高铁座椅侧扶手的设计与制造
目录
引 言 1
一、国内外研究现状及课题研究的意义 2
二、高铁座椅侧扶手的介绍 2
（一）、材料的选择 2
三、加工方法的选择 3
（一）、机加工 3
四、侧扶手的设计 3
（一）侧扶手的设计 3
五、压铸模具整体设计 5
（一）、铸件分型面的确定 5
（二）、浇注位置的确定 6
（三）、排溢系统设计 6
六、压铸模具加热与冷却系统的设计 7
（一）、概述 7
（二）、压铸模具的加热系统的设计 7
（三）、压铸模具冷却系统的设计 7
七、压铸模具的总体结构设计 7
八、压铸模的材料和表面粗糙度的选择 9
（一）压铸模具材料 9
（二）表面粗糙度的选择 9
九、总结 9
参考文献 10
谢 辞 11
引 言
本文主要着重于侧扶手的外形设计以及侧扶手模具的设计，对于侧扶手的外形、材料、结构做了一定的说明。侧扶手的设计是使用CATIA软件来完成。在进行侧扶手设计之前有必要对侧扶手的整体设计得有一个合理的规划，结合实际来确定侧扶手最终的设计方向，使侧扶手更加具有实用性。
侧扶手设计的主要工作有：侧扶手外形的确定、侧扶手的建模、侧扶手工程图纸的绘制。在侧扶手设计之后，需要确定侧扶手生产的方式，根据侧扶手的材料、外形、精度。用多种加工方式来进行比较，最终确定侧扶手的加工方式。
侧扶手模具的主要内容有：
侧扶手模具整体设计。
侧扶手模具加热与冷却系统的设计。
侧扶手模具 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
的总体结构设计。
侧扶手模具的材料和表面粗糙度的选择。
本课题来自苏州扬明实业有限公司的座椅设计项目，旨在运用CATIA软件平台，设计出一种新型的高铁二等车座椅，能够更加有效的减轻座椅的重量、优化座椅结构、增加座椅使用寿命，起到节能减排、满足乘客乘坐过程中的舒适度的作用。
一、国内外研究现状及课题研究的意义
国内外自从对高速铁路建设和对既有铁路的高速化改造以来，对于座椅的减重和结构的优化一直是专家研究和攻克的方向。现阶段中国重点建设高速铁路，所以座椅的采购由进口转变为国产尤为重要（例如：二等座整座之前由日本进口、VIP阅读灯由德国进口等）。高铁座椅整体的轻量化、结构的优化是国内专家急需攻克的问题。
二、高铁座椅侧扶手的介绍
高铁座椅侧扶手作为座椅的一个重要部件直接影响了乘客的乘坐体验，对于侧扶手的轻量化也是重要的研究方向。对于侧扶手的外观设计要求美观，和其他部件配合要精准，外观颜色选择能够缓解乘客旅途中的疲劳感。
（一）、材料的选择
因为侧扶手是压铸生产的，所以材料的选择有一定的局限性，为达到侧扶手的减重需求拟采用铝合金和镁合金进行比较。如下面表格2-1所示：
2-1镁铝合金材料比较表
铝合金
2700kg/m3
铝合金的强度较高且密度低，接近或超过优质钢，由于塑性好可加工成各种型材件，其导电性优良且具有良好的导热性和抗蚀性，在工业上被广泛使用。
镁合金
1800kg/m3
镁合金称为最轻金属，其密度低，减震性能好且具有高强度和高刚性。
用CATIA软件平台里面的测量惯量功能以及实际生产厂家了解到，铝合金制作出来的侧扶手的重量为552g，抗拉强度为320MPa左右，RB抗疲劳强度145MPa，弹性模量为72GPa;镁合金制作出来的侧扶手的重量为368g，抗拉强度为220MPa，RB抗疲劳强度为60MPa，弹性模量为45GPa。
1.比重密度说明：意思是在相同体积的下镁合金的质量比铝合金的质量更轻，这是镁合金的特性之一。
2.抗拉强度说明：意思是在相同体积的镁合金材料做成的侧扶手强度不如铝合金，要达到侧扶手要求的强度就要增加侧扶手的厚度。
3.抗疲劳强度说明：意思是在同等体积的镁合金材料做成侧扶手的耐久性能比铝合金差，也是镁合金的缺点。
4.金属氧化性说明：查阅元素周期表，镁合金更容易被氧化腐蚀。
综合以上所述：镁合金虽然能够更好的轻量化，但是抗拉强度和使用寿命无法达到中国GB/T 1173-1995的标准，更重要的一点是镁合金易于氧化燃烧，无法满足中国铁路行业阻燃材料技术条件（TB/T 3138-2006)。铝合金制作的产品能够满足国内铁路行业的要求，但是要实现轻量化，需要减少材料的使用，综合考虑下，使用铝合金ADC12来制作本零件，用增加减重槽的方式来实现轻量化并且满足国内铁路行业要求的抗拉强度、使用寿命以及阻燃要求。
