汽车轮毂模具加工工艺设计flrb.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET. 毕 业 论 文 题 目： 德国奔奔驰特汽汽车铝轮轮毂模具及及数控加加工工艺艺设计 系 部：机械工工程学院院 专 业：机械设设计制造造及其自自动化 班 级：机设008044 学号：2000802201004055 学生生姓名：李 斌 彬彬 指导导老师姓姓名：陈陈蓉玲关关耀奇 完成成日期：20112.006.008毕业设计计（论文文）任务务书题目：德德 国奔奔 驰 特 汽汽车铝轮毂模具及数控加工工艺设计姓名李斌斌彬学院院 机机械工程程 专业业 机机械设计计制造

2、及及其自动动化 班级级 08804 学号 05 指导老师师 关 耀 奇奇 职称 副 教教 授 教教研室主主任一、 基本任务务及要求求： 1. 德国奔奔驰轿车车铝轮毂毂零件的33D设计计； 2. 德国奔奔驰轿车车铝轮毂毂零件铸铸造模具具的3DD设计； 3. 德国奔奔驰轿车车铝轮毂毂铸造模模具顶模模零件加加工的工工艺分析析及工艺艺规程的的编制； 4. 德德国奔驰驰轿车铝铝轮毂零零件铸造造模具顶顶模的在XKK7144机床（FFANUUC 00i系统统）上加加工的NNC代码码数控铣铣削加工工的NCC编程及及刀路仿仿真； 5. 撰写文文献综述述（30000字字、参考考文献115篇以以上）、开开题报告告；

3、 6. 撰写设设计说明明书一份份(字数数150000字字以上)； 7. 毕业调调研及撰撰写毕业业调研报报告。二、 进度安排排及完成成时间： 1. 查阅资资料、撰撰写文献献综述、撰撰写开题题报告（22.5周周）； 2. 毕业调调研及撰撰写毕业业调研报报告（11.5周周）； 3. 毕业设设计（99周），其其中：总总体方案案（1周周），德德国奔驰驰轿车铝铝轮毂零零件的三三维造型型（1周周），德德国奔驰驰轿车铝铝轮毂零零件铸造造模具的的3D设设计（22.5周周），工工程图设设计（33周），底模零件的工艺设计、加工编程（1.5周）； 4. 撰写毕毕业设计计说明书书并将初初稿交导导师评阅阅（1.5周）；

4、5. 指导老老师评阅阅、学生生修改及及打印说说明书（00.5周周）； 6. 评阅老老师评阅阅设计说说明书、学学生准备备答辩（00.5周周）； 7. 毕业答答辩（00.5周周）。 诚 信信 声声 明明本人声明明：1、本人人所呈交交的毕业业设计（论论文）是在老老师指导导下进行行的研究究工作及及取得的的研究成成果；2、据查查证，除除了文中中特别加加以标注注和致谢谢的地方方外，毕毕业设计计（论文文）中不不包含其其他人已已经公开开发表过过的研究究成果，也也不包含含为获得得其他教教育机构构的学位位而使用用过的材材料；3、我承承诺，本本人提交交的毕业业设计（论论文）中中的所有有内容均均真实、可可信。作者签名

5、名：日期期： 年 月 日目录第1章 绪论551.1 引言51.2铝铝合金轮轮毂的优优点61.3铝铝合金轮轮毂的发发展状况况81.3.1 国国外铝合合金汽车车轮毂发发展状况况81.3.2 国国内铝合合金汽车车轮毂发发展状况况91.4铝铝合金轮轮毂的模模具设计计101.5铝铝合金轮轮毂顶模模的数控控加工工工艺分析析101.6本本文研究究的主要要内容111第2章铝铝轮毂的的3D设计计122.1 引言1222.2轮轮毂方案案的确定定132.3铝铝轮毂的的设计1132.3.1 铝铝轮毂的的设计原原则1332.3.2 铝铝轮毂的的设计原原则1332.3.3 铝铝轮毂的的设计113第3章：铝轮毂毂压铸模模具

6、的33D设计计163.1 引言1663.2 铝轮毂毂的压铸铸模具设设计1663.2.1 铝铝轮毂挤挤压模具具设计前前的相关关知识1163.2.2铝轮轮毂的压压铸模具具的相关关参数确确定1883.2.3 铝铝轮毂的的压铸模模具设计计步骤220第4章铝铝轮毂顶顶模加工工工艺和和数控编编程2774.1 引言2774.2 铝轮毂毂顶模加加工工艺艺分析2274.3铝铝轮毂顶顶模的毛毛坯、余余量分析析284.3.1毛坯坯的种类类284.3.2加工工余量2294.4铝铝轮底模模数控加加工程序序的编制制304.4.1坐标标系的建建立3004.4.2刀具具起刀点点的设置置314.4.3夹具具的选择择314.4.

