鋁殼體壓鑄模具設(shè)計【含8張圖紙】

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55左右。我國鋁合金壓鑄件占主導(dǎo)地位，其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，年產(chǎn)量持續(xù)上升。過去，鋁合金鑄件多用于變速箱、汽缸頭、油泵、化油器等不受強(qiáng)烈沖擊的外殼。由于汽車需要更薄壁和更強(qiáng)韌的結(jié)構(gòu)件，能夠熱處理和焊接的高品質(zhì)壓鑄件的應(yīng)用范圍也越來越大，采用鋁合金真空壓鑄的底盤結(jié)構(gòu)件正在逐漸取代鋼鐵鑄件或鍛件。伴隨著汽車壓鑄件的功能和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，壓鑄業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，市場競爭不斷加劇，壓鑄件正在向大型化、復(fù)雜化及高性能的方向發(fā)展。在這種情況下，必須不斷提高壓鑄件產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，加速新品交付周期，才能提升企業(yè)的核心競爭力。壓鑄模設(shè)計在壓鑄生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，高新技術(shù)特別是計算機(jī)技術(shù)在壓鑄模設(shè)計中的應(yīng)用明顯地提高了壓鑄設(shè)計質(zhì)量，促進(jìn)了壓鑄業(yè)的飛速發(fā)展。目前，壓鑄生產(chǎn)常用的計算機(jī)技術(shù)包括： CAD（計算機(jī)輔助壓鑄模設(shè)計技術(shù)）、CAE（計算機(jī)模擬分析技術(shù)）、CAM（計算機(jī)輔助制造技術(shù)）以及RPM（快速原型制造）等。這些技術(shù)是改造傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，它以計算機(jī)軟件的形式，為用戶提供多種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員能借助計算機(jī)對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、壓鑄工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。其中，CAD改變了壓鑄模設(shè)計中傳統(tǒng)的手工畫圖的模式，不僅能輕松完成復(fù)雜零件的壓鑄模設(shè)計，拓寬了壓鑄件的產(chǎn)品范圍，而且減輕了設(shè)計勞動強(qiáng)度，將設(shè)計人員從從繁冗的繪圖和計算中解放出來，以從事更多的創(chuàng)造性工作。同時，CAD技術(shù)的應(yīng)用為后續(xù)的CAM和CAE奠定了基礎(chǔ)，從而為提高壓鑄模設(shè)計和加工質(zhì)量，提高新品開發(fā)速度，降低壓鑄模設(shè)計和制造成本，縮短壓鑄件開發(fā)周期創(chuàng)造了極為有利的條件，是未來壓鑄模設(shè)計的發(fā)展方向本次畢業(yè)設(shè)計正是利用CAD技術(shù)來完成閥蓋壓鑄模的設(shè)計。通過本次畢業(yè)設(shè)計，不僅可以鞏固所學(xué)的理論知識，還可以培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)專業(yè)理論知識的能力，同時提高了應(yīng)用Pro/E軟件的能力，因而是一次很好的理論和實踐相結(jié)合的鍛煉機(jī)會。本次畢業(yè)設(shè)計源于生產(chǎn)實際，對于我們今后從事實際技術(shù)工作有很大的幫助，有利于我們掌握壓鑄模設(shè)計的過程和要點，熟悉Pro/E軟件在壓鑄模設(shè)計中的應(yīng)用步驟，為日后的工作打下一個堅實的基礎(chǔ)！二國外壓鑄現(xiàn)狀及國內(nèi)壓鑄的發(fā)展特點2.1國外壓鑄業(yè)現(xiàn)狀由于科學(xué)技術(shù)水平的提高和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以轎車為主體的汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，加速了壓鑄工業(yè)水平的提升?？傮w來說，無論是發(fā)展中國家還是發(fā)達(dá)國家，壓鑄工業(yè)都是在發(fā)展中。以美國、日本、德國等為代表的工業(yè)發(fā)達(dá)國家，雖然工業(yè)發(fā)展處于平衡或有時下降，特別是鑄造業(yè)在上世紀(jì)九十年代處于產(chǎn)量降低時期，但由于汽車輕量化日益受到重視，許多鑄鐵件已被鑄鋁件所代替，鎂鑄件的生產(chǎn)及市場也在迅速擴(kuò)大，使得壓鑄業(yè)的技術(shù)上平和生產(chǎn)規(guī)模不斷上升。美國是名符其實的壓鑄件生產(chǎn)大國，美國的壓鑄工業(yè)很發(fā)達(dá)，產(chǎn)量和技術(shù)都屬全球首位。