三、加工方法的选择
（一）、机加工
采用机加工的方法制造高铁座椅的侧扶手在车间生产过程包括直接改变工件形状、尺寸、位置和性质等主要过程，还包括运输、保管、磨刀、设备维修等辅助过程进行制造。在实际的生产过程中，由于该之间形状不规则且中间是弧形阶梯镂空件，采用机加工的方法工序过于复杂，周期长，故机加工不宜采用。
（二）、模具制造
模具加工是指成型和制坯工具的加工，此外还包括剪切模和模切模具。 通常情况下，模具有上模和下模两部分组成。采用模具加工的方法避免了上述机加工存在的弊端，生产周期得以控制，制件精度得以提高，故采用模具制造。
四、侧扶手的设计
（一）侧扶手的设计
侧扶手的设计如下图4-1至4-7所示。
首先设计的侧扶手需要确保孔位的正确，来保证装配起来没有间隙；外形圆弧的设计是使得侧扶手更加美观，符合人体工学，不干涉座椅的旋转；侧扶手内部采用中空的设计，在保证零件抗拉强度的前提下减小壁厚。
技术要求：
1.铸件尺寸公差按GB6414-86 CT6;
2.未注公差按IT12规定；
3.铸件不得有冷隔，裂纹等明显铸造缺陷；
4.去除飞边、毛刺；
5.未注圆角R1；
6.未注拔模角度2°；
五、压铸模具整体设计
（一）、铸件分型面的确定
分型面是指压铸模的定模与动模表面接触的部分，分型面是由压铸件的分型线决定的。而模具上垂直于锁模力方向上的接合面，即为基本分型面。此零件的分型面由于是中空的设计，分型面如下图黄线图5-1所示：
（二）、浇注位置的确定
该制件的铸件中心有型芯，不宜采用中心浇注。故采用底端浇注，浇注位置选在侧扶手底端。如图5-2所示：
3-5推板
推板的作用是保证推出零件时平稳可靠，在设计时适当考虑推板的厚度，用来保证其强度和刚度的需要，用来防止因铝合金金属液的间接冲击或脱模阻力产生的变形，推板各个大平面应相互平行。
引 言 1
一、国内外研究现状及课题研究的意义 2
二、高铁座椅侧扶手的介绍 2
（一）、材料的选择 2
三、加工方法的选择 3
（一）、机加工 3
四、侧扶手的设计 3
（一）侧扶手的设计 3
五、压铸模具整体设计 5
（一）、铸件分型面的确定 5
（二）、浇注位置的确定 6
（三）、排溢系统设计 6
六、压铸模具加热与冷却系统的设计 7
（一）、概述 7
（二）、压铸模具的加热系统的设计 7
（三）、压铸模具冷却系统的设计 7
七、压铸模具的总体结构设计 7
八、压铸模的材料和表面粗糙度的选择 9
（一）压铸模具材料 9
（二）表面粗糙度的选择 9
九、总结 9
参考文献 10
谢 辞 11
引 言
本文主要着重于侧扶手的外形设计以及侧扶手模具的设计，对于侧扶手的外形、材料、结构做了一定的说明。侧扶手的设计是使用CATIA软件来完成。在进行侧扶手设计之前有必要对侧扶手的整体设计得有一个合理的规划，结合实际来确定侧扶手最终的设计方向，使侧扶手更加具有实用性。
侧扶手设计的主要工作有：侧扶手外形的确定、侧扶手的建模、侧扶手工程图纸的绘制。在侧扶手设计之后，需要确定侧扶手生产的方式，根据侧扶手的材料、外形、精度。用多种加工方式来进行比较，最终确定侧扶手的加工方式。
侧扶手模具的主要内容有：
侧扶手模具整体设计。
侧扶手模具加热与冷却系统的设计。
侧扶手模具 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
的总体结构设计。
侧扶手模具的材料和表面粗糙度的选择。
本课题来自苏州扬明实业有限公司的座椅设计项目，旨在运用CATIA软件平台，设计出一种新型的高铁二等车座椅，能够更加有效的减轻座椅的重量、优化座椅结构、增加座椅使用寿命，起到节能减排、满足乘客乘坐过程中的舒适度的作用。
一、国内外研究现状及课题研究的意义
国内外自从对高速铁路建设和对既有铁路的高速化改造以来，对于座椅的减重和结构的优化一直是专家研究和攻克的方向。现阶段中国重点建设高速铁路，所以座椅的采购由进口转变为国产尤为重要（例如：二等座整座之前由日本进口、VIP阅读灯由德国进口等）。高铁座椅整体的轻量化、结构的优化是国内专家急需攻克的问题。
