毕业论文-轴承座铸造工艺设计-文库吧

　 　

【正文】 形状、尺寸、使用性能等当面都符合要求的铸件提出确切可靠的信息成为可能。铸造厂在其用户进行产品设计和开发阶段就能成为后者在 CAD 层次上一个有力的伙伴，与此同时，铸造厂也遇到了来自铸造行业内部和外部的巨大挑战。或许可以说，各国铸造厂都把下述四项目标作为自己的主要任务： （ 1）提高铸件质量和可靠性，生产优质铸件； （ 2）加强环保，实现 可持续性发展； （ 3）降低生产成本； （ 4）缩短交货日期。 不言而喻，其中的第一项是最重要的，如果不能生产出优质铸件，其他目标就无从谈起。 国外铸造技术发展现状 1）信息技术在铸造生产中得到广泛应用 由计算机、网络技术、传感技术、人工智能所构成的信息技术近年来在铸造生产中得到更为广泛的应用，这正在改变着铸造生产的面貌，可以说现代铸造技术的主要特征就是将传统的铸造工艺与信息技术融为一体。快速原型技术在铸造生产中的应用也有了新的发展，它除了可应用于制造新产品试制用的摸样及熔模铸造的蜡模 外，还可用于直接造出酚醛树脂壳型、壳芯，他们可直接用来装配成砂型。 2）粘土砂湿型造型设备有新的提高 在德国震压造型正在逐步被其它先进的造型设备所取代，而到 1999 年垂直分型无箱射压造型、气流 —— 气压造型、空气冲压造型这三类造型线的生产能力之和已占有 77%，居于主导地位。 3）型砂处理向智能化质量控制方向发展 国外近年来在智能化型砂质量控制方面有很大发展，特点是利用计算机辅助对型砂质量进行预防性控制。 4）树脂自硬砂设备日趋完善 经过探索，国内外市场已经推出了多种型砂性能在线检测装置，它们的一些共同特点是： 检测的项目主要是紧实率和湿强度并采用气功。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 2 我国铸造技术的现状 我国铸造业的现状是生产量大，年产铸件约 1， 200 万吨，厂点多，达 2万多个，铸造业的从业人员在 120 万人以上。我国铸造行业的一大特色是改革开放以来乡镇企业迅猛发展，成为我国铸造行业的一支重要力量。乡镇铸造厂点数已超过国有铸造厂点，乡镇铸造厂点的铸件产量约占全国铸件总产量的一半。 我国铸造产量从 2021 超越美国已连续六年稳居世界第一，根据全球主要生产国 2021 年的产量统计可以看出， 我国铸造行业除厂点多，从业人员多，产量大以外，与发达 国家相比，在质量、效率、能源与材料消耗、劳动条件与环境保护等方面都存在差距。造成这些差距的原因是铸造厂点规模小，经济实力差，工艺和设备落后，管理水平低，从业人员素质不高。为了消除这些差距，为了满足我国经济建设的需要，也为了铸造行业自身的存在与发展，我国的铸造行业应以提高铸件质量和经济效益为中心，面向国内和国际两个市场；加强管理，打好基础，提高企业素质；调整产业结构，合理配置资源，提倡适度规模经营；继续以适用先进的生产工艺和技术装备改造铸造行业，实现清洁化生产，保证可持续发展。 铸造工艺设计的基本知识 铸造的生产过程，从零件图开始，一直到铸件成品验收合格入库为止，要很多道工序，涉及到合金熔炼、造型（造芯）材料的配置、工艺装备的准备铸型的制造、合型、浇注、落砂和清理等许多方面。人们把铸件的生产过程为铸造生产工艺过程。对某一个铸件，编制出其铸造生产工艺过程的技术就是铸造工艺设计。其中，工艺设计的依据包括：（ 1）生产任务和要求（主要是产品零件图样、零件的技术要求、产品数量和交货期）；（ 2） 车间条件（主要是车间设备、原材料的应用和供应情况、车间生产工人的技术水平和生产经验和制造模具等工艺装备车间的加工能力）。