铝合金轮毂压铸模具设计ehyp.docx

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1、X XX XX X 大 学学本科生毕毕业论文文姓 名：XX学 号：XX学 院：专 业：设计题目目： 铝合金金轮毂压铸铸模具设设计专 题：指导教师师：XXXX职 称：XXXX 20112 年年 66 月 XXXXXXX大学毕毕业设计计任务书书学院专业业年级学生姓名名任务下达达日期：毕业设计计日期：毕业设计计题目： 毕业设计计专题题题目：毕业设计计主要内内容和要要求：院长签字字： 指指导教师师签字：XXXXX大学毕毕业设计计指导教教师评阅阅书指导教师师评语（基础理理论及基基本技能能的掌握握；独立解解决实际际问题的的能力；研究内内容的理理论依据据和技术术方法；取得的的主要成成果及创创新点；工作态态度

2、及工工作量；总体评评价及建建议成绩绩；存在问问题；是否同同意答辩辩等）：成 绩： 指导导教师签签字：XXXXX大学毕毕业设计计评阅教教师评阅阅书评阅教师师评语（选题的的意义；基础理理论及基基本技能能的掌握握；综合运运用所学学知识解解决实际际问题的的能力；工作量量的大小小；取得的的主要成成果及创创新点；写作的的规范程程度；总体评评价及建建议成绩绩；存在问问题；是否同同意答辩辩等）：成 绩： 评阅阅教师签签字：XXXXX大学毕毕业设计计答辩及及综合成成绩答辩情况况提出问题题回答问题题正确基本正确有一般性性错误有原则性性错误没有回答答辩委员员会评语语及建议议成绩：答辩委员员会主任任签字：年月日学院领

3、导导小组综综合评定定成绩：学院领导导小组负负责人：年月日摘 要要 轮毂是是电动自自行车上上极为重重要的行行驶部件件和安全全部件，应应具有良良好的综综合力学学性能，在在正常行行驶过程程中不应应发生变变形和疲疲劳失效效。 近几年年来半固固态加工工技术因因其节能能、高效效、环保保式生产产以及成成型件的的高性能能等诸多多优点，得得到了世世界各国国的广泛泛关注。半半固态铸铸造成形形技术不不但综合合了铸造造成形和和锻压成成形的优优点。而而且部分分产品的的性能会会接近甚甚至于达达到锻压压产品的的性能。因因此，采采用半固固态挤压压成形工工艺来加加工电动动自行车车轮毂将将会是一一个新的的发展方方向。 模具在在半

4、固态态挤压成成型方法法中是至至关重要要的一部部分，因因此，它它的设计计和制造造成了成成品件质质量的关关键所在在。 本文对电电瓶车轮轮毂进行行二维造造型比较较形象的的展示轮轮毂的外外形。并并主要从从电动自自行车轮轮毂的发发展状况况、铝合合金的成成型与铸铸造方法法、半固固态挤压压成型工工艺及特特点，模模具总体体方案的的选择以以及模具具结构的的设计等等方面介介绍了轮轮毂半固固态挤压压模具的的设计。该款轮毂的材料采用了铝合金材料（ZL101A），分析了轮毂零件的特点。另外，主要从铸件收缩率、铸型分型面、冒口的设置以及推出机构等几个方面介绍了模具设计的要点。关键词：轮毂 ;半固固态挤压压 ;模模具设计计

5、 ABSTTRACCT目 录一般部分分1 绪论论111.1压压力铸造造21.1.1典型型的压铸铸填充理理论21.1.2压力力铸造的的特点21.1.3压铸铸生产过过程简介介21.2压压铸业发发展历史史、现状状及趋势势331.2.1压铸铸的发展展历史21.2.2我国国压铸业业的发展展 21.2.3压铸铸产业的的发展趋趋势21.3本本课题的的研究内内容及意意义441.3.1研究究内容661.3.2开展展本课题题的意义义77模具设计计专题部部分3压铸件件设计 1003.1压压铸件基基本结构构设计1103.1.1壁厚厚和肋103.1.2铸造造和圆角角1113.1.3起模模斜度1113.2压压铸件结结构设

