1、模具毕业设计67轮毂模具的制造毕业设计目 录目录 1绪论 2正文 3第一章 序 31.1 31.2 31.3 31.4 31.5 31.6 51.7 61.8 61.9 61.10 61.11 7第二章 模具在加工工业中的地位 72.1 72.2 7第三章 模具的发展趋势 73.1 83.2 83.3 83.4 83.5 8第四章 铝合金轮毂的制造方式 84.1 84.2 84.3 94.4 9第五章 铝合金轮毂的制造方法 9第六章 模具的设计流程 9第七章 模设计前的准备 10第八章 模具设计 118.1 118.2 128.3 128.4 128.5 138.6 138.7 138.8 1
2、48.9 158.10 17第九章 客户认证 18第一十章 部品图设计 18第一十一章 模具的热处理 18第一十二章 模具组力 19第一十三章 制品试制 19第一十四章 试制品检查 19第一十五章 交货 19第一十六章 制品可能出现的缺陷及解决方法 1916.1 1916.2 1916.3 1916.4 2016.5 20第一十七章 模具的安全措施 20第一十八章 采用铝合金制造轮毂的优点 2118.1 2118.2 2118.3 2118.4 2118.5 2118.6 21结论 22谢辞 22参考文献 23绪论大学四年的学习一晃而过，为具体的检验这四年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中
3、的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为铝合金轮毂低压铸造模具。本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。本次设计以轮毂模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中
4、除使用传统方法外，同时引用了CAD、Pro/E等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。本次设计中得到了于老师的指点。同时也非常感谢学院各位老师的精心教诲。由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。正文1 序 轮毂，又叫轮圈，英文名称WHEEL。台港用户又称其为“铃”或“胎铃”。“铃”就是英文RIM，即车轮的意思。现代汽车轮毂一般用钢轮毂和铝轮毂。 50年代铝合金材料初次登场。铝合金轮毂首次被用于追求高性能的赛车。60年代铝圈被大量用于轿车。80年代极纤细网眼轮毂盛行一时，90年代讲求三维立体造型的产品开始抬头，直至今天人们对
5、轮毂款式的追求达到极至。可以说轮毂的历史就是车辆发展的历史。随着高强度成型制造法的运用和加工技术的提高，轮毂设备开始向轻量化方向发展。甚至有人将设计推到轮毂可能的极限。 铝轮毂是铝合金在汽车上第二个应用广泛的领域。因为质轻、散热性好并具有良好的外观：铝轮毂逐渐代替了钢轮毂。质轻降低了整车的质量，散热性好，可以及时将制动器的热量散发出去，以免出现制动热衰退，影响行车安全。在行驶时，飞驰的银钱、轻盈的脚步，显示出车路之间的和谐统一，给人以美的感受，进一步提高了车的品位，因此铝制轮毂已经大行其道，博得了市场青睐。铝合金轮毂有以下特点： 1.1 散热快、安全由于轿车在高速行驶时，轮胎与地面摩擦会产生较
6、高的温度，制动盘和制动片摩擦会产生较高的温度，在这样的高温作用下，轮胎和制动片均会加速磨损合老化，制动效率下降，轮胎气压升高，易造成爆胎和刹车失灵的事故。铝合金的传热系数比钢材大3倍，可将轮胎和制动盘上产生的热量迅速传导到空气中去，避免了轮子在高速运转下产生的种种弊病，从而增强了制动效能、提高了轮胎和制动盘的使用寿命、有效的保障了汽车的安全行驶。 1.2 重量轻、节能铝材比重比钢材小，平均每只铝合金车圈比钢质车圈要轻2公斤左右，一辆轿车以5只车轮（包括一只后备车轮）计算可减轻重量10公斤。减轻重量也就意味着节省燃料。 1.3 舒适性好铝合金车圈是精密的铸造件，精加工表面达到80到90，失圆度和