工艺 设计的程序一般是：对零件图样进行审查和进行铸造工艺性分析，选择造型方法；确定铸造工艺方案；绘制铸造工艺图；填写铸造工艺卡。 铸造工艺设计的重要性 我国自从加入 WTO 以后正逐步成为世界制造业中心之一，随着国民经济和世界经济的发展，对铸件的需求将越来越多，铸件的优质化程度越来越高，铸造工艺设计水平对提高铸件内外质量、提高工艺出品率、降低废品率、提高经济效益上，起着非常重要的作用。 轴承座铸造工艺设计 3 2 铸造方案的确定 零件的材质分析 铸件成型材料为 ZG230450， ZG230450是一种铸造碳钢 ，是新牌号表示方法 (GB1135289)，原牌号叫 ZG25。 ZG 代表 铸钢 的拼音缩写， 230 是指这种材料的最低屈服强度为 230Mpa， 450 是指这种材料的最低抗拉强度为 450Mpa。 ZG230450 有一定的强度和良好的塑韧性，良好的焊接性，被切削性能尚好。用于受力不大，要求韧性的各种机械零件，如砧座、轴承盖、外壳、底板、阀体等。其化学成分：（见下表 21），其工艺性能包括：一般用电炉 冶炼，冶炼容易掌握；铸造性能较好，熔点较高，实际流动性较差，易氧化，铸造缩水率约 %～%，凝固收缩约 %，浇注温度约 1500～ 1550℃；焊接性良好，用 E5015（ E7015）、 E5016（ E7016）等焊条，焊前不预热或 100～ 150℃低温预热，焊后去应力处理；被切削性能尚可，无需热处理也可直接进行机加工。需注意事项 ：相对上限每减少 %的碳，允许增加 %的 Mn，但 Mn含量最高至 %。 表 21 ZG230450 的化学成分 (%) 化学成分 C Si Mn S P 含量 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 轴承座工艺设计的内容和要求 产品生产性质 :大批量生产； 材料 :ZG230450； 轴承座的零件示意图如图 2— 1所示，零件的外形结构示意图如图 2— 2所 示。轴承座的轮廓尺寸为 350mm 350mm 175mm， 主要壁厚 30mm，最大壁厚 45mm，为一小型铸件，铸件除满足几何尺寸精度及材质方面要求外，无其他特殊要求。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 4 图 21 轴承座零件图 图 22 轴承座三维图 轴承座铸造工艺设计 5 轴承座结构的铸造工艺性分析 零件结构的铸造工艺性分析是指零件的结构应符合铸造生产的要求，易于保证铸件的质量，简化铸造工艺分析过程和降低成本。 分析零件结构的铸造工艺性主要考虑的内容： 1）零件应有合适的壁厚为避免冷隔，浇不到铸 件铸件不能太薄，铸件太厚尺寸太大超过临界壁厚时易产生缩孔缩松，最大壁厚以最小壁厚的 3 倍来考虑； 2) 铸件壁厚均匀避免热解； 3) 有合适的铸造圆角避免缩孔缩松； 4) 改进妨碍起模的凸台凸缘和肋板； 5) 取消铸件外表侧凹； 6）利于砂芯的固定和排气。 轴承座的铸造工艺审查分析如下：轴承座最小壁厚为 25mm，查表 22 可知，铸钢砂型铸造允许的最小壁厚为 10— 12mm。轴承座最小壁厚满足要求，最大壁厚为 45mm，超过了临界壁厚，工艺设计时应采取措施加以规避。 轴承座壁厚基本均匀，无妨碍起模的凸台和肋板结构，型腔外形结构简单，直径为 18mm 的孔较小 ,为了方便造型、减少砂芯，可以不铸出。 表 22 砂型铸件最小壁厚 单位（ mm） 造型造芯方法的选择 制造铸型和型芯的工艺过程称为 造型和造芯。造型、造芯是砂型铸造的最基本的工序，造型时用模样形成砂型的型腔，浇注后形成铸件外部轮廓。造芯时用芯盒制成型芯，置于铸型中经浇注后大多形成铸件的内部轮廓。