6、计计的工艺艺性1113.3压压铸件技技术要求求1113.3.1尺寸寸精度113.3.2表面面质量123.3.3机械械加工余余量134压铸机机的选用用及相关关计算与与校核1114.1确确定压铸铸机的锁锁模力1134.1.1计算算主胀型型力104.1.2计算算锁模力力104.1.3开模模行程的的核算105半固态态挤压模模具设计计概述1115.1半半固态挤挤压模具具基本结结构1335.2分分型面的的设计1555.3浇浇注系统统的设计计1885.3.1浇注注系统的的结构与与分类1885.3.2内浇浇口的设设计1195.3.3直浇浇道的设设计1195.3.4横浇浇道的设设计1195.4排排溢系统统的设计

7、计195.4.1溢流流槽的设设计2205.4.2排气气槽的设设计2205.5模模架的设设计1885.5.1模架架的设计计原则185.6 模具加加热系统统设计1995.7成成形零件件的设计计195.7.1半固固态挤压压件的收收缩率205.7.2成形形部分尺尺寸的计计算2005.8推推出机构构设计18结论与展展望337参考文献献338翻译部分分英文原文文400中文译文文499致谢559一般部分分1 绪论论1.1压压力铸造造压铸是压压力铸造造的简称称，是一一种将处处于熔融融状态或或半熔融融状态的的金属注注入压铸铸机的压压室，在在高压力力的作用用下，以以极高的的速度充充填在压压铸模具具的型腔腔内，并并

8、在高压压下冷却却凝固成成型而获获得铸件件的高效效益、高高效率的的精密铸铸造方法法。用该该方式成成型的铸铸件，常常常成为为压铸件件。目前前压铸所所采用的的金属主主要是各各种合金金，其中中铝合金金占比例例最高（330%60%），锌锌合金次次之（在在国外，锌锌合金铸铸件绝大大部分为为压铸件件）。镁镁合金是是近几年年国际上上比较关关注的合合金材料料，铜合合金仅占占压铸件件总量的的1%2%。1.1.1典型型的压铸铸填充理理论压铸过程程中金属属液的填填充形态态与铸件件致密度度、气孔孔率、力力学性能能和表面面粗糙度度等质量量因素密密切相关关，在极极短的填填充瞬间间其受到到压铸件件结构、填填充速度度、比压压、

9、温度度、内浇浇口与压压铸件端端面厚度度之比、合合金液的的黏度及及表面张张力、浇浇注系统统的形状状等的制制约。长长期以来来人们对对此进行行广泛的的研究，提提出了一一些论点点，但这这些论点点都是在在特定的的实验条条件下得得到的，有有一定的的局限性性，要求求人们在在应用中中具体情情况具体体分析，使使填充理理论进一一步完善善和深化化。目前局域域代表性性的金属属充填理理论有三三种：喷喷射充填填理论、全全壁厚充充填理论论和三阶阶段充填填理论。喷射填填充理论论该理论是是19332年由由佛罗梅梅尔（LL.Frrommmer）在在矩形截截面型腔腔一端开开设浇口口，研究究锌合金金压铸填填充过程程中得到到的。他他认

10、为液液体金属属的填充充过程遵遵循流体体力学定定律，并并且有摩摩擦和涡涡流现象象；液体体金属填填充矩形形型腔时时的运动动特性和和内浇道道截面积积与型腔腔截面积积之比有有关。佛罗梅尔尔认为：当液流流在速度度、压力力不变时时，保持持内浇口口截面的的形状喷喷射至对对面型壁壁，成为为喷射阶阶段；由由于对面面型壁的的阻碍，部部分金属属呈涡流流状返回回，部分分金属向向所有其其他方向向喷射并并沿型腔腔壁由四四面向内内浇口方方向折回回，成为为涡流阶阶段。涡涡流中容容易卷入入空气及及涂料燃燃烧产生生的气体体，使压压铸件凝凝固后形形成0.111mm的的孔洞，降降低了压压铸件的的致密度度。全壁厚厚填充理理论该理论是是