7、4 刀刀具选择择314.4.5 基基准的选选着3334.4.6切削削用量及及切削液液的选择择344.5 铝轮毂毂顶模加加工工艺艺规程的的编制3374.6 铝轮毂毂顶模数数控加工工384.6.1 PPro/E NNC简介介384.7 铝轮毂毂顶模数数控铣削削加工及及刀路仿仿真4004.7.1 铝铝轮毂顶顶模数控控铣削加加工步骤骤404.7.2 部部分G代码摘摘录466结论500参考文献献51致谢533德国奔驰驰汽车铝铝轮毂模模具及数数控加工工工艺设设计摘要：铝铝合金轮轮毂是当当今汽车车行业使使用最广广的一种种，当今今世界发发达国家家在汽车车铝合金金轮毂的开开发设计计过程中中普遍采采用了CCAE技

8、技术， CAEE技术的的推广进进一步推推动与轮轮毂相适适应的模模具制造造业的发发展。本本论文是是借助奔奔驰汽车车铝轮毂毂模具，采采用prro/EE软件，最最终实现现预期的的目的。本文主要要利用ppro/E强大大三维造造型功能能中的零零件模块块实体特特性和制制造模块块曲曲面面特性，查查阅模具具设计手手册，选选择模架架，确定定模架的的结构尺尺寸，完完成模具具的总体体设计。同同时充分分利用计计算机绘绘图软件件对零件件进行设设计，阐阐述了汽汽车轮毂毂实体模模型及模模具的设设计并实实现零件件的三维维装配和和模具设设计，最最后进行行数控加加工仿真真和后置置处理。通过本次奔驰汽车铝轮毂的结构设计、模具设计及

9、模拟仿真，和传统的设计方法所需要的时间相比，采用计算机虚拟辅助模具设计可打打缩短开发周期和生成成本。关键字： 奔驰驰汽车；铝轮毂毂；模具具设计，数数控加工工工艺。Germman Merrceddes-Bennz aautoomottivee allumiinumm whheells mmoldd annd CCNC macchinningg prroceess dessignnAbsttracct:AAlumminuumallloyy whheell huub oof aautoomobbilee inndusstryy iss thhe mmostt wiidelly uusedd onne

10、, toddays ddeveelopped couuntrriess off thhe wworlld iin aalumminiium allloy wheeel hubb offvehhiclle ddeveeloppmennt aand dessignn prroceess of commmonn ussed CAEE teechnnoloogy, thhe CCAE tecchnoologgy tto ffurttherr prromoote andd thhe hhub is adaapteed tto tthe devveloopmeent of mannufaactuurinn

11、g mmoldds. Thiis ppapeer iis tthe usee off Beenz Autto AAl wwheeel hhub molld, usiing proo/E sofftwaare, annd eevenntuaallyy reealiize thee inntenndedd puurpoose. In tthiss paaperr, tthe usee off prro/EE poowerrfull moodellingg fuuncttionn off paart moddulee enntitty ppropperttiess annd mmanuufacctu

12、rringg moodulle ccurvved surrfaccechharaacteerissticcs, reffer to thee Haandbbookk off diie ddesiign, seelecctioon oof ddie molld sstruuctuure, deeterrminne tthe sizze, commpleete molld ddesiign. Att thhe ssamee tiime, maake fulll uuse of thee coompuuterr drrawiing sofftwaare forr paartss deesiggn,

13、elaaborrateed ccar hubb enntitty mmodeel aand molld ddesiign andd Reealiizattionn off3D asssembbly parrts andd diie ddesiign, thhe NNC mmachhiniing simmulaatioon aand posst pproccesssingg. TThe Bennz aautoomobbilee allumiinumm whheell huub sstruuctuure dessignn, mmoldd deesiggn aand simmulaatioon, a

