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1、铸造工艺课程设计说明书设计题目轴承座铸造工艺设计学 院年 级专 业学生姓名学 号指导教师I铸造工艺课程设计说明书目 录1 前 言11.1 本设计的目的、意义11.1.1 本设计的目的11.1.2 本设计的意义11.2 零件技术要求11.2.1 技术要求11.3 本课题的发展现状21.3.1 国内外铸造业的发展现状21.4 本领域存在的问题21.4.1 行业存在的问题21.5 本设计的指导思想31.6 本设计拟解决的关键问题32 设计方案42.1 铸件结构及工艺性分析42.1.1 零件结构特点42.1.2 铸件工艺性分析42.2 铸造方法的选择52.2.1 造型制芯方法选择52.2.2 造型制芯
2、设备62.2.3 型芯砂配方62.2.4 混砂工艺72.2.5 造型方法73 设计说明113.1 砂芯的设计及工艺设计参数113.1.1 砂芯的形状113.1.2 砂芯的固定123.1.3 芯头的设计133.1.4 工艺参数的设置134 铸造工艺装备设计184.1 模样及模板184.2 芯盒195 结 论21致 谢22参 考 文 献2381 前 言1.1 本设计的目的、意义1.1.1 本设计的目的本设计通过轴承座零件图可知零件的技术要求、材料组成、结构特点、生产条件、生产批量以及性能要求。对零件结构的铸造工艺性进行分析，找出可能存在的结构问题并提出改进措施或预防缺陷的措施，选择铸造和造型方法，
3、提出多种浇注和分型方案，综合对比分析，选择最为理想的浇注位置及分型面1。选用适宜的工艺参数，设计铸件的补缩系统、浇注系统并绘制出铸造工艺图。根据铸造工艺设计模板和芯盒等铸造工艺装备，绘制出铸造工艺图。1.1.2 本设计的意义铸造是用液态合金形成产品的方法，将液态合金注入铸型中使之冷却、凝固，这种制造金属制品的过程称为铸造生产2。铸造技术的发展具有悠久的历史，在经济全球化的今天，铸造技术广泛应用于机械与材料行业。在铸造生产中，制定的铸造工艺过程又对铸件的质量起决定性作用。1.2 零件技术要求1.2.1 技术要求(1)铸件材质为HT200，热处理状态为T5。(2)化学成分：符合GB/T 1173-
4、1995规定。(3)力学性能：试样力学性能满足GB/T 1173-1995。(4)铸件尺寸公差等级符合GB/T 6414-1999 CT10要求。1.2.2 化学成分表1-1 HT200化学成分质量分数SiMgSZnMnJCu6.5%7.5%0.25%0.45% 0.5%0.3%0.35% 0.9% 0.2%1.3 本课题的发展现状1.3.1 国内外铸造业的发展现状新中国成立以来，我国铸造业发展迅猛。近几年来，我国铸件产量已达2000万t/年以上，能为航空、航海、交通、制造、冶金、化工等行业提供各种铸件3。在现代机械制造工业中，铸造是基础工艺之一，因此铸造业的发展是一个国家的生产实力的重要标志
5、。可以说，在“十五”期间，我国的铸造机械行业有了很快的发展。“十二五”期间，乃至今后一个历史时期，在国际、国内这两个巨大市场需求的刺激下，铸造仍然可以以较高的速度发展。面对全球，信息、技术飞速发展，机械制造业尤其是装备制造业的现代化水平高速提升，中国（这里只讲大陆的情况，不包括台湾和港澳地区）铸造业当清醒认识自己的历史重任和与发达国家的现实差距，大胆利用现代科学技术及管理的最新成果，认清“只有实现高新技术化才能跟上时代步伐”的道理，把握现代铸造技术的发展趋势，采用先进适用技术，实施可持续发展战略，立足现实又高瞻远瞩，以振兴和发展中国铸造业的累累硕果来奠定中国现代工业文明进程的坚实基础。1.4
