汽车轮毂的结构与模具设计【带PROE三维】【6张CAD图纸】【优秀】

汽车轮毂的结构与模具设计

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摘  要

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，制定了产品结构设计、工艺方案设计、模具设计的技术路线。借助CAD等工具，对汽车轮毂结构设计与性能分析、并对模具造型、铸造工艺等进行了设计。

首先介绍了我国轮毂模具的现状、发展趋势及我国模具发展的新技术，其次围绕轿车轮毂模具进行设计，针对轮毂的结构特点，确定模具的型腔数目、分型面以及脱模机构。汽车轮毂的成型工艺方法较多，以挤压铸造生产轮毂的工艺方法现今多处于研究阶段。本文根据挤压铸造的工艺特点，对汽车轮毂挤压铸造模具设计进行了分析总结，并对模具型腔进行了结构设计，查阅模具设计手册，完成模具的总体设计。同时充分利用计算机绘图软件对零件进行设计, 利用Pro/E对零件进行三维造型, 并实现零件的三维装配和模具设计。通过本次设计，对模具整个设计过程有了较好的了解

关键词：模具；镁合金；汽车轮毂；挤压铸造 ；模具设计；低压铸造

ABSTRACT

This paper mainly research on automobile wheel．Based on the general process of product development，the technical route is made including product structure，process

scheme and mould．Using the software of CAD， such as the structure design of automobile hub with performance analysis, mould modelling, casting process design, etc.

China  introduced the aluminum mold wheel status quo first time, development trends and China's development of new technologies die, followed aroundthe family car aluminum wheel design tool for the structural characteristics of wheel, the mold cavity to determine the number of surface as well as from mode institutions. The method about molding process of magnesium alloy wheel is multiple．The way ofmanufacturing automobile wheel wim squeeze casting is not ripe on its research stage．Thispaper summarized main points of the squeeze casting mould，Check the manual mold design, mold choice to determine the structure of mold size, mold designcompleted. At the same time make full use of computer graphics software to design parts using Pro / E sional modeling of parts and components to achieve thethree-dimensional assembly and mold design, Through this design, the entire design process of the mold with a better understanding.

Key words: Mold；Magnesium Alloy；Automobile Wheel；Squeeze Casting；Mold Designing；Low Pessure Csting

 目  录

摘要I

AbstractII

第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 轮毂国内外研究现状1

1.2.1 国内研究现状1

1.2.2 国外研究现状2

1.3 研究的目的和意义3

1.4 设计的主要内容5

第2章 轮毂零件的结构设计7

2.1 轮毂模具设计的基本术语9

2.2 汽车轮毂模具方案的设计标准9

2.3 轮毂零件的3D设计10

2.3.1 主要外形尺寸的确定10

2.3.2 设计原则10

2.3.3 汽车轮毂轮廓三维实体生成10

2.3.4 汽车轮毂风孔的生成11

2.4 本章小结13

第3章 轮毂成形工艺介绍14

3.1 轮毂成形的工艺特点14

3.2 现行的轮毂主要成形方法及其优缺点14

3.2.1 金属型重力铸造15

3.2.2 低压铸造15

3.2.3 压铸15

3.2.4 挤压铸造17

3.3 其他成形方法18

3.4 本章小结19

第4章 轮毂成形工艺分析20

4.1 轮毂材料及性能特点20

4.2 低压铸造的性能特点20

4.3 工艺方案的确定21

4.4 挤压铸造工艺参数23

4.5 模具设计方案26

4.6 本章小结27

第5章 轮毂铸造模具的设计28

5.1 挤压模具设计的基本原则28

5.2 挤压铸造模具的工艺参数29

5.2.1 汽车轮毂模具分模面的确定29

5.2.2 凹模设计34

5.2.3 凸模设计34

5.2.4 模板设计35

5.3 模具装配36

5.4 本章小结37

结论38

参考文献39

致谢41

附录42

1.3 研究的目的和意义

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CAD、CAE等工具，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Pro/E、CAD等绘图软件，并具有一定的实验技能和生产实践知识。1.4 设计的主要内容