14、ndd thhe ttradditiionaal ddesiign metthodd thhe ttimee reequiiredd byy thhe vvirttuall coompuuterr aiidedd coompaaredd, ddie dessignn caan bbe eeithher shoorteen tthe devveloopmeent cyccle andd coost of prooducctioon.Keywwordds:MMerccedees-BBenzz caars; allumiinumm whheells; molld ddesiign, CNNC mma

15、chhiniing proocesss.第1章 绪论1.1 引言在汽车工工业发达达的国家家, 铝轮轮毂的应应用有很很长的历历史, 制造技技术早已已成熟。我我国从220 世世纪900 年代代初期引引进该项项技术, 已有有五家较较大规模模的汽车车铝轮毂毂厂,以外资、合合资为主主, 除供供应国内内市场, 部分分产品返返销国外外。对比比钢轮毂，铝轮毂毂努力在在行走系系统采用用轻质金金属材料料(铝、镁镁)和有有机材料料(聚合合材料)，就成成为减轻轻空车质质量的有有效措施施1。有资料料表明，轮毂质量的减轻对于燃油经济性的提高效果要比减轻汽车其它部件的质量要大的多，而且试验表明，汽车轮毂(轮辆、轮辐部分)在

16、满足其使用性能要求的基础上存在着减轻质量的潜力2。铝合金轮毂降低了非载荷重量而提高了抓地性，表现出史为精确的转向动作和入弯性能；减小了车轮等旋转部分的热惯性，散热性好，改善了加速性和制动性；因为吸收冲击性能量，抗震性高于钢轮;硬度高减小了过弯时轮胎/轮毂的倾斜度，增加了刚性。此外还具有同心度高、径向端向跳动低、车子乘驶平稳、受力合理、耐腐蚀、造型美观、装配方便和制造周期短等优点。轻了30%40%，可节约油耗5 %，汽车的振动程度可减轻12%，加速时间可缩短7 % ,明显提高了整车性能、在摩托车、汽车行业铝合金轮毂得到了广泛的应用，其装车比例逐年上升，尤其是在轿车行业，整体式铝合金轮毂几乎一统天

17、下3。1.2铝铝合金轮轮毂的优优点从单纯的的生产成成本比较较，目前前仍是钢钢制轮毂毂最便宜宜，但从从轻量化化和现代代轿车产产品的整整体结构构发展来来考虑，铝铝合金轮轮毂的应应用是必必然趋势势，这是是由于它它的诸多多优点决决定的。1、 散热快：轿车在在高速行行驶时,轮胎与与地面摩摩擦会产产生较高高的温度度,制动动盘和制制动片摩摩擦也会会产生较较高的温温度,在在这样的的高温作作用下,轮胎和和制动片片均会老老化和加加速磨损损,制动动效率下下降,轮轮胎气压压升高,爆胎和和刹车失失灵的事事故就有有可能发发生。摄摄氏200度时,铝热容容量大，导导热能力力是钢的的5倍，在在当今车车速不断断提高的的情况下下，

18、意义义非常重重大。2、 重量轻：铝材密密度比钢钢材小,铝合金金轮毂比比同尺寸寸的钢轮轮毂轻,平均每每只铝合合金轮毂毂比钢质质轮毂要要轻2公公斤左右右,由于于轮毂重重量轻,转动惯惯量小,汽车的的加速性性能得到到提高,刹车性性能同样样得到提提高,提提升车子子加速能能力之余余更可降降低油耗耗。一辆辆轿车以以5只车车轮(包包括一只只后备车车轮)计计算可减减轻重量量10公公斤7。根据据日本实实验,汽汽车重量量每减轻轻1公斤斤,一年年可节省省12公公升汽油油,在同同等耗油油量下,可多跑跑60008000米。引引擎产生生动能,传动到到轮胎时时需克服服的负荷荷是力矩矩,力矩矩=重量量距离的的平方,所以重重量只

19、差差2公斤斤,但力力矩差却却相当大大。3、 强度大：强度大大与重量量轻是联联系在一一起的,确切地地说,应应该是比比强度大大。即同同样重量量,铝合合金轮毂毂要坚固固耐用得得多;同同样强度度,铝合合金轮毂毂要轻得得多。铝铝合金轮轮毂耐冲冲击力、抗抗张力及及热力等等各项强强度较钢钢毂有过过之而无无不及,铝合金金轮毂的的高硬度度明显地地减小了了转弯时时轮毂的的变形10。这对对于安装装了高性性能轮胎胎的车子子尤为重重要。因因此,其其在国防防工业、航航空工业业扮演了了极其重重要的角角色。4、 舒适性好好：铝合金金车毂是是精密的的铸造件件,精加加工表面面达800900%,失失圆度和和不平衡衡度很小小,特别别

