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畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目 摩托車后輪輪轂模具設計
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 078105329
學 生 姓 名 吳昊
指 導 教 師 羅海泉
填 表 日 期 2011 年 3 月 18 日
說 明
開題報告應結合自己課題而作，一般包括：課題依據及課題的意義、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）、研究內容及實驗方案、目標、主要特色及工作進度、參考文獻等內容。以下填寫內容各專業(yè)可根據具體情況適當修改。但每個專業(yè)填寫內容應保持一致。
1、 選題的依據及意義：
輪轂是摩托車上極為重要的行駛部件與安全部件，是摩托車與地面之間的傳力元件，起著承載、轉向、驅動、制動等作用。輪轂應具有良好的綜合力學性能，在正常行駛過程中不應發(fā)生變形和疲勞失效，并能在意外沖擊中充分吸收能量，以保證駕乘者安全。因此，如何以先進的鑄造工藝來高效率、低成本的生產出高質量的輪轂就成為了一個至關重要的問題。而在鑄造工藝中，鑄造輪轂的模具是更為關鍵的。模具成為輪轂的關鍵工藝裝備，其結構的設計與優(yōu)化也是輪轂生產的重中之重。
同時，摩托車輪轂是一個旋轉薄殼結構零件，它的上面開有孔洞，附有加強筋，形狀復雜。若使用一般的普通加工，則難以加工出相應的輪轂零件。即使加工出來了輪轂零件，也必定很難達到零件的要求。所以，應采用數控加工方式才能保證其幾何形狀和使用要求。數控程序的編制就成為加工合格零件的前提。
在鑄造輪轂過程中，應選擇何種鑄造方法，如何設計模具，以及如何避免鑄造缺陷，這些問題都成為了研究的主要對象。這些問題解決的好與壞直接關系到輪轂的質量，所以，選擇這個題目進行設計具有十分重要的意義。
二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
早期輪轂均為鋼板沖壓加工成型的鋼輪轂，隨著制造技術的進步及摩托車輕量化的逐漸發(fā)展，鋼輪轂逐漸被鋁合金輪轂所代替。目前的市場上鑄造鋁合金輪轂占據著主導地位。隨著摩托車輕量化和節(jié)能環(huán)保要求的逐步提高，現已有鑄造和鍛壓成型的鎂合金輪轂面世。
雖然目前已經有鎂合金輪轂應用于摩托車，但主要局限與賽車上，它不像鋁合金輪轂那樣進行大批量生產，其原因主要是由于鎂與氧氣有極大的親和力，在液態(tài)下鎂可以劇烈氧化和燃燒，在熔煉和整個鑄造過程中必須在保護性氣體覆蓋下進行，否則會燃燒引起事故。另外，鎂合金還極易發(fā)生腐蝕現象。所以，目前在摩托車輪轂鑄造方面廣泛采用的還是鋁合金材料。
我國與國外先進車輪制造水平相比還有不小的差距。主要表現在鑄造設備、模具制造、澆注工藝、熔煉和材料等方面。
目前，國內外生產輪轂的主要鑄造成型方法有金屬型重力鑄造、低壓鑄造、壓力鑄造和擠壓鑄造。其中，低壓鑄造是摩托車車輪生產的最佳方法之一，具有金屬液純凈、充型平穩(wěn)不易卷氣、組織致密、金屬液利用率高、自動化程度高等特點。國內外廣泛采用這種鑄造成型工藝生產摩托車輪轂。低壓鑄造最早由英國人E.F.LAKE于1910年提出并申請專利。其目的是解決重力鑄造中澆注系統(tǒng)充型和補縮的矛盾。