美國壓鑄業(yè)的發(fā)展對全球有一定的影響，近年來保持略有增長；由于汽車工業(yè)對壓鑄件需求的急劇增長，在本國總體經(jīng)濟(jì)不景氣的背景下，日本壓鑄取得了令人驚異的增長速度，壓鑄年產(chǎn)量不斷創(chuàng)出新高。德國鎂壓鑄件的產(chǎn)量在大幅度的增加。另一方面，企業(yè)之間的兼并和重組的趨勢也在加劇。為緩解競爭壓力，降低成本，發(fā)達(dá)國家壓鑄廠家紛紛移師海外發(fā)展。同時，國際上大型汽車廠家的零部件采購進(jìn)入全球化時代。在這種大環(huán)境中，發(fā)展中國家的壓鑄業(yè)獲得了難得的機(jī)遇，近10年來的發(fā)展非常迅速。中國平均年增長率在 10以上，東南亞地區(qū)和中國臺灣地區(qū)都非?；钴S。（世界各國壓鑄件的產(chǎn)量及市場狀況表1）。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，大多數(shù)國家的鋁合金壓鑄件占總量的70%左右，鋅合金壓鑄件僅次于鋁合金壓鑄件。每個國家都是汽車制造業(yè)驅(qū)動著壓鑄行業(yè)，汽車業(yè)使用的壓鑄件不低于48%（美國），多者可達(dá)80%（日本）。表1 世界各國壓鑄件的產(chǎn)量及市場狀況國家壓鑄件產(chǎn)量/tD或者E各行業(yè)所占的市場份額比例%ABCD+EEFGHIJKL中國2089931724727121575116664.511.45.49.95.78.8日本7118882120408649302879.96.86.85.747.6西班牙860002300065156516350.825德國27142538726591521572612.143.850.827.5印度17500052002506051020墨西哥5033加拿大8205610946215006011495132美國611812205931737284301604811811澳大利亞540003006000908020注：A-鋁合金；B-鎂合金；C-鋅合金；D-壓鑄廠數(shù)量；E-壓鑄車間數(shù)量；F-汽車；G-日用器具；H-機(jī)械工業(yè)；I-電機(jī)電器；J-電子工業(yè)；K-國防工業(yè)；L-其他 。2.2國內(nèi)壓鑄業(yè)的發(fā)展特點我國壓鑄業(yè)經(jīng)歷了半個世紀(jì)的發(fā)展，特別是近 l0余年來，由于國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，汽車、摩托車工業(yè)的突飛猛進(jìn)，推動了壓鑄生產(chǎn)的迅速增長 。壓鑄業(yè)的市場前景持續(xù)看好，壓鑄企業(yè)和從業(yè)人員增多，規(guī)模擴(kuò)大。壓鑄件正在向大型化、復(fù)雜化、薄壁化、高性能化、高精度化以及集成化方向發(fā)展，如東風(fēng)本田、東風(fēng)日產(chǎn)以及上海皮爾伯格公司都已經(jīng)實現(xiàn)轎車鋁合金缸體的大批量生產(chǎn)。壓鑄市場的發(fā)展，得益于壓鑄技術(shù)的進(jìn)步。這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用為高質(zhì)量壓鑄件的大量生產(chǎn)創(chuàng)造了條件?？偟恼f來，我國壓鑄業(yè)技術(shù)的發(fā)展具有下列特點：1）、壓鑄設(shè)備能力提升，壓鑄機(jī)的自動化程度出現(xiàn)飛躍。由于國內(nèi)制造水平的整體提高和引進(jìn)先進(jìn)的計算機(jī)控制技術(shù)，我國的壓鑄機(jī)制造能力大幅提升，出現(xiàn)了許多具備較強(qiáng)技術(shù)實力的大型壓鑄機(jī)制造廠商，如深圳領(lǐng)威科技公司、無錫新佳盛公司等。2）、壓鑄模制造水平大幅提高，壓鑄模制造周期縮短，壓鑄模使用得以延長壽命。除了選用優(yōu)秀的熱作模具鋼外，大型模具廠家紛紛采用數(shù)控加工、電火花、線切割和模具拋光技術(shù)來提高模具精度和表面質(zhì)量，采用真空淬火等熱處理工藝來提高模具的硬度和剛性。3）、大量壓鑄新工藝得到應(yīng)用。為降低鑄件廢品率，改善壓鑄件的熱處理性能和焊接性能，真空壓鑄技術(shù)、半固態(tài)技術(shù)、擠壓鑄造技術(shù)被應(yīng)用到壓鑄生產(chǎn)中。4）、壓鑄新材料的研究和應(yīng)用得到推廣。一些改善了合金性能的復(fù)合材料，正在從科研院校鑄件應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)實踐中。鎂合金壓鑄的應(yīng)用更是遍地開花，從熔煉、壓鑄、表面處理到回收再利用，形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，正在產(chǎn)生規(guī)模 效益。5）、CAD/CAM/CAE技術(shù)是提高壓鑄技術(shù)水平的重要途徑，能明顯提升企業(yè)的競爭力，因而得到廣泛應(yīng)用。CAD/CAM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用日益成熟，CAE技術(shù)也越來越受到大型企業(yè)的重視。6）先進(jìn)的管理理念被導(dǎo)入到企業(yè)的日常管理中，如TS16949質(zhì)量體系、豐田模式、日產(chǎn)模式等，加強(qiáng)了壓鑄生產(chǎn)過程的控制，有效地降低了企業(yè)的浪費(fèi)。