20、是铝合合金的弹弹性模数数较小,抗振性性好,能能减少行行驶中的的车身振振动。铝铝合金轮轮毂具有有吸收振振动和反反弹力量量的金属属特性11。5、 造型美，易易加工：铝的工工艺性(包括延延展性、切切削性能能等)较较好，便便于轧、压压、铸、锻锻加工，容容易获得得理想的的几何形形状，可可以制造造出结构构复杂的的轮毂，便便于成形形、易于于装潢，配配合机械械加工、表表面涂敷敷及表面面处理(氧化、喷喷丸、热热处理等等)，使使它既提提高了耐耐蚀性，又又表现了了造型美美。由于于铝的熔熔点低，易易于再加加工，使使材料的的再生利利用率提提高:再再由于铝铝容易切切削加工工，可以以保证铝铝制轮毂毂几何尺尺寸精度度高，不不

21、圆度、摆摆差小，动动平衡好好，从而而可提高高整车的的平顺性性和舒适适性。采采用适当当的工艺艺制造铝铝轮毂，强强度可满满足整车车要求12。6、效益益好：由于铝铝的价格格比钢的的高，铝铝轮毂制造造工艺也也比钢轮轮毂的复复杂，所所以铝轮轮毂初始始成本较较高。然然而，铝铝的含里里在地壳壳金属元元素中列列第一，并并且提炼炼技术的的进步可可促使价价格下降降，而且且采用铝铝合金轮轮毂使汽汽车的自自重显著著下降，其其带来的的经济效效益是显显而易见见的.因因此，采采用铝合合金轮毂毂是合算算的。今今天，铝铝轮毂己成成为汽车车生产厂厂的原装装件或选选装件，在在美国以以铝制轮轮毂作为为原装件件出厂的的车辆约约占总数数

22、的45%。我国铝合金轮毂工业起步较晚，但发展速度是很快的13。自1989年我国首家汽车铝合金轮毂厂一秦皇岛市戴卡铝轮毂有限公司投产以来，到19%年，先后建立的汽车和摩托车铝轮毂生产线己超过21条，这些铝合金轮毂厂大多是中外合资的，产品大多外销14。7、安全全性好：对于高高速行驶驶的汽车车来说，因因轮胎着着地摩擦擦、制动动等发生生的高温温爆胎、制制动效能能降低等等现象不不足为奇奇。而铝铝合金的的热传导导系数是是钢、铁铁等的三三倍，加加上铝合合金车轮轮因其布布局的特特征，极极易将轮轮胎、车车底盘所所发生的的热量排排散在空空气中15。即使使在远程程高速行行驶或下下坡路持持续刹车车的环境境下，亦亦能使

23、汽汽车连结结恰当的的温度。不不单能使使轮胎及及刹车的的鼓不易易因经常常高温而而老化，更更能降低低爆胎率率。1.3.2 国国内铝合合金汽车车轮毂发发展状况况国内于220世纪纪80年年代中期期开始涉涉足研制制、生产产和推广广使用铝铝合金汽汽车轮毂毂,900年代进进入发展展期。119888年戴卡卡轮毂制制造有限限公司建建厂,119900年广东东南海中中南铝合合金轮毂毂厂投产产,19991年年昆山六六丰机械械工业有有限公司司建厂,以后又又陆续建建成了不不少铝合合金汽车车轮毂制制造厂。目目前,国国内有铝铝合金汽汽车轮毂毂制造厂厂40余余家,主主要分布布在江苏苏、浙江江、广东东、福建建、山东东、河南南、河

24、北北、吉林林等地,年产能能超过225000万件。表表1列出出了国内内铝合金金汽车轮轮毂部分分生产厂厂及产能能20。20002年年至今,由于中中国汽车车制造业业的快速速发展,跨国公公司纷纷纷在中国国投资设设厂,或或加入中中国的铝铝合金汽汽车轮毂毂的采购购,中国国铝合金金汽车轮轮毂产业业出现了了强劲的的增长势势头。据据统计,20003年中中国生产产铝合金金汽车轮轮毂23300万万只,出出口12200万万只20004年年生产铝铝合金汽汽车轮毂毂25000万只只,出口口14000万只只。国内内制造铝铝合金汽汽车轮毂毂主要采采用成本本较低的的低压铸铸造工艺艺,约占占全部产产量的880%;其次采采用最简简

