【正文】 最后，由衷的感謝羅老師的悉心指導(dǎo)和熱忱鼓勵(lì)，還要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)們。認(rèn)真的檢查我的圖紙的每個(gè)細(xì)節(jié)，指出其中的錯(cuò)誤和不足之處，給我提出很好的改進(jìn)方案。因此，我有不少的圖紙需要老師來(lái)指導(dǎo)和檢查。在他的指導(dǎo)下，我搜集到了許多關(guān)于鑄造和摩托車輪轂方面的資料，使我對(duì)自己的設(shè)計(jì)課題有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。 這次的設(shè)計(jì)課題是鑄造方面的模具設(shè)計(jì)，由于以往對(duì)于鑄造接觸的不是很多，選修的專業(yè)課模具設(shè)計(jì)只是對(duì)鑄造粗略的介紹，所以在這方面缺乏經(jīng)驗(yàn)。在這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了許多的問(wèn)題，得到了老師和同學(xué)的大力幫助，尤其是羅海泉老師，他的耐心教導(dǎo)及指點(diǎn)給予了我極大的幫助。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 39 參考文獻(xiàn) [1]． 董秀琦 . 低壓及差壓鑄造理論領(lǐng)與實(shí)踐 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [2]． 鑄造工程師手冊(cè)編寫組 .鑄造工程師手冊(cè) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , [3]．陳琦，彭兆弟主編 .鑄造技術(shù)問(wèn)題對(duì)策 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， [4]．曹瑜強(qiáng) . 鑄造工藝及設(shè)備 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [5]．何燦東 . 汽車鋁合金車輪低壓鑄造模具的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì) . 模具工業(yè)， 2020年第 10期 [6]．潘曉濤等 . 汽車鋁合金輪轂的低壓鑄造模具設(shè)計(jì) . 機(jī)電工程技術(shù)， 2020年第 34 卷第 9期 [7]. Wilson, design handbook McGraw. [8]. 廖念釗等 . 互換性與技術(shù)測(cè)量 . 北京：中國(guó)計(jì)量出版社， 178。這樣，當(dāng)鋁合金液凝固收縮時(shí)，保證有一定的鋁合金液進(jìn)行補(bǔ)充充型 3) 我由于這次設(shè)計(jì)有一定的工作量，所以在設(shè)計(jì)了模具方案后，裝配圖只用了一個(gè)視圖來(lái)表示，沒(méi)有用其它視圖來(lái)具體表示。在模具合模時(shí)，利用復(fù)位桿使固定板、頂桿等部件恢復(fù)了原來(lái)的位置，為下次鑄造做好了準(zhǔn)備。另外，模具的分型面采用了直線型單分型面，這種設(shè)計(jì)便于鑄件的脫模。模具的澆注系統(tǒng)采用中心澆注系統(tǒng)，鋁液通過(guò)模具底部的澆注口進(jìn)入型腔。 2) 低壓鑄造的工藝性 良好 ,鑄造出的鑄件精度高。但在設(shè)計(jì)中沒(méi)有進(jìn)行實(shí)地考察，留下很大遺憾，對(duì)摩托車輪轂的生產(chǎn)過(guò)程，以及模具的認(rèn)識(shí)都是通過(guò)指導(dǎo)老師的講解、查閱書(shū)籍、網(wǎng)上搜索資料等了解。方案二與方案一對(duì)比，方案二單個(gè)加工很難保證每塊的精度一至，組裝時(shí)會(huì)有很大偏差；加工繁瑣，很多工序可以一道完成，而方案二卻要一個(gè)一個(gè)來(lái)，嚴(yán)重降低生產(chǎn)效率，成本也增加，所以邊模的加工工藝選擇方案一。方案一為組合加工，工藝為：領(lǐng)料 —— 退火 —— 檢驗(yàn) —— 粗加工各面 —— 精加工基準(zhǔn)面 —— 半精加工各要求面—— 劃線 —— 鉆孔攻螺紋 ———— 淬火、低 溫回火 —— 去毛刺 —— 加工精 —— 研磨 —— 線切割。 邊模的工藝路線 邊模是輪轂?zāi)＞咧械闹匾慕M成部分，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力情況明顯，精度要求又比較高，邊模的加工精度直接影響到整個(gè)模具的精度和零件的成型，因此邊模加工工藝有著重要意義。劃分原因是： 1) 保證加工質(zhì)量、粗精分開(kāi)，有利于減少力和熱對(duì)精加工的影響； 2) 及早發(fā)現(xiàn)毛胚缺陷； 3) 便于安排熱處理工 序； 4) 合理安排使用機(jī)床。但有些零件平面小，不方便定位，則應(yīng)先加工孔。 3) “先粗后精”原則：主要表面的粗、精加工要分開(kāi)，按照粗加工 —— 半精加工 —— 精加工 —— 光整加工順序安排工序。 