通常分为手工造型和机器造型两大类。 砂型铸造工艺设计中依据实际的生产条件和生产批量，在保证交货期限的，质量要求下选择成本最低，生产组织最便捷的造型及制芯方法。 根据所在工厂的实际情况确定要用水玻璃砂进行手工造型造芯，以水玻璃为粘结剂，造型后吹入二氧化碳， 13分钟砂型硬化，砂型强度高，不需烘干，但浇注后结成硬块，退让性较差，大大的 降低了清理铸件的效率。 铸造方法 铸件尺寸 铸钢 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铝合金 镁合金 砂型 ≈200200 200200~500500 500500 8 10~12 15~20 6 6~10 15~20 6 12 — 5 8 — 3 4 6 — 3 — 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 6 浇注位置的选择 铸件的浇注位置是指铸件在浇注时在铸型中所处的位置。考虑的原则 :铸件的主要加工面、主要工作面和受力面应尽量放在底部或侧面，以防止产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷；对于凝固体收缩率较大的铸造合金，应满足顺序凝固的原则，铸件厚实部分应尽可能置于上方，利于设置冒口补缩；有利于砂芯的定位、固定和排气，尽量避免吊芯和悬臂砂芯；大平面应置于下部或倾斜位置，一方夹砂等缺陷。有时为了方便造型，可采用“横做立浇”、“平做立浇”的方法；铸件的薄壁部分应置于铸件的底部或侧面，以防浇不到、冷隔 等缺陷；在大批量生产中，应使铸件的飞翅、毛刺最少与易于清除；要避免厚实铸钢件冒口下面的受力面产生偏析；尽量使冒口置于加工面上，以减少铸件清整工作量。 方案一 方案二 图 2— 3 浇注位置的选择 轴承座铸造工艺设计 7 分析： 方案一： 顶注式是从铸件上部引入钢液，钢液从上向下流动，易于充满铸型，有利于温度自下而上递增促进铸件的顺序凝固，补缩效果好，能减少缩松、缩孔缺陷，但是浇注过程中，钢液流从高处下落，不平稳、冲击大，易损坏铸型，造成砂眼、铁豆等缺陷，同时 也易使钢液氧化和卷入气体。此类浇注系统多用于铸件高度较低，结构简单的铸件，薄壁件或需要用顶部冒口补缩的致密性要求较高的中、小型厚壁铸件。 方案二： 底注式浇注系统是从铸件底部引入型腔，钢液充型平稳，排气方便，无冲砂，无飞溅，不易氧化。但不利于自上而下的顺序凝固和补缩。复杂的薄壁件不易充满，多用于结构复杂，厚壁的大中型铸件。 综上分析方案二较好。 轴承座分型面的选择 分型面的选择很大程度上影响着铸件的尺寸精度，生产成本和效率。确定分型面时遵循的原则： 1) 尽量使铸件全部或大部置于同一半型内； 2) 尽量减少分型数目； 3) 分型面尽量选平面； 4) 注意降低沙箱的高度； 5) 便于下芯合箱检查型腔尺寸； 6) 为便于起模分型面应在铸件最大截面处； 7) 注意减轻铸件清理和机加工余量。 图 2— 4 分型面的选择 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 8 分析：方案一铸件没有全部在同一铸型内，这样容易产生错箱。 方案二铸件在同一铸型内，合箱时不容易错箱，提高了铸件的质量。 综合考虑选择方案二。 砂箱中铸件数目的确定 轴承座轮廓尺寸 350mm 350mm 175mm。 为一小型铸件，轴承座结构简单，如采用一箱一件，效率太低，所以采用一箱四件，采用通用性砂箱尺寸为 1300mm 1300mm 280mm。 轴承座铸造工艺设计 9 3 铸造工艺参数的确定 铸造工艺参数是指铸造工业设计时需要确定的工艺参数，工艺参