汽車零件鑄造用金屬模設計與加工【畢業(yè)答辯ppt】

1、設計題目：汽車零件鑄造用金屬模設計與加工,,,緒論,一、課題背景 本次論文是以汽車剎車盤金屬型模具為例，從理論上系統(tǒng)的分析了金屬型重力鑄造模具的設計過程，為今后此類模具的設計打下理論基礎。 模具是工業(yè)生產的基礎工藝設備，其中鑄造模具技術已成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志之一，不僅為國民經濟的各行各業(yè)服務，也直接為高新產業(yè)化服務，并大量采用高新技術，模具已成為高新技術產業(yè)的重要組成部分。 汽車產業(yè)

2、作為我國的支柱產業(yè)之一，近年來發(fā)展迅速，對剎車盤的需求量也非常巨大。,選題意義,二、選題意義 剎車盤是汽車制動系統(tǒng)的重要組成部分，制動性能的好壞直接關系到汽車能否安全、高速行駛。隨著汽車產量增加、行駛速度逐漸加快，我國已經成為世界上交通安全問題最嚴重的國家之一。雖然解決交通安全問題依賴于加強管理、使用汽車安全技術等，但最基本和根本的問題仍然是提高制動器性能。,汽車剎車盤金屬型鑄造模具設計過程,1 剎車盤產品三維造型2 剎車

3、盤鑄件鑄造工藝3 模具設計過程4 總結,產品三維造型,三維產品造型就是根據(jù)汽車剎車盤零件的二維工程圖紙，用PRO/E軟件進行三維建模，形成零件的三維圖。 剎車盤二維圖,,,剎車盤三維造型,,剎車盤三維造型,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，應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，加工余量不在產品三維造型過程中考慮。汽車剎車盤的鑄造工藝如下圖所示。,鑄造工藝圖,,鑄造工藝圖,分型面的設計原則,當模具的總體結構確定以后，首先要明確的是模具分型面。從經驗來看，正確選擇分型面是設計合理結構的重要條件之一，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系?？偨Y以往的設計經驗，將復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中已得到充分的證實。 ①選擇的分型面應保證金屬型能順利開型和取

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。對復雜曲面，可將鑄件以不顯著的局部失真，或者用局部鑲嵌件來改成折面。 ③選擇分型面時，應使砂芯數(shù)量少。若必須采用砂芯，應使砂芯安裝方便，定位準確，固定牢固。 ④選擇分型面時，

6、應使鑄件的基準面和大部分加工面在同一個半型內，分型面不要位于基準面上。 ⑤分型面應避免開在轉接圓角處，則必須避免產生鑄型尖角。,,（1）分型面的確定：分型面是鑄件造型時必須首先考慮的問題，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。對于剎車盤零件來說，是簡單的平面分型，處理起來比較容易。分型面完成后，即可全面進行起模斜度和圓角特征的處理。（2）加工余量：剎車盤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，為了保證機械加工后產品的規(guī)格尺寸，根據(jù)GB/T6414- 1999的規(guī)定，在每個加工面上要求的機械加工余量等級為F，要求的機械加工余量值為2．5㎜，同時鑄件的一般公差為CT8（根據(jù)標準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。剎車盤鑄件分型面設計完成后，就可以沿起模方向加起模斜度。本次設計中鑄件型腔內壁起模斜度一般采

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

9、圖,剎車盤鑄件三維視圖,,型砂的選擇,高質量的型砂具有為鑄造出高質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，鑄件的大小、厚薄、澆注溫度、金屬液壓頭、砂型緊實方法、緊實比壓、起模方法、澆注系統(tǒng)的形狀、位置和出氣孔情況，以及砂型表面風干情況等的不同，對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量和造型工藝的濕型性能有水分、透氣性、強度、緊實率、變形量、破碎指數(shù)、流動性、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。效仿第一汽車廠選用的型砂，對于灰鑄鐵中小件，型砂的性能含水量為4.0～4.8%，透氣率大于70，濕壓強度65～90kpa，膨潤土量為1.1﹪，有效煤粉為1.74﹪。,模具設計原則,對鑄造用復雜模具設計而言，必須先進行鑄造工藝分析，再進行方案的總體設計，最后進行各單一模具的設計。根據(jù)此原則，在各單一模具設計之前，要設計金屬型鑄造模具的總體結

