新型铝合金铸造机机架的结构设计和有限元分析【字数：9729】
目前国内外对铸造机的研究侧重点在控制及应用开发上，例如液压系统的设计研究，匀速浇注的控制以及应用领域等等，但对于铸造机的可靠、平稳、轻量化研究并不是很多。本文以新型铝合金铸造机为研究对象，利用Solidworks软件对铸造机进行了三维模型建立，并针对铸造机机架的结构进行有限元分析。通过对机架结构的分析，验证设计的合理性。满足产业技术升级的需要。新型铝合金铸造机具有以下优点1、浇注、取件、放置砂芯等环节效率更高，提高生产效率2、制造过程的自动化水平较高，有利于降低工人的劳动强度，提高产品成功率。3、改善工人的工作环境，减少生产线上对人力的需求，降低人工成本。
目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1现阶段铝合金铸造行业的状况以及存在的一些问题 1
1.2本次课题所需的的研究内容以及改进目的 3
1.3课题的研究思路以及研究方法 3
第2章 铸造机整体机架的设计 4
2.1机架结构的研究 4
2.2总体设计布局 5
2.3机架底座的结构设计 8
2.4传动方式的设计 10
第3章 机架和传动部分的分析验证 12
3.1确定传动输出扭矩 12
3.2齿轮齿条液压缸的设计及计算 13
3.3机架底座的有限元分析 17
第4章 铸造机机架部分的数字化装配设计 21
4.1研究装配设计的方式种类，选择合理方案 21
4.2装配设计的主要流程 21
4.3装配设计的校验 21
第5章 结论 23
致谢 24
参考文献 25
第1章 绪论
1.1现阶段铝合金铸造行业的状况以及存在的一些问题
随着国民经济的快速发展,人均汽车拥有量大大增加，对于汽车性能要求也逐渐提高。为了汽车轻量化的考虑，铝合金、镁合金等高性能的轻金属铸件越来越多地被应用于汽车发动机制造中。我国从上世纪六、七十年代开始逐步形成铸造机械制造业体系,经过20多年的探索和研究，机械铸造行业得到了极大的发展,进入21世纪以来铸件质量得到质的飞跃。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
到现在为止我国国内铸造生产线生产的有些产品已满足国际市场的需求，与进口产品质量相当，其中包括缸盖和发动机的缸体。逐渐满足我国工业生产的需求，同时改善了我国高端精密铸件依赖外国进口的窘境。
然而随着产品精度要求的提高，现存的铸造技术满足不了生产的需求。在此背景下倾转铸造机随之诞生，它在金属型重力铸造基础上诞生，为了适应倾转浇注工艺。一方面它既有浇冒系统简单,液体利用率高的优点,同时又兼有液体流动平稳,不易形成加渣的特点。因此为满足汽车工业轻量化以及生产成本的低廉铝缸倾转铸造机应运而生，它满足了工业发展的需求。
在20世纪中后期,由于金属型重力铸造具有工艺要求较低，铸造时发生参漏缺陷可能性低，产品本身表面质量高，尺寸精度高，设备简单容易操作等优点。其产品受到大规模的推广，逐渐占领世界汽车发动机缸盖市场，当时大部分企业均采用这种铸造方式,因此当时80%以上的铸件产品都采用金属型重力铸造。然而在重力铸造工艺中浇注的过程中不能保证产品质量,浇注环节的快慢直接导致了铸件的质量高低,而传统浇注都是人工进行的,浇注前需要反复测试金属液的浇注量,同时手动确定浇注速度,产品质量取决于认为因素，因此需要经验丰富的操作人员。这样容易导致生产效率低下，同时这也容易受到人为因素的影响,使铸件的质量并不稳定,极易产生废件。为了提高铸件的质量和产量,必需要提高对铸造过程浇注速度的控制度,若此时采用将自动浇注技术与铸造机相结合的方式来生产铸件是大势所趋。
让铸造机以合适的速度进行循环往复的倾转工作,减轻了人为控制浇注速度的难度。最具代表性的倾转铸造机是上世纪70年代由美国生产的AmpLAN型倾转铸造机,开创了倾转铸造机自动浇注的历史,并率先用在了福特汽车公司的零部件生产上,此后国内外生产的各种型号的倾转式铸造机都借鉴了其自动浇注原理。随着对倾转式重力铸造机的研发与应用的深入,09年出现了一种反倾转原理,即将浇注后模具的分型面从传统的竖直改为水平,如图11所示。
