机械毕业设计论文]摩托车后轮轮毂低压铸造模具设计说明书

机械毕业设计论文]摩托车后轮轮毂低压铸造模具设计说明书内容摘要：

5. 侧模 6. 上模镶块 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 14. 推板 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。 模具总体方案设计与对比 零件轮辋的主要形式 轮辋是摩托车轮毂与外轮胎直接接触的部件，它的几何形状较为复杂，并且已经形成了统一的标准。 根据国家标准，摩托车轮辋系列 GB13202— 91，轮辋的类型分很多种，主要有圆柱型（ WM 型）、 5176。 斜底式（ MT 型）、斜底式（直边式）、对开槽式以及深（槽） 式。 图 33 所示的是 5176。 斜底式圈座轮辋（ MT 型），这种型号的轮辋适用于代号标志系列和公制 80、 90 和 100 系列的摩托车轮胎。 它的特点是，轮辋的外形是由一些半径较小的圆弧组成，并且在轮辋上有凸峰（ 处）和斜度（ 5176。 177。 1176。 ）。 这些特点可以使轮辋与外轮胎的连接有很好的稳定性。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 14 图 33 5176。 斜底式圈座轮辋（ MT 型） 图 34 所示的是圆柱型圈座轮辋（ WM 型），这种轮辋适用于代号标志系列，也适用于公制 80、 90 和 100 系列的摩托车轮胎。 这种型号的轮辋底部由弧形代替了 MT型底部平底的形式，但没有凸峰 和外形线倾斜的设计，在与外部轮胎相连接时，稳定性没有那么好。 图 34 圆柱型圈座轮辋（ WM型） 轮毂零件的分析 轮毂零件图如图 35所示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 15 由零件图可以看出，该轮毂虽然结构较为复杂，但它的对称度很好，轮辋采用 5度斜底式圈座轮辋（ MT 型）。 轮毂有三个成 120 度的加强筋，轮毂中部设有花键连接，整体壁厚没有非常薄的地方，铸造性良好，且容易出模。 该轮毂的轮辋与轮盘整体成型，是一件式铝轮毂。 图 35 铝合金轮毂零件图 图 36 铝合金轮毂零件实体图 南昌航空大学科技学院学士学位论文 16 铸件毛坯的工艺分析 铸件毛坯的工艺性，是指铸件毛坯对铸造工艺的适应性，即铸件毛坯的形状结构等是否符合铸造工艺的要求。 铸件毛坯的工艺性好坏，直接影响铸件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及铸造设备的选用。 铸件毛坯的形状结构要适合于模具的脱模，在铸件的脱模方向上不能有阻碍铸件脱开的凸台、斜度等结构。 若存在少部分这种情况，则要求模具能够采用镶块，来辅助铸件的脱模。 只有满足了脱模这个基本条件，才可以说铸件毛坯的结构形状基本上合理。 但即使铸件模具通过镶块的辅助能够脱模，但这种铸件毛坯的工艺 结构还是不够合理。 实际中应尽量避免铸件毛坯出现这种有阻碍铸件脱模的结构，尽量使铸件毛坯的形状结构简单，甚至要求铸件毛坯在脱模方向上的结构形状有一定的倾斜度，这样就更有利于铸件毛坯的脱模。 另外，在铸件毛坯的形状结构中，不同型面的连接处要有一定的圆弧过渡，这个工艺要求是为了模具制造的方便以及脱模的方便。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 17 图 37 铸件毛坯图 图 37所示的是轮毂铸件的毛坯图，与轮毂零件图（图 35）相比，该毛坯中将一些不利于铸造成型的地方增加了余量。 如不铸造处花键处的台阶，制动衬套处的台阶和凹槽也不易直接铸造出来。 另 外，轮辋与轮毂中部相连的加强筋处，一些地方都有圆弧过渡。 