低壓鑄造真正被推廣應用是在“二戰(zhàn)”以后，當時發(fā)現低壓鑄造可解決厚大斷面鋁合金鑄件的壁厚效應，即克服因壁厚增加力學性能急劇下降的缺點。1950年以后由于汽車工業(yè)的發(fā)展，使低壓鑄造工藝和設備有了一個新的飛躍。汽車輪轂由于質量要求高，本身結構又適于低壓鑄造，而且需求量大，因此極大地推動了低壓鑄造技術的發(fā)展。英國在60年代率先發(fā)展低壓鑄造汽車輪轂，其后美國、日本、西德相繼發(fā)展了此項技術。我國在60年代開始對低壓鑄造進行實驗的，并逐漸用于生產。目前主要用于生產鋁、鎂合金鑄件，如氣缸體、氣缸蓋及活塞等形狀復雜、要求高的鑄件。有的單位還成功的用于鑄造壓氣機鋁合金活塞，其重量達200kg，平均壁厚40mm。此外，低壓鑄造用于鑄造重達30T銅合金船用螺旋槳和大型球墨鑄鐵曲軸。
由于低壓鑄造鑄件內沒有氣泡，因而可以用熱處理方法大幅度提高鑄件材質的力學性能，這一基本特點在未來的低壓鑄造設備中將得到充分保證和發(fā)展。另外，為了使低壓鑄件在更大壓力下得到補縮和凝固，低壓鑄造已向差壓鑄造方向發(fā)展。這種差壓鑄造工藝目前已有采用，但工藝裝備復雜，自動化程度低。尚需進一步簡化工藝裝備和提高自動化程度。
日本等國已將低壓鑄造裝置發(fā)展成為通惰性保護氣體和采用電腦控制溫度、時間、鍋壓、氣壓的自動化鑄造設備。這種新的鑄造方法被成為1LP法，是一種可以通氬氣等惰性氣體的低壓鑄造機。其工作過程是：先在密閉的空氣中熔化鋁合金，然后抽真空，對合金液進行減壓脫氣精煉處理，以提高合金液的清靜度。接著用氬氣等惰性氣體注入坩鍋和鑄型罩內，然后再向坩鍋內增加氬氣壓力，使合金液沿升液管上行，進入并充滿鑄型型腔保壓一段時間，待鑄件凝固、卸壓。同樣澆口內未凝固的合金液沿升液管反向流入坩鍋內。
另外，鑄造生產工藝流程長，工藝過程復雜，影響鑄件質量的因素多。長期以來鑄造工藝多是靠人的經驗、習慣進行，難以做到最佳工藝設計，也無法準確、動態(tài)地分析、預示和控制。隨著計算機技術的推廣應用，鑄造行業(yè)也引進了這一有效的信息處理手段。
鑄造工藝計算機輔助設計（CAD）技術在鑄造行業(yè)的應用主要體現在三個方面，即以鑄造凝固過程模擬為重點的鑄造工藝CAD、以鑄造模具設計為重點的鑄造工裝CAD和以鑄造設備的設計制造為重點的鑄造機械工程CAD。
3、 研究內容及實驗方案：
一、研究內容
設計原始資料: 1．摩托車后輪轂零件圖；
2．技術參數 車輪規(guī)格：MT2.5×10 ；
材料牌號：ZL101A；
設計技術要求： 1．生產綱領：250000件/年。
2. 要求外文資料翻譯忠實原文；
3. 要求設計的模具結構合理、滿足加工要求；
4. 要求圖紙設計規(guī)范，符合制圖標準；
5. 要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設計計算正確，論文格式規(guī)范
本課題主要研究的是利用低壓鑄造成型方法來鑄造鋁合金輪轂，設計其相應的鑄造模具，并對鑄造后輪轂的主要型面進行處理。
論文的主要內容有：
1．零件鑄造工藝分析；
2．零件毛坯方案選?。?
