【正文】 注入型腔到加壓開始時間不超過 20s。 加壓開始時間 加壓開始時間對于加壓效果有很大的影響。所以確定成形必須的壓強 是很重要的。但澆注溫度過低 ,鑄 液流動性差 ,極易凝固 ,容易產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷。根據(jù)設(shè)備技術(shù)參數(shù)和試驗情況 ,采用在空行程時以大于 100 mm / s 的速度快速下行 ,使沖頭剛接觸到液面時改變?yōu)槁贁D壓 ,速度為 10 mm / s,直至壓力升到保壓壓力 。加壓速度快時 ,上 模能很快地將壓力施加于液態(tài)金屬上 ,便于成形、結(jié)晶和塑性變形。對于本輪轂毛坯的擠壓鑄造模具 ,凸 模模溫設(shè)定為 120~180 ℃ ,凹 模模溫設(shè)定為 140~180 ℃ , 工作溫度為200～ 300 ℃。 模具溫度 模具溫度的高低影響鑄件品質(zhì)及鑄模使用壽命。還可使鑄 液與型腔壁隔開 ,避免鑄 液與型腔的粘附和熔焊 ,減少擠壓鑄造件與型腔表面的摩擦 ,有利于脫模和提高鑄件的表面品質(zhì)及模具壽命。擠壓鑄造是鑄鍛結(jié)合的工藝 ,其工藝過程是 :模具的準(zhǔn)備 (清理、預(yù)熱、噴涂涂料 ) 、金屬的澆注、液態(tài)金屬的加壓、壓力的保持、壓力的去除及鑄件的取出等。 (3)澆注過程中，在保證充型的情況下盡可能慢的速度。其特點是閉式充型，采用“低壓充型一高壓凝固 的方式鑄造高品質(zhì)的鑄件，其“擠壓壓鑄”的工藝特點，要求鑄件設(shè)備同時提供較高的鎖模力和壓射力。 本文所研究的對象是汽車輪轂，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)并且輪輞處壁厚較薄，所以采用間接擠壓鑄造的方法 [17]。采用擠壓鑄造方式生產(chǎn)汽車輪轂，將使汽車輪轂性能更加優(yōu)異，增強汽車的安全性。壓力控制精度高，重復(fù)再現(xiàn)性好，確保低壓澆注工藝的穩(wěn)定一致性，有效提高鑄件成品率?？刂蒲b置具有短路、過載等保護(hù)措施，并具備完善的動作互鎖功能，可有效保證機器安全可靠的運行。 5℃；保溫爐固定在傳動小車上，通過舉升機構(gòu)完成爐體的升降，由液壓馬達(dá)驅(qū)動完成小車的前后平穩(wěn)移動； 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)采用上下位機的監(jiān)控方式。 cm3? 彈性模量/GPa 剪切模量/GPa 泊松比 / ? b?/MPa ? /MPa ? /℅ AM91D 45 17 250 160 7 A356 262 179 3 鋼 200 83 517 400 22 21 缸驅(qū)動，實現(xiàn)模具四側(cè)垂直分型；機架采用焊接件式框架結(jié)構(gòu)，直接與靜模板剛性連接；自動安全防護(hù)門與光電保護(hù)裝置設(shè)置在設(shè)備操作面，防止人體在設(shè)備運行時進(jìn)入，確保操作者安全工作；取件機械手具有 X 軸、 Y 軸及旋轉(zhuǎn)三個運動自由度，保證取件時鑄件不受損傷，并可正確判斷鑄件是否落下； 液壓系統(tǒng) 液壓泵、閥均采用進(jìn)口產(chǎn)品，保證系統(tǒng)的可靠性；液壓泵采用變量柱塞泵，保證系統(tǒng)恒壓，流量 自動調(diào)節(jié)，節(jié)約能源；各油缸運行速度均可單獨手動調(diào)節(jié)；所有油缸的密封件均采用進(jìn)口耐高溫密封件； 模具冷卻系統(tǒng) 機器可設(shè)置多路氣冷、水冷冷卻回路，可進(jìn)行時間方式的冷卻自動控制；冷卻參數(shù)可在上位機設(shè)置修改。 表 輪轂材料的相莢力學(xué)性能對比 由表可知，鎂合金的抗拉強度、屈服點比鋼低很多，與鋁合金較接近，只略低于鋁合 金 。生產(chǎn)流程為 :鑄造→固溶時效處理→非加工表面清理→機加工→檢驗→清洗和涂裝。 