【文章內(nèi)容簡介】 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對汽車鋁輪模型實(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)過程簡便、快捷、可靠。擠壓鑄造也稱為液態(tài)模鍛,是一種集鑄造和鍛造特點(diǎn)于一體的新工藝,該工藝是將一定量的熔融金屬液直接注入敞口的金屬模腔,隨后合模，通過沖頭以一定的壓力作用于液體金屬上,使之充填、成形和結(jié)晶凝固,并在結(jié)晶過程中產(chǎn)生一定量的塑性變形，從而獲得毛坯或零件的一種金屬加工方法。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(jī)械性能比低壓鑄造件高[9]。產(chǎn)品既有接近鍛件的優(yōu)良機(jī)械性能,又有精鑄件一次精密成形的高效率、高精度,且投資大大低于低壓鑄造法。擠壓鑄造特別適合于生產(chǎn)汽車工業(yè)中的安全性零件,汽車輪轂是一種要求較高的保安件,金屬型重力鑄造、低壓鑄造、壓力鑄造工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品雖能滿足使用要求,但整體質(zhì)量比擠壓鑄造鋁輪轂相差一個檔次。日本已有相當(dāng)部分的汽車輪轂采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn),豐田汽車公司擁有十幾臺全自動擠壓鑄造設(shè)備,每臺設(shè)備不到2min 即可生產(chǎn)一件輪轂,從澆注金屬液到取出鑄件整個過程都由計(jì)算機(jī)來控制,自動化程度非常高。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。目前世界各國都把擠壓鑄造作為汽車鋁輪轂生產(chǎn)的方向之一。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容產(chǎn)品的開發(fā)，通常經(jīng)過以下幾道程序：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)、產(chǎn)品試樣、大批生產(chǎn)，對于試樣不合格的情況，則需要對模具、工藝方案甚至產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行修整的工作。本文所研究的汽車輪轂的開發(fā)流程，分為以下幾個內(nèi)容：（1）輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）輪轂成形工藝研究現(xiàn)狀（3）輪轂成形工藝方案的確定（4）輪轂?zāi)＞叩脑O(shè)計(jì)輪轂擠壓鑄造的模具主要由凸模、凹模、上下模板和充型速度、澆注速度等組成。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(jì)為了充分發(fā)揮擠壓鑄造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，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(jì)和零件設(shè)計(jì)，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。實(shí)體設(shè)計(jì)建立模具工件設(shè)置收縮率模型檢測滿足要求?設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)創(chuàng)建分型面創(chuàng)建體積塊創(chuàng)建鑄模設(shè)置模具進(jìn)料孔開模模擬、干涉檢測生成模座系統(tǒng)生成裝配圖和零件工程圖修改零件 Pro/E模具設(shè)計(jì)流程圖第2章 輪轂零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)汽車輪轂主要由輪芯、輪輞、輪輻三部分構(gòu)成由于輪輞按照國家標(biāo)準(zhǔn)(GBT 3487 2005汽車輪輞規(guī)格系列)規(guī)定的尺寸設(shè)計(jì)，對輪轂的結(jié)構(gòu)再設(shè)計(jì)而言，就是通過調(diào)整輻板結(jié)構(gòu)及其與外輪圈的過渡圓角。輪轂結(jié)構(gòu)的基本知識：輪輞：與輪胎裝配配合，支撐輪胎的車輪部分。輪輻：與車軸輪轂實(shí)施安裝連接，支撐輪輞的車輪部分。偏距：輪輞中心面到輪輻安裝面間的距離。有正偏距、零偏距、負(fù)偏距之分。輪緣：保持并支撐輪胎方向的輪輞部分。胎圈座：與輪胎圈接觸，支撐維持輪胎半徑方向的輪輞部分。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。氣門孔：安裝輪胎氣門嘴的孔。 