新型铝合金铸造机主体部分设计 【字数：8352】
为了提升国内的铝合金铸造行业的自动化水平,本文提出了新型铸造机的设计方案。新型铸造机不仅可以实现开模、合模和模具整体翻转的功能，而且可以实现开模后的错模功能，使得整个生产过程更为高效、安全。文中着重介绍了新型铸造机的工作原理及工作流程。并根据须实现的工作要求设计了构件尺寸。在确定了运动状态及受力后，设计了各构件的详细结构，并对其强度和刚度进行了校核。在完成了装配设计后进行了机构的运动仿真，验证了机构设计的合理性。
目录
绪论1
铝合金铸造行业的现状1
本课题的研究内容与目的意义2
本课题的研究思路与方法3
铸造机主体的数字化机构设计3
机构的设计3
2.1.1平行四边形机构的选择分析4
2.1.2从动臂插销的作用分析4
2.1.3臂长调整机构的分析5
2.1.4臂间距调整的问题６
机构的运动学分析，极限状态分析６
构件尺寸的初步计算7
铸造机的材料选择10
铸造机构件部分的数字化结构设计10
机构的受力分析10
主要构件的结构尺寸设计12
零件的三维建模13
主要构件的强度校核15
铸造机主体部分的数字化装配设计16
装配设计方法16
装配设计的主要流程16
装配设计校验17
铸造机主体部分设计的数字化表达18
总结与展望19
参考文献20
致谢20
1绪论
1.1铝合金铸造行业的现状
铸造铝合金指可用金属铸造成形工艺直接获得零件的铝合金，铝合金铸件类合金的合金元素含量一般多于变形铝合金的含量。形状较其他制造方法所得产品更为复杂，应用范围更加广泛。被广泛用于航空工业与汽车工业。用于制造发动机机匣，轮毂，变速箱，新能源汽车电池箱，仪器仪表壳体，各种泵体等。总体而言铸造铝合金的产量很大，并且在不断上涨中。而高端的精密铸造需求更是不断增加。
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图11 20152017年铸造铝合金行业产量分析
现有铝合金铸造方式有重力 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
浇注,低压铸造压力铸造,消失模铸造等。获得的成品具有低密度,比强度高,抗蚀性和铸造工艺性好,受零件结构设计限制小的特点。
目前我国压铸件制造行业市场集中度较低，大多数企业产能与规模均较小，整个行业内具有规模优势的企业相对较少，只有少数企业具备新产品研发、新材料使用、模具设计与制造、精密压铸件制造、数控精加工等多个生产环节的整体制造能力。多数中小型企业处于价格竞争的状态，生产效率低，废品率高，生存状态堪忧。因此，行业整体难以获得生产和研发上的产业链协同效应，不利于行业整体竞争力的提升。
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图12卧式铸造机
虽然现有铸造机装机量较大，但多为卧式，卧式铸造机出现时间较早，是金属模具出现后最早用于替代沙箱铸造的机械设备。目前的设计已十分完善，但碍于本身的结构问题，机器占地较大，工人在取件与放置砂芯时仍不方便，在实际的生产中对劳动环境的改善并不大。
小型的卧式铸造机已经可以达到自动进行开合模，翻转，冷却的程度。只需一名工人进行砂芯放置，浇铝水，取件的工作即可，生产效率高。但生产的产品规格较小，要求不高。
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图13侧面浇铸卧式铸造机
1.2本课题的研究内容与目的意义
本课题的主要研究内容是新型的铝合金铸造机。铸造成品件较大，模具体积至少为0.4*0.4*0.4米，为保证铸件内部的组织结构致密，铸造方式为重力浇注，部分情况下配合上了冷却系统。课题主要任务是铝合金铸造机的开合模机构的设计。此开合模机构承担了铸造时绝大部分动作的执行，是铸造机的功能主体。
新型铸造机的设计，是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，解决人机配合的安全性问题，改善工人的工作环境。此铸造机可以配合原有的铸造模具，作为在提高生产自动化过程中的过渡产品。
1.3本课题的研究思路与方法
设计时参考了各种浇注机的构造，不仅是铝合金，还包括铁，塑料等材料的浇注机。从实际已有的卧式，立式等浇注机出发，着重进行结构上的设计。结合各基础机构，再为实现功能进而行创新设计。
2铸造机主体的数字化机构设计
2.1 机构的设计
目前市面上的大型铸造机形态各异，但大多不具备错模功能。如图21所示，在人工放置砂芯时，因为砂芯较易损坏。放置位置出现偏差时容易导致产品报废，因此人员在操作时需要靠近模具。此时弯腰靠近铸造机，头部就在铸造机上模板附近。而铸造机模具的温度较高，工作时平均温度在300摄氏度以上，浇入铝水时温度高达600摄氏度，工作环境较差，易发生烫伤事故。
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图21放置砂芯
因此，如何使铸造机具备错模功能，让人员远离铸造机上半部分，便是重点。铸造机的主要工作流程第一要求在浇注时能够横倒，让铝水充满模具，第二在错模时能够将下模具稳定托举到工人所在的方向上。而为了避免上下模具发生倾覆的危险，同时具有变形的能力。本设计决定以平行四边形机构作为基础的框架，在连杆的连接处进行细化设计。以实现浇注过程的翻转和开合模功能。