轮毂铸件毛坯图中的其它地方的结构形状还是比较合理的，没有影响铸件脱模的地方，毛坯的铸造工艺性良好。 模具总体方案 1 摩托车轮毂属于复杂零件，存在壁厚较薄的地方。 但由于零件的对称度较好，又是使用低压铸造，所以，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，如复杂的冷却系统和浇注系统。 根据低压铸造的特点，并结合本零件的结构，在模具中不需设置结构复杂的冒口，浇注系统也大为简化。 浇注系统有很多种形式，按金属液导 入方式分为切向浇注、径向浇注；按浇口位置分为中心浇注、顶浇注和侧浇口；按浇口形状分为环形浇口、缝隙浇口和点浇口；按横浇道过渡区形式分为扇形浇道系统和锥形切线浇道系统。 图 37 所示的是方案 1 的模具装配图，该方案采用中心浇注方式，铝液通过模具底部的浇注口进入型腔。 横浇道由轮毂自身的三个加强筋来代替，由于铸件中轮辋部分没有特别细小的型腔，所以也没有设置直浇道和内浇道。 浇口形式非常简单，只设置了浇注过道和过道外环。 通过铸型本身的形状，即可使铝合金液体充分充满铸型，液体也不会产生紊流。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 18 图 38 模具装配图（ 方案 1） 在模具中使铸件从模具的成型零件中脱出的机构，称为推出机构。 推出机构一般由推出元件（如推杆、推管、卸料板、成型推块、斜滑块等）、复位元件、限位元件、导向元件、结构元件等组成。 推出机构的基本传动形式分为：机动推出、液压推出器推出和手动推出三种。 本方案中，由于铸件形状对称，强度适中，便于推出，所以采用了机动推出方式。 推出机构的结构形式，按动作分为直线推出、旋转推出、摆动推出；按机构形式分为推杆推出、推管与推叉推出、卸料板推出、斜滑块推出及其他推出机构。 在本铸型中没有管状的部件，也没有较大的平面，所以不 易采用推管、推叉推出机构和卸料板推出机构。 由于铸型有圆环状型面，利于推杆进行推出和布置推杆的位置。 所以推杆推出机构是本方案最佳的选择，其他机构基本都不适宜。 另外，铸件的外形比较规则，没有比较复杂的几何形状，主要以直线型线型为主，所以动作方式采用直线推出方式。 压铸模的动模与定模的结合表面通常称为分型面。 模具一般只有一个分型面，但有时由于铸件结构的特殊性，或者为满足压铸生产的工艺要求，往往需要再增加一个或两个辅助分型面。 分型面一般分为单分型面和多分型面，单分型面又分为直线、倾斜、折线和曲面分型面。 多分型面则分 为双分型面、三分型面以及组合分型面。 分析本课题的轮毂零件后，认为零件形状对称，故采用直线型单分型面。 另外，由于在该轮毂铸件的轮辋结构中，轮辋中部的直径尺寸比外围的直径尺寸要小。 所以在模具的设计中就不能只采用上下模合模方式，如果采用这种方式，则当在铸件凝固后开模的过程中，铸件无法和模具脱开，显然是不合理的设计。 介于这种情况，在方案 1中除了使用了上、下模，还采用了边模的设计。 将边模设计成轮辋的外型形状，这样在开模的过程中就不会产生铸件无法脱开模具的情况，解决了设计不合理的问题。 在本方案中，轮毂的形状不很复杂，铸造工艺性好，其铸件对模具温度控制的要求不高，模具温度在较大范围内变动仍能生产出合格的铸件。 另外，该模具中没有特别容易过热的部位，如没有直浇道、型芯、凸出部位等需要考虑快速冷却的地方。 再加上模具的散热性比较好。 所以，本方案中的冷却方式不必采用水冷等方式，采用风冷就能满足模具散热的要求。 模具内不必采用冷却装置，结构简单。 模具总体方案 2 及与方案 1的比较 图 38所示的是模具总体方案 2，方案 2与方案 1的主要不同之处是在铸件的型腔位置方面。 方案 1中，铸型中部有待充型的空 间较大，浇口浇注的面积较大，有利南昌航空大学科技学院学士学位论文 19 于铝合金液体迅速的充型，轮辋外圈部分也能较快的充满铝合金液。 这种设置比较合理。 