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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題目 摩托車后輪輪轂?zāi)＞咴O(shè)計(jì)
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 078105329
學(xué) 生 姓 名 吳昊
指 導(dǎo) 教 師 羅海泉
填 表 日 期 2011 年 3 月 18 日
說 明
開題報(bào)告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個(gè)專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持一致。
1、 選題的依據(jù)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(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)等作用。輪轂應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能，在正常行駛過程中不應(yīng)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(jìn)的鑄造工藝來高效率、低成本的生產(chǎn)出高質(zhì)量的輪轂就成為了一個(gè)至關(guān)重要的問題。而在鑄造工藝中，鑄造輪轂的模具是更為關(guān)鍵的。模具成為輪轂的關(guān)鍵工藝裝備，其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化也是輪轂生產(chǎn)的重中之重。
同時(shí)，摩托車輪轂是一個(gè)旋轉(zhuǎn)薄殼結(jié)構(gòu)零件，它的上面開有孔洞，附有加強(qiáng)筋，形狀復(fù)雜。若使用一般的普通加工，則難以加工出相應(yīng)的輪轂零件。即使加工出來了輪轂零件，也必定很難達(dá)到零件的要求。所以，應(yīng)采用數(shù)控加工方式才能保證其幾何形狀和使用要求。數(shù)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(yīng)選擇何種鑄造方法，如何設(shè)計(jì)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(duì)象。這些問題解決的好與壞直接關(guān)系到輪轂的質(zhì)量，所以，選擇這個(gè)題目進(jìn)行設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)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(shù)的進(jìn)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(jù)著主導(dǎo)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(xiàn)已有鑄造和鍛壓成型的鎂合金輪轂面世。
雖然目前已經(jīng)有鎂合金輪轂應(yīng)用于摩托車，但主要局限與賽車上，它不像鋁合金輪轂?zāi)菢舆M(jìn)行大批量生產(chǎn)，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(gè)鑄造過程中必須在保護(hù)性氣體覆蓋下進(jìn)行，否則會(huì)燃燒引起事故。另外，鎂合金還極易發(fā)生腐蝕現(xiàn)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(jìn)車輪制造水平相比還有不小的差距。主要表現(xiàn)在鑄造設(shè)備、模具制造、澆注工藝、熔煉和材料等方面。
目前，國內(nèi)外生產(chǎn)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(chǎn)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(dòng)化程度高等特點(diǎn)。國內(nèi)外廣泛采用這種鑄造成型工藝生產(chǎn)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(bǔ)縮的矛盾。
低壓鑄造真正被推廣應(yīng)用是在“二戰(zhàn)”以后，當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)低壓鑄造可解決厚大斷面鋁合金鑄件的壁厚效應(yīng)，即克服因壁厚增加力學(xué)性能急劇下降的缺點(diǎn)。1950年以后由于汽車工業(yè)的發(fā)展，使低壓鑄造工藝和設(shè)備有了一個(gè)新的飛躍。汽車輪轂由于質(zhì)量要求高，本身結(jié)構(gòu)又適于低壓鑄造，而且需求量大，因此極大地推動(dòng)了低壓鑄造技術(shù)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(xiàng)技術(shù)。我國在60年代開始對(duì)低壓鑄造進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，并逐漸用于生產(chǎn)。目前主要用于生產(chǎn)鋁、鎂合金鑄件，如氣缸體、氣缸蓋及活塞等形狀復(fù)雜、要求高的鑄件。有的單位還成功的用于鑄造壓氣機(jī)鋁合金活塞，其重量達(dá)200kg，平均壁厚40mm。此外，低壓鑄造用于鑄造重達(dá)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(nèi)沒有氣泡，因而可以用熱處理方法大幅度提高鑄件材質(zhì)的力學(xué)性能，這一基本特點(diǎn)在未來的低壓鑄造設(shè)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(bǔ)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(fù)雜，自動(dòng)化程度低。尚需進(jìn)一步簡化工藝裝備和提高自動(dòng)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(hù)氣體和采用電腦控制溫度、時(shí)間、鍋壓、氣壓的自動(dòng)化鑄造設(shè)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(jī)。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(duì)合金液進(jìn)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(nèi)，然后再向坩鍋內(nèi)增加氬氣壓力，使合金液沿升液管上行，進(jìn)入并充滿鑄型型腔保壓一段時(shí)間，待鑄件凝固、卸壓。同樣澆口內(nèi)未凝固的合金液沿升液管反向流入坩鍋內(nèi)。
另外，鑄造生產(chǎn)工藝流程長，工藝過程復(fù)雜，影響鑄件質(zhì)量的因素多。長期以來鑄造工藝多是靠人的經(jīng)驗(yàn)、習(xí)慣進(jìn)行，難以做到最佳工藝設(shè)計(jì)，也無法準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)地分析、預(yù)示和控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用，鑄造行業(yè)也引進(jìn)了這一有效的信息處理手段。
鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)在鑄造行業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，即以鑄造凝固過程模擬為重點(diǎn)的鑄造工藝CAD、以鑄造模具設(shè)計(jì)為重點(diǎn)的鑄造工裝CAD和以鑄造設(shè)備的設(shè)計(jì)制造為重點(diǎn)的鑄造機(jī)械工程CAD。
3、 研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：
一、研究內(nèi)容
設(shè)計(jì)原始資料: 1．摩托車后輪轂零件圖；
2．技術(shù)參數(shù) 車輪規(guī)格：MT2.5×10 ；
材料牌號(hào)：ZL101A；
設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 1．生產(chǎn)綱領(lǐng)：250000件/年。
2. 要求外文資料翻譯忠實(shí)原文；
3. 要求設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)合理、滿足加工要求；
4. 要求圖紙?jiān)O(shè)計(jì)規(guī)范，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)；
5. 要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設(shè)計(jì)計(jì)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(shè)計(jì)其相應(yīng)的鑄造模具，并對(duì)鑄造后輪轂的主要型面進(jìn)行處理。
論文的主要內(nèi)容有：
1．零件鑄造工藝分析；
2．零件毛坯方案選取；
3. 繪制輪轂平面和立體圖
4．設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)；
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(shè)計(jì)
二、實(shí)驗(yàn)方案
本課題的主要研究內(nèi)容為設(shè)計(jì)摩托車后輪轂的模具。摩托車的輪轂屬于復(fù)雜零件，存在壁厚較薄的地方但由于零件的對(duì)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(jié)構(gòu)沒有非常復(fù)雜的地方。
在輪轂的制造過程中，鑄件毛坯質(zhì)量對(duì)于鋁合金輪轂的整體質(zhì)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(zhì)量又取決于合金的選擇、模具質(zhì)量、熔煉工藝、合金變質(zhì)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(guān)鍵工藝裝備，其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化是輪轂生產(chǎn)的工藝關(guān)鍵
圖3-2所示的是輪轂低壓鑄造模具結(jié)構(gòu)圖
這種低壓鑄造模具結(jié)構(gòu)也是一種典型的模具結(jié)構(gòu)，是一種適用于常規(guī)機(jī)臺(tái)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(jié)構(gòu)件、成型件、標(biāo)準(zhǔn)件。成型件是參與制品成型的零件及部件，結(jié)構(gòu)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(dǎo)向部分、頂出部分和模具固定連接部分。而在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中則將原成型件分解為成型鑲件和成型標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)
1. 下模板 2. 陶瓷澆口套 3. 下模塊 4. 澆口套 5. 側(cè)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(dǎo)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(cè)模為四開模，有三角導(dǎo)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(jù)零件的復(fù)雜程度，加裝了模芯和模芯壓板。冷卻系統(tǒng)為風(fēng)冷，而對(duì)于不同的生產(chǎn)廠家及設(shè)備而言，另有導(dǎo)柱卡裝式模具結(jié)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)也有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)或風(fēng)、水共用系統(tǒng)
4、 目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1. 主要目標(biāo)
能夠解決一個(gè)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(zhì)量。同時(shí)能根據(jù)被加工零件的加工要求，應(yīng)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬定夾具設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出高效、經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。在工藝設(shè)計(jì)的過程中熟悉并應(yīng)用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料的能力以及進(jìn)一步培養(yǎng)識(shí)圖、制圖、編寫技術(shù)文件等基本技能。
2. 主要特色
1． 能較熟練應(yīng)用UG軟件及AutoCAD軟件
2． 有助于提升機(jī)械加工工藝規(guī)程和夾具設(shè)計(jì)能力
3． 與實(shí)際聯(lián)系緊密為今后走上崗位打下良好基礎(chǔ)
3. 工作進(jìn)度
1．繪制零件圖，收集、查閱有關(guān)資料，外文資料翻譯(6000字符)，撰寫開題報(bào) 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(shè)計(jì)輪轂毛坯圖；
第5周-第6周
3． 計(jì)算確定模具主要零件相關(guān)參數(shù)，確定模具結(jié)構(gòu)；
第7周-第9周
4． 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯。
第14周-第17周
五、參考文獻(xiàn)
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[2]．鑄造工程師手冊編寫組.鑄造工程師手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1997.12
[3]．陳琦，彭兆弟主編.鑄造技術(shù)問題對(duì)策. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.3
[4]．曹瑜強(qiáng). 鑄造工藝及設(shè)備. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.10
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[7]. Wilson, F.W.Die design handbook McGraw. 1990.6
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