2.1.1平行四边形机构的选择分析
目录
绪论1
铝合金铸造行业的现状1
本课题的研究内容与目的意义2
本课题的研究思路与方法3
铸造机主体的数字化机构设计3
机构的设计3
2.1.1平行四边形机构的选择分析4
2.1.2从动臂插销的作用分析4
2.1.3臂长调整机构的分析5
2.1.4臂间距调整的问题６
机构的运动学分析，极限状态分析６
构件尺寸的初步计算7
铸造机的材料选择10
铸造机构件部分的数字化结构设计10
机构的受力分析10
主要构件的结构尺寸设计12
零件的三维建模13
主要构件的强度校核15
铸造机主体部分的数字化装配设计16
装配设计方法16
装配设计的主要流程16
装配设计校验17
铸造机主体部分设计的数字化表达18
总结与展望19
参考文献20
致谢20
1绪论
1.1铝合金铸造行业的现状
铸造铝合金指可用金属铸造成形工艺直接获得零件的铝合金，铝合金铸件类合金的合金元素含量一般多于变形铝合金的含量。形状较其他制造方法所得产品更为复杂，应用范围更加广泛。被广泛用于航空工业与汽车工业。用于制造发动机机匣，轮毂，变速箱，新能源汽车电池箱，仪器仪表壳体，各种泵体等。总体而言铸造铝合金的产量很大，并且在不断上涨中。而高端的精密铸造需求更是不断增加。
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图11 20152017年铸造铝合金行业产量分析
现有铝合金铸造方式有重力 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
浇注,低压铸造压力铸造,消失模铸造等。获得的成品具有低密度,比强度高,抗蚀性和铸造工艺性好,受零件结构设计限制小的特点。
目前我国压铸件制造行业市场集中度较低，大多数企业产能与规模均较小，整个行业内具有规模优势的企业相对较少，只有少数企业具备新产品研发、新材料使用、模具设计与制造、精密压铸件制造、数控精加工等多个生产环节的整体制造能力。多数中小型企业处于价格竞争的状态，生产效率低，废品率高，生存状态堪忧。因此，行业整体难以获得生产和研发上的产业链协同效应，不利于行业整体竞争力的提升。
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图12卧式铸造机
虽然现有铸造机装机量较大，但多为卧式，卧式铸造机出现时间较早，是金属模具出现后最早用于替代沙箱铸造的机械设备。目前的设计已十分完善，但碍于本身的结构问题，机器占地较大，工人在取件与放置砂芯时仍不方便，在实际的生产中对劳动环境的改善并不大。
小型的卧式铸造机已经可以达到自动进行开合模，翻转，冷却的程度。只需一名工人进行砂芯放置，浇铝水，取件的工作即可，生产效率高。但生产的产品规格较小，要求不高。
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图13侧面浇铸卧式铸造机
1.2本课题的研究内容与目的意义
本课题的主要研究内容是新型的铝合金铸造机。铸造成品件较大，模具体积至少为0.4*0.4*0.4米，为保证铸件内部的组织结构致密，铸造方式为重力浇注，部分情况下配合上了冷却系统。课题主要任务是铝合金铸造机的开合模机构的设计。此开合模机构承担了铸造时绝大部分动作的执行，是铸造机的功能主体。
新型铸造机的设计，是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，解决人机配合的安全性问题，改善工人的工作环境。此铸造机可以配合原有的铸造模具，作为在提高生产自动化过程中的过渡产品。
1.3本课题的研究思路与方法
设计时参考了各种浇注机的构造，不仅是铝合金，还包括铁，塑料等材料的浇注机。从实际已有的卧式，立式等浇注机出发，着重进行结构上的设计。结合各基础机构，再为实现功能进而行创新设计。
2铸造机主体的数字化机构设计
2.1 机构的设计
目前市面上的大型铸造机形态各异，但大多不具备错模功能。如图21所示，在人工放置砂芯时，因为砂芯较易损坏。放置位置出现偏差时容易导致产品报废，因此人员在操作时需要靠近模具。此时弯腰靠近铸造机，头部就在铸造机上模板附近。而铸造机模具的温度较高，工作时平均温度在300摄氏度以上，浇入铝水时温度高达600摄氏度，工作环境较差，易发生烫伤事故。
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图21放置砂芯
因此，如何使铸造机具备错模功能，让人员远离铸造机上半部分，便是重点。铸造机的主要工作流程第一要求在浇注时能够横倒，让铝水充满模具，第二在错模时能够将下模具稳定托举到工人所在的方向上。而为了避免上下模具发生倾覆的危险，同时具有变形的能力。本设计决定以平行四边形机构作为基础的框架，在连杆的连接处进行细化设计。以实现浇注过程的翻转和开合模功能。
2.1.1平行四边形机构的选择分析
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