二、高铁座椅侧扶手的介绍
高铁座椅侧扶手作为座椅的一个重要部件直接影响了乘客的乘坐体验，对于侧扶手的轻量化也是重要的研究方向。对于侧扶手的外观设计要求美观，和其他部件配合要精准，外观颜色选择能够缓解乘客旅途中的疲劳感。
（一）、材料的选择
因为侧扶手是压铸生产的，所以材料的选择有一定的局限性，为达到侧扶手的减重需求拟采用铝合金和镁合金进行比较。如下面表格2-1所示：
2-1镁铝合金材料比较表
铝合金
2700kg/m3
铝合金的强度较高且密度低，接近或超过优质钢，由于塑性好可加工成各种型材件，其导电性优良且具有良好的导热性和抗蚀性，在工业上被广泛使用。
镁合金
1800kg/m3
镁合金称为最轻金属，其密度低，减震性能好且具有高强度和高刚性。
用CATIA软件平台里面的测量惯量功能以及实际生产厂家了解到，铝合金制作出来的侧扶手的重量为552g，抗拉强度为320MPa左右，RB抗疲劳强度145MPa，弹性模量为72GPa;镁合金制作出来的侧扶手的重量为368g，抗拉强度为220MPa，RB抗疲劳强度为60MPa，弹性模量为45GPa。
1.比重密度说明：意思是在相同体积的下镁合金的质量比铝合金的质量更轻，这是镁合金的特性之一。
2.抗拉强度说明：意思是在相同体积的镁合金材料做成的侧扶手强度不如铝合金，要达到侧扶手要求的强度就要增加侧扶手的厚度。
3.抗疲劳强度说明：意思是在同等体积的镁合金材料做成侧扶手的耐久性能比铝合金差，也是镁合金的缺点。
4.金属氧化性说明：查阅元素周期表，镁合金更容易被氧化腐蚀。
综合以上所述：镁合金虽然能够更好的轻量化，但是抗拉强度和使用寿命无法达到中国GB/T 1173-1995的标准，更重要的一点是镁合金易于氧化燃烧，无法满足中国铁路行业阻燃材料技术条件（TB/T 3138-2006)。铝合金制作的产品能够满足国内铁路行业的要求，但是要实现轻量化，需要减少材料的使用，综合考虑下，使用铝合金ADC12来制作本零件，用增加减重槽的方式来实现轻量化并且满足国内铁路行业要求的抗拉强度、使用寿命以及阻燃要求。
三、加工方法的选择
（一）、机加工
采用机加工的方法制造高铁座椅的侧扶手在车间生产过程包括直接改变工件形状、尺寸、位置和性质等主要过程，还包括运输、保管、磨刀、设备维修等辅助过程进行制造。在实际的生产过程中，由于该之间形状不规则且中间是弧形阶梯镂空件，采用机加工的方法工序过于复杂，周期长，故机加工不宜采用。
（二）、模具制造
模具加工是指成型和制坯工具的加工，此外还包括剪切模和模切模具。 通常情况下，模具有上模和下模两部分组成。采用模具加工的方法避免了上述机加工存在的弊端，生产周期得以控制，制件精度得以提高，故采用模具制造。
四、侧扶手的设计
（一）侧扶手的设计
侧扶手的设计如下图4-1至4-7所示。
首先设计的侧扶手需要确保孔位的正确，来保证装配起来没有间隙；外形圆弧的设计是使得侧扶手更加美观，符合人体工学，不干涉座椅的旋转；侧扶手内部采用中空的设计，在保证零件抗拉强度的前提下减小壁厚。
技术要求：
1.铸件尺寸公差按GB6414-86 CT6;
2.未注公差按IT12规定；
3.铸件不得有冷隔，裂纹等明显铸造缺陷；
4.去除飞边、毛刺；
5.未注圆角R1；
6.未注拔模角度2°；
五、压铸模具整体设计
（一）、铸件分型面的确定
分型面是指压铸模的定模与动模表面接触的部分，分型面是由压铸件的分型线决定的。而模具上垂直于锁模力方向上的接合面，即为基本分型面。此零件的分型面由于是中空的设计，分型面如下图黄线图5-1所示：
（二）、浇注位置的确定
该制件的铸件中心有型芯，不宜采用中心浇注。故采用底端浇注，浇注位置选在侧扶手底端。如图5-2所示：
3-5推板
推板的作用是保证推出零件时平稳可靠，在设计时适当考虑推板的厚度，用来保证其强度和刚度的需要，用来防止因铝合金金属液的间接冲击或脱模阻力产生的变形，推板各个大平面应相互平行。
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