汽車(chē)零件鑄造用金屬模設(shè)計(jì)與加工【畢業(yè)答辯ppt】

1、設(shè)計(jì)題目：汽車(chē)零件鑄造用金屬模設(shè)計(jì)與加工,,,緒論,一、課題背景 本次論文是以汽車(chē)剎車(chē)盤(pán)金屬型模具為例，從理論上系統(tǒng)的分析了金屬型重力鑄造模具的設(shè)計(jì)過(guò)程，為今后此類(lèi)模具的設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ)。 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝設(shè)備，其中鑄造模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一，不僅為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)服務(wù)，也直接為高新產(chǎn)業(yè)化服務(wù)，并大量采用高新技術(shù)，模具已成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。 汽車(chē)產(chǎn)業(yè)

2、作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，近年來(lái)發(fā)展迅速，對(duì)剎車(chē)盤(pán)的需求量也非常巨大。,選題意義,二、選題意義 剎車(chē)盤(pán)是汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，制動(dòng)性能的好壞直接關(guān)系到汽車(chē)能否安全、高速行駛。隨著汽車(chē)產(chǎn)量增加、行駛速度逐漸加快，我國(guó)已經(jīng)成為世界上交通安全問(wèn)題最嚴(yán)重的國(guó)家之一。雖然解決交通安全問(wèn)題依賴(lài)于加強(qiáng)管理、使用汽車(chē)安全技術(shù)等，但最基本和根本的問(wèn)題仍然是提高制動(dòng)器性能。,汽車(chē)剎車(chē)盤(pán)金屬型鑄造模具設(shè)計(jì)過(guò)程,1 剎車(chē)盤(pán)產(chǎn)品三維造型2 剎車(chē)

3、盤(pán)鑄件鑄造工藝3 模具設(shè)計(jì)過(guò)程4 總結(jié),產(chǎn)品三維造型,三維產(chǎn)品造型就是根據(jù)汽車(chē)剎車(chē)盤(pán)零件的二維工程圖紙，用PRO/E軟件進(jìn)行三維建模，形成零件的三維圖。 剎車(chē)盤(pán)二維圖,,,剎車(chē)盤(pán)三維造型,,剎車(chē)盤(pán)三維造型,鑄造工藝,鑄造工藝要求，包括增加加工余量和收縮率，生成分型面、起模斜度以及鑄造圓角。處理鑄造工藝要求時(shí)，應(yīng)將加工余量的增加放在收縮率的增加之前。為了便于修改鑄

4、造工藝，加工余量不在產(chǎn)品三維造型過(guò)程中考慮。汽車(chē)剎車(chē)盤(pán)的鑄造工藝如下圖所示。,鑄造工藝圖,,鑄造工藝圖,分型面的設(shè)計(jì)原則,當(dāng)模具的總體結(jié)構(gòu)確定以后，首先要明確的是模具分型面。從經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，正確選擇分型面是設(shè)計(jì)合理結(jié)構(gòu)的重要條件之一，與模具加工工藝性的好壞、模具使用性能的好壞有直接的關(guān)系?？偨Y(jié)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將復(fù)雜金屬型模具分型面確定的一般原則列舉如下，其中有些原則在生產(chǎn)中已得到充分的證實(shí)。 ①選擇的分型面應(yīng)保證金屬型能順利開(kāi)型和取

5、出鑄件，不允許損壞鑄件或鑄型。 ②分型面的數(shù)目應(yīng)盡量少，最好是平面分型，這樣便于金屬型的加工和檢查尺寸，使兩半型能準(zhǔn)確地吻合，鑄件精度高。其次才考慮用折線面作分型面。如果由于鑄件形狀的原因，曲面分型不可避免，則必須保證分型面成規(guī)則的集合形狀。對(duì)復(fù)雜曲面，可將鑄件以不顯著的局部失真，或者用局部鑲嵌件來(lái)改成折面。 ③選擇分型面時(shí)，應(yīng)使砂芯數(shù)量少。若必須采用砂芯，應(yīng)使砂芯安裝方便，定位準(zhǔn)確，固定牢固。 ④選擇分型面時(shí)，