7、不平衡很小，特别是铝合金的弹性模数较小，抗振性好，能减少行驶中的车身振动，提高了整车的舒适性。 1.4 外观漂亮铝合金车圈外表是经抗腐蚀处理再静电粉体涂装，它可以铸成各种花式外形，让人感到有一种美观、精致和豪华的感觉。有车族往往不惜重金更换自己中意的花式外形。 铝合金轮毂的规格包括宽度、直径和形状。例如某轿车的轮圈是6.5J15，表示轮圈的轮辋边缘内宽是6.5英寸，边缘高度是J级(17.27毫米)，“”表示是深式轮辋，直径是15英寸，轮辋直径尺寸亦等于轮胎的内径尺寸。轮辋边缘高度分成J、D、K、E、L等13种规格，其中J级在轿车的铝合金车圈中最常见。 1.5国内铝合金轮毂的现状 1.5.1 中
8、国铝合金轮毂制造业发轫于上个世纪的80年代末期，第一个“吃螃蟹”的是河北秦皇岛戴卡轮毂制造有限公司。1988年批准成立的专门生产低压铸造铝合金汽车车轮的企业，当年11月就试生产成功。同时进入这一行业的还有广东南海盐步经济发展总公司投资新建的广东中南铝合金轮毂厂，1989年开始筹建，1992年开始批量生产。云南省轻型汽车集团公司和香港百昌荣公司于1991年在云南曲靖投资兴建的云达利铝合金制品有限公司。但在技术工艺的成熟上，戴卡和中南这两家铝合金轮毂厂走在了前面，在初期发展上各有千秋。戴卡在低压铸造技术工艺上获得了成功，而广东中南在低压、重力铸造车轮技术工艺全面获得了巨大的成功。这样两家轮毂厂全面
9、突破了铝合金轮毂的生产工艺制造技术，为中国铝合金轮毂的发展奠定了扎实的基础，培养了一大批专业技术人才。广东中南铝合金轮毂厂不惜重金从全国搜集各类相关人才，被同行誉为中国铝轮毂制造业的“黄埔军校”，成了铝轮毂制造业技术人才的摇篮。所以时至今日，国内投资新建铝轮毂厂，首先想到的就是如何从中南挖专业技术人才。这一时代出生的“三兄弟”，戴卡、中南发展壮大，成为这个行业的领头羊，而云南曲靖的云达利却时运虽济，命运多潺，时至今日在苦苦等待那家来兼并！ 1.5.2 到了上个世纪就是九十年代中期（9497年），中国汽车工业、摩托车制造业开始进入发展期，尤其是摩托车厂更多。而当时的铝合金轮毂“天价”吸引更多的投
10、资者逐利该行业，国内开始出现大批新建铝轮毂厂的第一抡投资高潮。生产摩托车铝轮的在此不表，这一时期新上汽车铝轮毂的有广东增城轮毂厂、吉林白山铝轮毂厂、江苏南京华东轮毂厂、江苏无锡锦绣轮毂有限公司（韩资背景，民营经营）、江苏丹阳有色金属压铸厂，湖北阳新轮毂厂、辽宁沈阳都瑞轮毂有限公司（中韩合资）、辽宁抚顺顺华铝轮毂制造有限公司、浙江中保铝轮有限公司、湖南的华中轮毂厂、山东泰安大地轮毂厂、山东威海都瑞轮毂有限公司（中韩合资）、上海金合利铝轮毂制造有限公司（台资）、江苏昆山六丰机械有限公司（台资）等十多家。这一阶段的企业处于一个非常发展时期，由于1998年爆发的亚洲金融危机，整个世界经济都处于低迷状态
11、，国内汽车工业处于初步的发展阶段，规模小，整个市场问题一直非常严峻，国际市场一直未被打开，大家都抢国内市场这块“蛋糕”，竞争非常激烈。这批新建的轮毂厂，很多是国有企业，机制不活，技术工艺不成熟，没有研发能力，产品质量不过关，生产成本居高不下，所以1999年至2001年，很多铝轮毂企业挺不过这一难关，整个行业处于第一轮的整合期，出现了并购的第一次高潮，真是几家欢乐几家！ 这一时期投资的轮毂厂有一个很大的特点就是：民营企业、台资企业都挺过创业期，活的比较好，而且迅速发展壮大，韩资企业除沈阳都瑞成活外，其他韩资及国有企业是嫁了一家又一家，除湖南华中轮毂厂破产清算外，其他的国有企业都在被兼并的浪潮中漫
12、漫的发展，大部分都非公有化。这也不能不说明，体制问题，是困扰国有企业发展的主要原因。 1.5.3 1998年至2001年间，是中国铝轮毂行业缓慢发展时期，由于国内产能远大于国内汽车行业的需求，所以国内资本投入该行业的资金很少，很多企业步履艰难，尤其是2000年左右整个行业进入整合期。此时台资却大举入注中国大陆铝轮毂制造行业。投资的区域都集中在中国经济最发达的珠三角和长三角地区，投资的软环境非常好，而在内地没有一家外资投资兴建铝轮毂厂，主要的原因在于投资的软环境太差（人文环境差），尤其是南海中南铝合金轮毂有限公司投资河南三门峡失败的案例，让很多外商吸取了教训。中南与三门峡合资建厂，97年中南派人