25、单的重重力铸造造工艺,占全部部产量不不足200%;已已有少数数厂家采采用挤压压铸造工工艺,在在质量品品质上取取得了良良好的效效果。在在铝轮毂毂表面的的加工方方面,一一般采用用数控机机床、高高精度自自动化柔柔性加工工系统;在表面面涂装方方面,采采用自动动化涂装装工艺、喷喷粉涂装装工艺渐渐有替代代喷漆之之势少数数企业还还采用先先进的真真空电镀镀涂装工工艺。1.4铝铝合金轮轮毂的模模具设计计铝轮是轿轿车行驶驶系的主主要部件件之一，是是汽车与与地面之之间的传传力元件件，起着着承载、转转向、驱驱动、制制动等作作用。同同时，铝铝轮是一一个承受受随机疲疲劳载荷荷的旋转转薄壳结结构，上上面开有有孔洞，附附有加

26、强强筋，形形状复杂杂，轿车车在行驶驶中所受受到的各各种载荷荷向铝轮轮的传递递也十分分复杂。因因此，铝铝轮的几几何形状状和力学学特征的的复杂性性给研究究工作带带来很大大的困难难。铝轮轮模具设设计是保保证轿车车铝轮质质量的关关键，由由于模具具型面复复杂，几几何构造造图素和和曲面造造型独传传统的模模具设计计及制造造方法很很难满足足要求。而而采用PPro/E对汽汽车铝轮轮模型实实体设计计以及模模具设计计将解决决这一设设计难题题，使得设设计过程程简便、快快捷、可可靠。铝铝轮模具具设计可可分两步步21：(1)设设计出符符合要求求的轿车车铝轮三三维实体体模型；(2)利利用Prro/EE软件提提供的功功能，在

27、在铝轮实实体的基基础上进进行三维造型型，设计计出相应应的铝轮轮模具。1.5铝铝合金轮轮毂顶模模的数控控加工工工艺分析析根据上述述设计好好的铝合合金轮毂毂模具，采采用Prro / E提提供了NNC加工工模块，设置好NC加工所需的各种参数，选择相应的铝轮顶模的加工工艺流程，制定好相应的加工工艺，需要考虑以下几点22-24：1).毛毛坯的加加工余量量是否充充分，批批量生产产时的毛毛坯余量量是否稳稳定。 数控加加工时，工工件的加加工面均均应有较较均匀充充分的余余量； 2).分析毛毛坯在定定位安装装方面的的适应性性；3).分分析毛坯坯余量的的大小及及均匀性性。不同类型型的零件件要选用用相应的的数控机机床

28、加工工，以发发挥数控控机床的的特点和和效率。 加工顺顺序的安安排应根根据零件件的结构构和毛坯坯状况，以以及定位位安装与与夹紧的的需要来来考虑，重重点是工工件的刚刚性不被被破坏。 1.6本本文研究究的主要要内容本课题主主要研究究铝轮毂毂的模具具设计与与加工，具具体内容容是：广州本本田家用用轿车铝铝轮毂零件件的3DD设计；广州本本田家用用轿车铝铝轮毂零件件铸造模模具的33D设计计；广州本本田家用用轿车铝铝轮毂零件件铸造模模具底模模零件加加工的工工艺分析析及工艺艺规程的的编制；广州本本田家用用轿车铝铝轮毂零件件铸造模模具底模模的在MMV-6610机机床(SS工NUUMERR工K8810DD系统)上数

29、控控铣削加加工的NNC编程程及刀路路仿真。因因此，要要想顺利利完成设设计必须须首先复复习以前前所学与与设计有有关的专专业知识识，并学学以致用用，并学学习与模模具设计计有关的的知识。另另外，还还要学习习一些设设计中所所用到的的其它方方面的知知识，如如Proo / E和SSINUUMERRIK811 ODD系统的的熟练运运用，利利用Prro / E强强大三维维造型功功能中制制造模块块曲面特特性来实实现汽车车轮毂模具具的生成成。通过过Proo/E生生成二维维图形，经经过处理理后形成成二维工工程图，并并在MVV-6110机床床(SIINUMMERIIK8110D系统统)上数数控铣削削加工的的NC编编程

