【文章內(nèi)容簡介】 缺陷，從而提高了壓鑄件的使用性能，擴(kuò)大了壓鑄件的應(yīng)用范圍。（4）半固態(tài)壓鑄：半固態(tài)壓鑄是當(dāng)金屬液在凝固時，進(jìn)行強(qiáng)烈的攪拌，并在一定的冷卻速率下獲得50%左右甚至更高的固體組分漿料，并將這種漿料進(jìn)行壓鑄的方法。半固態(tài)壓鑄的出現(xiàn)，為解決鋼鐵材料壓鑄模壽命低的問題提供了一個方法，而且對提高鑄件質(zhì)量、改善壓鑄機(jī)鴨舌系統(tǒng)的工作條件，都有一定的作用，所以是用途的一種新工藝[11]。合理的模具設(shè)計，是取得高效率和高效益最重要的一環(huán)。低壓模具在設(shè)計時，應(yīng)該考慮模具的梯度、模具的壁厚、冷卻系統(tǒng)的分布等因素，還要考慮輪轂的造型特征對鑄造性能的影響，經(jīng)綜合分析，合理配置后，才能達(dá)到事半功倍的效果。(1) 模具梯度的確定，梯度是指模具輪輞型腔部分自上而下由薄增厚的趨勢，這種趨勢符合順序凝固要求?；舅械蛪耗＞叩臐裁翱诰_在輪轂的中部，由輪輻向四周補(bǔ)縮，由最遠(yuǎn)端、最薄處向冒口處順序凝固，越向冒口方向厚度越大，可以保證凝固時有較好的鋁液補(bǔ)縮通道。, 、即符合梯度要求。輪輞型腔的尺寸，在可以穩(wěn)定成型的基礎(chǔ)上，尺寸越小越好，這樣可以減少加上量，保留更多結(jié)晶組織致密的部分，防止因縮松、縮孔等缺陷而產(chǎn)生的漏氣現(xiàn)象，同時增加鋁液利用率，減輕毛坯重量。在確定輪輞厚度及梯度時，輪輞寬度是另一個需要考慮的因素，輪輞寬度大，則與冒口距離愈遠(yuǎn)，可考慮適當(dāng)增加輪輞壁厚與梯度。(2) 模具壁厚，模具型腔由底模、頂模及邊模封閉而成，模具壁厚即指此三部分的厚度。在充型過程的初始階段，鑄件的散熱主要是熱傳導(dǎo)，即由模具本身吸收熱量，而吸熱量的多少，取決于模具的質(zhì)量(在模具溫升固定的前提下吸熱量與物質(zhì)質(zhì)量成正比)，模具升溫吸熱，鋁液降溫散熱，兩者達(dá)到熱平衡時，以傳導(dǎo)散熱為主的散熱方式基本停止。在這個階段，由于熱傳導(dǎo)散熱很快，而模具與鋁液間有較大溫差，鋁液在凝固時有激冷效果，此時在鑄件外表層凝固的組織致密，力學(xué)性能好。按此種狀況推斷，增大模具賠厚可以獲得相對較長時間的激冷效應(yīng)，囚而獲得較大厚度的優(yōu)質(zhì)組織層。頂模及邊模成型車輪的輪輞，由于輪輞本身厚度較小，模具壁厚太厚可能會導(dǎo)致輪輞各處的冷熱不均，產(chǎn)生鑄造缺陷。因此頂、邊模厚度以保證模具強(qiáng)度為主，同時兼顧輪輞的成型因素，目按一般經(jīng)驗，上模取壁厚25~30mm為宜，邊模取30mm左右為宜。底模與上模成型輪轂的輪輻部分，輪輻的強(qiáng)度對車輪來說至關(guān)重要，按照一般經(jīng)驗，如果加大底模厚度，應(yīng)該可以獲得較深的激冷層，從而增強(qiáng)輪輻的力學(xué)性能。由此進(jìn)行了試驗驗證。選擇輪輻較寬、較厚的輪型，將底模厚度設(shè)計為45mm，共生產(chǎn)50件試件，鑄造過程成型艱難，x光探傷輪輻與輪姻相接處縮孔較大。在對50件進(jìn)行熱處理后，半成品力學(xué)性能米像預(yù)期的增大，與按常規(guī)賠厚生產(chǎn)的相似輪型基本持平。切削加上后進(jìn)行氣密性試驗時出現(xiàn)大量報廢，共漏氣27只，漏氣位置分布在輪姻的各部分，輪輻與輪姻相接處有較大渣孔。