13、把厂建成工艺技术成熟，98年三门峡就把总经理赶跑，中南成了河南“开门招商，关门打狗”最典型的受害者。这一时期投资的企业有广东台山富诚铝业有限公司（台资）、上海友发铝业有限公司（台资）、上海国新金属制品有限公司（台资）、上海精元重工机械有限公司（台资）、昆山远轻铝业有限公司（日资），这些企业都是独资，很大特色在于其市场大都在国外，除昆山远轻、精元重工外，其他基本上没有染指国内市场。这一波投资的企业全都成功，而且发展的都比较好。 1.6 质量体系 铝合金轮毂要想进入国内主机配套厂及国际市场，必须取得国际上认可的质量认证。目前对汽车行业的质量认证就管理体系标准和认证而言，主要有： 1.6.1 ISO
14、9001：国际标准内所订的品质管理系统要求能使用权用于组织，用以追求顾客满意和符合顾客及法规要求。它也可被内部及外部包含验证团体使用来评鉴组织符合顾客及法规要求的能力。一个品质管理系统的采用是一个组织的策略决策。一个组织有品质管理系统的设计和实施的目的并非暗示要品质管理系统的文.1.6.2 ISOTS16949:2002是由国际汽车推动小组（IATF）和日本汽车制造商协会（JAMA）在国际标准化组织质量管理和质量保证技术委员会（ISOTC176）的支持下共同制定的,为供应链提供持续改进、加强缺陷预防、减少变差和浪费方法的质量体系规范。ISO/TS16949标准是由的所有成员共同开发讲座并提交给
15、国际标认化组织（）审批标准。该标准以：为基础，并综合了各国汽车工业标准，如：.（德国），（意大利），QS9000（美国），（法国）的特殊要求来定义整个质量体系的要求，因此更能适用于汽车供应商。此标准发布以后，已得到世界上绝大多数汽车整车厂的支持和认可。世界顶级制造商如：法国的雪铁龙（CITROEN）、标致（PEUGETO）、雷诺（RENAULT）、和日本的日产（NISSAN）汽车制造商已强制要求其供应商通过ISO/TS16949：2002认证；德国宝马（BMW）、大众（VOLKSWAGON）汽车制造商要求其供应商符合ISO/TS16949：2002技术规范之质量管理体系要求；美国福特（FORD
16、）汽车制造商要求其所有的供应商由QS9000转为ISO/TS16949：2002；美国通用（GM）汽车制造商要求其供应商以下次QS9000审核来升级为ISO/TS16949：2002；中国、日本、韩国与印度的大多数汽车制造商都希望供应商从2003年3月开始采用或通过ISO/TS16949：2002技术规范的认证。 1.6.3 QS9000是美国三大汽车厂通用、福特、戴姆勒克莱斯勒三大汽车公司共同制订的供方质量体系标准。该标准在ISO9000的基础上进一步突显了制造业质量管理的特点，特别是汽车行业质量体系的特定要求，因而是以美国为代表的汽车工业领域质量体系的纲领性标准,所有直接供应商都限期建立符
17、合这一要求的质量体系，并通过认证。美国主要的货车厂及在澳大利亚的日系丰田和马自达马已正式采用这一要求。 1.6.4 VDA6.1：在欧洲，德国汽车工业联合会（VDA）在法国及意大利的汽车工业联合会（EAQF，AVSQ）协调后，制订了针对物料产品供应的VDA6.1质量体系认证要求，并规定供应商必需通过第三方认证，取得VDA6.1证书。与QS9000相似，VDA6.1标准是以ISO9001（94版）为基础增加了很多汽车行业特有要求的一部由德国汽车工业联合会（VDA）制订的标准，现行的版本为第四版，于1998年11月出版，增加了QS9000、EAQF（法国）等标准的要求，使之具有很大的兼容性，而其标
18、准文本以提问表的方式分成U-企业领导和P产品和过程两部分，使之具有独特性。 目前可以说，对质量体系的认证及重视程度，在国内铝合金轮毂制造商日常管理中占有非常重要的位置，很多新建企业，一开始就严格按照质量体系的要求进行管理，对其健康发展是一个非常好的兆头。但只要通过ISO/TS16949:2002体系的认证，其他的认证基本不需要。 1.7 铸造机 1.7.1 低压铸造机 进口低压铸造机：德国GIMA、意大利LPM、日本五十铃、韩国DONGSEO等公司制造，每台低压铸造机CIF中国大陆港口价15-20万美圆，完税后，人民币价格250万元左右； 国内制造低压铸造机：每台低压铸造机人民币价格100万元