30、及刀刀路仿真真广州本本田家用用轿车铝铝轮毂零件件铸造模模具底模模。第2章 铝轮毂毂的3DD设计2.1 引言随着科学学技术的的发展，计计算机辅辅助设计计技术正正朝着高高度集成成化发展展，出现现了计算算机辅助助CADD/CAAM系统统、CAAD/CCAE/CAMM系统等等，其中中三维实实体模型型是重要要的基础础，三维维实体模模型不仅仅以其直直观明了了的特点点充分体体现设计计意图，而而且在三三维实件件模型基基础上可可以进行行装配、干干涉检查查、有限限元分析析、运动动分析，对对所设计计的产品品进行铸铸模设计计，模拟拟加土、模模拟装配配等计算算机辅助助设计工工作，PPro/Enggineeer的的参数化

31、化设计在在设计上上给设计计者提供供了前所所未有的的简易和和灵活。Pro/Enggineeer操操作软件件是美国国参数技技术公司司（PTTC)旗旗下的CCAD/CAMM/CAAE一体体化的三三维软件件。Prro/EEngiineeer软件件以参数数化著称称，是参参数化技技术的最最早应用用者，在在目前的的三维造造型软件件领域中中占有着着重要地地位，PPro/Enggineeer作作为当今今世界机机械CAAD/CCAE/CAMM领域的的新标准准而得到到业界的的认可和和推广。是是现今主主流的CCAD/CAMM/CAAE软件件之一，特特别是在在国内产产品设计计领域占占据重要要位置。Pro/E采用用了模块

32、块方式，可可以分别别进行草草图绘制制、零件件制作、装装配设计计、钣金金设计、加加工处理理等，保保证用户户可以按按照自己己的需要要进行选选择使用用。1、参数数化设计计 相对对于产品品而言，我我们可以以把它看看成几何何模型，而而无论多多么复杂杂的几何何模型，都都可以分分解成有有限数量量的构成成特征，而而每一种种构成特特征，都都可以用用有限的的参数完完全约束束，这就就是参数数化的基基本概念念。 2、基于于特征建建模Prro/EE是基于于特征的的实体模模型化系系统，工工程设计计人员采采用具有有智能特特性的基基于特征征的功能能去生成成模型，如如腔、壳壳、倒角角及圆角，您您可以随随意勾画画草图，轻轻易改变

33、变模型。这这一功能能特性给给工程设设计者提提供了在在设计上上从未有有过的简简易和灵灵活。 3、单一一数据库库（全相相关） Pro/Enggineeer是是建立在在统一基基层上的的数据库库上，不不像一些些传统的的CADD/CAAM系统统建立在在多个数数据库上上。所谓谓单一数数据库，就就是工程程中的资资料全部部来自一一个库，使使得每一一个独立立用户在在为一件件产品造造型而工工作，不不管他是是哪一个个部门的的。换言言之，在在整个设设计过程程的任何何一处发发生改动动，亦可可以前后后反应在在整个设设计过程程的相关关环节上上。例如如，一旦旦工程详详图有改改变，NNC（数数控）工工具路径径也会自自动更新新；

34、组装装工程图图如有任任何变动动，也完完全同样样反应在在整个三三维模型型上。这这种独特特的数据据结构与与工程设设计的完完整的结结合，使使得一件件产品的的设计结结合起来来。这一一优点，使使得设计计更优化化，成品品质量更更高，产产品能更更好地推推向市场场，价格格也更便便宜。所所以本文文中采用用Proo/Ennginneerr软件进进行轮毂毂的三维维设计。2.2 轮毂方方案的确确定Pro/ENGGINEEER提供供的设计计理念将将设计、制制造、装装配以及及生产管管理融为为一体，赋赋予“设计”完整的的概念。它它提供的的强大功功能尤其其是曲面面造型和和模具设设计功能能为工程程技术人人员和生生产管理理人员在

35、在短期内内完成高高质量的的产品开开发提供供了强有有力的工工具。本本论文以以Proo/ENNGINEEER为开开发平台台，以并并行工程程为思想想，最终终完成对对挤压铸铸造模具具智能设设计系统统的开发发，实现现模具设设计的自自动化，智智能化，大大大缩短短了设计计、数控控编程的的时间，从从大大缩缩短了模模具设计计周期。另另外，PPro/ENGGINEEER软件件具有的的单一数数据库、参参数化实实体特征征造型技技术为实实现并行行工程提提供了可可靠的技技术保证证。轮毂毂模具设设计可分分为两步步:设计出出符合要要求的轮轮毂三维维实体模模型。根据轮轮毂的三维模型型设计出出轮毂模具具。其中，轮轮毂实体体设计是