整體式車輪 輪轂結(jié)構(gòu)的基本知識1輪輞寬度10螺栓孔節(jié)圓直徑2輪輞名義直徑11螺栓孔直徑3輪緣 12輪輻安裝面4胎圈座13安裝面直徑5凸峰14后距6槽底15輪輻7氣門孔16輪輞8偏距17輪輞中心線9中心孔 輪輞LB型輪廓A 輪輞標(biāo)定寬度 153B 輪緣寬度 13D 輪輞標(biāo)定直徑 358G 輪緣高度 17H 槽底深度 25L 槽底寬度 22M 槽的位置尺寸 39P 胎圈座寬度 22 輪緣接合半徑 胎圈座角度 輪轂?zāi)＞咴O(shè)計(jì)的基本術(shù)語（1）參考模型：設(shè)計(jì)模型中的最終產(chǎn)品，本文中為汽車輪轂的最終三維實(shí)體模型。（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(jì)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。（3）制造模型：由參考模具和工件組成，為后面的模具的生成提供模板。 汽車輪轂?zāi)＞叻桨傅脑O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)Pro/E提供的設(shè)計(jì)理念將設(shè)計(jì)、制造、裝配以及生產(chǎn)管理融為一體, 賦予“設(shè)計(jì)”完整的概念。它提供的強(qiáng)大功能尤其是曲面造型和模具設(shè)計(jì)功能為工程技術(shù)人員和生產(chǎn)管理人員在短期內(nèi)完成高質(zhì)量的產(chǎn)品開發(fā)提供了強(qiáng)有力的工具。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(jì)系統(tǒng)的開發(fā),實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的自動化, 智能化, 大大縮短了設(shè)計(jì)、數(shù)控編程的時間, 從而縮短了模具設(shè)計(jì)周期[10]。另外, Pro/E軟件具有的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化實(shí)體特征造型技術(shù)為實(shí)現(xiàn)并行工程提供了可靠的技術(shù)保證。輪轂?zāi)＞咴O(shè)計(jì)可分為兩步：① 設(shè)計(jì)出符合要求的輪轂三維實(shí)體模型。②根據(jù)輪轂的三維模型設(shè)計(jì)出輪轂?zāi)＞?。其中，輪轂?shí)體設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，直接涉及到模具的結(jié)構(gòu)及尺寸精度。然后利用Pro/E軟件提供的功能，在實(shí)體的基礎(chǔ)上進(jìn)行三維造型，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的輪轂?zāi)＞摺Ｆ囕嗇炗射撊?，輪輻，風(fēng)孔等組成。： 汽車輪轂結(jié)構(gòu)外形圖 輪轂零件的3D設(shè)計(jì)由于汽車輪轂外形表面的不規(guī)則，所以在進(jìn)行鑄造時應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)過程中輪轂主要外形尺寸確定的合理性以及一般原則。 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。鑄造內(nèi)外圓角：R=2mm．汽車輪轂的受阻收縮率：%1%鑄造斜度(拔模斜度)：а=5186。30180。 設(shè)計(jì)原則起模方便，在起模方向上留有結(jié)構(gòu)斜度。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。零件的轉(zhuǎn)角處要留有鑄造圓角，以防止裂紋，縮孔。要有合理的鑄件壁厚，其最薄的部分應(yīng)保證液體金屬充滿。 汽車輪轂輪廓三維實(shí)體生成Pro/E三維實(shí)體建模是利用其強(qiáng)大三維造型功能中的零件模塊實(shí)體特性，遵循由線面實(shí)體的方式進(jìn)行的，汽車輪轂的外形三維實(shí)體的生成，其關(guān)鍵在于外形尺寸在Pro/E中的實(shí)現(xiàn)。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。設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的偏差或數(shù)據(jù)不精確造成曲線，曲面不光滑或曲面結(jié)合不好的現(xiàn)象可以通過【特征/編輯定義】命令對其進(jìn)行外形尺寸的修改[11]。 輪轂實(shí)體建模 汽車輪轂風(fēng)孔的生成風(fēng)孔的三個側(cè)面均為不規(guī)則曲面，其中一個側(cè)面為汽車輪轂的內(nèi)壁圓周面，另外的兩個曲面的尺寸確定是要考慮風(fēng)孔的分布及拔模斜度因素的影響。在鋼圈的兩端和中間適當(dāng)位置各建立一平面，根據(jù)風(fēng)孔的尺寸和拔模斜度定出三條曲線，使用【插入基準(zhǔn)曲線/邊界混合工具】生成風(fēng)孔的外形輪廓曲面，并與汽車輪轂的內(nèi)壁圓周面組合(merge)，然后用【實(shí)體化】命令移除曲組內(nèi)側(cè)的材料，得到風(fēng)孔的外形結(jié)