镁合金汽车轮毂压铸模毕业设计

机电与车辆工程学院毕业设计

题目：镁合金汽车轮毂压铸模设计

专业：车辆工程

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目录

引言 (1)

1.压铸成型基础 (1)

1.1压铸原理与金属填充理论 (2)

1.1.1压铸原理 (2)

1.1.2金属充填理论 (4)

1.2压铸的特点 (4)

1.2.1压铸的优点 (4)

1.2.2压铸的缺点 (5)

1.3压铸的应用范围及发展前景 (5)

1.3.1压铸的应用范围 (5)

1.3.2压铸的应用前景及发展 (6)

1.4压铸合金 (6)

1.4.1压铸合金的性能要求 (6)

1.4.2镁合金 (7)

1.5镁合金轮毂的应用 (8)

2.轮毂压铸模设计 (11)

2.1镁合金汽车轮毂三维造型 (11)

2.1.1汽车轮毂设计的一般原则 (11)

2.1.2汽车轮毂的实体模型 (11)

2.1.3基于pro/E轮毂实体建模 (12)

2.2对汽车轮毂进行结构分析和选择分型面 (13)

2.2.1对汽车轮毂进行结构分析 (13)

2.2.2选择轮毂模具的分型面 (14)

2.3模架与成型零件的设计 (16)

2.3.1模架的设计 (16)

2.3.2成型零件设计 (21)

2.4浇注系统及排溢系统设计 (25)

2.4.1浇注系统设计 (25)

2.4.2溢流与排气系统设计 (26)

2.5压铸模的机构设计 (27)

2.5.1侧抽芯机构的设计 (27)

2.5.2推出机构的设计 (30)

2.6模具冷却系统设计 (31)

3.压铸机的选择及模具材料 (33)

3.1压铸机的选用 (33)

3.1.1确定压铸机的锁模力 (33)

3.1.2压铸机的校核 (34)

3.2模具材料及热处理 (35)

4.主要的零件图和装配图 (36)

5.设计小结 (40)

致谢 (41)

参考文献 (42)

镁合金汽车轮毂压铸模设计

车辆工程专业

指导教师

摘要：本设计首先分析了汽车轮毂外形较大，深度较深的轮毂结构及工艺要求，通过pro/E软件对轮毂结构进行再设计，并采用挤压铸造成型技术，并详细说明了模具的分型面、浇注系统、冷却系统、推出机构的设计，以及压铸机型号的选择。利用镁合金材料AZ91D可以降低轮毂的重量，有利于整车的轻量化，可以一定程度上降低能耗，改善整车的加速及制动性能等优点。

关键词：镁合金轮毂;压铸模;pro/E;分型面;浇注系统;推出机构

引言

当前汽车轮毂外形较大，深度深，中间孔径大，结构圆形对称，铸件强度和外观要求都很高，因此，铸件要求无气孔及不允许有疏松及裂纹等缺陷呢，而且产量大，采用传统的侧浇口或缝隙浇口所需压射比压较大，上下轮辐强度不一致，且残留的浇口影响外观。先采用中心进料系统，不仅减小了模具外形，而且铸件再充型、强度及外观等方面均取得了很好的效果。

为推动镁合金在轮毂上的合理应用，本研究对镁合金材料的轮毂进行了工艺分析，优化轮毂结构，提高轮毂的使用安全性。

1.压铸成型基础

1.1压铸原理与金属填充理论

高压和高速是压铸时金属液填充成型过程中的两大特点，也是压铸与其他铸造方法最根本的区别所在。

1.1.1压铸原理

压铸是将液态货半固态金属浇入压铸机的压室中，金属液在运动中的压射冲头作用下，以极快的速度充填型腔，并在压力的作用下结晶凝固而获得铸件的一种铸造方法[1]。压铸时作用在金属液上的压射比压从几兆帕至几十兆帕不等，有事甚至高达500兆帕。金属液充填型腔时，浇口处的线速度达0.5-

70m/s。充填的时间极短，一般为0.01-0.03s。铸造生产过程如图1-1所示。

图1-1

压铸过程是由压铸机来实现的，压铸机分热压式室铸机和冷压室压铸机两

大类。

（1）热压室压铸机工作的基本原理

热压室压铸机的压室通常浸没在坩埚的金属液中，如图1-2所示。压铸过

程中，金属液在压射冲头上升时通过进口进入压室，压射冲头下压时，金属液

沿着通道经喷嘴充填压铸模型腔，待金属液冷却凝固成型后，压射冲头上升，

此时开模取出铸件，完成一个压铸循环[4]。

产

品

工

艺

设

计

模

具

设

计

制

造

模

具

试

模

安

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模

具

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合

模

铸

造

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型

开

模

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成

品

质

检

入

库

图1-2热压室压铸机压铸过程示意图

1—金属液 2—坩埚 3—压射冲头 4—压室

5—进口 6—通道 7—喷嘴 8—压铸模

（2）冷压室压铸机工作的基本原理

冷压室压铸机的压室与保温坩埚是分开的，压铸时由人工用料勺从保温坩埚内勺取金属液浇入压室后在进行压铸。根据压铸模与压室的相对位置不同，冷压室压铸机又可以分为立式、卧式、全立式三种[4]。

①立式冷压室压铸机的基本原理。压室与压射机构处于垂直位置，浇入压室的金属液被返料冲头托住，以防止金属液流入型腔。当压射冲头下压快要接触金属液面时，返料冲头突然下降让出喷嘴入口，金属液在压射冲头的作用下充填型腔并使压铸件在压力下冷却凝固。压射冲头在完成金属液充填型腔并保压后返回。返料冲头上升切断余料并将其推至压室的上沿，以便去除余料。最后返料冲头返回，动定模分开，取出压铸件，完成一个压铸循环。

②卧式冷压室压铸机的基本原理。压室与压射机构处于水平位置，压铸过程中，金属液从加料口浇入压室，压射冲头向前运动，推动金属液使之经浇道充填模具型腔。金属液在压力下冷却凝固，然后开模，取出带着浇注系统和余料的压铸件，完成一个压铸循环。

③全立式冷压室压铸机的基本原理。全立式冷压室压铸机的合模机构和压射机构垂直布置。它又分上压式和下压式两种。上压式压铸机的压铸过程是先加料后合模，然后压射冲头由下向上运动将金属液通过浇注系统压入型腔。下压式压铸机的压铸过程是合模后，将金属液浇注入压室中，依靠下冲头底部弹簧弹力，由下冲头托住金属液，防止其在重力的作用下流入型腔。当上冲头下压时，通过金属液推动下冲头，下冲头下降，让出浇道，金属液在上冲头的压力作用下充填型腔。