36、是关键，直直接涉及及到模具具的结构构及尺寸寸精度。然然后利用用Proo / E软件件提供的的功能，在在实体的的基础上上进行二二维造型型，并设设计出相相应的轮轮毂模具具。汽车车轮毂由钢钢圈，轮轮辐，风风孔等组组成。2.3铝铝轮毂的的设计2.3.1 铝铝轮毂的的设计原原则起模方便便，在起起模方向向上留有有结构斜斜度。铸铸件的壁壁厚尽可可能均匀匀，减少少和消除除应力防防止缩孔孔和裂纹纹缺陷的的产生。零零件的转转角处要要留有铸铸造圆角角，以防防止裂纹纹，缩孔孔。要有有合理的的铸件壁壁厚，其其最薄的的部分应应保证液液体金属属充满。2.3.2 铝轮轮毂的设设计原则则铸件的最最小壁厚厚:b =5-7mmm，

37、其平平均壁厚厚为6mmm。铸铸造内外外圆角:R=22mm.汽车轮毂毂的受阻阻收缩率率:0. 5%-1%；铸造斜度度(拔模模斜度):a =50030。2.3.3 铝铝轮毂的的设计 Proo / E三维维实体建建模是利利用其强强大的三三维造型型功能中中的零件件模块实实体特性性，遵循循由线一一面一实实体的方方式进行行的，汽汽车轮毂毂的外形形三维实实体的生生成，其其关键在在于外形形尺寸在在Proo/E中中的实现现。通过过绘制直直线，圆圆弧，自自由曲线线等基本本因素，并并做拉伸伸、旋转转、镜像像、等距距、剪切切等操作作最终生生成所需需的曲线线外形，建立轮毂三维模型如下图2.2所示。图2.22 汽车车轮毂

38、正正面效果果图图2.33汽车轮轮毂反面面效果图图第3章：铝轮毂毂压铸模模具的33D设计计3.1 引言压铸是制制造业的的一种工工艺，能能够成型型复杂的的高精度度的金属属制品，多多用于汽汽车制造造，机械械制造等等。本课课题是对对铝壳体体进行模模具设计计并分析析加工工工艺。本模具考考虑到年年产量、工工厂的设设备及铸铸件的精精度要求求，选择择一模一一腔结构构。以制制品的最最大端面面为分型型面,使使制品顺顺利脱模模。制品品上还有有散热片片，须进进行侧向向抽芯。为为了使动动、定模模能够准准确地动动作, 导向定定位机构构利用导导柱与导导套的配配合。顶顶出机构构是推杆杆推出的的一次脱脱出机构构。考虑虑到零件件

39、的位置置关系,冷却水水道采用用循环式式分布，以以便冷却却均匀、快快速。铝合金重重量轻、强强度高、成成型性好好、价格格适中、回回收率高高，县有有塑料与与镁合金金等无法法比拟的的综合优优势。压压铸的流流动性 流动性是是指合金金液体充充填铸型型的能力力。流动动性的大大小决定定合金能能否铸造造复杂的的铸件。在在铝合金金中共晶晶合金的的流动性性最好。 影响响流动性性的因素素很多，主主要是成成分、温温度以及及合金液液体中存存在金属属氧化物物、金属属化合物物及其他他污染物物的固相相颗粒，但但外在的的根本因因素为浇浇注温度度及浇注注压力（俗俗称浇注注压头）的的高低。 实际生产产中，在在合金已已确定的的情况下下

40、，除了了强化熔熔炼工艺艺（精炼炼与除渣渣）外，还还必须改改善铸型型工艺性性（砂模模透气性性、金属属型模具具排气及及温度），并并在不影影响铸件件质量的的前提下下提高浇浇注温度度，保证证合金的的流动性性铝制轮毂毂因具有有重量轻轻、散热热性能好好、寿命命长、安安全可靠靠、生产产简单、外外型美现现、图案案丰富多多彩、尺尺寸精确确、平稳稳性好等等优点，从从而得到到越来越越广泛的的应用，发发展潜力力很大。3.2 铝轮毂毂的压铸铸模具设设计3.2.1 铝铝轮毂挤挤压模具具设计前前的相关关知识压力铸造造是目前前成型有有色金属属铸件的的重要成成型工艺艺方法。压压铸的工工艺特点点是铸件件的强度度和硬度度较高，形形

