汽车轮毂的结构与模具设计-开题报告

纸， 明书全套毕业设计均有 毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 指导教师姓名 职称 实验师 从事 专业 汽车服务 是否 外聘 是 否 题目名称 汽车轮毂的结构与模具设计 一、 课题研究 现状 ， 选题的 目的、 依据和意义 1、 研究现状 作为汽车最重要的安全部件 ， 轮毂承受着汽车和载物质量作用的压力 ， 受到车辆在启动 、 制动时动态扭矩的作用 ， 还承受汽车在行驶过程中转弯、凹凸路面、路面障碍物冲击等来自不同方向动态载荷产生的不规则交变受力 。 轮毂的产品质量和可靠性不但关系到车辆和车上人员、物资的安全性 ， 还影 响到车辆在行驶中的平稳性、操纵性、舒适性等性能 ， 这就要求轮毂的尺寸和形状精度高、动平衡好、疲劳强度高、刚度和弹性好、质量轻、美观、材料可回收等 。 内研究现状 为了节能降耗 ， 减少废气排放 ， 提高驾乘舒适度和车辆动力学性能。现代汽车正在向轻量化方向发展 ， 从结构材料的角度出发 ， 实现车辆轻量化的主要手段是采用具有高比性能的轻质材料替代传统 材料 ， 目前广泛应用于汽车轮毂的材料主要是铝合金和镁合金。 随着我们国家公路设施的迅猛发展 ， 铝合金轮毂开始在全国范围内得到推广 ， 并且发展迅速。2002年 ， 我国轿车铝合金轮毂的装 车率已接近 45%。伴随着中国汽车工业的快速发展 ， 我国铝合金轮毂行业出现强劲增长势头 。 经过十几年的艰苦努力 ， 年生产能力已超过了 6500万件 。 已成为了世界铝合金轮毂生产大国 。 与世界先进水平相比 ， 国内企业在铝合金轮毂的设计开发和制造技术方面尚存在较大的差距 ， 总体的生产技术和装备水平、产品的设计水平、产品的技术含量和质量水平还有待进一步的提高 。 镁合金是最轻的金属结构材料 ， 具有低价格 ， 高比性能、比强度和比刚度。突出的阻尼减振性能等特点 ， 将镁合金用于汽车 ， 摩托车结构 ， 特别是高速运动构件能降低车辆自重及燃油消耗 ， 降低车 辆的振动和噪声 ， 提高车辆的加减速动力学特性 ， 既能达到节能环保的目的 ， 又能较显著改善车辆的驾乘舒适度。 在国内 ， 上海汽车公司最早将镁合金应用在汽车上 ， 目前桑塔纳轿车镁合金变速器外壳年用镁量达 2000t 以上。东风汽车公司开发的轿车用非承重镁合金零件有变速箱壳、离合器壳、变速箱盖等 ， 其中镁合金变速箱壳体质量仅为 取代了 铝合金壳体 ， 年产量达到 6 万件。长安汽车公司生产的变速器、上下箱体延伸体和缸罩等 7 种零件已通过台架试验和道路试验 ， 2004 年已大批量装车进入市场。 我国科技部也在“十五”国家科技攻关 计划中特别提出了“镁合金开发应用和产业化 ” 重大项目。 轮毂的铸造工艺有低压铸造法 、 重力铸造法 、 压力铸造法 、 挤压铸造法 、 轮毂的成 形 工艺主要有挤压铸造和 低压 铸造。 我 国从 20世纪六七十年代开始发展挤压铸造 ， 20世纪九十年代 ， 运用于摩托车行业 ， 使挤压铸造得到了飞跃发展 ， 已形成年生产 300千万只摩托车铝轮毂的能力。目前国内外生产的大型受力零件有：重 我国低压铸造工艺发展得较晚 ， 1955年天津拖拉机制造厂采用压缩空气紧密制造铝合金型板 ，1958年上海邮电器材厂应 用了低压铸造工艺 ， 六十年代这一工艺在北京、天津、上海、辽宁等地得到了一定程度的发展。 1978年以来 ， 一机部、六机部、八机部等相继召开低压铸造经验交流会 ， 介绍了国内先进的低压铸造设备和工艺。 纸， 明书全套毕业设计均有 外 研究 现状 国外对轮毂材料的研究发展的比较迅速。 