鋁合金車輪鍛造模具設(shè)計【含10張CAD圖紙和說明書】,含10張CAD圖紙和說明書,鋁合金,車輪,鍛造,模具設(shè)計,10,CAD,圖紙,說明書 本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告 論 文 題 目： 鋁合金車輪鍛造模具設(shè)計 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專 業(yè) 、班 級： 學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo)教師（職稱） 年 1 月 6 日填 一、選題依據(jù) 1. 論文（設(shè)計）題目 鋁合金車輪鍛造模具設(shè)計 2. 研究領(lǐng)域 鋁合金車輪的鍛造工藝，鍛造毛坯及相關(guān)模具設(shè)計 3. 論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 汽車輪轂是汽車的重要零部件，有實用性和裝飾性兩種作用。相對于鋼輪轂，鋁合金輪轂降低了非載荷重量并符合節(jié)能化、輕量化的汽車工業(yè)發(fā)展趨勢。此外，減小了輪子的熱慣性，散熱性好，改善了加速性和制動性；硬度高，減小了輪轂的傾斜度，增強了剛性。為了適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品的多樣化和高性能發(fā)展要求，模具制造業(yè)需要在短時間內(nèi)為新產(chǎn)品的開發(fā)和制造提供高精度的模具。汽車車輪承受著車輛的垂直負荷、橫向力、驅(qū)動（制動）扭矩和行駛過程中所產(chǎn)生的各種應(yīng)力，它是高速回轉(zhuǎn)運動的零件、要求尺寸精度高、不平衡度小、支撐輪胎的輪輞外形準(zhǔn)確、質(zhì)量輕， 并有一定的剛度、彈性和耐疲勞性。因此要求車輪具有足夠的負載能力及速度能 力、良好的緩沖性和氣密性、良好的均勻性和質(zhì)量平衡性、精美的外觀和裝飾性、尺寸精度高、質(zhì)量小、價格低、拆裝方便、互換性好等。車輪材料的選用，車輪結(jié)構(gòu)和制造工藝與上述要求密切相關(guān)，是決定車輪性能好壞的關(guān)鍵因素。 4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 隨著汽車制造業(yè)的發(fā)展, 鋁合金車輪制造業(yè)也在不斷進步。2 0 世紀末的經(jīng)濟全球化浪潮, 推動了汽車工業(yè)的市場一體化、分工專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；目焖侔l(fā)展, 鋁合金車輪企業(yè)也已形成向多家汽車廠供貨、跨國供應(yīng)的局面。國外鋁合金車輪制造業(yè)在 2 0 世紀 70 年代得到快速發(fā)展。如北美輕型車鋁車輪, 19 8 7 年只占 19 %到 2 0 0 1 年已占到 5 8.5 % ; 日本轎車裝車率超過 45 % ; 歐洲超過 50 %。一般企業(yè)最小 生產(chǎn)規(guī)模不低于年產(chǎn) 1 2 0 萬只, 產(chǎn)量大的企業(yè)超過 10 0 0 萬只。只有批量生產(chǎn)規(guī)模大, 才能有較高的經(jīng)濟效益, 才能支撐其不斷提高競爭力。企業(yè)都有穩(wěn)定的生產(chǎn)工序和質(zhì)量控制體系, 以保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性; 企業(yè)有與整車廠協(xié)調(diào)發(fā)展新技術(shù)能力, 為此要具備新產(chǎn)品開發(fā)能力; 企業(yè)還要有持續(xù)一降低生產(chǎn)成本能力; 有適應(yīng)市場變 化、適應(yīng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的能力。企業(yè)產(chǎn)品有的面向整車廠配套供貨,有的主要面向維修市場, 有的兩者兼而有之。