产品的开发，通常经过以下几道程序：产品结构设计、工艺方案设计、模具设计、

产品试样、大批生产，对于试样不合格的情况，则需要对模具、工艺方案甚至产品结构进行修整的工作。本文所研究的汽车轮毂的开发流程，分为以下几个内容：

（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

轮毂挤压铸造的模具主要由凸模、凹模、上下模板和充型速度、浇注速度等组成。由于挤压铸造技术是使液态金属在压力作用下充型，并在高压下凝固和产生塑性变形，所以能挤压出各种形状复杂的零件，本设计为了充分发挥挤压铸造技术的优点，综合考虑了各种因素，尤其是挤压铸造工艺参数、模具结构设计和零件设计，挤压铸造工艺包括涂料、模具温度、浇注温度、充型速度、浇注速度、加压压力、加压开始时间、保压时间、脱模、热处理工艺参数等。

轮毂模具设计的流程图如图1.1所示第2章 轮毂零件的结构设计

汽车轮毂主要由轮芯、轮辋、轮辐三部分构成由于轮辋按照国家标准(GB-T 3487- 2005汽车轮辋规格系列)规定的尺寸设计，对轮毂的结构再设计而言，就是通过调整辐板结构及其与外轮圈的过渡圆角。轮毂结构的基本知识：

1、轮辋：与轮胎装配配合，支撑轮胎的车轮部分。

2、轮辐：与车轴轮毂实施安装连接，支撑轮辋的车轮部分。

3、偏距：轮辋中心面到轮辐安装面间的距离。有正偏距、零偏距、负偏距之分。

4、轮缘：保持并支撑轮胎方向的轮辋部分。

5、胎圈座：与轮胎圈接触，支撑维持轮胎半径方向的轮辋部分。

6、槽底：为方便轮胎装拆，在轮辋上留有一定深度和宽度的凹坑。

7、气门孔：安装轮胎气门嘴的孔。

详细的轮毂结构可见图2.1所示整体式车轮结构。

结  论

本文通过轮毂的结构与模具设计，对此作了全面的分析，在此期间主要完成了如下工作：

1 调查研究了国内外汽车轮毂铸造模具研究现状，总结了我国现有模具工业和国际的差距，提出了改进的建议。

2 明确要求，完成整体方案设计。从提出论文起，就广泛的查阅资料，深入的了解轮毂的性能，结构设计要求等，明确模具的加工工艺流程，并通过资料总结出模具加工过程中的利弊，从而完成了本论文的整体设计方案。

3 铸件三维造型，根据轮毂尺寸参数，用Pro/e软件绘制铸件三维图形。

4 模具设计。通过轮毂尺寸参数，完成了整套模具设计，并在模具设计过程中提出了创新的思想和方法，为以后的模具生产、设计提供了借鉴和参考。在此期间采用了基于特征的实体造型方法和基于机械加工的造型方法。设计以Pro/E软件作为造型的工具。

分析对比了轮毂成型的各种工艺，确定了对镁合金轮毂进行挤压铸造生产的工艺路线，并结合挤压铸造的特点，对轮毂挤压铸造模具型腔进行了设计，建立了三维模型。挤压铸造是一种集铸造和锻造特点于一体的新工艺, 特别适合于形状复杂、带有多孔或台阶形状类零件的成形，也是一种具有较宽的适用性、较大推广价值及很有发展前途的工艺。挤压铸造充型平稳,没有湍流和不包卷气体,金属直接在压力下结晶凝固,所以铸件不会产生气孔、缩孔和缩松等铸造缺陷,且组织致密、晶粒细化,机械性能比低压铸造件高，产品既有接近锻件的优良机械性能,又有精铸件一次精密成形的高效率、高精度,且投资大大低于低压铸造法。

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