20世纪初 ， 当钢铁制汽车轮毂已经运用的很成熟的时候 ， 一些赛车爱好者 ， 为了追求速度与灵活性 ， 而把汽车变得更加“轻量化” ， 就将钢制辐条式轮毂与铝质轧制轮辋相结合的车轮装上汽车。从此 ， 汽车轮毂进入了另一个时代 铝合金轮毂时代。1945年以后 ， 汽车厂商纷纷开展批量生产铝合 金轮毂的研究。德国是世界上最早开始制造铝合金轮毂的国家早在 20世纪 20年代就开始用砂型铸造赛车用铝合金轮毂 ， 其设计与制造技术一直走在世界的前列。 20世纪 50年代末 ， 联邦德国还 12只能少量的生产铝合金轮毂 ， 到了 70年代后 ， 他们开始在小汽车上大量使用铸造铝合金轮毂 ， 开创了新的局面。 世界各国近年来都高度重视对镁合金的研究与开发 ， 加强镁合金在汽车等交通工具上的应用开发和产业化研究。 自 1990年以来 ， 美国、日本、德国、澳大利亚等国家相继出台了自己的镁合金研究计划 ， 把镁合金列为 21世纪研究与开发的重点项目。 北美是汽 车用镁量最大的地区 ， 其次是欧洲、日本和韩国。在北美一些车型上 ， 镁合金用量大约为 ， 美国通用、福特、克莱斯勒等三大汽车公司用镁量均呈逐年增长趋势。在欧洲一些车型上 ， 镁合金用量大约为 。 国外的 挤压铸造工艺是 1937年由前苏联发明的 ， 20世纪五六十年代 ， 先后传入我国和世界各地。挤压铸造技术的发展与挤压铸造机技术的发展密切相关。 20世纪 80年代 ， 日本宇部公司开发成功 日前已销售 300多台；日本丰田公司的轮毂厂拥有 14台 年产 400多万只高档汽车铝轮；日本的日产汽车、马自达、 低压铸造最早由英国人 910年提出并申请专利。其目的是解决重力铸造中浇注系统充型和补缩的矛盾。低压铸造真正被推广应用时在“二战”以后 ， 由于有较高的补缩压力和温度梯度 ， 有效地提高了厚大断面铸件的致密性。 1950年以后由于汽车工业的发展 ， 使抵押铸造工艺和设备有了一个飞跃。汽车轮毂由于质量要求高 ， 本身结构又适于低压铸 造 ， 而且需求量大 ， 因此极大地推动了低压铸造技术的发展。英国在 60年代率先发展低压铸造汽车轮毂 ， 其后美国、日本、西德相继发展。 2、 目的 、 依据 和意义 目的、依据： 轮毂是车辆的重要运动部件 ， 本文以汽车轮毂为研究对象 ， 基于产品研究开发的一般流程 ， 通过制定产品结构设计、工艺方案设计、模具设计的技术路线 ， 熟练掌握汽车零件设计和开发的流程 ，通过借助 对汽车轮毂结构与性能、模具造型、铸造工艺等进行设计。 汽车轮毂的成 形 工艺类型较多 ， 以挤压铸造生产镁合金轮毂的工艺方法现今多处于研究阶段。通过 研究挤压铸造的工艺特点 ， 分析总结汽车轮毂挤压铸造模具要点 ， 并通过对模具型腔进行结构设计 ， 掌握汽车轮毂模具的设计过程了解铸造的基本工艺 ， 熟练应用 绘图软件 ， 并具有一定的实验技能和生产实践知识。 意义： 资源和环境是己成为世界各国越来越突出的问题 ， 为了节能降耗、减少废气排放、提高驾乘舒适度和车辆动力学的性能 ， 现代汽车、摩托车等交通工具正在向轻量化方向发展。镁合金是现已知的最轻金属结构材料之一 ， 具有多方面结构和性能的优势 ， 越来越受到各国的青睐。轮毂作为车辆的重要运动部件 ， 它的轻量化生产有着非常重要的意义。而镁合金由于其众多优点 ， 成为轻量化发展的首选材料。但镁合金在生产和应用中还存在着诸多缺点 ， 如由于镁元素活泼 ， 镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧 ， 生产难度很大；镁合金的生产技术还不成熟和完善 ， 特别是镁合金成形技术有待进一步发展；镁合金的耐蚀性较差 ， 高温强度、蠕变性能较低等诸多问题 ， 严重阻碍了纸， 明书全套毕业设计均有 镁合金产品的生产。 