6、本领域存在的问题1.4.1 行业存在的问题我国铸造行业的整体技术水平比发达国家落后约十几年，无法满足国民经济快速发展的需要。技术落后、设备陈旧、能耗和原材料消耗高、环境污染严重以及工人作业环境恶劣等问题，已经成为行业的共识。具体表现在如下四大问题：1.工艺水平低，铸件质量差2.能耗和原材料消耗高3.环境污染严重、作业环境恶劣4.人才短缺1.4.2 行业前景一方面，与市场需求相比，铸造机械产品的技术水平仍然存在较大的差距，另一方面看来铸造行业仍然存在巨大的发展潜力和发展空间，这也是铸造行业快速增长难得的机遇4。1.5 本设计的指导思想铸件在铸造之前，首先需要进行铸造工艺设计，使铸件整个工艺过程实
7、现科学操作，获得优质高产的铸件。铸造工艺设计就是根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定工工艺方案和工艺参数，绘制铸造工艺图、模板图、芯盒图等5。1.6 本设计拟解决的关键问题（1）根据铸造零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定工工艺方案和工艺参数，绘制铸造工艺图、模板图、芯盒图等。（2）铸件不允许存在裂纹。（3）铸件液态成型不允许存在气孔、砂眼、缩松、缩孔等缺陷。2 设计方案2.1 铸件结构及工艺性分析轴承座属于小型铸件，结构较简单，左右结构对称。因为轴承座的壁厚非均匀常，铸造工艺比较简单，质量要求较高。2.1.1 零件结构特点由于铸件的内部为中空结构，所以
8、在铸造的过程中很容易出现夹砂、气孔等缺陷，因此在确定铸造工艺的时候，我们需要综合考虑铸件的结构和技术要求等各方面的因素。该铸件所选用的材料为HT200，铸铁材料容易制造出含有内腔、外形复杂的毛坯，其在铸件生产过程中具有很高的灵活性，适用性广泛，铸铁材料在液态成型铸件的尺寸大小方面限制比较小6。对于塑性比较低的铸件，液态成型是生产其毛坯或零件的唯一的方法。2.1.2 铸件工艺性分析所要生产的铸件的结构合理与否直接影响铸件的质量，结构合理的铸件在铸造过程中能够有效地避免许多铸造缺陷7。轴承座的三视图如图所示，通过所给零件图可知轴承座的外轮廓尺寸为105mm174mm270mm，其左右结构对称，上下
9、结构和前后结构也比较对称，轴承座的内部结构相对简单，壁厚均匀，主要壁厚为24mm，最大壁厚处是30mm，最大孔径为48mm,最小孔径为18mm。图2-1 零件示意图由于轴承座是小型铸件，而且铸件的壁厚较薄，材料为HT200，属于易氧化的非铁合金，浇注温度比较高，所以在浇注和凝固的过程中容易产生浇不足、缩孔、缩松以及变形等缺陷。2.2 铸造方法的选择2.2.1 造型制芯方法选择由于轴承座的轮廓尺寸较小，属于小型铸铁件，所以属于多件大批量生产。根据现如今生产条件和成本等综合因素的综合考虑一般选择使用树脂砂造型制芯。1、树脂砂在造型过程中具有以下优点：(1）使用树脂砂造型过程工艺比较简单，有利于实现
10、机械化和自动化造型；(2）型芯是硬化后取出，变形小，尺寸精度高，表面粗糙度低，提高了铸件的尺寸精确度，可以减少加工余量；(3) 型、芯砂可以在芯盒中在正常环境下逐渐硬化成型，可以极大地节约材料和人工成本，改善工人的作业环境；(4) 型、芯砂在正常工作中还具有良好的流动性，只需要给与非常小的紧实力，就可以在造型中进行较好地填充型腔、芯腔各个部位，操作方便、高效，可以有效地减少工人的工作量；(5) 树脂砂还具有良好的溃散性，铸件冲型完后，可以方便落砂、便与清理；(6) 相对于传统的湿型砂等，可以改善车间工作环境，极大减少车间的粉尘，有利于工人的健康，并且可以明显提高车间的单位面积产率；2、对于可以