為了適應(yīng)汽車更安全、更節(jié)能、降低噪聲、污染物排放不斷嚴格的要求, 鋁合金車輪正在向大直徑、輕量化、高強度、更美觀等方向發(fā)展。大直徑車輪與輪胎組合, 比小直徑車輪與輪胎組合更顯現(xiàn)代、霸氣和時髦。由于直徑大、輪輛寬, 使輪胎與地面的接觸面積更大, 從而增加了汽車與地面的附著力, 使汽車的操縱性能更好, 提高了汽車的安全性。一般要求與扁平輪胎相匹配。但大直徑、寬輪惘, 也會產(chǎn)生使輪胎磨損加快的不利影響。為了減小車輪質(zhì)量, 提高強度, 一般采用鍛造工藝、組裝式工藝生產(chǎn)車輪, 可減小質(zhì)量 2 0 % 左右。還可采用高強度鎂氖金、欽合金制造車輪, 但會使成本相應(yīng)增加。為了降低車輪噪聲, 有的在輪輻和輪輛之間, 加一特殊橡膠結(jié)合件, 可以大大降低車輪噪聲, 并提高汽車操縱穩(wěn)定性。為了使車輪更美觀, 一般采用鍍鉻、拋光、噴漆、噴粉、加裝不銹鋼或塑料毅蓋、壓鑄花紋、改進車輪設(shè)計圖案等辦法。我國鋁合金車輪制造是以低壓鑄造和重力鑄造為主, 一些先進制造工藝基本還未采用。為了適應(yīng)對鋁合金車輪不斷提高的要求, 制造技術(shù)也在不斷發(fā)展。首先是由于鍛造車輪的高質(zhì)量, 受到越來越多的廠家的重視并采用, 如美國鋁業(yè)公司 車輪組裝工藝也受到重視。旋壓成型法是在熱鍛工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的, 鍛造制坯后進行旋壓成型, 提高了制造精度和機械性能, 機械加工余量大大減少。此工藝在德國已發(fā)展成為成熟技術(shù)。液態(tài)鍛造、半固態(tài)鍛造, 在國外已是成 熟技術(shù),特別是大規(guī)格、輕量化車輪, 有這種工藝需求, 因為不管哪種鍛造成型技術(shù), 鋁合金車輪的力學(xué)性能比同一規(guī)格的鑄造車輪提高 18 % 以上, 還可較大幅度減小質(zhì)量。目前, 鍛造車輪主應(yīng)用在大中型載貨車和大中型客車上, 特別是豪華客車上應(yīng)用較多, 同時正不斷向轎車領(lǐng)域延伸, 相信會在國內(nèi)有實力的鋁輪制造企業(yè)得到應(yīng)用。 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1. 重點解決的問題 (1）鍛造工藝方案設(shè)計毛坯設(shè)計:選擇合適的分模面、圓角半徑、拔模斜度、飛邊槽、機加工余量等設(shè)計參數(shù) (2）鍛造模具結(jié)構(gòu)設(shè)計：完成鍛造模具裝配圖及模板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等重要零件的零件圖 (3）完成相關(guān)設(shè)計計算 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） （1） 弄清楚鋁合金車輪模具結(jié)構(gòu)，明白各部分名稱與作用 （2） 繪制出車輪模具圖、關(guān)鍵零部件圖及組裝等圖紙； （3） 學(xué)習(xí)鋁合金車輪模具設(shè)計的方法，并應(yīng)用其方法設(shè)計選用車輪及模具中的各部分； （4） 對車輪參數(shù)進行校核，驗證其是否符合工作要求； 3. 本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 設(shè)計鋁合金車輪鍛造工藝與模具方案，完成相關(guān)裝配及零件圖； （1） 確定鍛造工藝方案 （2） 完成鍛造毛坯設(shè)計 （3） 設(shè)計鍛造工步模具結(jié)構(gòu) （4） 完成一張 A0 模具總裝配圖，一張 A0 底板部件裝配圖 （5） 完成上、下模板，上、下模芯及導(dǎo)柱導(dǎo)套等重要零件圖合計兩張 A0 （6） 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書一份 三、論文（設(shè)計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； 以某型鍛造鋁合金車輪作為研究對象，設(shè)計車輪的鍛造工藝，規(guī)劃預(yù)鍛與終鍛工步及相應(yīng)毛坯，完成相關(guān)模具設(shè)計，完成相應(yīng)的模具裝配圖以及部分零件圖，并對模具進行剛度、強度等必要的校核與分析。 (1) 根據(jù)提供的車輪產(chǎn)品圖紙，進行工藝分析； (2）選擇合適的分模面、圓角半徑、拔模斜度、飛邊槽、機加工余量等制定鍛 件圖； (3）根據(jù)鍛件圖，進行工藝計算、確定工藝方案，選擇合適的鍛造設(shè)備； (4）根據(jù)車輪鍛件圖進行工步設(shè)計，并進行尺寸計算； (5）設(shè)計鍛造模具，繪出裝配圖、零件圖； (6）裝配圖應(yīng)能清楚表明各零件之間的裝配關(guān)系、動作過程、配合尺寸精度、 零件數(shù)量、序號、零件材料等要求； (7）零件圖應(yīng)清楚表明尺寸精度、形狀和位置精度、表面粗糙度、材料、熱處 理等要求； (8）設(shè)計計算說明書應(yīng)條理清晰、計算準(zhǔn)確，以說明整個設(shè)計順序和過程。 2. 論文（設(shè)計）進度計劃, 第 1 周：熟悉題目，明確任務(wù)，查閱相關(guān)資料第 2 周：對資料進行分析總結(jié) 第 3 周：擬定工作內(nèi)容與初步設(shè)計方案第 4 周：撰寫開題報告，進行開題 第 5 周：完成鍛造工藝規(guī)程設(shè)計第 6 周：根據(jù)輪型設(shè)計鍛造毛坯 第 7 周：進行毛坯設(shè)計相關(guān)計算，完成毛坯圖第 8 周：根據(jù)毛坯設(shè)計模具型腔 第 9 周：設(shè)計模具工裝，完成裝配圖第 10 周：完成相關(guān)校核計算 第 11 周：對主要零件進行細節(jié)設(shè)計，完成零件圖第 12 周：整理相關(guān)設(shè)計資料，撰寫說明書 第 13 周：完成設(shè)計說明書初稿 第 14 周：修改完善說明書，完成英文資料翻譯第 15 周：修改完善說明書 第 16 周：做 PPT，準(zhǔn)備答辯相關(guān)材料 四、需要閱讀的參考文獻 1.王祝堂. 鋁加工業(yè)風(fēng)云回眸［N］． 中國有色金屬報，2014-01-16( 006) ． 2. 李鳳軼，周江.鋁合金鍛造技術(shù)［M］． 北京: 冶金工業(yè)出版社，2012:15-17. 3. 王祝堂. 鋁合金鍛件還有發(fā)展空間( 下) ［N］.中國有色金屬.2012-03-08( 006). 4. 李鳳軼，周江.鋁合金鍛造技術(shù)［M］． 北京: 冶金工業(yè)出版社，2012:18-20. 5. 鍛造鋁車輪的生產(chǎn)工藝簡介及應(yīng)用現(xiàn)狀，劉智沖，勾春宇，常海平《汽車零部件》2012(8):12-14. 6. 模具設(shè)計與制造.許樹勤北京:電子工業(yè)出版社,2014:05-09. 7. 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YOSHIMURA H，TANAKA K． Precision forging of aluminum and steel ［J］．Journal of Materials ProcessingTechnology，2000( 98) : 196,204. 文獻綜述 摘要：車輪輪輞的類別、特點及使用車輪輪輞有以下幾種主要類型: 平式輪輞、半深式輪輞和深式輪輞。為了便于輪胎的拆裝，除了深式輪輞外，所有輪輞均有可以拆卸的 擋圈或者輪輞可以分解。為了這個目的，深式輪輞具有較深的凹槽。目前載重輪胎仍廣泛使用平式輪輞。重型汽車有的采用斜底平式輪輞。 關(guān)鍵詞：車輪輪輞，擋圈，平式，半深式，深式。 從文獻一，三中可以得出：鋁合金輪轂精鍛技術(shù)是繼傳統(tǒng)的重力、擠壓、低壓等鋁合金車輪鑄造工藝后，國內(nèi)鋁合金車輪生產(chǎn)工藝技術(shù)全新變革。