而在方案 2中，型腔的形状与方案 1相比是对称放置，在浇注口附近只有很小的一个圆环面积可供铝合金液体压入型腔中，这样则在充型结束后，轮辋中有些地方可能充型不足，或者产生液体的紊流。 这些都会在很大程度上影响轮毂的质量。 另外，在方案 2中的浇注系统与下模接合的部分，浇注过道固定环与下模无法很好的连接。 若用螺钉在图示位置与下模连接，则下模的形状就不够合理，甚至难以加工出下模。 图 38 模具装配图（方案 2） 方案 2中的其它设计与方案 1基本相同。 浇注系统仍然采用中心浇注，从铸型的底部开始充型；推出系统仍采用推杆推出系统，进行直线式推出；分型面也为直线型分型面，分型面在铸型的中部；模具方式采用上模、下模和边模的方式。 在将两种方案进行对比后，认为方案 1在浇注系统的设计方面比方案 2更为合理。 所以，本设计采用方案 1。 模具的动作方式 为了便于看清楚模具的分模和合模是如何动作的，是如何达到将铸件推出和模具复位的作用。 下面根据几幅模具的动作示意图来分析模具的基本动作方式。 在示意图中，整个模具的各个部分都采用了简 化的画法，一些细节的部分均为画出。 顶杆和螺纹连接等地方都用一条直线表示，铸件轮廓用虚线表示，其形状也采用了简化画法。 图中箭头表示模具的移动方向。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 20 模具的分模动作方式 如图 39所示，模具整体是放置在低压铸造机（图中未画出）中的，其中下模 3连接在下模座 2上，而下模座 2又固定在低压铸造机的工作台 1上。 这样在分模时，下模 3则是固定在铸造机的工作台 1上，不会向上移动。 图 39 上模分模示意图 1. 工作台 2. 下模座 3. 下模 4. 边模 5. 导杆 6. 拉杆 8. 夹板 杆 10. 上模座 在上模部分，模具上模 11与上模座 10 相连，而上模座 10与低压铸造机的拉杆6相连。 模具在进行分模时，上模与上模座一起在铸造机拉杆 6的作用下向上移动，这其中，导杆 5起到导向作用。 与此同时，顶杆 9和复位杆 7 在夹板 8 的作用下固定不动。 这样，顶杆 9 与上模的向上移动相比较就产生了向下的相对运动，从而将铸件从上模中顶出。 在上模向上移动的过程中，上模也会带动边模向上移动，从而带动了铸件的向上移动，使铸件从下模中脱出。 另外，如图 310所示的是边模脱开的过程。 当上模随低压铸造机向上移动 ，铸件从上下模具中脱开的同时，边模也分为四块向外脱开。 至此，则完成了铸件从模具中脱模的全过程。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 21 图 310 边模分模示意图 1. 工作台 2. 下模座 3. 下模 4. 边模 5. 导杆 6. 拉杆 8. 夹板 10. 上模座 模具的合模复位动作方式 当铸件从模具中脱出后，模具在完全冷却后，将进行合模。 合模的运动方式基本和分模的运动相反，在这个过程中，起主要作用的是复位杆。 如图 311 所示，在合模的过程中，上模 11 与上模座 10 在低压铸造机的拉杆 6的作用下 向下运动。 此时，由于夹板 顶杆 9 以及复位杆 7 等部件均固定在固定板（图中未画出）上，所以它们的相对位置在整个合模过程中不变，没有产生任何运动。 其中，复位杆 7的下端一直顶在下模的上表面，这样在上模 11 和上模座 10 向下运动时，由于复位杆 7顶在下模 3的上表面上不动，从而产生了向上的相对运动，使夹板固定板以及顶杆 9等部件复位。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 22 图 311 合模示意图 1. 工作台 2. 下模座 3. 下模 4. 边模 5. 导杆 6. 拉杆 8. 夹板 10. 上模座 南昌航空大学科技学院学士学位论文。