對比指標(biāo)造 金屬型重力鑄造 低壓鑄造 壓力鑄造 真空 鑄造 擠壓 鑄 造 半固態(tài) 鑄造 循環(huán)時間 C C B C B D 表面精度 B C A C A A 卷入氣體 D C D C A B 縮孔 D D D D A A 可熱處理性 A A D A A A 可焊性 A A D A A A 20 第 4章 輪轂 成形 工藝分析 輪轂的 鑄造工藝有很多，最常見的有擠壓鑄造與低壓鑄造工藝。B良 。 輪轂作為汽車摩托車上最為重要的安全性能部件之一 ,其生產(chǎn)方法多種多樣且各具優(yōu)缺點。 鍛造法是輪轂應(yīng)用較早的成形工藝之一 ,其最大的缺陷是生產(chǎn)工序多、生產(chǎn)效率較低、成本遠(yuǎn)高于鑄造成形法。 采用這種新型擠壓鑄造工藝 ,不僅能夠利用流動壓力梯度實現(xiàn)熔體受控充型 ,防止熔體流與鑄型型腔內(nèi)存空氣混合 ,實現(xiàn)輪轂的無氣孔、可熱處理生產(chǎn) 。國內(nèi)的擠壓鑄造摩托車鋁合金輪轂首先由五二研究 所在 20世紀(jì) 90年代初研制成功 ,并迅速在我國輪轂企業(yè)推廣應(yīng)用 ,但由于生產(chǎn)成本偏高及質(zhì)量不穩(wěn)定 ,在劇烈的價格競爭面前 ,采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)鋁輪轂的企業(yè)正在逐漸減少。在鋁合金輪轂生產(chǎn)中 ,擠壓鑄造設(shè)備投資略低于低壓鑄造 ,但由于采用高壓 ,模具制造費用較 高且使用壽命較短。該方法可以消除鑄件內(nèi)部氣孔 ,提高壓鑄件的力學(xué)性能和表面品質(zhì) ,并且鑄件可以進(jìn)行熱處理強化 ,獲 得較好的力學(xué)性能。日 本輕金屬株式會社于 1983 年開始用此方法大批量生產(chǎn)轎車鋁合金輪轂 ,較采用其他鑄造方 法生產(chǎn)的同類產(chǎn)品質(zhì)量減少了 15%,機加工切削量由原來的 2~3 mm 減少到 mm,輪轂價格降低了 10%。 圖 壓鑄鋁合金輪轂 圖 壓鑄鎂合金輪轂 充氧壓鑄法是在充型前將氧氣或其他反應(yīng)性氣體充入型腔以置換型腔內(nèi)的空氣 ,當(dāng)金屬熔體充填時 ,部 分反應(yīng)性氣體通過排氣槽排出 ,未排出的反應(yīng)性氣體與噴散的金屬熔體發(fā)生反應(yīng) ,形成彌散在鑄件內(nèi)部的反應(yīng)物顆粒 ,達(dá)到在消除氣孔隱患的同時進(jìn)一步強化材料的目的。 壓鑄 用壓鑄工藝生產(chǎn)的鑄件尺寸精確、表面光潔 ,但由于金屬熔體充型速度極快 ,型腔中的氣體很難完全排除 ,以高度壓縮的氣孔形式存留在鑄件中 ,因此 ,用傳統(tǒng) 壓鑄工藝 16 生產(chǎn)出來的輪轂的最大缺點是內(nèi)部含有大量的氣體 ,降低了輪轂的疲勞抗力 ,且因內(nèi)含氣體在熱處 理過程中會發(fā)生膨脹而使得鑄件“起泡” ,故無法用熱處理來改善和提高輪轂的性能。 ④ 與低壓鑄造相比 ,差壓鑄造輪轂的抗拉強度可提高 10%～ 30%,伸長率可 提高 5%～ 20%。但由于凝固壓力偏低 ,鑄件內(nèi)部組織較粗大、外表面質(zhì)量改進(jìn)不顯著 ,成品輪轂的壁厚較大 ,鑄造后機加工量較大。但是由于工序簡單、設(shè)備投資較少、生產(chǎn)成本較低等因素 ,國內(nèi)摩托車輪轂基本上全部用該工藝生產(chǎn) ,也有不少汽車輪轂生產(chǎn)廠在使用此工藝生產(chǎn)廉價汽車輪轂 [13]。下面結(jié)合輪轂的成形過程中的關(guān)鍵工藝要素對現(xiàn)行各種主要輪轂鑄造成形方法進(jìn)行論述與比較。 （ 4） 整個輪轂鑄件應(yīng)采用工藝手段消除構(gòu)件內(nèi)部疲勞缺陷 (如渣孔、氣孔、縮孔、疏松、宏觀偏析等 )。要得到質(zhì)量優(yōu)良的輪轂鑄件 ,必須嚴(yán)格控制其工藝過程中的上述各參數(shù)。目前的市場上鑄造鋁合金輪轂占據(jù)著主導(dǎo)地位。 12 圖 生成風(fēng)孔曲面 圖 輪轂內(nèi)側(cè) 13 圖 輪轂實體 本章小結(jié) 本章 主要 介 紹了 輪轂零件的基本知識、 結(jié)構(gòu)設(shè)計 和 輪轂零件的三維建模 ，引出了輪轂?zāi)＞叩姆桨?。