【文章內(nèi)容簡介】 響減弱，從而對(duì)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(shì)，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(shí)，以考慮利于外界冷卻條件對(duì)內(nèi)部溫度場(chǎng)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(jì)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(chǎng)，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(gè)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)冷卻開啟先后和單位時(shí)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(shí)間內(nèi)帶走熱量程度的強(qiáng)弱。這對(duì)保證順序冷卻起著至關(guān)重要的作用，也是現(xiàn)場(chǎng)上藝調(diào)整的最大任務(wù)。對(duì)于如今較先進(jìn)的輪轂鑄造機(jī)械，可以對(duì)風(fēng)冷流量進(jìn)行精確的自動(dòng)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(jì)概要，不同的輪轂正面造型，會(huì)使輪輻的多少、寬窄、粗細(xì)等差別較大，因而整個(gè)鑄造過程的溫度場(chǎng)會(huì)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(shí)也會(huì)有不同的效果。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)具體情況具體分析。從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上克服筋條出現(xiàn)鑄造缺陷如縮松，縮孔，凝固時(shí)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(duì)筋條的冷卻時(shí)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(jì)的厚度減小，一般不高于22mm，以利于外界冷卻因素對(duì)內(nèi)部溫度場(chǎng)的影響。 鋁輪轂的壓鑄模具設(shè)計(jì)步驟步驟1—?jiǎng)?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(duì)話框里選著【類型】選項(xiàng)組中選著【制造】單選按鈕，在【子類型】選項(xiàng)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(xiàng)】對(duì)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?，在彈出的【?chuàng)建參照模型】對(duì)話框中單擊【確定】按鈕。(3) 在【布局】對(duì)話框中選著【坐標(biāo)系類型】菜單管理器，然后再【動(dòng)態(tài)】命令，設(shè)置好【參照模型方向】對(duì)話框，單擊【確認(rèn)】按鈕。(4) 在系統(tǒng)提示組件的絕對(duì)精度值時(shí)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(dòng)工件】按鈕，系統(tǒng)將彈出【自動(dòng)工件】對(duì)話框，選著坐標(biāo)系作為模具原點(diǎn)，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(xiàng)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(duì)話框，在對(duì)對(duì)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—?jiǎng)?chuàng)建砂芯分型面(1)單擊【分型面】按鈕，在【曲線選項(xiàng)】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(duì)所建立的模型進(jìn)行鏡像處理，繼續(xù)對(duì)分型面進(jìn)行鏡像操作，然后對(duì)單個(gè)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(xiàng)】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(shí)體】中【切減材料】命令，在彈出的菜單中選著【拉伸】中【實(shí)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—?jiǎng)?chuàng)建模具型腔(1) 單擊【分割工件】按鈕，選著【兩個(gè)體積塊】中【所有模塊】，單擊【完成】命令，單擊【分割】對(duì)話框，繼續(xù)對(duì)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(jí)實(shí)用工具】中的【切除】命令，然后選著切除對(duì)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(duì)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(shí)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(duì)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(shí)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(gè)約束，單擊確定，： 澆口套的裝配圖(3) 對(duì)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(shí)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(gè)約束，單擊確定，：(5)最后對(duì)型腔元件進(jìn)行處理，添加溢流槽，對(duì)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(jià)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(jià)格低廉，市場(chǎng)需求量更大。另外，也有個(gè)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(gè)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?；頂模工作表面不允許有任何的表面缺陷(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(duì)上述要求，不難看出該零件的加工難點(diǎn)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(jì)時(shí)，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(shí)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(diǎn)，結(jié)合實(shí)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(jì)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(fèi)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(dòng)機(jī)床加工。（4）焊接件：對(duì)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(shí)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。加工余量過大，不僅增加機(jī)械加工勞動(dòng)量，降低生產(chǎn)率，而且增加材料、工具和電力的消耗，增加成本。但若加工余量過小，又不能消除前工序的各種誤差和表面缺陷，甚至產(chǎn)生廢品。因此，必須合理地確定加工余量。其確定的方法有：經(jīng)驗(yàn)估算法、查表修正法、分析計(jì)算法。首先根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來確定加工余量。為避免產(chǎn)生廢品，所確定的加工余量一般偏大。要準(zhǔn)確余量則需要根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，查得加工余量的數(shù)值，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)修正。該零件的加工余量如下： 。 鋁輪頂模加工工藝流程 為了確保頂模加工位置精度，各外圓一次裝夾完成加工。另外，還需采取以下工藝措施: (1)粗、精加工分開，并選擇合理的切削用量，以減少熱變形，保證加工精度和表面質(zhì)量。 (2)壓鑄件去應(yīng)力退火，先進(jìn)行普通車床粗加工。調(diào)質(zhì)處理后，使用陶瓷刀具進(jìn)行數(shù)控車削加工。(3)銑削加工采用球頭刀，分粗、精加工進(jìn)行。精加工切削深度不大于0. 05mm粗加切削,深度控制在0. 2mm以內(nèi)。其頂模的加工工藝流程如下：毛坯成形—退火、調(diào)質(zhì)處理—銑削加工—車削加工—表面打磨。模具毛坯按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸及技術(shù)要求，選擇4Cr5MoSiV1熱擠壓模具鋼作模坯。為改善擠壓模胚的組織性能，應(yīng)對(duì)模坯進(jìn)行鍛壓。模坯的初鍛溫度為10501200 ℃ ,終鍛溫度不低于8500℃，鍛造后模坯退火處理，退火溫度860890 0℃，時(shí)間38h。車削加工，主要是對(duì)外圓進(jìn)行車削加工，粗車加工中應(yīng)留有精車的加工余量，因?yàn)閿D壓模具在熱處理工序中存在變形。， 。精車的刀具應(yīng)采用高強(qiáng)度的硬質(zhì)合金鋼，且要控制進(jìn)刀量，即進(jìn)刀量不能太大，可采用高速車削、微量進(jìn)刀來提高模具表面質(zhì)量。按模具圖紙尺寸負(fù)偏差精車模具外圓。劃線，鉗工按模具圖紙尺寸，用工具畫出模具中心線，以中心線為基準(zhǔn)劃出模具芯頭、螺釘孔、定位銷孔的坐標(biāo)位置。鉆孔，按鉗工劃線位置，鉆定位銷釘孔、螺釘孔并攻絲。模具定位銷釘孔和螺釘孔，是用于擠壓模具上下?；蚰＞吲c模板、壓板之間相互裝配的定位和緊固作用的。定位孔的加工直接關(guān)系到模具的裝配和擠壓輪轂的質(zhì)量，所以要查詢相關(guān)的技術(shù)資料才能確定。銑削，鋁輪轂裝夾好后，在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行數(shù)控銑削加工，銑削復(fù)雜的曲面和模具的型腔。銑削加工的輪廓應(yīng)光滑，形位公差應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。熱處理，對(duì)于4Cr5MoSiV1熱擠壓模具，在熱處理淬火前必須采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，并進(jìn)行預(yù)熱。模具預(yù)熱溫度800 850 ℃。熱處理淬火溫度10201070 ℃， l .0 min/mm計(jì)算，模具高溫回火二次，回火溫度580620℃，每次約2小時(shí)。平磨，模坯的磨削加工主要是對(duì)底模的兩端面進(jìn)行平磨，以及對(duì)模芯進(jìn)行外表面磨削。 mm，尺寸精度，工作表面粗糙度應(yīng)符