此技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品力學(xué)性能比常規(guī)低壓鑄造工藝的要高 18%以上，材料可節(jié)約 15%以上，可以大大降低與杜絕常規(guī)低壓鑄造的通病問題，是國際上較具競爭力的新技術(shù)，有較好的市場應(yīng)用前景。中信戴卡股份有限公司是 2003 年在國內(nèi)率先引進全自動化鍛造鋁合金輪轂生產(chǎn)線的廠家。借助歐美的先進設(shè)備，擁有先進的全自動化鍛造生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線將傳統(tǒng)的鍛造工藝與現(xiàn)代先進成形設(shè)備的完美結(jié)合，高效地生產(chǎn)高強度、高質(zhì)量的高級轎車和高端卡車精鍛鋁合金輪轂。對于車主而言，若想提升車輛的性能， 在著手對車輛進行改裝時，所要關(guān)注的不應(yīng)僅僅是輪胎，車輪在車輛改裝升級方面也扮演著相當(dāng)重要的角色。文獻二指出好的車輪不僅應(yīng)該質(zhì)量小、強度高，還應(yīng)該能夠利用空氣動力學(xué)原理，將氣流導(dǎo)入制動器散熱。所以，選擇車輪也大有講究。鋁合金車輪有許多款式，以配合不同車型與個人喜好，有跑車款的大直徑五輻、星狀輪輞，也有端莊的六輻、八輻輪輞，有網(wǎng)狀輪輞，有滿輻孔狀輪輞等。輪款式的變化，是目前汽車裝飾的主流。以桑塔納轎車為例，20 世紀 80 年代以七輻條全涂為主，90 年代初是密網(wǎng)狀，現(xiàn)在流行的是海星狀立體造型的五輻條鋁輪轂。雖然不同的車種有其特定的輪轂款式，比如說，三爪適合卡車及“微的”。但如果試著將這款輪轂裝到中檔轎車上，意想不到的魅力頓時展現(xiàn)出來了，所以撇開定規(guī)，自由選擇也不失為一種好方法。彩色的車輪，是車輪消費的一種新趨勢。黑色或紅色的車身配上金色的車輪顯得豪華，深藍色車身與白色車輪的組合給人輕松的感覺。此外還有在同一只車輪上使用兩種色調(diào)的，或是車身與車輪采用同一種顏色的，或采用對比色的。總之，車輪的變化天地是無窮無盡的，只要細心去找，總能發(fā)現(xiàn)中意的產(chǎn)品。但選購產(chǎn)品時必須找到安裝性能上與自己所開車輛相匹配的車輪型式。大型轎車體積較大，要避免輪轂盤面設(shè)計過于纖細。 從文獻四、五可以得出：車輪輪輞的類別、特點及使用車輪輪輞有以下幾種主要類型: 平式輪輞、半深式輪輞和深式輪輞。為了便于輪胎的拆裝，除了深式輪輞 外，所有輪輞均有可以拆卸的邊緣( 擋圈)或者輪輞可以分解。為了這個目的，深式輪輞具有較深的凹槽。目前載重輪胎仍廣泛使用平式輪輞。重型汽車有的采用斜底平式輪輞。平式輪輞有一個或兩個可拆卸的邊緣( 擋圈)和圓筒狀的著合部分，用以固定外胎胎圈。由于負荷量和行駛速度的提高，這種結(jié)構(gòu)的輪輞已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代車輛的要求了。所以近年來，載重輪胎已廣泛采用斜底式寬輪輞代替平式輪輞。這種寬輪輞與平式輪輞不同之處是，輪輞寬度增加，并且底部傾斜，這樣使得外胎胎圈在輪輞上著合的緊密性提高了。其次，寬輪輞也可以提高輪胎工作的安全性、耐 用性和負荷量。所以高負荷量的載重輪胎，尤其是簾布層數(shù)較多的輪胎, 采用寬輪輞具有很多優(yōu)點。目前，在國外寬輪輞的應(yīng)用已經(jīng)較為普遍，如美國的載重汽車已全部使用, 這種輪輞不僅比舊式輪寬一英寸左右，同時底部有 5°傾斜角，非常有利于輪胎穩(wěn)固在輪輞上。我國新設(shè)計的車輛也采用了寬輪輞。采用寬輪輞后，輪胎斷面寬也稍有增加。寬輪輞的中型輪胎，其胎側(cè)另有標(biāo)記，以免用于窄輪輞而影響其使用壽命。每種輪胎都有一定的能保證最大行駛里程的輪輞寬度，輪輞寬或減窄對行駛里程都有一定的影響。而影響輪胎與輪輞配合關(guān)系的主要參數(shù)是輪輞寬和輪胎斷面寬的比值，即 C/B 值。在改進汽車、路面和輪胎的過程中，此比值不是一個常數(shù)，現(xiàn)代載重汽車取為 0.70 ～ 0.78。