铸造模具 市场异常活跃 ， 铸造产业的高速增长带来了 铸造模具 制造工业的一片兴旺。根据中国模具工业协会经营管理委员会编制的全国模具专业厂基本情况统计 ， 铸造模具约占各类模 具总产值 5%， 每年增长速度高达 25%。 模具是工业产品生产用的重要工艺装备 ， 在现代工业生产中 ，60%工业产品需要使用模具 ， 模具工业已经成为工业发展的基础 ， 许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产 ， 特别是汽车、摩托车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。而作为制造业基础的机械行业 ， 根据国际生产技术协会的预测 ， 21 世纪机械；制造工业的零件 ， 其粗加工的 75%和精加工的 50%都将依靠模具完成 ， 因此 ， 模具工业已经成为国民经济的重要基础工业。模具工业发展的关键是模具技术的进步。 在世界轻工、汽车、摩托车、 机电、仪表等市场的竞争中 ， 各国都在向高质量 ， 高可靠性、质量轻 ， 节能 ， 低成本方向发展 ， 某些零部件用传统的材料和工艺方法生产已不能适应要求。如在汽车制造业 ， 产品设计师和工艺师力争减轻车的重量。在材料方面表现为轻量化 ， 以铝、镁合金代钢(铁 )， 在工艺方面以铸代锻 ， 尤其是以压铸 ， 挤压铸造代替普通铸造 ， 低压铸造及部分锻造 ， 以达到提高毛坯的精度 ， 减少加工余量 ， 减少原材料消耗 ， 降低成本的目的。 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、 研究的 基本 内容 （ 1） 轮毂结构设计 （ 2） 轮毂成形工艺研究现状 （ 3） 轮毂成形工艺方案的确定 （ 4） 轮毂模具的设计 2、 拟解决的主要问题 （ 1） 零件 的 结构 设计 （ 2） 汽车轮毂 成形工艺的设计 （ 3） 完成 轮毂挤压铸造模具设计 纸， 明书全套毕业设计均有 三、 技术路线 （研究方法） 重力铸造 低压铸造 轮毂成形工艺确定 轮毂的挤压铸造模具设计 图纸及整理资料 挤压铸造 轮毂结构设计 轮毂成形工艺研究 及 工艺方案的确定 轮毂成形铸造工艺设计与分析 调查研究、收集资料 完成设计 纸， 明书全套毕业设计均有 四、 进度安排 （ 1） 调研、资料收集 ， 完成开题报告 第 1 2 周 (2 月 28 日 11 日 ) （ 2）轮毂 的结构方案设计第 3 4 周 (3 月 14 日 27 日 ) （ 3） 总成图及零部件图 ， 完成设计计算 ， 进行中期检查 5 8 周 (3 月 28 日 24 日 ) （ 4） 完善图纸设计 第 9 11 周 (4 月 25 日 15 日 ) （ 5） 撰写设计说明书 第 12 周 (5 月 16 日 22 日 ) （ 6） 完善设计 ， 提交指导老师审核并修改 第 13 14 周 (5 月 23 日 5 日 ) （ 7） 设计审核 、 修改 第 15、 16 周 （ 6 月 9 日 6 月 22 日） （ 8） 毕业 设计 答辩 准备及 答辩 第 17 周 （ 6 月 23 日 6 月 29 日） 五、 参考文献 1 李双寿 汽车用轻 合金轮毂的发展及展望 J铸造纵横 ， 2006， 1： 28 32 2 殷银银 热加工工艺 07 3 晓青镁合金在汽车上的应用及发展趋势 J上海汽车 ， 2005(3)： 38 4 查吉利 特种铸造及有色合金 10 5 陈芳雷 热加工工艺 01 6 李临华 机械 10 7 肖景容编 北京 :国防工业出版社 ， 1990. 8 陈荣 的汽车轮毂模具设计 2004， 03 9 张占领 平台的镁合金轮