11、19337年由由勃兰特特（W.G.BBranndt）用用0.552mmm厚的的内浇口口（且与与压铸件件厚度之之比为00.10.66）研究究铝合金金压铸填填充过程程中得到到的。勃勃兰特认认为，金金属液经经内浇口口进入型型腔后，即即扩展至至型壁后后沿整个个型壁截截面向前前填充，直直到充满满为止。三阶段段填充理理论该理论是是19444-19552年由由巴顿（HH.KBBartton）提提出来的的。巴顿顿认为，填填充过程程是包含含力学、热热力学和和流体力力学因素素的复合合问题，大大致可分分为三个个阶段。第一阶段段：受内内浇口截截面限制制的金属属射入型型腔后，首首先冲击击对面型型壁，沿沿型腔表表面向各各

12、方向扩扩展，并并形成压压铸件表表面的薄薄壳层，在在型腔转转角处产产生涡流流。第二阶段段：后续续金属液液沉积在在薄壳层层内的空空间里，直直至填满满，凝固固曾逐渐渐向内延延伸，液液相逐渐渐减少。第三阶段段：金属属液完全全充满型型腔后，与与浇注系系统和压压室构成成一个封封闭的水水力学系系统，在在压力作作用下，补补充熔融融金属，压压实压铸铸件。以上是早早期的三三种典型型的填充充理论。由由于压铸铸过程中中，压铸铸件的填填充是在在极短的的时间内内完成的的，并且且过程是是不连续续的，变变化迅速速，压铸铸件是不不透明的的，因而而不可能能直接观观察到压压铸件内内填充过过程。此此外，填填充过程程还与压压射工艺艺参

13、数、压压铸件和和内浇道道的形状状及两者者截面积积之比、压压铸合金金的性能能等因素素有关。因因此，对对填充理理论一直直存在着着不同的的看法。1.1.2压力力铸造的的特点高压力和和高速度度是压铸铸中熔融融合金充充填成型型过程的的两大特特点，也也是压铸铸与其他他铸造方方法最根根本的区区别所在在。压铸铸中常用用的压射射比压在在几兆帕帕至几十十兆帕范范围内，有有时甚至至高达5500MMPa。其其充填速速度一般般在0.5770m/s范围围内，它它的充填填时间很很短，一一般为00.0110.2s，最最短的仅仅为千分分之几秒秒。因此此，利用用这种方方法生产产的产品品有着其其独特的的优点。可可以得到到薄壁、形形

14、状复杂杂但轮廓廓清晰的的铸件。其其压铸出出的最小小壁厚：锌合金金为0.3mmm；铝合合金为00.5mmm。铸铸出孔最最小直径径为0.7mmm。铸出出螺纹最最小螺距距0.775mmm。对于于形状复复杂，难难以或不不能用切切削加工工制造的的零件，即即使产量量小，通通常也采采用压铸铸生产，尤尤其当采采用其他他铸造方方法或其其他金属属成型工工艺难以以制造时时，采用用压铸生生产最为为适宜。铸件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。铸件的尺寸精度为IT12IT11面粗糙度一般为3.20.8m，最低可达0.4m。因此，个别压铸件可以不经过机械加工或仅是个别部位加工即可使用1黄。压铸的主主要优点点是：(1)铸铸件的

15、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。虽然压铸铸生产的的优势十十分突出出，但是是，它也也有一些些明显的的缺点：(1)压压铸件表表层常存存在气孔孔。这是是由于液液态合金金的充型型速度极极快，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

16、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。(2)压压铸的合合金类别别和牌号号有所限限制。目目前只适适用于锌锌、铝、镁镁、铜等等合金的的压铸。而而对于钢钢铁材料料，由于于其熔点点高，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激冷产生生剧烈收收缩，因因此也仅仅限于几几种牌号号的压铸铸。(3)压压铸的生生产准备备费用较较高。由由于压