3. 繪制輪轂平面和立體圖
4．設計模具結構；
5．繪制模具裝配圖；
6．繪制上模及邊模模具圖；
7. 邊模的加工工藝設計
二、實驗方案
本課題的主要研究內容為設計摩托車后輪轂的模具。摩托車的輪轂屬于復雜零件，存在壁厚較薄的地方但由于零件的對稱度較好，所以使用低壓鑄造。相比較其它鑄造方式或低壓鑄造其它模具形式而言，其模具總體結構沒有非常復雜的地方。
在輪轂的制造過程中，鑄件毛坯質量對于鋁合金輪轂的整體質量有著很大的影響。毛坯鑄造的好壞，直接影響輪轂的加工和其使用性能。而鑄件毛坯的質量又取決于合金的選擇、模具質量、熔煉工藝、合金變質和熱處理等一系列工藝控制過程。在這其中，模具又是成型輪轂的關鍵工藝裝備，其結構的設計與優(yōu)化是輪轂生產的工藝關鍵
圖3-2所示的是輪轂低壓鑄造模具結構圖
這種低壓鑄造模具結構也是一種典型的模具結構，是一種適用于常規(guī)機臺的低壓鑄造模具，它按系統(tǒng)也分為澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和成型系統(tǒng)，按模塊功能又可分為結構件、成型件、標準件。成型件是參與制品成型的零件及部件，結構件則為除成型件外的組成一副完整型腔模具的部分，它包含導向部分、頂出部分和模具固定連接部分。而在標準化設計中則將原成型件分解為成型鑲件和成型標準件。成型鑲件由圖3-2中上模鑲塊6、上模芯8、分流錐7、下模塊3及澆口套4等組成。
圖3-2 輪轂低壓鑄造模具結構
1. 下模板 2. 陶瓷澆口套 3. 下模塊 4. 澆口套 5. 側模 6. 上模鑲塊
7.分流錐 8. 上模芯 9. 模芯壓板 10. 上模體 11. 三角導向塊
12. 上模固定塊 13.推桿固定板 14. 推板 15.上模板
另外，該模具的側模為四開模，有三角導向塊，澆注系統(tǒng)采用陶瓷澆口套，使它的硬度大為提高。根據零件的復雜程度，加裝了模芯和模芯壓板。冷卻系統(tǒng)為風冷，而對于不同的生產廠家及設備而言，另有導柱卡裝式模具結構，冷卻系統(tǒng)也有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)或風、水共用系統(tǒng)
4、 目標、主要特色及工作進度
1. 主要目標
能夠解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。同時能根據被加工零件的加工要求，應用夾具設計的基本原理和方法，學會擬定夾具設計方案，設計出高效、經濟合理而能保證加工質量的夾具，提高結構設計能力。在工藝設計的過程中熟悉并應用有關手冊、圖表等技術資料的能力以及進一步培養(yǎng)識圖、制圖、編寫技術文件等基本技能。
2. 主要特色
1． 能較熟練應用UG軟件及AutoCAD軟件
2． 有助于提升機械加工工藝規(guī)程和夾具設計能力
3． 與實際聯(lián)系緊密為今后走上崗位打下良好基礎
3. 工作進度
1．繪制零件圖，收集、查閱有關資料，外文資料翻譯(6000字符)，撰寫開題報 告； 第1周-第4周
2． 零件鑄造工藝分析，選取零件毛坯方案；設計輪轂毛坯圖；
第5周-第6周
3． 計算確定模具主要零件相關參數，確定模具結構；
第7周-第9周
4． 設計模具裝配圖，拆繪主要零件圖；
第10周-第13周
5. 撰寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯。
第14周-第17周
五、參考文獻
[1]．董秀琦. 低壓及差壓鑄造理論領與實踐. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.1
[2]．鑄造工程師手冊編寫組.鑄造工程師手冊. 北京：機械工業(yè)出版社, 1997.12
[3]．陳琦，彭兆弟主編.鑄造技術問題對策. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.3
[4]．曹瑜強. 鑄造工藝及設備. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.10
[5]．何燦東. 汽車鋁合金車輪低壓鑄造模具的標準化設計. 模具工業(yè)，2000年第10期
[6]．潘曉濤等. 汽車鋁合金輪轂的低壓鑄造模具設計. 機電工程技術，2005年第34卷第9期
[7]. Wilson, F.W.Die design handbook McGraw. 1990.6
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