經(jīng)分析，過大的模具賠厚使筋條整體冷卻速度加快(底模吸熱量較大)，致使冒口向輪輞的補(bǔ)縮通道過早被阻塞，由于補(bǔ)縮不足而發(fā)生輪輻與輪姻相接處有較大縮孔，以及產(chǎn)生輪姻縮松缺陷而引發(fā)氣密性報廢嚴(yán)重的現(xiàn)象。在經(jīng)歷完以傳導(dǎo)散熱為主的散熱方式后，冷卻方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷α骱洼椛?。由于底模過厚，對鋁液熱量向外散失不利，底模冷卻系統(tǒng)對鋁液的冷卻影響也相應(yīng)減弱，也就是說，在后來的冷卻過程，外界冷卻囚素囚對輪轂內(nèi)部溫度場的影響減弱，從而對輪轂合理成型的控制相應(yīng)減弱，筋條部分在后來的冷卻過程中結(jié)晶出現(xiàn)粗大和偏析增大的趨勢，反而削弱了筋條的強(qiáng)度。因此，過大的底模厚度是不可取的，模具底模賠厚減到25mm之內(nèi)，上述就問題基本可以解決。在選擇底模賠厚時，以考慮利于外界冷卻條件對內(nèi)部溫度場的控制為主，因此取底模賠厚一般在20~25mm為宜。(3)冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)在模具設(shè)計中占有相當(dāng)重要的位置，通過附加冷卻影響模具的溫度場，是后期控制達(dá)到順序凝固的關(guān)鍵因素。一般冷卻分為風(fēng)冷、水冷及風(fēng)水混冷三種方式。而無論哪種冷卻方式，都可以達(dá)到較好的冷卻目的。水冷方式冷卻速度快，可在一定程度上提高輪轂的力學(xué)性能，但需要解決冷卻管路由于頻繁的熱脹冷縮而產(chǎn)生的開裂問題，因此在管路焊接上藝上要求較高；風(fēng)冷是較為常用的冷卻方式。冷卻風(fēng)管分為上模風(fēng)管、下模風(fēng)管及邊模風(fēng)管，在個別需要強(qiáng)冷卻的部位，可以鉆出風(fēng)管孔，將風(fēng)管通入到模具里，更為接近型腔，以便有更好的冷卻效果；冷卻的關(guān)鍵是確定合適的冷卻位置、冷卻順序和冷卻強(qiáng)度。對冷卻風(fēng)管的布置方位，底模冷卻風(fēng)管的布置原則是：正對筋條，集中冷卻輪轂法蘭盤及輪輻與輪姻相接處的熱節(jié)部位；上模風(fēng)管的布置與底模類似，而邊模則一般正對輪輻與輪姻相接處加風(fēng)管即可。冷卻順序和強(qiáng)度的控制即是對冷卻開啟先后和單位時間內(nèi)冷卻風(fēng)管的空氣流量的控制，決定著冷卻順序和單位時間內(nèi)帶走熱量程度的強(qiáng)弱。這對保證順序冷卻起著至關(guān)重要的作用，也是現(xiàn)場上藝調(diào)整的最大任務(wù)。對于如今較先進(jìn)的輪轂鑄造機(jī)械，可以對風(fēng)冷流量進(jìn)行精確的自動控制，因而可以保證上藝的穩(wěn)定性以保證產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性。(4) 不同正面造型輪轂的模具設(shè)計概要，不同的輪轂正面造型，會使輪輻的多少、寬窄、粗細(xì)等差別較大，因而整個鑄造過程的溫度場會有相當(dāng)大的差異，相應(yīng)在由澆冒口向輪姻及耳部補(bǔ)縮時也會有不同的效果。在進(jìn)行模具設(shè)計時，應(yīng)具體情況具體分析。從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計上克服筋條出現(xiàn)鑄造缺陷如縮松，縮孔，凝固時間較長，導(dǎo)致結(jié)晶粗大，偏析嚴(yán)重，在熱處理后力學(xué)性能，特別是延伸率較低。