17、铸铸机成本本高，压压铸模加加工周期期长、成成本高，因因此压铸铸工艺只只适用于于大批量量生产21.1.3压铸铸生产过过程简介介图1 压压铸工艺艺过程流流程图1.2压压铸业发发展历史史、现状状及趋势势1.2.1压铸铸的发展展历史压铸始于于19世世纪，其其最初被被用于压压铸铅字字。早在在18222年，威威廉姆乔奇（WWilllam Chuurchh）博士士曾制造造一台日日产1.222万铅字字的铸造造机，已已显示出出这种工工艺方法法的生产产潜力。118499年斯图图吉斯（JJ. JJ. SSturrgisss）设设计并制制造成第第一台手手动活塞塞式热室室压铸机机，并在在美国获获得了专专利权。11885

18、5年默根根瑟（MMerssen-thaalerr）研究究了以前前的专利利，发明明了印字字压铸机机，开始始只用于于生产低低熔点的的铅、锡锡合金铸铸字，到到19世世纪600年代用用于锌合合金压铸铸零件生生产。压压铸广泛泛应用于于工业生生产还只只是上世世纪初，用用于现金金出纳机机、留声声机和自自行车的的产品生生产。119044年英国国的法兰兰克林（HH. HH. FFrannkliin）公公司开始始用压铸铸方法生生产汽车车的连杆杆轴承，开开创了压压铸零件件在汽车车工业中中应用的的先例。119055年多勒勒（H. H. Dooehller）研研制成功功用于工工业生产产的压铸铸机、压压铸锌、锡锡、铜合合

19、金铸件件。随后后瓦格纳纳（Waagneer）设设计了鹅鹅颈式气气压压铸铸机，用用于生产产铝合金金铸件。这这种压铸铸机是利利用压缩缩空气推推送铝合合金经过过一个鹅鹅颈式通通道压入入模具内内，但由由于密封封、鹅颈颈通道的的粘咬等等问题, 这种种机器没没有得到到推广应应用。但但这种设设计是生生产铝合合金铸件件的第一一次尝试试。200世纪220年代代美国的的Kippp公司司制造出出机械化化的热室室压铸机机，但铝铝合金液液有浸蚀蚀压铸机机上钢铁铁零部件件的倾向向，铝合合金在热热室压铸铸机上生生产受到到限制。119277年捷克克工程师师约瑟夫夫波拉克克（Jeeseff Pffolaak）设设计了冷冷压室压

20、压铸机，由由于贮存存熔融合合金的坩坩锅与压压射室分分离，可可显著地地提高压压射力，使使之更适适合工业业生产的的要求，克克服了气气压热压压室压铸铸机的不不足之处处，从而而使压铸铸技术向向前迈出出重要一一步33。220世纪纪50年年代大型型压铸机机诞生，为为压铸业业开拓了了许多新新的领域域。随着着压铸机机、压铸铸工艺、压压铸型及及润滑剂剂的发展展，压铸铸合金也也从铅合合金发展展到锌、铝铝、镁和和铜合金金，最后后发展到到铁合金金，随着着压铸合合金熔点点的不断断增高而而使压铸铸件应用用范围也也不断扩扩大44。1.2.2我国国压铸业业的发展展我国压铸铸工业在在近半个个世纪的的发展中中有了长长足的进进步。

21、作作为一个个新兴产产业，其其每年都都以8%122%的良良好势头头快速发发展。目目前，我我国拥有有压铸厂厂点及相相关企业业26000余家家，压铸铸机近万万台，年年产压铸铸件500余万吨吨。其中中铝压铸铸件占667.00%、锌锌压铸件件31.2%、铜铜压铸件件1.00%、镁镁压铸件件0.88%。我我国的压压铸厂点点及相关关企业中中，压铸铸厂点220000余家，占占企业总总数的880%以以上，压压铸机及及辅助设设备企业业、模具具企业、原原辅材料料企业近近3988家，占占13.7%，科科研、大大专院校校、学会会等其他他单位合合计1112个，占占总数的的3.88%55。压压铸机生生产方面面，我国国约有压