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 ，如圖 。 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。 主要外形尺寸的確定 鑄件的最小壁厚： δ =57mm，其平均壁厚為 6mm。其中，輪轂實體設(shè)計是關(guān)鍵，直接涉及到模具的結(jié)構(gòu)及尺寸精度。本論文以 Pro/E為開發(fā)平臺 , 以并行工程為思想 , 最終完成對擠壓鑄造模具智能設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā) ,實現(xiàn)模具設(shè)計的自動化 , 智能化 , 大大縮短了設(shè)計、數(shù)控編程的時間 , 從而縮短了模具設(shè)計周期 [10]。 （ 2）工件：在工程上為毛坯，即為加工對象，其幾何形狀由設(shè)計者對整個模具的數(shù)控加工的可行性以及成本等因素決定。 槽底：為方便輪胎裝拆，在輪輞上留有一定深度和寬度的凹坑。 偏距：輪輞中心面到輪輻安裝面間的距離。由于擠壓鑄造技術(shù)是使液態(tài)金屬在壓力作用下充型，并在高壓下凝固和產(chǎn)生塑性變形 ，所以能擠壓出各種形狀復(fù)雜的零件，本設(shè)計為了充分發(fā)揮擠壓鑄造技術(shù)的優(yōu)點， 綜合考慮了各種因素，尤其是擠壓鑄造工藝參數(shù)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計，擠壓鑄造工藝包括涂料、模具溫度、澆注溫度、 充型速度、澆注速度、 加壓壓力、加壓開始時間、保壓時間、脫模、熱處理工藝參數(shù)等。國內(nèi)也在廣東建造了一個現(xiàn)代化的擠壓鑄造汽車 輪轂廠 ,已生產(chǎn)多種規(guī)格和型號的汽車鋁輪轂 ,經(jīng)鑒定產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了國外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。擠壓鑄造充型平穩(wěn) ,沒有湍流和不包卷氣體 ,金屬直接在壓力下結(jié)晶凝固 ,所以鑄件不會產(chǎn)生氣孔、縮孔和縮松等鑄造缺陷 ,且組織致密、晶粒細(xì)化 ,機械性能比低壓鑄造件高 [9]。模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具技術(shù)的進(jìn)步 [8]。 鑄造模具 市場異?；钴S，鑄造產(chǎn)業(yè)的高速增長帶來了 鑄造模具 制造工業(yè)的一片興旺。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，越來越受到各國的青睞。 研究的 目的和意義 輪轂是車輛的重要運動部件，本文以汽車輪轂 為研究對象，基于產(chǎn)品研究開發(fā)的一般流程，通過制定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝方案設(shè)計、模具設(shè)計的技術(shù)路線，熟練掌握汽車零件設(shè)計和開發(fā)的流程，通過借助 CAD、 CAE等工具，對汽車輪轂結(jié)構(gòu)與性能、模具造型、鑄造工藝等進(jìn)行設(shè)計。低壓鑄造真正被推廣應(yīng)用時在“二戰(zhàn)”以后，由于有較高的補縮壓力和溫度梯度，有效地提高了厚大斷面鑄件的致密性。擠壓鑄造技術(shù)的發(fā)展與擠壓鑄造機技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。北美是汽車用鎂量最大的地區(qū)，其次是歐洲、日本和韓國。德國是世界上最早開始制造鋁合金輪轂的國家．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)計與制造技術(shù)一直走在世界的前列。 