解決的方法主要是調(diào)整后期的冷卻上藝，即通過對筋條的冷卻時間和強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整，為適應(yīng)這種調(diào)整，需將底模設(shè)計的厚度減小，一般不高于22mm，以利于外界冷卻因素對內(nèi)部溫度場的影響。 鋁輪轂的壓鑄模具設(shè)計步驟步驟1—創(chuàng)建模具模型(1) 打開pro/e之后，選著【文件】中【新建】命令，在彈出的【新建】對話框里選著【類型】選項組中選著【制造】單選按鈕，在【子類型】選項組中選著【鑄造型腔】單選按鈕，在【名稱】文本框中輸入模具模型，取消【使用缺省模塊】復(fù)選框，單擊【確認(rèn)】按鈕。(2) 在【新文件選項】對話框中選著公制模板，單擊【確定】，單擊【添加參照模型】按鈕，選著第二章中建立的輪轂?zāi)Ｐ停趶棾龅摹緞?chuàng)建參照模型】對話框中單擊【確定】按鈕。(3) 在【布局】對話框中選著【坐標(biāo)系類型】菜單管理器，然后再【動態(tài)】命令，設(shè)置好【參照模型方向】對話框，單擊【確認(rèn)】按鈕。(4) 在系統(tǒng)提示組件的絕對精度值時候單擊【確定】按鈕，然后選著【完成/返回】命令添加參照模型，工作區(qū)域內(nèi)將加載參照模型。 加載的參照模型(5) 單擊【自動工件】按鈕，系統(tǒng)將彈出【自動工件】對話框，選著坐標(biāo)系作為模具原點，從【形狀】下拉列表中選取工件形狀為【標(biāo)準(zhǔn)矩形】，接受默認(rèn)的工件名稱。(6) 在【偏移】選項組中設(shè)置各方向的偏移值，并按輸入鍵確定，單擊【確定】按鈕完成工件的創(chuàng)建，： 創(chuàng)建毛坯工件(7)在【鑄造】菜單中選著【收縮】中的【按尺寸】命令，再選著任一參照模型，則系統(tǒng)彈出【按尺寸收縮】對話框，在對對話框中選著收縮公式為1+S。(8)在【所有尺寸】。單擊【確定】按鈕，完成收縮特征的設(shè)置。步驟2—創(chuàng)建砂芯分型面(1)單擊【分型面】按鈕，在【曲線選項】菜單管理器中選著【旋轉(zhuǎn)】中的【完成】命令。設(shè)置草圖平面為參照模型的DTM2平面，草繪方向參照為(MAIN_PARTING_PLN)繪制草圖，： 繪制草圖(2)對所建立的模型進(jìn)行鏡像處理，繼續(xù)對分型面進(jìn)行鏡像操作，然后對單個輪轂進(jìn)行內(nèi)部曲面操作，進(jìn)行復(fù)制，黏貼和填充，再選著分型面邊連，在選著【編輯】和【延伸】命令，在【延伸】操控板中單擊【到平面】選著工件底面為延伸截止面，最后在【曲面選項】菜單管理中選著【拉伸】和【完成】命令，單擊確定，可以得到拉伸分型面步驟3—添加澆注系統(tǒng)(1) 在【模具】菜單中選擇【特征】中的【型腔組件】，然后再選著【實體】中【切減材料】命令，在彈出的菜單中選著【拉伸】中【實體】的【完成命令】，設(shè)置草繪參照方向，選著深度方式為【盲孔】，單擊【確認(rèn)】。(2) 選著剛創(chuàng)建的拉伸特征，選擇【編輯】和【鏡像】命令，選著鏡像平面，單擊【確定】按鈕。 澆注系統(tǒng)步驟4—創(chuàng)建模具型腔(1) 單擊【分割工件】按鈕，選著【兩個體積塊】中【所有模塊】，單擊【完成】命令，單擊【分割】對話框，繼續(xù)對較大的模具體積進(jìn)行分割，直至分割完成，最后在【模具】菜單中選著【鑄造模具】中【高級實用工具】中的【切除】命令，然后選著切除對象，單擊【確定】按鈕，： 模具型腔圖步驟五—模具單元后處理由前面的操作完成了模具型腔的創(chuàng)建，得到了模具的凹凸模。接下來將對模具元件進(jìn)一步處理，在型腔元件上創(chuàng)建溢流槽，創(chuàng)建澆口套、分流錐元件等。