6、應(yīng)使鑄件的基準(zhǔn)面和大部分加工面在同一個(gè)半型內(nèi)，分型面不要位于基準(zhǔn)面上。 ⑤分型面應(yīng)避免開(kāi)在轉(zhuǎn)接圓角處，則必須避免產(chǎn)生鑄型尖角。,,（1）分型面的確定：分型面是鑄件造型時(shí)必須首先考慮的問(wèn)題，只有在確定了分型面以后，才能處理不同起模方向的立面的起模斜度。對(duì)于剎車(chē)盤(pán)零件來(lái)說(shuō)，是簡(jiǎn)單的平面分型，處理起來(lái)比較容易。分型面完成后，即可全面進(jìn)行起模斜度和圓角特征的處理。（2）加工余量：剎車(chē)盤(pán)零件輪廓最大尺寸為φ276㎜×45.2㎜

7、，考慮到鑄件的變形、收縮等因素，為了保證機(jī)械加工后產(chǎn)品的規(guī)格尺寸，根據(jù)GB/T6414- 1999的規(guī)定，在每個(gè)加工面上要求的機(jī)械加工余量等級(jí)為F，要求的機(jī)械加工余量值為2．5㎜，同時(shí)鑄件的一般公差為CT8（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)A00-510）。,,（3）起模斜度：為了起模方便。且不破壞鑄型，鑄件中平行于起模方向的平面必須附加一定的起模斜度以有利于鑄件脫模。剎車(chē)盤(pán)鑄件分型面設(shè)計(jì)完成后，就可以沿起模方向加起模斜度。本次設(shè)計(jì)中鑄件型腔內(nèi)壁起模斜度一般采

8、用2度，鑄件外表面采用1度。（4）鑄造圓角：可防止鑄件澆鑄時(shí)轉(zhuǎn)角處的落砂現(xiàn)象及避免金屬冷卻時(shí)產(chǎn)生縮孔和裂紋、應(yīng)力集中。根據(jù)工藝要求，非加工面圓角2．5mm，加工面圓角1．2mm。完成以上幾個(gè)步驟之后，利用autoCAD2010創(chuàng)建剎車(chē)盤(pán)鑄件的二維工程圖，作為后續(xù)機(jī)械加工的參考以及鑄件尺寸檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。（5）收縮率：剎車(chē)盤(pán)鑄件材質(zhì)為鑄鐵HT250；取其鑄件收縮率為1％，即要求模具型腔的尺寸要比產(chǎn)品圖紙尺1.0l倍。,,鑄件尺寸檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)

9、圖,剎車(chē)盤(pán)鑄件三維視圖,,型砂的選擇,高質(zhì)量的型砂具有為鑄造出高質(zhì)量鑄件所必備的各種性能。我們選擇濕型砂，根據(jù)鑄件合金的種類(lèi)，鑄件的大小、厚薄、澆注溫度、金屬液壓頭、砂型緊實(shí)方法、緊實(shí)比壓、起模方法、澆注系統(tǒng)的形狀、位置和出氣孔情況，以及砂型表面風(fēng)干情況等的不同，對(duì)濕型砂性能提出不同的要求。最主要的，即有直接影響鑄件質(zhì)量和造型工藝的濕型性能有水分、透氣性、強(qiáng)度、緊實(shí)率、變形量、破碎指數(shù)、流動(dòng)性、含泥量、有效粘土含量、顆粒組成、砂溫、發(fā)氣

10、性、有效煤粉含量、灼燒減量、抗夾砂性、抗粘砂性等。濕型砂是由原砂、粘土、附加物及水按一定比例組成的。效仿第一汽車(chē)廠選用的型砂，對(duì)于灰鑄鐵中小件，型砂的性能含水量為4.0～4.8%，透氣率大于70，濕壓強(qiáng)度65～90kpa，膨潤(rùn)土量為1.1﹪，有效煤粉為1.74﹪。,模具設(shè)計(jì)原則,對(duì)鑄造用復(fù)雜模具設(shè)計(jì)而言，必須先進(jìn)行鑄造工藝分析，再進(jìn)行方案的總體設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行各單一模具的設(shè)計(jì)。根據(jù)此原則，在各單一模具設(shè)計(jì)之前，要設(shè)計(jì)金屬型鑄造模具的總體結(jié)