國外研究現(xiàn) 狀 國外對輪轂材料的研究發(fā)展的比較迅速。我國從 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) 300千萬只摩托車鋁輪轂的能力。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，其中鎂合金變速箱殼體質(zhì)量僅為 ，取代了 ，年產(chǎn)量達(dá)到 6 萬件。與世界先進(jìn)水平相比，國內(nèi)企業(yè)在鋁合金輪轂的設(shè)計開發(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]。 2021年，我國轎車鋁合金輪轂的裝車率已接近 45%。 然而在當(dāng)今汽車技術(shù)高速發(fā)展的時代，歐美、日本等國家基本壟斷了發(fā)達(dá)的汽車技術(shù)，我國在先進(jìn)的汽車技術(shù)中處于落后與被動地位，因此，我國必須加大對汽車技術(shù)研發(fā)的力度，發(fā)明出更新更先進(jìn)的技術(shù)，跟上世界各個汽車大國的技術(shù)水平。 輪轂 是一個承受隨機疲勞載荷的旋轉(zhuǎn)薄殼結(jié)構(gòu)，上面開 有孔洞，附有加強筋，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。 關(guān)鍵詞 ： 模具； 鎂合金； 汽車輪轂； 擠壓鑄造 ；模具設(shè)計 ；低壓鑄造 全套圖紙，加 153893706 II ABSTRACT This paper mainly research on automobile wheel． Based on the general process of product development， the technical route is made including product structure， process scheme and mould． Using the software of CAD， such as the structure design of automobile hub with performance analysis, mould modelling, casting process design, etc. China introduced the aluminum mold wheel status quo first time, development trends and China39。 汽車輪轂的成型工藝 方法 較多，以擠壓鑄造生產(chǎn)輪轂的工藝方法現(xiàn)今多處于研究階段。 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 汽車輪轂的結(jié)構(gòu) 與模具設(shè)計 院系 名稱 ： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： 實驗師 The Graduation Design for Bachelor39。 首先介紹了我 國 輪轂?zāi)＞叩默F(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及我國模具發(fā)展的新技術(shù)，其次圍繞轎車輪轂?zāi)＞哌M(jìn)行設(shè)計，針對輪轂的結(jié)構(gòu)特點，確定模具的型腔數(shù)目、分型面以及脫模機構(gòu)。通過本次設(shè)計，對模具整個設(shè)計過程有了較好的了解。 隨著產(chǎn)品 更新?lián)Q代越來越快，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，新技術(shù)日新月異，模具的使用范圍已越來越廣，對模具的要求也越來越高 ，使模具技術(shù)及制造方式發(fā)生了根本性的變化，已經(jīng)從傳統(tǒng)的手工設(shè)計，從有經(jīng)驗的鉗工師傅