其中分流錐有如下作用：以分流錐導(dǎo)入的金屬液，能夠均勻地流向分型面，氣體及金屬液前面冷污金屬幾乎可以同時達(dá)到分型面，并排到溢流槽中，確保鑄件質(zhì)量。直澆道內(nèi)的金屬液經(jīng)分流錐導(dǎo)入型腔，流程最短，易于形成薄壁件鑄件，并避免了金屬液對型芯的直接沖擊。壓鑄模的熱量分布均勻，有利于鑄件的凝固，鑄件收縮均勻，不易翹曲和變形。(1) 在【模具】菜單中選擇【模具軟件】中的【創(chuàng)建】，彈出【元件創(chuàng)建】，然后在子類型中選著【實體】單選按鈕，進(jìn)行一系列操作，進(jìn)入模型樹中選著【打開】命令，繪制澆口套草圖，單擊【確定】，并在【圓角工具】工具中得到開口邊緣，在【設(shè)置】上滑板中設(shè)置圓角類型，單擊確定按鈕。： 澆口套(2) 在模型中單擊澆口套右鍵，在彈出快捷菜單中選著【編輯定義】命令，在【元件放置】添加三個約束，單擊確定，： 澆口套的裝配圖(3) 對分流錐元件進(jìn)行創(chuàng)建，其過程與澆口套一樣如下，在【模具】菜單中選擇【模具軟件】中的【創(chuàng)建】，彈出【元件創(chuàng)建】，然后在子類型中選著【實體】單選按鈕，進(jìn)行一系列操作，進(jìn)入模型樹中選著【打開】命令，繪制澆口套草圖，單擊【確定】，并在【圓角工具】工具中得到開口邊緣，在【設(shè)置】上滑板中設(shè)置圓角類型，單擊確定按鈕。： 分流錐(4) 在模型中單擊分流錐右鍵，在彈出快捷菜單中選著【編輯定義】命令，在【元件放置】添加三個約束，單擊確定，：(5)最后對型腔元件進(jìn)行處理，添加溢流槽，對溢流槽進(jìn)行整列處理，：第4章 鋁輪轂頂模加工工藝和數(shù)控編程 引言鋁合金輪轂的主要生產(chǎn)上藝有兩種：鑄造和鍛造。鍛造輪轂與鑄造輪轂相比，其金相組織是破碎晶粒與鍛態(tài)組織，而后者是枝晶狀晶粒與鑄態(tài)組織。相較而言，鍛造車輪的模具比鑄造貴得多，也更難開模，但鍛造車輪的力學(xué)性能要高30%—50%，相應(yīng)價格也要高很多。從生產(chǎn)上藝來看，采用鑄造上藝更容易大量生產(chǎn)，目價格低廉，市場需求量更大。另外，也有個別廠家使用旋壓法和焊接組裝法成形。旋壓法是將輪轂的一部分鑄出，并留出相應(yīng)的余量，然后再采用擠壓的方法成形，這需要專用的設(shè)備和生產(chǎn)線，在國內(nèi)使用的較少。焊接組裝法一般只鑄造或鍛造輪輻，輪姻用成型卷材卷制，然后將輪輻、輪輞焊接成輪轂，可大大減輕重量，降低生產(chǎn)成本，但工藝較復(fù)雜，日本在該技術(shù)方面已經(jīng)相當(dāng)成熟。 鋁輪轂頂模加工工藝分析模具頂模是鋁輪擠壓鑄造裝備的關(guān)鍵零件，它的加工質(zhì)量不僅決定該模具的裝配質(zhì)量，還關(guān)系到鋁輪毛坯生產(chǎn)質(zhì)量，最終影響到汽車的安全行駛。鋁輪頂模總體結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，主體為回轉(zhuǎn)體，上部有形狀基本規(guī)則的加強(qiáng)筋，并有四個固定用孔。毛坯壓鑄成形，以減少加工量和重量，也可以采用鍛造型材。頂模的主要加工技術(shù)要求為：頂模與側(cè)模配合處的尺寸精度為h8；；尺寸精度要求為IT8, ，且不能有明顯的接刀痕跡；，假如頂模的要求比較高，可以適當(dāng)?shù)奶岣咂浔砻婢龋豁斈９ぷ鞅砻娌辉试S有任何的表面缺陷(如裂紋、發(fā)裂、剝落及各種孔洞)；為了不影響模具成型的精度，頂模和澆注系統(tǒng)不允許有倒角或圓角，以免產(chǎn)生毛刺或合金液飛濺。