11、構(gòu)。模具的設(shè)計(jì)原則：1.根據(jù)零件的形狀、結(jié)構(gòu)及不同部位的要求，確定澆注位置。對(duì)金屬型鑄造而言，鑄件的澆注位置、金屬液的凝固順序、模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等諸多因素均會(huì)對(duì)鑄件的最終質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。澆注位置是指澆注和凝固時(shí)鑄件所處的方向和位置。2.模具的總體結(jié)構(gòu)：當(dāng)鑄件的澆注位置確定以后，對(duì)金屬型鑄造而言，還需確定個(gè)部分的成形方法，也就是說(shuō)，鑄件的外形及內(nèi)腔是由何種方式成形的。對(duì)金屬型鑄造而言，國(guó)內(nèi)外普遍采用的成型方式一般為硬模和砂芯成型。

12、,砂芯二維圖,運(yùn)用AUTOCAD2010畫(huà)出砂芯的二維圖,砂芯三維造型,,澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì),根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的原則，澆注系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：控制金屬液流動(dòng)的速度和方向，并保證充滿型腔；有利于鑄件溫度的合理分布；金屬液在型腔中的流動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)、均勻，以避免夾帶空氣、產(chǎn)生金屬氧化物及沖刷鑄型；澆注系統(tǒng)應(yīng)具有除渣功能。根據(jù)以上要求，剎車(chē)盤(pán)鑄造時(shí)采用底注式澆注系統(tǒng)，且采用封閉—開(kāi)放式設(shè)計(jì)：阻流截面設(shè)在直澆道下端，阻流截面以上封閉，以下開(kāi)放。這種澆注系統(tǒng)既有

13、利于擋渣，又使充型平穩(wěn)。,金屬型澆注系統(tǒng)最小截面積的計(jì)算,金屬型澆注系統(tǒng)最小截面積的計(jì)算公式如下： 式中：F—澆注系統(tǒng)中最小截面積， G—金屬液的澆注重量，gu—包括所有阻力損失的流量損耗系數(shù) t—澆注時(shí)間，sρ—液態(tài)金屬的密度，g/ —充填整個(gè)型腔的平均計(jì)算壓頭，cm g=980,cm/,,（1）G值的確定 鑄

14、件的三維造型完成之后，根據(jù)鑄件材質(zhì)鑄鐵HT250材料的 ρ=7.3 g/ ，因而鑄件重量為9.35kg，同時(shí)，澆注系統(tǒng)重量估計(jì)為鑄件重量的30％，所以G=9.35×1.3=12.15(kg)。 （2）u值的確定 u值與澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、澆注方式及合金性質(zhì)等因素有關(guān)，在充型過(guò)程中，該值不穩(wěn)定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)查表確定u值取0.48。 （3）t值的確定 澆注時(shí)間是金屬型鑄造的一個(gè)重要工藝參數(shù)，按下式計(jì)

15、算： t=S 式中：G—鑄件重量（不包括澆冒口系統(tǒng)） S—系數(shù)，取決于鑄件重量，取3.2 計(jì)算得t=6.2(s) （4）最小剩余壓頭高度(直澆道高度的確定，下示意圖),直澆道高度示意圖,,,,,,式中L—金屬液的流程，即鑄件最高最遠(yuǎn)點(diǎn)到直澆道中心線的水平距離，

16、mmα一壓力角(°)取L=250mm， α=10°，計(jì)算得 =45（mm) 直澆道最小高度：H= +C=45+50.2=95.2(mm)(c為鑄件高度)（5）平均靜壓頭高度澆注系統(tǒng)平均靜壓頭高度計(jì)算如示意圖所示：,,=H–C／2=95.2–50.2／2=70.1(mm)將以上數(shù)據(jù)代入以上公式中計(jì)算得澆注系統(tǒng)最小截面積F=5.8( ),澆注系統(tǒng)澆口比的確定,直澆道( )、橫澆

17、道( )、內(nèi)澆道( )的截面積比決定了澆注時(shí)金屬液的流動(dòng)狀態(tài)和充型狀態(tài)，對(duì)鑄件的質(zhì)量有重要影響。在底注式工藝條件下，開(kāi)放式澆注系統(tǒng)能有效避免紊流，充型平穩(wěn)，鑄件缺陷少，而且對(duì)型腔、型芯的沖刷輕，對(duì)鑄件的質(zhì)量最為有利。金屬型鑄造宜采用開(kāi)放式澆注系統(tǒng)，澆口比取2：1.5：1較為適宜。 所以，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正后澆注系統(tǒng)各澆道尺寸為： =5.8( ) =12( )， =40(mm)