22、压铸机生生产企业业20多多个，年年生产能能力超过过10000台，压压铸机的的供应能能力很强强。其中中的中小小型压铸铸机的质质量较好好，大型型压铸机机、实时时控制的的高性能能的压铸铸机仍需需进口，220000吨以上上的压铸铸机正在在研制中中5。种种种情况表表明，中中国的压压铸产业业已经相相当庞大大。但是，与与压铸强强国相比比，中国国的压铸铸业还有有着较大大的差距距。中国国压铸企企业的规规模较小小，企业业素质不不高，技技术水平平落后，生生产效率率较低。虽虽然与美美国、日日本等压压铸先进进国家相相比，我我国压铸铸件的生生产占有有一定的的数量优优势，但但我国压压铸企业业以小型型工厂为为主，因因此在管管

23、理水平平和工作作效率上上，较之之有很大大的差距距。另外外，虽然然我国生生产的中中小型压压铸机质质量较好好，但大大型压铸铸机、实实时控制制的高性性能的压压铸机仍仍需进口口，每年年进口压压铸机1100台台以上6。由由此可见见，我国国不能算算作压铸铸强国，只只能是压压铸大国国。近年来，由由于中国国工业的的迅速发发展，压压铸产业业已经逐逐渐向很很多市场场迈进。以以中国的的轿车工工业压铸铸市场为为支柱，中中国的压压铸业已已经向摩摩托车行行业、农农用车行行业、基基础设施施建设市市场、玩玩具市场场、家电电产业等等多个方方向快速速拓展，其其势头方方兴未艾艾7。1.2.3压铸铸产业的的发展趋趋势由于整个个压铸过

24、过程都是是在压铸铸机上完完成，因因此，随随着对压压铸件的的质量、产产量和扩扩大应用用的需求求，开始始对压铸铸设备提提出新的的更高的的要求，传传统压铸铸机已经经不能满满足这些些要求，因因此，新新型压铸铸机以及及新工艺艺、新技技术应运运而生。例例如，为为了消除除压铸件件内部的的气孔、缩缩孔、缩缩松，改改善铸件件的质量量，出现现了双冲冲头（或或称精、速速、密）压压铸；为为了压铸铸带有镶镶嵌件的的铸件及及实现真真空压铸铸，出现现了水平平分型的的全立式式压铸机机；为了了提高压压射速度度和实现现瞬时增增加压射射力以便便对熔融融合金进进行有效效地增压压，以提提高铸件件的致密密度，而而发展了了三级压压射系统统

25、的压铸铸机。又又如，在在压铸生生产过程程中，除除装备自自动浇注注、自动动取件及及自动润润滑机构构外，还还安装成成套测试试仪器，对对压铸过过程中各各工艺参参数进行行检测和和控制。它它们是压压射力、压压射速度度的显示示监控装装置和合合型力自自动控制制装置以以及电子子计算机机的应用用等88。以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)真真空压铸铸真空压铸铸是利用用辅助设设备将压压铸型腔腔内的空空气抽除除且形成成真空状状态，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38006000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

26、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。真空压铸铸的特点点是：显显著减少少了铸件件中的气气孔，增增大了铸铸件的致致密度，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

27、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），提提高了它它的力学学性能，特特别是可可塑性。（2）充充氧压铸铸国外在分分析铝合合金压铸铸件的气气泡时发发现，其其中气体体体积分分数的990%为为氮气，而而空气中中的氮气气体积分分数应为为80%，氧气气的体积积分数为为2

28、0%。这说说明气泡泡中部分分氧气与与铝液发发生了氧氧化反应应。因此此出现了了充氧压压铸的新新工艺9。充氧压铸铸是消除除铝合金金压铸件件气孔，提提高铸件件质量的的一个有有效途径径。所谓谓充氧压压铸是在在铝液充充填型腔腔，用氧氧气充填填压室和和型腔，以以置换其其中的空空气和其其他气体体，当铝铝金属液液充填时时，一方方面通过过排气槽槽排出氧氧气，另另一方面面喷散的的铝液与与没有排排除的氧氧气发生生化学反反应而产产生三氧氧化二铝铝质点，分分散在压压铸件内内部，从从而消除除不加氧氧时铸件件内部形形成的气气孔。这这种三氧氧化二铝铝质点颗颗粒细小小，约在在1m以下下，其重重量占铸铸件总重重量的00.1%0.