2) 粗基準(zhǔn)：外面四個(gè)端面 51輪轂邊模圖 邊模表面加工工序確定 加工工序順序的原則 1) “先基面后其他”原則：前工序?yàn)楹竺婀ば驕?zhǔn)備好定位基準(zhǔn)，故先盡量把精基準(zhǔn)加工出來(lái)。 3) 便于工件裝夾原則：選擇粗基準(zhǔn)應(yīng)使定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。 5) 便于裝夾的原則 粗基準(zhǔn)的選擇原則 1) 保證相互位置要求原則：如果必須保證工件上加工表面與不加工表面的相互位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。 3) “互為基準(zhǔn)”原則：對(duì)某些位置精度要求高的表面，可以采用互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的方法來(lái)保證其位置精度，這就是“互為基準(zhǔn)”的原則。 精基準(zhǔn)的選擇原則 1) “基準(zhǔn)重合”原則：盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位精基準(zhǔn)。 定位基準(zhǔn)分粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，用毛胚上未加工的表面作為定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)，使用經(jīng)過(guò)加工的表面作為定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。選用石墨基的涂料。 6）作為分模劑和潤(rùn)滑劑，便于金屬型的開(kāi)合模和鑄件的取出。 4）為金屬型提供保護(hù)層，從而提高鑄型使用壽命。 2）調(diào)整鑄件的表面成分和表面結(jié)構(gòu)。另外，涂料還有其它重要作用。 使用鑄造涂料的一個(gè)重要目的，就是降低鑄件表面粗糙度。 4. 10 涂料的使用 低壓鑄造方法由于金屬液的上升速度和結(jié)晶壓力都可以根據(jù)鑄件的大小、結(jié)構(gòu)和性能要求來(lái)選擇，所以可適用于各種鑄型，但基本仍以金屬型和砂型用得最多。如下模具圖中 ?? （與上模配鉆）、 ?? （與下模座配鉆）等。其余的徑向尺寸基本采用對(duì)稱公差，如下模圖中的 ?? 、 ?? 等處。 在模具圖中，上下模合模處的徑向尺寸都需要標(biāo)志偏差值，以保證制造出的模具能夠滿足零件的要求。 根據(jù)此公差等級(jí)，毛坯圖中線性尺寸 的公差根據(jù)查表 625和表 627 后為T=2，則，確定該尺寸的公差為 ? 。 查看下圖知，縱坐標(biāo) 4000N 向上交于鋁合金曲線，得推桿直徑為 , 取 d =10mm 則 A= 241d? ＝ mm2 (取頂桿截面為圓形 ) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 圖 48 推桿直徑與推出力關(guān)系圖 ]11[ 4. 9 尺寸公差的確定 根據(jù)《鑄造工程師手冊(cè)》表 625 和表 627，可以知道鑄造中鑄件的公差等級(jí)一般為 IT7～ IT9 級(jí)。 1) 中心頂桿截面積的計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)方案及裝配圖，共使用 6 個(gè)中心頂桿，則 n＝ 6 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，在考察車間鑄造機(jī)后，取 F推 ＝ 24000N，則，每一根中心頂桿的受力為， F推 ＝ 624000 ＝ 4000N。推桿在推出鑄件的過(guò)程中，受到軸向壓力，因此必須計(jì)算推桿直徑，同時(shí)校核推桿的穩(wěn)定性 。當(dāng)出模斜度小或成型長(zhǎng)度較大時(shí)， S推 取偏大值 K — 安全值 （一般取 3～ 5mm） 由于本鑄件的模具中 H值約為 ，大于了 20mm ，所以選用公式 2。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 圖 47 推出距離的計(jì)算 ]11[ 如圖 47所示： 1) mmH 20? 時(shí)， KHS ??推 ； 2) mmH20? 時(shí)， HSH ??推31； 3) 使用斜鉤推桿時(shí) 10??HS推 式中 H — 滯留鑄件的最大成型長(zhǎng)度（ mm）。如圖 46所示 圖中的這種推桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分布較為合理，有如下好處 :中心頂桿和邊頂桿都布置在輪轂的圓環(huán)表面上，使鑄件各部位的 受推壓力均衡；鑄件有深腔和包緊力大的部位，選擇了一定數(shù)量的推桿，使推桿兼有排氣作用；沒(méi)有在鑄件的重要表面和基準(zhǔn)表面設(shè)置推桿；推桿的推出位置沒(méi)有與其它部件相干涉。而且，幾個(gè)冒口的總重對(duì)輪轂鑄件的重量影響不大。 如圖 45 所示，壓力冒口原理分析如下： 根據(jù)氣體狀態(tài)方程 RTPV? 若是等溫狀態(tài)則 2211 VPVP ? 12112 )~2(/ PVVPP ?? 