/
图11 反倾转原理
由于倾转自动浇注工艺存在诸多优点，多数国家在工业领域运用它，同时投入人力物力进行更深入研究，在此时代的大背景下，我国也投入人力物力进行研究。20世纪80年代,我国的倾转设备最开始是由国内多所重点大学的铸造设备研究专家们在研究了国外先进铸造技术的基础上联合研制的。随后,各个需要此设备的企业争相投入研发并推广使用。21世纪初,哈飞集团汽车转向器有限责任公司的苏羽平为适应新车型中铝合金铸件的需要,自主研制了一台采用金属型重力铸造工艺的手动倾转铸造机,并投入生产成功。随着21世纪我国铸造业的高速发展,为适应铸件多样化及产品大量化的需要,倾转铸造机的特点及应用也被越来越多的企业和学者关注。
为了满足我国工业发展的需求，通过不断的探索和研究，设计合理方案来提高倾转铸造机的结构稳定性，从而来提升我国的铸造工艺。其中最早的一批倾转铸造机是以哈尔滨工业大学研究的 J3412型为代表,如图2所示。其采用上下合型的模式,运用上面一端液压缸出力夹紧模具。而随着生产实际需要,将设备投产并改进后,上下模板上加上了许多凹槽或螺孔,用于模具的固定。但是由于模具需要预热,固定时间太长不利于模具的保温,所以后期又在合型机构的动静模板上加入了自锁槽,甚至后来直接不许人工定位,设备上直接就配备了模具快锁快连机构,如图3所示。由于铸件种类的不同倾转铸造机的倾转角度也随之改变，和原先的有所不同。同时相应也向多元化调整，从以往的90°发展到来的30°、60°、120°等不同的角度及方向,甚至到如今,也有双倾转铸造机的出现,可以水平竖直式的空间旋转。为了模具的涂漆和清理方便,倾转铸造机不光可以倾转整个模具,而且可以使每个合型部件倾转45°。
//
图12 倾转铸造机 图13 模具快锁块连机构
铝合金是一种有色金属，金属型重力铸造方式是其主要采用铸造方式。其浇注原理是利用重力将液态金属混合溶液从模具顶端浇口浇注下去，使其从上而下充满模具型腔。由于人工浇注速度的不均,容易使金属液体飞溅,造成模具损坏和铸件气孔、夹渣的缺陷,以及威胁人身安全等一系列问题。
为了满足铝合金铸造行业技术提升要求,解决铸造机器人在浇注、取件、放置砂芯等环节的便利性问题,及实现自动化铸造线的过度阶段,人机配合的安全性问题,进行了相关的设计。
目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1现阶段铝合金铸造行业的状况以及存在的一些问题 1
1.2本次课题所需的的研究内容以及改进目的 3
1.3课题的研究思路以及研究方法 3
第2章 铸造机整体机架的设计 4
2.1机架结构的研究 4
2.2总体设计布局 5
2.3机架底座的结构设计 8
2.4传动方式的设计 10
第3章 机架和传动部分的分析验证 12
3.1确定传动输出扭矩 12
3.2齿轮齿条液压缸的设计及计算 13
3.3机架底座的有限元分析 17
第4章 铸造机机架部分的数字化装配设计 21
4.1研究装配设计的方式种类，选择合理方案 21
4.2装配设计的主要流程 21
4.3装配设计的校验 21
第5章 结论 23
致谢 24
参考文献 25
第1章 绪论
1.1现阶段铝合金铸造行业的状况以及存在的一些问题
随着国民经济的快速发展,人均汽车拥有量大大增加，对于汽车性能要求也逐渐提高。为了汽车轻量化的考虑，铝合金、镁合金等高性能的轻金属铸件越来越多地被应用于汽车发动机制造中。我国从上世纪六、七十年代开始逐步形成铸造机械制造业体系,经过20多年的探索和研究，机械铸造行业得到了极大的发展,进入21世纪以来铸件质量得到质的飞跃。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
到现在为止我国国内铸造生产线生产的有些产品已满足国际市场的需求，与进口产品质量相当，其中包括缸盖和发动机的缸体。逐渐满足我国工业生产的需求，同时改善了我国高端精密铸件依赖外国进口的窘境。