11、制芯采用自硬树脂砂，具有以下几点好处：（1）造型和制芯都采用树脂砂造型，因为都采用树脂砂，可以防止不同种砂的造型而造成混砂，导致难以清理。（2）制芯与造型都采用树脂砂造型，可用可以使用同一种新砂，可以方便进行组织生产，能够极大增强生产效率，从而缩减生产成本；（3）型芯可以直接在芯盒里加热硬化，不需要烘干，可以取消烘炉。2.2.2 造型制芯设备混砂设备：型砂采用双臂水平连续混砂机混制，型号为S2530，生产率为25-30th8。制芯采用单臂连续混砂机，型号TYHD-05，生产率3-6 th。紧实：可以通过利用震实台对造型进行紧实。2.2.3 型芯砂配方原砂要求：SiO297；pH值7；含泥量：0
12、.2；粒度：50100；原砂粒形系数1.3；耗酸值：5；微粉含量0.5；再生砂的性能要求：含泥量0.2；耗酸值5；微粉含量0.5；型砂配方：采用90的再生砂和10的芯砂。使用大约占原砂总质量的1%呋喃型树脂和原砂进行混合9。并加入少量的对甲苯磺酸作为固化剂，对于甲苯磺酸的加入量随着不同的季节需要适量的调整。如果是在春季时，甲苯磺酸的加入量大概需要占树脂的40%；夏季加入量占树脂的35；秋季的加入量和冬季的差不多；冬季加入量占树脂的45。还必须加入低含量的KH550作为偶联剂，加入量占树脂的0.2左右；芯砂配方：全部采用新砂。主要成分使用呋喃型树脂，大约1.2%的呋喃型树脂和原砂进行混合。通过适
13、量的甲苯磺酸作为固化剂，甲苯磺酸加入量要根据季节变化进行适度调整。如果是在春季时，甲苯磺酸的加入量大概需要占树脂的40%；夏季加入量占树脂的35；秋季的加入量和冬季的差不多；冬季加入量占树脂的45。还必须要加入低含量的KH550作为偶联剂，加入量占树脂的0.2左右。2.2.4 混砂工艺(1)混砂步骤砂催化剂偶联剂 加入树脂砂 出砂 (2)型砂性能要求：型砂抗拉强度为0.8-1.0MPa；芯砂抗拉强度为1.0-1.2MPa；2.2.5 造型方法因为轴承座是一小型铸件，结构相对简单，可以成批量生产，所以采用机器造型的方法。机器造型有以下优点，铸件的尺寸精度相对较高，其加工表面光洁，而且生产效率高，
14、劳动条件好，易实现自动化，可以节约生产成本10。2.2.6 造芯方法及材料的选择造芯的方法选择和造芯用料的选择时，粘土砂作为原料制作砂芯虽然成本较低，但是缺点却很突出，其制作出的砂芯烘干后将会出现裂纹、变形等缺陷。所以随着铸造技术的提高，产品质量要求不断提升，粘土砂制芯逐渐被树脂砂取代，轴承座是小型铸铁件，为了实现生产高效，降低生产成本，所以采用批量生产，所以轴承座的砂芯制作采用热芯盒法生产砂芯，以保证制作出的砂芯确保其精度符合标准11。热芯盒法制芯，将液态固性树脂粘结剂和催化剂制混合在一起而制作成芯沙，将混合制作成的的芯砂加热于芯盒之中，采用热芯盒制芯当砂芯表层出现硬化成壳时就可以自芯盒取出，内部砂芯可以通过余热自行硬化。使用热芯盒法制芯的一些原材料配比如下表所示：表2-1 热芯盒砂的配比配比（质量比）抗拉强度/MPa混砂时间/min原砂树脂固化剂附加物型号用量类别占树脂重（%）氧化铁粉水干混湿混100呋喃型2.5氯化铵尿素水溶液50.250.150.302.8122.3 造型工艺方案的确定2.3.1 浇注位置的确定铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内