頂模在粗加工后，最好進(jìn)行一次去應(yīng)力退火，半精加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，然后再進(jìn)行精加工。針對上述要求，不難看出該零件的加工難點主要為:：(1)工件為回轉(zhuǎn)體，而加強(qiáng)筋為異形結(jié)構(gòu)，它在圓柱體上的均布性要求，采用一般方法很難達(dá)到加工要求，而采用數(shù)控加工的方法能保證加工質(zhì)量。(2)加強(qiáng)筋設(shè)計時，除了強(qiáng)度要求以外，還有很強(qiáng)的裝飾性，為此加強(qiáng)筋為自由曲面。(3)該模具需要長期承受高溫作用，材料為耐熱鋼，屬于難切削加工材料。(4)模具表面成形后，不能再熱處理，去除加工應(yīng)力要求高。 因此，為保證鋁輪低壓鑄造模具上模的加工質(zhì)量，在實際生產(chǎn)中須采取特殊的工藝措施。 根據(jù)鋁輪轂低壓鑄造模具頂模零件特點，結(jié)合實際情況，采用壓鑄毛坯，數(shù)控車——數(shù)控銑加工方案。使用壓鑄的方法完成圓餅狀毛坯，普通車床粗車。在數(shù)控車上完成除上端面外的各外圓、內(nèi)部補(bǔ)縮及受力特性的橢圓、定位補(bǔ)縮孔以及下端面的車加工。這保證端部與圓柱體的光滑過渡，鋁輪低壓鑄造模具頂模的外圓留精加工余量，以便完成加強(qiáng)筋銑后再用輪廓銑走刀一次。其它外圓一次性加工到設(shè)計尺寸。內(nèi)孔及橢圓圓面進(jìn)行精車，和上端面一樣留足夠的加工余量，采用數(shù)控完成精加工。曲面加強(qiáng)筋與上端面接合的小圓角處，如果采用數(shù)控銑削加工，效率低，費用高，建議采用手工打磨。、余量分析常用毛坯的種類有鑄件、鍛件壓制件、沖壓件、焊接件、型材和板材等。 （1）鑄件：適用于形狀復(fù)雜的毛坯。薄壁零件不可用砂型鑄造；尺寸大的鑄件宜用砂型鑄造；中、小型零件可用較先進(jìn)的鑄造方法。（2）鍛件：適用于零件強(qiáng)度較高、形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設(shè)備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選用模鍛；形狀復(fù)雜的零件不宜用自由鍛。（3）型材：熱軋型材的尺寸較大，精度低，多用作一般零件的毛坯。冷軋型材尺寸較小，精度較高，多用于毛坯精度要求較高的中、小零件，適用于自動機(jī)床加工。（4）焊接件：對于大件來說，焊接件簡單、方便，特別是單件、小批量的生產(chǎn)可大大縮短生產(chǎn)周期。但焊接后變形大，需經(jīng)時效處理。（5）冷壓件：適用于形狀復(fù)雜的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批量加工。該零件選用45鋼，45鋼屬于中碳鋼，這類鋼調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，即既具有較高的強(qiáng)度、硬度，又具有較好的塑性、韌性，是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中應(yīng)用最廣泛的一類。該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但就加工來說，還是易于加工的。加工余量大小，直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。加工