毕业设计（论文）开题报告题目 摩托车后轮轮毂模具设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 078105329学 生 姓 名 吴昊指 导 教 师 罗海泉填 表 日 期 2011 年 3 月 18 日说 明开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。以下填写内容各专业可根据具体情况适当修改。但每个专业填写内容应保持一致。一、 选题的依据及意义：轮毂是摩托车上极为重要的行驶部件与安全部件，是摩托车与地面之间的传力元件，起着承载、转向、驱动、制动等作用。轮毂应具有良好的综合力学性能，在正常行驶过程中不应发生变形和疲劳失效，并能在意外冲击中充分吸收能量，以保证驾乘者安全。因此，如何以先进的铸造工艺来高效率、低成本的生产出高质量的轮毂就成为了一个至关重要的问题。而在铸造工艺中，铸造轮毂的模具是更为关键的。模具成为轮毂的关键工艺装备，其结构的设计与优化也是轮毂生产的重中之重。同时，摩托车轮毂是一个旋转薄壳结构零件，它的上面开有孔洞，附有加强筋，形状复杂。若使用一般的普通加工，则难以加工出相应的轮毂零件。即使加工出来了轮毂零件，也必定很难达到零件的要求。所以，应采用数控加工方式才能保证其几何形状和使用要求。数控程序的编制就成为加工合格零件的前提。在铸造轮毂过程中，应选择何种铸造方法，如何设计模具，以及如何避免铸造缺陷，这些问题都成为了研究的主要对象。这些问题解决的好与坏直接关系到轮毂的质量，所以，选择这个题目进行设计具有十分重要的意义。二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：早期轮毂均为钢板冲压加工成型的钢轮毂，随着制造技术的进步及摩托车轻量化的逐渐发展，钢轮毂逐渐被铝合金轮毂所代替。目前的市场上铸造铝合金轮毂占据着主导地位。随着摩托车轻量化和节能环保要求的逐步提高，现已有铸造和锻压成型的镁合金轮毂面世。虽然目前已经有镁合金轮毂应用于摩托车，但主要局限与赛车上，它不像铝合金轮毂那样进行大批量生产，其原因主要是由于镁与氧气有极大的亲和力，在液态下镁可以剧烈氧化和燃烧，在熔炼和整个铸造过程中必须在保护性气体覆盖下进行，否则会燃烧引起事故。另外，镁合金还极易发生腐蚀现象。所以，目前在摩托车轮毂铸造方面广泛采用的还是铝合金材料。我国与国外先进车轮制造水平相比还有不小的差距。主要表现在铸造设备、模具制造、浇注工艺、熔炼和材料等方面。目前，国内外生产轮毂的主要铸造成型方法有金属型重力铸造、低压铸造、压力铸造和挤压铸造。其中，低压铸造是摩托车车轮生产的最佳方法之一，具有金属液纯净、充型平稳不易卷气、组织致密、金属液利用率高、自动化程度高等特点。国内外广泛采用这种铸造成型工艺生产摩托车轮毂。低压铸造最早由英国人E.F.LAKE于1910年提出并申请专利。其目的是解决重力铸造中浇注系统充型和补缩的矛盾。低压铸造真正被推广应用是在“二战”以后，当时发现低压铸造可解决厚大断面铝合金铸件的壁厚效应，即克服因壁厚增加力学性能急剧下降的缺点。1950年以后由于汽车工业的发展，使低压铸造工艺和设备有了一个新的飞跃。汽车轮毂由于质量要求高，本身结构又适于低压铸造，而且需求量大，因此极大地推动了低压铸造技术的发展。英国在60年代率先发展低压铸造汽车轮毂，其后美国、日本、西德相继发展了此项技术。我国在60年代开始对低压铸造进行实验的，并逐渐用于生产。目前主要用于生产铝、镁合金铸件，如气缸体、气缸盖及活塞等形状复杂、要求高的铸件。有的单位还成功的用于铸造压气机铝合金活塞，其重量达200kg，平均壁厚40mm。此外，低压铸造用于铸造重达30T铜合金船用螺旋桨和大型球墨铸铁曲轴。由于低压铸造铸件内没有气泡，因而可以用热处理方法大幅度提高铸件材质的力学性能，这一基本特点在未来的低压铸造设备中将得到充分保证和发展。另外，为了使低压铸件在更大压力下得到补缩和凝固，低压铸造已向差压铸造方向发展。这种差压铸造工艺目前已有采用，但工艺装备复杂，自动化程度低。尚需进一步简化工艺装备和提高自动化程度。日本等国已将低压铸造装置发展成为通惰性保护气体和采用电脑控制温度、时间、锅压、气压的自动化铸造设备。这种新的铸造方法被成为1LP法，是一种可以通氩气等惰性气体的低压铸造机。其工作过程是：先在密闭的空气中熔化铝合金，然后抽真空，对合金液进行减压脱气精炼处理，以提高合金液的清静度。接着用氩气等惰性气体注入坩锅和铸型罩内，然后再向坩锅内增加氩气压力，使合金液沿升液管上行，进入并充满铸型型腔保压一段时间，待铸件凝固、卸压。同样浇口内未凝固的合金液沿升液管反向流入坩锅内。另外，铸造生产工艺流程长，工艺过程复杂，影响铸件质量的因素多。