29、2%,不影响响力学性性能，并并可使铸铸件进行行热处理理100。（3）精精速密压压铸精速密压压铸是一一种精确确地、快快速的和和密实的的压铸方方法，又又称套筒筒双冲头头压铸法法。国外外在200世纪660年代代中期开开始在压压铸生产产中应用用这一方方法。精精密速压压铸法在在很大程程度上消消除了气气孔和缩缩松这两两种压铸铸件的基基本缺陷陷，从而而提高了了压铸件件的使用用性能，扩扩大了压压铸件的的应用范范围。（4）半半固态压压铸半固态压压铸是当当金属液液在凝固固时，进进行强烈烈的搅拌拌，并在在一定的的冷却速速率下获获得500%左右右甚至更更高的固固体组分分浆料，并并将这种种浆料进进行压铸铸的方法法。半固

30、态压压铸的出出现，为为解决钢钢铁材料料压铸模模寿命低低的问题题提供了了一个方方法，而而且对提提高铸件件质量、改改善压铸铸机鸭舌舌系统的的工作条条件，都都有一定定的作用用，所以以是用途途的一种种新工艺艺111。1.3本本课的研研究内容容及意义义1.3.1研究究内容在该模具具设计中中，主要要完成以以下任务务：1）完成成铝合金金轮毂压压铸模具具设计的的装配图图及零件件图。2）要求求该压铸铸模具具具有温度度控制功功能，通通过温度度控制影影响凝固固过程，以以取得减减少内应应力的效效果。1.3.2开展展本课题题的意义义模具是压压铸件生生产的主主要工具具，因此此在设计计模具时时应尽量量注意使使模具总总体结构

31、构及模具具零件结结构合理理，安全全可靠，便便于制造造生产，压压铸模浇浇排系统统需合理理设计。模模具的加加工、装装配要到到位，配配合需适适当，压压铸模具具的优化化也是一一个重要要方面。压压铸模具具的优良良程度很很大程度度上取决决浇注系系统以及及排溢系系统的设设计。压压铸生产产中，因因为模具具浇道形形状、浇浇口与排排溢口位位置及压压铸力等等控制参参数选择择不合理理导致压压铸件缩缩孔、冷冷隔或者者气孔等等缺陷的的情况常常有出现现。而对对浇道和和排溢口口的形状状、大小小、位置置以及压压铸机压压射工艺艺参数经经过优化化后可以以大大减减少这些些缺陷3。综综上所述述，压铸铸模具的的合理设设计对于于生产出出高

32、质量量的铸件件具有重重要意义义。模具设计计专题部部分3 挤压压件设计计 铸件的的结构设设计是半半固态挤挤压生产产中首先先遇到的的工作，其其设计的的合理性性和工艺艺适用性性直接影影响到后后续工作作的顺利利进行。设设计的半半固态挤挤压件除除了要满满足使用用要求之之外，还还要满足足成形工工艺要求求，并且且还要尽尽可能的的做到模模具结构构简单、生生产成本本低，以以获得设设计本身身的工艺艺性、可可制造性性、经济济性、合合理性。3.1挤挤压件的的基本结结构设计计 挤压件件的基本本结构设设计包括括壁厚，肋肋、铸孔孔、铸造造圆角、脱脱模斜度度、螺纹纹、齿轮轮、铆钉钉头、网网纹、图图案等等等的设计计。在该该模具