11、構。模具的設計原則：1.根據(jù)零件的形狀、結構及不同部位的要求，確定澆注位置。對金屬型鑄造而言，鑄件的澆注位置、金屬液的凝固順序、模具澆注系統(tǒng)的設計等諸多因素均會對鑄件的最終質量產生很大影響。澆注位置是指澆注和凝固時鑄件所處的方向和位置。2.模具的總體結構：當鑄件的澆注位置確定以后，對金屬型鑄造而言，還需確定個部分的成形方法，也就是說，鑄件的外形及內腔是由何種方式成形的。對金屬型鑄造而言，國內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,運用AUTOCAD2010畫出砂芯的二維圖,砂芯三維造型,,澆注系統(tǒng)設計,根據(jù)工藝設計的原則，澆注系統(tǒng)應滿足以下要求：控制金屬液流動的速度和方向，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應平穩(wěn)、均勻，以避免夾帶空氣、產生金屬氧化物及沖刷鑄型；澆注系統(tǒng)應具有除渣功能。根據(jù)以上要求，剎車盤鑄造時采用底注式澆注系統(tǒng)，且采用封閉—開放式設計：阻流截面設在直澆道下端，阻流截面以上封閉，以下開放。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)最小截面積的計算,金屬型澆注系統(tǒng)最小截面積的計算公式如下： 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—澆注時間，sρ—液態(tài)金屬的密度，g/ —充填整個型腔的平均計算壓頭，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)鑄件材質鑄鐵HT250材料的 ρ=7.3 g/ ，因而鑄件重量為9.35kg，同時，澆注系統(tǒng)重量估計為鑄件重量的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)結構、澆注方式及合金性質等因素有關，在充型過程中，該值不穩(wěn)定，根據(jù)經驗查表確定u值取0.48。 （3）t值的確定 澆注時間是金屬型鑄造的一個重要工藝參數(shù)，按下式計

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，即鑄件最高最遠點到直澆道中心線的水平距離，

16、mmα一壓力角(°)取L=250mm， α=10°，計算得 =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( )、內澆道( )的截面積比決定了澆注時金屬液的流動狀態(tài)和充型狀態(tài)，對鑄件的質量有重要影響。在底注式工藝條件下，開放式澆注系統(tǒng)能有效避免紊流，充型平穩(wěn)，鑄件缺陷少，而且對型腔、型芯的沖刷輕，對鑄件的質量最為有利。金屬型鑄造宜采用開放式澆注系統(tǒng)，澆口比取2：1.5：1較為適宜。 所以，根據(jù)生產經驗數(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，并且設計單獨的澆口杯，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，長度為環(huán)繞鑄件半周。內澆道截面為扁平形，長度為20mm。,澆口杯,為了增加澆注時金屬液的壓力，設計單獨的澆口杯，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、,,冒口設計,由鑄件熱節(jié)來確定冒口的尺寸得，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為冒口補縮處的熱節(jié)圓直徑，H為冒口高度。當鑄件熱節(jié)所處的高度不大而水平尺寸較大要求冒口橫向補縮時，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—鑄件縮孔可能產生處(即熱節(jié))內切圓直徑(mm)。 冒口高

20、度H=1.5D=1.5×17=26(mm) 從生產實際情況來看，冒口高度不應小于60mm，故將冒口高度調整為65mm，長度為1／4圓周，對稱安放在鑄件直澆道兩側最遠、最高處。,模具的排氣,金屬型鑄造過程中，會產生大量的氣體，這些氣體必須及時排出，否則會使鑄件產生氣孔、針孔、澆不足等鑄造缺陷，如何排出鑄造過程中產生的氣體是金屬型模具設計過程的一個重要課題。金屬型鑄造的氣體來源主要有以下3個方面： ①澆注時液流不穩(wěn)

21、而卷進的氣體。 ②金屬液凝固時析出的氣體。 ③砂芯受熱而導致粘接劑分解而產生的氣體。 金屬型模具本身沒有透氣性，排氣系統(tǒng)設計不好就會使鑄件產生冷隔、澆不足、氣孔等缺陷。冒口可以起到排氣作用。另外，在下模分型面處設置扁縫形排氣槽，扁縫寬度為15mm,深度為0.5mm。,結論,通過對汽車剎車盤金屬型模具的設計，大致可以了解到鑄造金屬模具的理論分析是一個十分復雜的問題，它融會貫通了鑄造工藝學、金屬熱力學、材料

22、力學等多個學科的知識。本次對剎車盤模具的設計只在某些方面進行了研究，大體上為金屬型模具設計過程總結了一個基本的設計過程?；趯δ＞叻矫媪私馍跎?，做的設計不是很全面。但通過此次設計希望大家可以對金屬型模具設計過程有所了解和幫助。,大學本科的學習生活即將結束。在此，我要感謝所有曾經教導過我的老師和關心過我的同學，他們在我成長過程中給予了我很大的幫助。本文能夠順利完成，要特別感謝我的導師郭永生老師，感謝各位在座的老師的關心和幫助。最后向所有