长期以来铸造工艺多是靠人的经验、习惯进行，难以做到最佳工艺设计，也无法准确、动态地分析、预示和控制。随着计算机技术的推广应用，铸造行业也引进了这一有效的信息处理手段。铸造工艺计算机辅助设计（CAD）技术在铸造行业的应用主要体现在三个方面，即以铸造凝固过程模拟为重点的铸造工艺CAD、以铸造模具设计为重点的铸造工装CAD和以铸造设备的设计制造为重点的铸造机械工程CAD。三、 研究内容及实验方案： 一、研究内容设计原始资料: 1摩托车后轮毂零件图； 2技术参数 车轮规格：MT2.510； 材料牌号：ZL101A； 设计技术要求： 1生产纲领：250000件/年。 2. 要求外文资料翻译忠实原文； 3. 要求设计的模具结构合理、满足加工要求； 4. 要求图纸设计规范，符合制图标准； 5. 要求毕业论文叙述条理清楚，设计计算正确，论文格式规范本课题主要研究的是利用低压铸造成型方法来铸造铝合金轮毂，设计其相应的铸造模具，并对铸造后轮毂的主要型面进行处理。论文的主要内容有：1零件铸造工艺分析；2零件毛坯方案选取；3. 绘制轮毂平面和立体图4设计模具结构；5绘制模具装配图；6绘制上模及边模模具图；7. 边模的加工工艺设计二、实验方案本课题的主要研究内容为设计摩托车后轮毂的模具。摩托车的轮毂属于复杂零件，存在壁厚较薄的地方但由于零件的对称度较好，所以使用低压铸造。相比较其它铸造方式或低压铸造其它模具形式而言，其模具总体结构没有非常复杂的地方。在轮毂的制造过程中，铸件毛坯质量对于铝合金轮毂的整体质量有着很大的影响。毛坯铸造的好坏，直接影响轮毂的加工和其使用性能。而铸件毛坯的质量又取决于合金的选择、模具质量、熔炼工艺、合金变质和热处理等一系列工艺控制过程。在这其中，模具又是成型轮毂的关键工艺装备，其结构的设计与优化是轮毂生产的工艺关键图3-2所示的是轮毂低压铸造模具结构图这种低压铸造模具结构也是一种典型的模具结构，是一种适用于常规机台的低压铸造模具，它按系统也分为浇注系统、冷却系统、顶出系统和成型系统，按模块功能又可分为结构件、成型件、标准件。成型件是参与制品成型的零件及部件，结构件则为除成型件外的组成一副完整型腔模具的部分，它包含导向部分、顶出部分和模具固定连接部分。而在标准化设计中则将原成型件分解为成型镶件和成型标准件。成型镶件由图3-2中上模镶块6、上模芯8、分流锥7、下模块3及浇口套4等组成。图3-2 轮毂低压铸造模具结构1. 下模板 2. 陶瓷浇口套 3. 下模块 4. 浇口套 5. 侧模 6. 上模镶块 7.分流锥 8. 上模芯 9. 模芯压板 10. 上模体 11. 三角导向块 12. 上模固定块 13.推杆固定板 14. 推板 15.上模板另外，该模具的侧模为四开模，有三角导向块，浇注系统采用陶瓷浇口套，使它的硬度大为提高。根据零件的复杂程度，加装了模芯和模芯压板。冷却系统为风冷，而对于不同的生产厂家及设备而言，另有导柱卡装式模具结构，冷却系统也有循环水冷却系统或风、水共用系统四、 目标、主要特色及工作进度1. 主要目标能够解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。同时能根据被加工零件的加工要求，应用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，设计出高效、经济合理而能保证加工质量的夹具，提高结构设计能力。在工艺设计的过程中熟悉并应用有关手册、图表等技术资料的能力以及进一步培养识图、制图、编写技术文件等基本技能。2. 主要特色1 能较熟练应用UG软件及AutoCAD软件2 有助于提升机械加工工艺规程和夹具设计能力3 与实际联系紧密为今后走上岗位打下良好基础3. 工作进度1绘制零件图，收集、查阅有关资料，外文资料翻译(6000字符)，撰写开题报 告； 第1周-第4周2 零件铸造工艺分析，选取零件毛坯方案；设计轮毂毛坯图； 第5周-第6周 3 计算确定模具主要零件相关参数，确定模具结构； 第7周-第9周4 设计模具装配图，拆绘主要零件图； 第10周-第13周5. 撰写毕业论文、毕业设计审查、毕业答辩。 第14周-第17周五、参考文献1董秀琦. 低压及差压铸造理论领与实践. 北京：机械工业出版社，2003.12铸造工程师手册编写组.铸造工程师手册. 北京：机械工业出版社, 1997.123陈琦，彭兆弟主编.铸造技术问题对策. 北京：机械工业出版社，2001.34曹瑜强. 铸造工艺及设备. 北京：机械工业出版社，2003.105何灿东. 汽车铝合金车轮低压铸造模具的标准化设计. 模具工业，2000年第10期6潘晓涛等. 汽车铝合金轮毂的低压铸造模具设计. 机电工程技术，2005年第34卷第9期7. Wilson, F.W.Die design handbook McGraw. 1990.6 2