式中 P1 — 充型前冒口 型腔中氣體壓力 V1 — 冒口型腔體積 P2 — 充型后冒口型腔中的氣體 V2 — 冒口型腔中儲(chǔ)藏空氣部分的體積 圖 45 金屬型冒口型腔示意圖 若冒口型腔 V2 儲(chǔ)藏的不僅是充型前 V1 所容氣體，還有金屬型型腔其余部位的氣體，以及考慮到氣體在冒口 V2 中被鋁鎂合金液加熱膨脹的因素，氣體壓力 P2 實(shí)際上更大。 具體方法是在上型相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)暗冒口，其上部設(shè)置有保溫材料，且限定通氣塞南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 的排氣量。采用冒口設(shè)置可以有效的解決縮松、裂紋等缺陷。上、下型三角形芯塊溫度高、散熱慢，且 B處離輻條內(nèi)澆道較遠(yuǎn)，輻條先凝固， B處也會(huì)因得不到補(bǔ)縮而產(chǎn)生縮松或裂紋。 冒口設(shè)置的原因 由于在輪輞上容易產(chǎn)生縮松與裂紋，所以在相應(yīng)的部位必須設(shè)置合適的冒口，以解決這些缺陷的產(chǎn)生。有些鑄件易出現(xiàn)白口組織的部位，也可開(kāi)設(shè)這樣的冒口。 2) 對(duì)于要求控制顯微組織的鑄件，冒口可以收集液流前沿的過(guò)冷金屬液，避免鑄件上出現(xiàn)過(guò)冷組織。 1) 對(duì)于凝固溫度范圍寬，不產(chǎn)生集中縮孔的合金（如錫青銅），冒口的作用主要是排氣和收集液流前沿混有夾雜物或氧化膜的金屬液。功能不同的冒口，其形式、大小和開(kāi)設(shè)位置均不同。這種設(shè)計(jì)不過(guò)于笨重，便于裝卸、修南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 理和搬運(yùn)，并減輕了鑄造機(jī)的負(fù)荷。它是模具和鑄造機(jī)連接所必須的基本“骨架”，其主要構(gòu)件有夾板、上下模座、支撐板以及定位銷、導(dǎo)向塊、緊固零件等。 模架的設(shè)計(jì) 模架是固定和設(shè)置成型鑲塊、澆道鑲塊、澆口套以及導(dǎo)向零件等的基體。上、下模具在分模時(shí)均不會(huì)影響鑄件，且分型面在鑄件斷面輪廓較大的地方，屬于直線型單分型面。 2) 在多分型面中又分為雙分型面、三分型面以及組合分型面 根據(jù)以上選擇分型面的方法，選擇鋁合金鑄件的分型面如圖 41所示 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 25 圖 41 分型面示意圖 圖 43 所示的是鑄件模具的分型面示意圖。 另外，分型面有如下分類。 分型面的確定 選擇鑄件的分型面涉及鑄件的形狀和技術(shù)要求、澆注系統(tǒng)和溢流系統(tǒng)的布置、鑄造工藝條件、鑄造模具的結(jié)構(gòu)和制造成本、模具的熱平衡等因素，這些因素難以兼顧，故應(yīng)綜合這些因素來(lái)考慮分型面的確定。具體見(jiàn)模具裝配圖，其中未注起模斜 度為2176。所以，在設(shè)計(jì)上下模具時(shí)，這些地方在脫模方向上都增加了一定起模斜度。當(dāng)鑄件的結(jié)構(gòu)斜度不足或者鑄件的結(jié)構(gòu)影響了鑄件的脫模時(shí)，則必須設(shè)置一定斜度的起模斜度或者增加模具鑲塊，來(lái)解決鑄件脫模困難的問(wèn)題。起模斜度的設(shè)置可以根據(jù)鑄件的實(shí)際情況來(lái)定。 根據(jù)《鑄造工程師手冊(cè)》，表 624，可知鋁硅合金的自由收縮率為 ～ ％，受阻收縮率為 ～ ％ 。 對(duì)于大量生產(chǎn)的鑄件，應(yīng)通過(guò)試生產(chǎn)測(cè)量鑄件的實(shí)際尺寸，求出鑄件各部位、各方向的實(shí)際收縮率，修正模樣。 鑄件收縮率的確定 鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中，體積一般要發(fā)生收縮，即體收縮。根據(jù)《鑄造工程師手冊(cè)》，選取加工余量等級(jí)為 D～ F，則根據(jù)直徑 查表，選取本鑄件的機(jī)械加工余量為單邊 。另外，鑄件的不同加工表面，可以采用相同的加工余量數(shù)值。 機(jī)械加工余量的確定 機(jī)械加工余量是為了保證鑄件機(jī)械加工 面尺寸和零件加工精度，在設(shè)計(jì)鑄件和鑄造工藝時(shí)，預(yù)先增加并在機(jī)械加工時(shí)應(yīng)予以切除的金屬層厚度。同一牌號(hào)的合金，用不同工藝鑄造，其力學(xué)性能有所不同。其合金牌號(hào)為： ZALSi7MgA(鑄造工程師手冊(cè)第一版 342 頁(yè) 表 454)。其中，復(fù)位桿 7的下端一直頂在下模的上表面，這樣在上模 11 和上模座 10 向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于復(fù)位桿 7頂在下模 3的上表面上不動(dòng)，從而產(chǎn)生了向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使夾板固定板以及頂桿 9等部件復(fù)位。 如圖 311 所示，在合模的過(guò)程中，上模 11 與上模座 10 在低壓鑄造機(jī)的拉桿 6的作用下 向下運(yùn)動(dòng)。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文