33、设设计中仅仅需进行行壁厚、肋肋、铸造造圆角和和脱模斜斜度的设设计。3.1.1 壁壁厚和肋肋在设计半半固态挤挤压件时时，往往往以为壁壁越厚，半半固态挤挤压件的的强度和和刚度就就越容易易得到保保证，性性能也就就越好；但是，实实际上对对于半固固态挤压压件而言言，挤压件壁壁厚增加加，内部部气孔、缩缩孔等缺缺陷也随随之增加加，故在在保证挤挤压件有有足够强强度和刚刚度的前前提下，应应尽量减减少厚度度并保持持各截面面的厚薄薄均匀一一致。对对挤压件件的厚壁壁处，为为了避免免缩松等等缺陷，应应通过减减薄壁厚厚并增设设加强肋肋肋解决决。所以在满满足产品品使用性性能要求求的前提提下，采采用均匀匀的、适适当的壁壁厚才

34、会会以最低低的金属属消耗取取得良好好的成型型性和工工艺性。铝铝合金压压铸件的的适宜壁壁厚16mmm。由于于在半固固态挤压压过程中中需要提提供较大大的挤压压力，故故该轮毂毂挤压件件的最外外侧壁厚厚可选择择为5mmm。根根据客观观需要考考虑到轮轮毂的承承载性能能，轮毂毂中的四四根支撑撑杆厚度度设计为为8mmm，最中中间的壁壁厚为113mmm。3.1.2 铸铸造圆角角在挤压零零件壁面面与壁面面连接处处，无论论是直角角，锐角角或钝角角，都应应设计成成圆角，只只有预计计选定为为分型面面的部位位上才不不采用圆圆角连接接。铸造造圆角有有助于金金属液的的流动，减减少涡流流，气体体容易排排出，有有利于成成形；同

35、同时又避避免尖角角处产生生应力集集中而开开裂。对对需要进进行电镀镀和涂覆覆的压铸铸件更为为重要，圆圆角是获获得均匀匀镀层和和防止尖尖角处镀镀层沉积积不可缺缺少的条条件。对对于模具具来讲，铸铸造圆角角能延长长模具的的使用时时间。没没有铸造造圆角会会产生应应力集中中，模具具容易崩崩角，这这一现象象对熔点点较高的的合金尤尤其显著著。根据据该模具具的特点点，选择择r=11mm。3.1.3 脱脱模斜度度 为了在在铸型凝凝固后，为为了保证证挤压件件从模具具中顺利利脱出，应应该在模模具的相相应位置置设置一一定的倾倾斜角度度，即起起模斜度度。脱模模斜度的的大小和和压铸件件的壁厚厚以及合合金种类类有关。在在铸件

36、本本身有结结构斜度度的地方方，则不不必设置置起模斜斜度。当当铸件的的结构斜斜度不足足或者铸铸件的结结构影响响了铸件件的脱模模时，则则必须设设置一定定斜度的的起模斜斜度或者者增加模模具镶块块，来解解决铸件件脱模困困难的问问题。（1）脱脱模斜度度的选取取标准1）不留留加工余余量的压压铸件。为为了保证证铸件组组装时不不受阻碍碍，型腔腔尺寸以以大端为为基准，另另一端按按脱模斜斜度相应应减少；型芯尺尺寸以小小端为基基准，另另一端按按脱模斜斜度相应应增大。 2）两面面均留有有加工余余量的铸铸件。为为保证有有足够的的加工余余量，型型腔尺寸寸以小端端为基准准，加上上加工余余量，另另一端按按脱模斜斜度相应应增大

37、；型芯尺尺寸以大大端 为为基准，减减去加工工余量，另另一端按按脱模斜斜度相应应减少。3）单面面留有加加工余量量的铸件件。型腔腔尺寸以以非加工工面的大大端为基基准，加加上斜度度尺寸差差及加工工余量，另另一端按按脱模斜斜度相应应减少。型型芯尺寸寸以非加加工面的的小端为为基准，减减去斜度度尺寸差差及加工工余量，另另一端按按脱模斜斜度相应应放大。（2）脱脱模斜度度的尺寸寸配合面外外表面最最小脱模模斜度取，内表表面最小小脱模斜斜度取。非配配合面外外表面最最小脱模模斜度取， 内内表面最最小脱模模斜度取1199。3.2挤挤压件结结构设计计的工艺艺性挤压件的的质量除除了受到到各种工工艺因素素的影响响外，其其零