然而随着产品精度要求的提高，现存的铸造技术满足不了生产的需求。在此背景下倾转铸造机随之诞生，它在金属型重力铸造基础上诞生，为了适应倾转浇注工艺。一方面它既有浇冒系统简单,液体利用率高的优点,同时又兼有液体流动平稳,不易形成加渣的特点。因此为满足汽车工业轻量化以及生产成本的低廉铝缸倾转铸造机应运而生，它满足了工业发展的需求。
在20世纪中后期,由于金属型重力铸造具有工艺要求较低，铸造时发生参漏缺陷可能性低，产品本身表面质量高，尺寸精度高，设备简单容易操作等优点。其产品受到大规模的推广，逐渐占领世界汽车发动机缸盖市场，当时大部分企业均采用这种铸造方式,因此当时80%以上的铸件产品都采用金属型重力铸造。然而在重力铸造工艺中浇注的过程中不能保证产品质量,浇注环节的快慢直接导致了铸件的质量高低,而传统浇注都是人工进行的,浇注前需要反复测试金属液的浇注量,同时手动确定浇注速度,产品质量取决于认为因素，因此需要经验丰富的操作人员。这样容易导致生产效率低下，同时这也容易受到人为因素的影响,使铸件的质量并不稳定,极易产生废件。为了提高铸件的质量和产量,必需要提高对铸造过程浇注速度的控制度,若此时采用将自动浇注技术与铸造机相结合的方式来生产铸件是大势所趋。
让铸造机以合适的速度进行循环往复的倾转工作,减轻了人为控制浇注速度的难度。最具代表性的倾转铸造机是上世纪70年代由美国生产的AmpLAN型倾转铸造机,开创了倾转铸造机自动浇注的历史,并率先用在了福特汽车公司的零部件生产上,此后国内外生产的各种型号的倾转式铸造机都借鉴了其自动浇注原理。随着对倾转式重力铸造机的研发与应用的深入,09年出现了一种反倾转原理,即将浇注后模具的分型面从传统的竖直改为水平,如图11所示。
/
图11 反倾转原理
由于倾转自动浇注工艺存在诸多优点，多数国家在工业领域运用它，同时投入人力物力进行更深入研究，在此时代的大背景下，我国也投入人力物力进行研究。20世纪80年代,我国的倾转设备最开始是由国内多所重点大学的铸造设备研究专家们在研究了国外先进铸造技术的基础上联合研制的。随后,各个需要此设备的企业争相投入研发并推广使用。21世纪初,哈飞集团汽车转向器有限责任公司的苏羽平为适应新车型中铝合金铸件的需要,自主研制了一台采用金属型重力铸造工艺的手动倾转铸造机,并投入生产成功。随着21世纪我国铸造业的高速发展,为适应铸件多样化及产品大量化的需要,倾转铸造机的特点及应用也被越来越多的企业和学者关注。
为了满足我国工业发展的需求，通过不断的探索和研究，设计合理方案来提高倾转铸造机的结构稳定性，从而来提升我国的铸造工艺。其中最早的一批倾转铸造机是以哈尔滨工业大学研究的 J3412型为代表,如图2所示。其采用上下合型的模式,运用上面一端液压缸出力夹紧模具。而随着生产实际需要,将设备投产并改进后,上下模板上加上了许多凹槽或螺孔,用于模具的固定。但是由于模具需要预热,固定时间太长不利于模具的保温,所以后期又在合型机构的动静模板上加入了自锁槽,甚至后来直接不许人工定位,设备上直接就配备了模具快锁快连机构,如图3所示。由于铸件种类的不同倾转铸造机的倾转角度也随之改变，和原先的有所不同。同时相应也向多元化调整，从以往的90°发展到来的30°、60°、120°等不同的角度及方向,甚至到如今,也有双倾转铸造机的出现,可以水平竖直式的空间旋转。为了模具的涂漆和清理方便,倾转铸造机不光可以倾转整个模具,而且可以使每个合型部件倾转45°。
//
图12 倾转铸造机 图13 模具快锁块连机构
铝合金是一种有色金属，金属型重力铸造方式是其主要采用铸造方式。其浇注原理是利用重力将液态金属混合溶液从模具顶端浇口浇注下去，使其从上而下充满模具型腔。由于人工浇注速度的不均,容易使金属液体飞溅,造成模具损坏和铸件气孔、夹渣的缺陷,以及威胁人身安全等一系列问题。
为了满足铝合金铸造行业技术提升要求,解决铸造机器人在浇注、取件、放置砂芯等环节的便利性问题,及实现自动化铸造线的过度阶段,人机配合的安全性问题,进行了相关的设计。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/352.html
