鋁合金 輪轂 壓鑄 模具設(shè)計 專 題： 指導(dǎo)教師： XXX 職 稱： XXX 2020 年 6 月 XX 2 XXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 學(xué)院 專業(yè)年級 學(xué)生姓名 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 ： 畢業(yè)設(shè)計日期： 畢業(yè)設(shè)計題目： 畢業(yè)設(shè)計專題題目： 畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求： 院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 3 XXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評語 （①基礎(chǔ)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(nèi)容的 理論依據(jù)和技術(shù)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(dǎo)教師簽字： 4 XXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書 評閱教師評語 （ ①選題的意義； ② 基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)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(xué)畢業(yè)設(shè)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(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)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(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能，在正常行駛過程中不應(yīng)發(fā)生變形和疲勞失效。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。 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。模具設(shè)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢 ???????????????????? 2 本課題的研究 內(nèi)容及意義 ??????????????????? 4 研究內(nèi)容 ???????????????????????? 6 開展本課題的意義 ???????????????????? 7 模具設(shè)計專題部分 3 壓鑄件設(shè)計 ??????????????????????? 10 壓鑄件基本結(jié)構(gòu)設(shè)計 ????????????????????? 10 壁厚和肋 ?????????????????????? 10 鑄造和圓角 ???????????????????? 11 起模斜度 ?? ??????????????????? 11 壓鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝性 ?????????????????? 11 壓鑄件技術(shù)要求 ???????????????????? 11 9 尺寸精度 ?????????????????????? 11 表面質(zhì)量 ?????????????????????? 12 機(jī)械加工余量 ???????????????????? 13 4 壓鑄機(jī)的選用及相關(guān)計算與校核 ????????????????? 11 確定壓鑄機(jī)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(shè)計概述 ???????????????????? 11 半固態(tài)擠壓模具基本結(jié)構(gòu) ?????????????????? 13 分型面的設(shè)計 ??????????????????????? 15 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 ??????????????????? ??? 18 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分類 ????????????????? 18 內(nèi)澆口的設(shè)計 ??????????????????? 19 直澆道的設(shè)計 ??????????????????? 19 橫澆道的設(shè)計 ??????????????????? 19 排溢系統(tǒng)的設(shè)計 ????????????????????? 19 溢流槽的設(shè)計 ??????????????????? 20 排氣槽的設(shè)計 ??????????????????? 20 模架的設(shè)計 ?????? ?????????????????? 18 模架的設(shè)計原則 ??????????????????? 18 模具加熱系統(tǒng)設(shè)計 ???????????????????? 19 成形零件的設(shè)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(jī)構(gòu)設(shè)計 ?????????????????????? 18 結(jié)論與展望 ?????????????????????? 37 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????? 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(jī)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(nèi)，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。 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(xué)性能和表面粗糙度等質(zhì)量因素密切相關(guān)，在極短的填充瞬間其受到壓鑄件結(jié)構(gòu)、填充速度、比壓、溫度、內(nèi)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。他認(rèn)為液體金屬的填充過程遵循流體力學(xué)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(yùn)動特性和內(nèi)澆道截面積與型腔截面積之比有關(guān)。勃蘭特認(rèn)為，金屬液經(jīng)內(nèi)澆口進(jìn)入型腔后，即擴(kuò)展至型壁后 沿整個型壁截面向前填充，直到充滿為止。 第二階段：后續(xù)金屬液沉積在薄殼層內(nèi)的空間里，直至填滿，凝固曾逐漸向內(nèi)延伸，液相逐漸減少。此外，填充過程還與壓射工藝參數(shù)、壓鑄件和內(nèi)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(guān)。其充填速度一般在 ～ 70m/s 范圍內(nèi)，它的充填時間很短，一般為 ～ ，最短的僅為千分之幾秒。鑄出孔最小直徑為 。鑄件的尺寸精度為 IT12～ IT11 面粗糙度一般為 ～ m，最低可達(dá) m。 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。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。 (2)壓鑄的合金類別和牌號有所限制。 (3)壓鑄的生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)用較高。 1849 年斯圖吉斯（ J. J. Sturgiss）設(shè)計并制造成第一臺手動活塞式熱室 壓鑄機(jī) ，并在美國獲得了專利權(quán)。 1905年多勒（ H. H. Doehler）研制成功用于工業(yè)生產(chǎn)的壓鑄機(jī)、壓鑄鋅、錫、銅合金鑄件。 20 世紀(jì) 20 年代美國的 Kipp公司制造出機(jī)械化的熱室壓鑄機(jī)，但鋁合金液有浸蝕壓鑄機(jī)上鋼鐵零部件的傾 向，鋁合金在熱室壓鑄機(jī)上生產(chǎn)受到限制。隨著壓鑄機(jī)、壓鑄工藝、壓鑄型及潤滑劑的發(fā)展，壓鑄合金也從鉛合金發(fā)展到鋅、鋁、鎂和銅合金，最后發(fā)展到鐵合金，隨著壓鑄合金熔點的不斷增高而使壓鑄件應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大 [4]。其中鋁壓鑄件占 %、鋅壓鑄件 %、銅壓鑄件 %、鎂壓鑄件 %。種種情況表明，中國的壓鑄產(chǎn)業(yè)已經(jīng)相當(dāng)龐大。另外，雖然我國生產(chǎn)的中小型壓鑄機(jī)質(zhì)量較好，但大型壓鑄機(jī)、實時控制的高性能的壓鑄機(jī)仍需進(jìn)口，每年進(jìn)口壓鑄機(jī) 100 臺以上 [6]。 壓鑄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