38、件设设计的工工艺性也也是一个个十分重重要的因因素，其其结构合合理性性性和工艺艺适应性性决定了了后续工工作能否否顺利进进行。如如分型面面的选择择，浇道道的设计计，推出出机构的的设置，收收缩规律律的掌握握，精度度的保证证，缺陷陷的种类类及其程程度等，都都是与压压铸机本本身的压压铸工艺艺性的优优劣相关关的。半固态挤挤压工艺艺对挤压压件的结结构设计计要求：方便讲讲挤压件件从模具具中取出出；尽量消消除侧凹凹和深腔腔；尽量减减少抽芯芯部位；消除模模具型芯芯出现交交叉的部部位；壁厚均均匀；消除尖尖角。 以上原原则，将将轮毂挤挤压件工工程图如如下所示示：轮毂工程程图该零件直直径1000mm，厚厚10mmm，中

39、中心孔径径14mmm，四四个支撑撑杆宽88mm。3.3挤挤压件技技术要求求3.3.1尺寸寸精度 挤压件件能达到到的尺寸寸精度和和尺寸稳稳定性基基本上依依挤压模模制造精精度而定定。导致致挤压件件尺寸偏偏差的原原因有很很多，包包括工作作环境温温度的高高地、合合金自身身化学成成分的偏偏差、合合金金属属收缩率率的波动动、开模模、抽芯芯及推出出机构运运动状态态的稳定定程度、模模具使用用过程中中的磨损损量引起起的误差差等，这这些原因因又互相相交织在在一起，彼彼此互相相影响。压铸件的的尺寸精精度不仅仅与其尺尺寸大小小有关，而而且受其其结构和和形状的的影响。一一般压铸铸件的精精度为IIT133，高精精度压铸铸

40、件为IIT111。国家标准准（GBB/T 6411419999）中中将逐渐渐尺寸公公差划分分为166个等级级，标记记为CTT1CCT166。压铸铸件尺寸寸公差可可以控制制在CTT4CCT8级级，但不不同合金金可以达达到的等等级范围围有所不不同，一一般铝合合金可以以达到CCT4CT77级。参考压铸铸件尺寸寸公差国国家标准准以及该该挤压件件的实际际尺寸。确确定其公公差等级级为ITT12级级，尺寸寸公差为为0.335mmm。3.3.2表面面质量 在填充充条件良良好的情情况下，压压铸件的的表面粗粗糙度一一般比模模具成形形表面的的粗糙度度低两级级。用新新模具压压铸可获获得表面面粗糙度度达0.8umm的压

41、铸铸件。随随着模具具使用次次数的增增加，通通常压铸铸件的表表面粗糙糙度值会会逐渐变变大。在在模具的的正常使使用寿命命内，铝铝合金压压铸件大大致在33.26.33um。参考国家家相关标标准，确确定该挤挤压件的的表面质质量等级级为2级级，表面面粗糙度度3.22um。3.3.3机械械加工余余量 由于铸铸件具有有较为精精确的尺尺寸和良良好的铸铸造表面面，所以以一般情情况下，可可以不进进行机械械加工。同同时，由由于压铸铸件内部部可能有有气孔，所所以应尽尽量避免免再进行行机械加加工。但但是，某某些部位位还是应应该进机机械加工工。如装装配表面面、装配配孔、成成型困难难没有铸铸出的一一些形状状，去除除内浇口口、溢流流口后的的多余部部分等。械加工余余量是为为了保证证铸件机机械加工工面尺寸寸和零件件加工精精度，在在设计铸铸件和铸铸造工艺艺时，预预先增加加并在机机械加工工时应予予以切除除的金属属层厚度度。铸件件的加工工余量数数值按照照有加工工要求的的表面上上最大基基本尺寸寸和该表表面距它它的加工工基准间间尺寸两两者中较较大的尺尺寸所在在尺寸范范围，从从铸件加加工余量量表中选选取。另另外，铸铸件的不不同加工工表面，可可以采用用相同的的加工余余量数值值。底座铸件件的加工工余量选选取根据据参