18、 =9( ) 修正后的澆口比為 ： ： =2：1.55：1 直澆道截面形狀為圓形，最小截面直徑為40mm，高度根據(jù)鑄型確定，并且設(shè)計(jì)單獨(dú)的澆口杯，高出鑄型主體50～80mm，以保證足夠的靜壓頭。橫澆道截面為梯形，長(zhǎng)度為環(huán)繞鑄件半周。內(nèi)澆道截面為扁平形，長(zhǎng)度為20mm。,澆口杯,為了增加澆注時(shí)金屬液的壓力，設(shè)計(jì)單獨(dú)的澆口杯，高出鑄型50mm，用螺釘連接在鑄型本體上。澆口杯外形及尺寸如圖。,澆口杯三維圖

19、,,冒口設(shè)計(jì),由鑄件熱節(jié)來(lái)確定冒口的尺寸得，明冒口D=（1.2～1.5）d，H=（0.8～1.5）D，其中D為冒口根部直徑，d為冒口補(bǔ)縮處的熱節(jié)圓直徑，H為冒口高度。當(dāng)鑄件熱節(jié)所處的高度不大而水平尺寸較大要求冒口橫向補(bǔ)縮時(shí)，則D=（2～4）d。冒口根部一般采用“縮頸”方式，以利于冒口的切割。,,冒口根部寬度D=1.2d=1.2× 14.2=17(mm)，式中，d—鑄件縮孔可能產(chǎn)生處(即熱節(jié))內(nèi)切圓直徑(mm)。 冒口高

20、度H=1.5D=1.5×17=26(mm) 從生產(chǎn)實(shí)際情況來(lái)看，冒口高度不應(yīng)小于60mm，故將冒口高度調(diào)整為65mm，長(zhǎng)度為1／4圓周，對(duì)稱(chēng)安放在鑄件直澆道兩側(cè)最遠(yuǎn)、最高處。,模具的排氣,金屬型鑄造過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，這些氣體必須及時(shí)排出，否則會(huì)使鑄件產(chǎn)生氣孔、針孔、澆不足等鑄造缺陷，如何排出鑄造過(guò)程中產(chǎn)生的氣體是金屬型模具設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)重要課題。金屬型鑄造的氣體來(lái)源主要有以下3個(gè)方面： ①澆注時(shí)液流不穩(wěn)

21、而卷進(jìn)的氣體。 ②金屬液凝固時(shí)析出的氣體。 ③砂芯受熱而導(dǎo)致粘接劑分解而產(chǎn)生的氣體。 金屬型模具本身沒(méi)有透氣性，排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)不好就會(huì)使鑄件產(chǎn)生冷隔、澆不足、氣孔等缺陷。冒口可以起到排氣作用。另外，在下模分型面處設(shè)置扁縫形排氣槽，扁縫寬度為15mm,深度為0.5mm。,結(jié)論,通過(guò)對(duì)汽車(chē)剎車(chē)盤(pán)金屬型模具的設(shè)計(jì)，大致可以了解到鑄造金屬模具的理論分析是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，它融會(huì)貫通了鑄造工藝學(xué)、金屬熱力學(xué)、材料

22、力學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。本次對(duì)剎車(chē)盤(pán)模具的設(shè)計(jì)只在某些方面進(jìn)行了研究，大體上為金屬型模具設(shè)計(jì)過(guò)程總結(jié)了一個(gè)基本的設(shè)計(jì)過(guò)程?；趯?duì)模具方面了解甚少，做的設(shè)計(jì)不是很全面。但通過(guò)此次設(shè)計(jì)希望大家可以對(duì)金屬型模具設(shè)計(jì)過(guò)程有所了解和幫助。,大學(xué)本科的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束。在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過(guò)我的老師和關(guān)心過(guò)我的同學(xué)，他們?cè)谖页砷L(zhǎng)過(guò)程中給予了我很大的幫助。本文能夠順利完成，要特別感謝我的導(dǎo)師郭永生老師，感謝各位在座的老師的關(guān)心和幫助。最后向所有