19、左右，佛山南海锐新铝轮装备有限公司已开发成功。 1.7.2 重力铸造机已全部国产化，不需要进口。中南公司设备管理人员设计的重力铸造机非常经济、实用、耐用，每台价格在1215万元人民币之间。 1.8 除气机、锯冒口机 除气机根据企业的具体情况设计，每台价格在3万元人民币左右；锯冒口机每台在15万元人民币左右。 1.9 热处理炉 目前已全部国产化，加热方式上有用电、烧油、烧气三种，年处理50万只铝轮毂的炉子价格在250万元左右。由于受国内电力供应不足的影响，烧油、烧气的热处理炉在逐步推广，而且使用成本底低。 1.10 机加设备 机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。中国目前不要说
20、系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，中国自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统百分之百外购，各厂家一般都买日本“发那科”、“三菱”的系统，占百分之八十以上，也有德国的“西门子”系统，但比较少。国内数控车床和加工中心制造商制造的设备，已完全可以满足轮毂制造商的需要，但国内数控车床和加工中心的价格、质量比进口的设备还差一个档次。目前国内轮毂制造厂商用的设备大部分都是进口的。如意大利IMT、韩国大宇、台湾远东、台中精机等。机加设备一般是两台数控车床加一台加工中心为一组机加工线，目前从满足产品加工精度等
21、情况来看，价格有很大差异。 1.10.1 立式机加设备意大利的IMT立式机加工线每组80万美圆左右，韩国大宇可能在50美圆左右，台湾的更便宜，每组价格应在400万元人民币以内。 1.10.2 卧式机加设备韩国大宇、台湾远东、台中精机在国内最多，每组价格应在250万元人民币左右。铝合金车轮是“轻量化”、“高速化”、“现代化”的产物，铝合金车轮更加美观,而且还具有质量轻、节能、散热好、耐腐蚀等特点，车轮的发展方向为：轻量化、高平衡性和高强韧性等方面的研究。 现行工厂铝合金车轮热处理工艺规范为：固熔处理（5355），保温3-4小时，淬火介质为水，温度为60度，淬火持续时间小于15秒，时效处理（160
22、5），保温3-4小时。具体工艺根据规格大小和热处理设备不同作适当调整。 1.11 热处里热处理工艺参数不正确，铸件经热处理后出现力学性能不合格、过烧、变形和开裂等缺陷，原因有： 固熔温度偏低或保温时间不够，强化相不能充分溶入Al中。 水淬时冷却速度不够。 车轮从出炉到淬火槽的转移时间过长，超过15秒。 时效温度温度过低或保温时间不够。 固溶温度偏高或保温时间过长，合金晶界交接处的低熔点共晶体开始熔化，出现了液相，在表面张力的作用下，液相收缩成团状、球状或多角形的复熔物，严重过烧时，会在全部晶界上出现带状、环状复熔物，甚至在车轮表面结瘤。过烧组织出现时，合金力学性能急剧下降，无法补救。 避免上述
23、热处理缺陷的主要办法是采用热处理炉温跟踪仪对热处理温度曲线及时进行检测，出现偏差时及时调整，确保热处理工艺所需要的温度和温差。本炉温跟踪仪为中国专利产品，通过中国计量科学研究院的计量检定。可以在高温的环境下使用，主要用于铝合金车轮、铝合金活塞、发动机等部件热处理过程的质量保证、工艺优化和设备改进方面的温度测试,达到保证产品质量、节约能源和提高生产率的目的。2 模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。2.1 对模具的全面要求是能生产出
24、在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉2.2 模具影响着制品的质量首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保
25、证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、铝合金制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展3 模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，我国的模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。回顾以往展望未来我国模具技术有了很大的发展，大型、微型、精密、复杂、高效和长寿命的模具又上了新台阶，如汽车覆盖件模具、多任务位级进模等都代表我国模具水平有的