41、状较为为复杂且且铸件壁壁较薄，而而且生产产率极高高。压铸铸模具是是压力铸铸造生产产的关键键，压铸铸模具的的质量决决定着压压铸件的的质量和和精度，而而模具设设计直接接影响着着压铸模模具的质质量和寿寿命。因因此，模模具设计计是模具具技术进进步的关关键，也也是模具具发展的的重要因因素。压压铸的主主要优点点是：(1)铸铸件的强强度和表表面硬度度较高。由由于压铸铸模的激激冷作用用，又在在压力下下结晶，因因此，压压铸件表表面层晶晶粒极细细，组织织致密，所所以表面面层的硬硬度和强强度都比比较高。压铸件的的抗拉强强度一般般比砂型型铸件高高25%300%，但但收缩率率较低。(2)生生产率较较高。压压力铸造造的生

42、产产周期短短,一次次操作的的循环时时间约55 s3 mmin ,这种种方法适适于大批批量生产产。虽然然压铸生生产的优优势十分分突出，但但是，它它也有一一些明显显的缺点点：(1)压铸件件表层常常存在气气孔。这这是由于于液态合合金的充充型速度度极快，型型腔中的的气体很很难完全全排除，常常以气孔孔形式存存留在铸铸件中。因因此，一一般压铸铸件不能能进行热热处理，也也不宜在在高温条条件下工工作。这这是由于于加热温温度高时时，气孔孔内的气气体膨胀胀，导致致压铸件件表面鼓鼓包，影影响质量量与外观观。同样样，也不不希望进进行机械械加工，以以免铸件件表面显显露气孔孔。(22)压铸铸的合金金类别和和牌号有有所限制

43、制。目前前只适用用于锌、铝铝、镁、铜铜等合金金的压铸铸。而对对于钢铁铁材料，由由于其熔熔点高，压压铸模具具使用寿寿命短，故故钢铁材材料的压压铸很难难适用于于实际生生产。至至于某一一种合金金类别，由由于压铸铸时的激冷冷产生剧剧烈收缩缩，因此此也仅限限于几种种牌号的的压铸。(3)压铸的生产准备费用较高。由于压铸机成本高，压铸模加工周期长、成本高，因此压铸工艺只适用于大批量生产。以下介绍绍的便是是压铸行行业中出出现的新新工艺技技术。(1)真空压压铸：真空压压铸是利利用辅助助设备将将压铸型型腔内的的空气抽抽除且形形成真空空状态，并并在真空空状态下下将金属属液压铸铸成形的的方法。其其真空度度通常在在38

44、006000毫米米汞柱的的范围内内，可以以通过机机械泵获获得。而而对于薄薄壁与复复杂的铸铸件，真真空度应应该更高高。由于于型腔抽抽气技术术的圆满满解决，真真空压铸铸在200世纪550年代代曾盛行行一时，但但后来应应用不多多。目前前，真空空压铸只只用于生生产要求求耐压、机机械强度度高或要要求热处处理的高高质量零零件，其其今后的的发展趋趋向是解解决厚壁壁铸件和和消除热热节部位位的缩孔孔，从而而更有效效地应用用于可热热处理和和可焊接接的零件件。真空空压铸的的特点是是：显著著减少了了铸件中中的气孔孔，增大大了铸件件的致密密度，提提高了铸铸件的力力学性能能，并使使其可以以进行热热处理。消消除了气气孔造成

45、成的表面面缺陷，改改善了铸铸件的表表面质量量。可减减小浇注注系统和和排气系系统尺寸寸。由于于现代压压铸机可可以在几几分之一一秒内抽抽成需要要的真空空度，并并且随着着铸型中中反压力力的减小小，增大大了铸件件的结晶晶速度，缩缩短了铸铸件在铸铸型中的的停留时时间。因因此，采采用真空空压铸法法可提高高生产率率10%200%.采采用真空空压铸时时，镁合合金减少少了形成成裂纹的的可能性性（裂纹纹时镁合合金压铸铸时很难难克服的的缺陷之之一，经经常发生生在型腔腔通气困困难的部部位），提高高了它的的力学性性能，特特别是可可塑性。（2）充氧压铸：国外在分析铝合金压铸件的气泡时发现，其中气体体积分数的90%为氮气，而空气中的氮气体积分数应为80%，氧气的体积分数为20