三主要研究內(nèi)容及可行性分析3.1主要研究內(nèi)容 根據(jù)圖紙，對罩殼零件進(jìn)行工藝分析，并確定分型方案、澆注系統(tǒng)位置和大小、抽芯方案、頂出方案等。然后選擇合適的壓鑄機(jī)及相關(guān)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定模具整體結(jié)構(gòu)布置方案。最后采用Pro/E軟件，完成罩殼壓鑄模的模具設(shè)計。3.2可行性分析該壓鑄件為長方體，模腔較深，頂部無孔，內(nèi)腔有長凸臺。壁厚較薄而均勻，一般為2mm。材料采用zl102鋁合金。為了做好本次設(shè)計本人查閱了大量的參考文獻(xiàn)，從理論上做好充足的準(zhǔn)備，進(jìn)行了模具設(shè)計與制造專業(yè)學(xué)習(xí)，同時學(xué)習(xí)了材料成型原理等課程，并做過模具設(shè)計的課程設(shè)計，能熟練使用Pro/E軟件進(jìn)行建模、裝配、開模和出圖。此外，指導(dǎo)本次設(shè)計的老師在工廠從事過技術(shù)工作，有大量的實踐經(jīng)驗，相信在我們的共同努力下，一定能做好本次設(shè)計。四.設(shè)計方案進(jìn)行工藝分析,完成鑄件CAD建模和鑄件圖，估算出鑄件體積與質(zhì)量，選擇壓鑄機(jī)，設(shè)計澆注系統(tǒng)、型腔鑲塊、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)模板、推出機(jī)構(gòu)等，并選用材質(zhì)，最后完成模具設(shè)計，輸出全套圖紙五預(yù)期達(dá)到目標(biāo)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，完成開題報告。采用Pro/E軟件，按照壓鑄模設(shè)計流程圖完成罩殼壓鑄件全套模具設(shè)計，輸出完整的圖紙，并撰寫設(shè)計說明書。在這個過程中，鞏固以往所學(xué)的理論知識，熟悉壓鑄模結(jié)構(gòu)，掌握壓鑄模的設(shè)計方法和Pro/E軟件在壓鑄模設(shè)計中的應(yīng)用步驟，提高動手能力，為將來從事具體的技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。圖2 設(shè)計流程圖六關(guān)鍵技術(shù)難點本次設(shè)計的罩殼零件具有形狀復(fù)雜、壁薄、加工面多和氣密性要求高的特點。熔融金屬進(jìn)入模具型腔中，氣體也隨其一起進(jìn)入到型腔，它不僅阻礙熔融金屬的流動，而且，合金凝固后留在鑄件中會形成氣孔。特別是對此類薄壁但形狀復(fù)雜的零件，型腔對收縮的阻力大，其成型過程復(fù)雜，液體金屬在流動過程中極易裹氣好形成紊流。鋁合金材料的熔點溫度高，粘模嚴(yán)重，流動時對型腔的沖刷和侵蝕也較嚴(yán)重。而澆注系統(tǒng)的位置和大小是解決這些問題的關(guān)鍵，因為通過控制內(nèi)澆口的截面尺寸可以不僅保證合金液的流向，還可以使其具有一定的流量流速和壓力，零件在成型過程中表面能得到很好的冷卻，形成較厚的冷凝層，這也是保證氣密性的重要途徑。因此，本次設(shè)計的難點在于深刻理解澆注系統(tǒng)和鑄件成型的關(guān)系，冷卻系統(tǒng)和氣孔、粘模的關(guān)系，合理設(shè)計澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。七工作計劃序號設(shè)計（論文）各階段名稱日 期1制定工作計劃，了解并學(xué)習(xí)相關(guān)知識（壓鑄機(jī)、壓鑄模、壓鑄鋁合金、Pro/E軟件等）1.18-2.252熟悉課題任務(wù)要求，收集有關(guān)設(shè)計資料，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，掌握相關(guān)壓鑄知識和Pro/E軟件，完成開題報告和英文翻譯2.25-3.193進(jìn)行工藝分析,完成鑄件CAD建模，輸出鑄件圖，根據(jù)評審結(jié)果進(jìn)行修改3.20-3.284選擇壓鑄機(jī)，布置模具結(jié)構(gòu)，輸出模具裝配草圖，并提交評審3.29-4.135完成模具設(shè)計，輸出全套圖紙4.14-5.206完善設(shè)計、撰寫設(shè)計說明書，準(zhǔn)備答辯5.21-6.107畢業(yè)答辯6.11-6.188畢業(yè)設(shè)計資料整改和完善6.19-6.20參考文獻(xiàn)1駱柟生，許琳.金屬壓鑄工藝與模具設(shè)計. 北京:清華大學(xué)出版社，2004.2肖乾. ProEngineer Wildfire 3.0中文版實用教程. 北京:中國電力出版，2008.3肖乾,周慧蘭. ProEngineer Wildfire 3.0中文版模具設(shè)計與制造實用教程 . 北京:中國電力出版，2008.4王伯平.互換性與測量基礎(chǔ)第2版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.5鄒玉堂，路慧彪，王躍輝.AUTOCAD2006實用教程.北京:機(jī)械工業(yè)出版，2008.