镁铝合金汽车轮毂压铸模成型设计

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1、工学院毕业设计（说明书）题目：镁铝合金汽车轮毂压铸成型模具设计专业：机电技术教育班级：074班姓名：李乐学号：1664070412指导教师：陈丰日期：2010-12-202目录引言11.镁合金概述11.1镁合金的优点11.2镁合金的缺点31.3镁合金轮毂的应用32.压铸成型基础52.1热压室压铸机压铸的基本原理与工艺过程52.2压铸成形的优缺点52.3压铸成形的缺点62.4压铸件的结构要求63.镁铝合金汽车轮毂的三维造型设计73.2轮毂设计的一般原则83.3汽车轮毂基于pro/E的实体建模83.4基于pro/E的镁合金轮毂三维造型检测114

2、.分型面的建立135.汽车轮毂模具系统的设计与实现175.1基本的设计术语175.2汽车轮毂模具方案176.压铸机的选择236.1压铸机的选择方法236.2图表示247.轮毂用材料的选用257.1镁合金挤压铸造轮毂的数值模拟应用277.2合金凝固过程的数值模拟287.3挤压铸造轮毂所需的工艺参数298.挤压铸造镁合金轮毂的数值模拟318.1模拟前期处理318.2有限元分析328.3修改浇口尺寸和充型速度后充型速度场368.4充型温度场分析388.5凝固过程模拟分析40结论40参考文献：42致谢412镁铝合金汽车轮毂压铸成型模具设计机电技术教

3、育074班李乐指导教师陈丰摘要：轮毂作为车辆上的高速运动旋转部件，重量减轻可以有效的降低能耗、改善整车的加速及制动性能、提高驾乘舒适性及安全性等优点。本研究通过镁合金材料AZ91D实现轮毂的更新换代和轻量化。通过pro/E软件对轮毂结构进行再设计，采用挤压铸造成形技术。并通过有限元分析针对镁合金成型工艺进行数值模拟，有利于模具设计和铸造工艺的改进，避免了无谓的模具修改，提高了试模的成功率，大大缩短了新品开发周期，降低了试模费用，产品质量得到了保障。关键词：镁合金轮毂，pro/E，模具设计，压铸充型，数值模拟引言为推动镁合金在轮毂上的合理应用

4、，本研究对镁合金材料的轮毂进行了工艺分析，优化轮毂结构，降低服役应力峰值，提高轮毂使用安全性。同时采用数值模拟软件ANYCAST对镁合金轮毂挤压铸造过程的充型速度场、温度场、凝固时间与铸件缺陷形成的关系进行研究，确定最佳挤压铸造工艺参数。根据分析模拟的结果，确定了轮毂的最佳结构形式及浇注系统，进行挤压铸造模具设计。研究结果如下：1.对结构再设计的轮毂进行有限元分析，分析轮毂模具厚度、截面质量、拔模斜度，对轮毂的结构设计具有重要作用。2.在浇注温度800℃，模具预热温度400℃，冲头压射速度0.5m/s，保压压力100MPa的条件下，充型液流

5、速度均匀，充型状态良好，完成充型后的铸件温度分布均匀；铸件凝固平稳迅速，按照设计的顺序完成凝固；铸件内部质量较好，产生的少量缺陷集中在浇注系统，可机械加工去除。镁合金替代铝合金，不仅质量可减轻25%，在结构方面，应力分布更加均匀，更适合轮毂的运动；并且轮毂的制造方式的改进，使得生产更为简得率大于52%生产效率也有所提高。1.镁合金概述1.1镁合金的优点镁合金作为目前最轻的金属材料，具有许多优点[1,2]化学成分见表1.1.1：表1.1.1工业AZ91D的名义化学成分元素ALZnMnSiFeCuNiBeMg质量分数%8.950.6320.26

6、10.0220.00030.00180.00050.0003余量4545镁合金重量轻，密度为1.68-1.90g/，约为铝合金的64%，锌合金的27%，钢的23%，是轻型的金属结构材料之一。在汽车构件中的应用潜力[3]如表1.2表1.2汽车用典型构件的重量及镁合金减重潜力材料发动机齿轮箱+离合器油盘车轮发动机架铸铁kg32铝合金kg23.521.5+532317.5钢kg3625镁合金kg1915+321815减重kg138.51182.5减重比%4019323314②镁合金具有很高的比强度高、比刚度和比弹性模量，比刚度接近铝合金和钢，远高

7、于工程塑料，在铸造材料中仅次于铸造钛合金和高强结构钢。③镁合金具有良好的阻尼减震性，受力时能产生较大的弹性变形，因而在受冲击载荷和振动时能吸收较大的能量。镁合金的弹性模量低，约为45000MPa，因此具有良好的能量吸收能力。在弹性范围内，镁合金件受到冲击载荷时吸收的能量比铝合金件大1倍，所以镁合金具有良好的抗震减噪性。图1.1.1④镁合金具有良好的压铸性能，抗拉强度和铝合金相当，一般可达到250MPa，最高可达到600MPa以上,屈服强度、延伸率也和铝合金接近。力学性能见图1.1.1和图1.1.2。⑤镁合金件具有良好的机械加工性能，镁合金可

8、以很高的速度进行切削加工，其相对能耗低于其他金属。镁合金件的切削速度可比铝合金件提高50%，加工能耗比铝合金件低50%。图1.1.24545⑥镁合金具有良好的电磁屏蔽性、防辐射性