隨著輪輞寬度的增加，輪胎壽命也得以延 長，行駛平穩(wěn)性也會得到改善。如此比值由 0.65 增加到 0.73 時，輪胎壽命大約延 長 15% ～ 20% 左右。不過輪輞寬增大得過多，會使胎面磨耗不均勻。半深式輪輞用于輕型載重汽車。深式輪輞用于乘用車。對開式輪輞在載重汽車和乘用汽車上都有應(yīng)用。帶隔環(huán)的對開式輪輞用于裝調(diào)壓輪胎的越野汽車。拱形輪胎和橢圓形輪胎用的輪輞有各種結(jié)構(gòu)，但是都具有夾輪胎胎圈的裝置，因此，使輪胎在輪輞上著合時具有密封性，輪胎胎圈耐用。寬斷面輪胎和拱形輪胎用輪輞的主要特點是，輪輞比較寬，大約比其它輪胎的輪輞寬 1 倍左右。每一種規(guī)格輪胎都有一定保證使用性能的輪輞。輪輞的寬度對輪胎的使用壽命影響很大，輪輞過寬或過窄，輪胎的行駛里程都會降低。在使用中可選用較寬的輪輞盡量不要用窄的輪輞代用。過窄的輪輞， 容易造成輪胎子口折斷，胎肩脫空、花紋裂口、磨耗不勻等現(xiàn)象，寬輪輞不僅降低輪胎胎面磨耗，同時輪胎斷面曲率隨之減小、胎壁的撓曲變形減小，相應(yīng)簾線應(yīng)力和簾線間橡膠內(nèi)剪切應(yīng)力減小，從而改善輪胎的工作條件。 文獻六、七、九可以看出：車輪的常用材料主要有鋼和鋁合金，另外日本還有外觀新穎的塑料制車輪，不過還未普及，目前暫時只用于微型車。在改裝市場里最流行的輪轂當(dāng)然是鋁合金車輪，以往滲鎂技術(shù)還未普及的時候，有些車輪強調(diào)是鎂合金制造，現(xiàn)在已經(jīng)不用再強調(diào)了，因為大多數(shù)的合金車輪都已加滲了鎂元素，而且由于采用了鍛冶技術(shù)，現(xiàn)在高檔的鎂鋁合金車輪比純鎂合金車輪更輕而硬。鎂鋁合金車輪除了美觀之外，另一個主要優(yōu)點就是重量輕。鋁合金車輪的旋轉(zhuǎn)慣性較鋼制重輪轂小得多，所以裝上合金車輪可令汽車的加速、制動、轉(zhuǎn)彎都更加靈敏，就像人們脫去笨重的皮鞋改穿充氣的超輕跑步鞋去跑步一樣，輕的車輪會讓發(fā)動機提速更快，所以有“車輪減輕 1kg 相當(dāng)于車身減輕 5kg”的這種說法。除了在平坦公路上的出色表現(xiàn)外，輕的車輪還可讓顛簸路面上乘車的舒適性提高，因為車身的平穩(wěn)性很大程度上取決于簧載質(zhì)量（指車身）與非簧載質(zhì)量（指車輪和搖臂等）的比 值，簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量的比值相差大，乘坐越舒適。而且，由于車重對于車的平地加速、制動、轉(zhuǎn)彎性能都有負面影響，所以車身在減重之余，非簧載質(zhì)量總是越輕越好。此外，鎂鋁合金車輪還有散熱好的優(yōu)點，一方面是因為鎂鋁合金這種材料吸熱和散熱都容易，可把制動盤傳過來的熱量吸收，再散發(fā)到空氣中，另一方面則是因為合金的強度大，輪輻比較窄，可以留出更多的空間用以通風(fēng)并容納大型的制動鉗和制動碟。它的出現(xiàn)其實是由于 20 世紀 70 年代以前的落后制造工藝所致， 其好處是一方面制造容易，因為外框可用鋼片卷成；另一方面方便維修和多型號互換，比如同一型號的輪輻可配寬窄不同的外框，令生產(chǎn)成本進一步降低。到了現(xiàn) 在，多件的車輪因為零件數(shù)多，生產(chǎn)工序多，而且外表看起來有精密、高貴的感 覺，所以價格比一件式的輪轂還要貴得多，但多件的車輪通更重，而且剛度比不上鑄造車輪。 從另外幾個文獻中可以知道：在鍛造的過程中，材料經(jīng)過不斷的沖壓，在成形之后，其結(jié)構(gòu)會變得非常緊密扎實，壓鑄模而成形，可以承受較高的應(yīng)力，也就是 說，如果車子輾過路面坑洞，鑄造的車輪可能變形了，而鍛造式的車輪卻有可能安 然無恙，其次，因為鍛造鋁車輪結(jié)構(gòu)緊密、能承受高應(yīng)力，在造形設(shè)計上，它可以設(shè)計出比較活潑的細輪輻，比較不用擔(dān)心承載能力不夠強當(dāng)尺碼相同時，它的重量也可以比鑄造輪框輕，如此一來可以提高整車的“承載質(zhì)量/非承載質(zhì)量比”，車子無須作其它調(diào)整或改變，操控性能就可以提高。