軸承座鑄造工藝設(shè)計

軸承座鑄造工藝設(shè)計李尚武摘要：在創(chuàng)造中華民族5 000多年文明史的歷程中，鑄造生產(chǎn)貢獻(xiàn)巨大。砂型鑄造在機械制造業(yè)中占有非常重要的地位,不受質(zhì)量、尺寸、材料種類及生產(chǎn)批量的限制。而用于裝軸瓦的部分總稱殼件，其上半部稱為軸承蓋，下半部稱為滑動軸承座。本次對滑動軸承座進(jìn)行設(shè)計?；瑒虞S承座大多用鑄鐵制造，材料為HT200或ZG200ZG400，承受載荷大的采用鑄鋼或鋼板焊接結(jié)構(gòu)。廣泛應(yīng)用于冶金，礦山，輸送系統(tǒng)，環(huán)保設(shè)備等?；瑒虞S承座在鑄造過程中有嚴(yán)格的技術(shù)要求。本文通過對滑動軸承座的研究，得出滑動軸承座的鑄造工藝。關(guān)鍵詞：砂型鑄造；技術(shù)要求；鑄造工藝；鑄造技術(shù)1 材料的確定灰鑄鐵件主要應(yīng)用于可鑄造壁較薄且形狀復(fù)雜的鑄件?；诣T鐵有良好的耐磨性，液態(tài)流動性好，凝固收縮性小，抗壓強度高，吸震性好，使用時有充分的強度和剛性，價格適宜?；瑒虞S承座主要承受壓力，能夠滿足且適合滑動軸承座工作要求。因此，選用灰鑄鐵件。在灰鑄鐵中，常用的HT200性能良好，便于加工和鑄造，故選HT200做為鑄造材料2 結(jié)構(gòu)工藝分析滑動軸承座主要由上蓋，底座，軸瓦組成。由任務(wù)書知上方小孔過小不鑄出，鑄件圖樣如圖1。滑動軸承座的中心孔距地尺寸為132mm；圓通外徑22mm，長24mm；支撐板厚6mm；地板高25mm。為小型鑄件。主要承受徑向載荷，使用簡單不需要安裝軸承，且軸瓦內(nèi)表面不承擔(dān)載荷的部分有油槽，這樣潤滑油可以通過油孔和油溝進(jìn)入間隙，起到潤滑保養(yǎng)作用。由于其經(jīng)常處于壓應(yīng)力和摩擦狀態(tài)，故要求能抗壓和耐磨損。通過查找金屬成型工藝設(shè)計比較分析得到：，故選擇灰鑄鐵HT200作為鑄件材料。 圖1三維形狀及零件圖如圖2 圖23 工藝方案的設(shè)計3.1鑄型種類及方法確定鑄件按鑄型性質(zhì)不同，可分為砂型鑄造、特種鑄造和快速成型等方法。而砂型鑄造是以砂型作為造型材料，用人工或機械方法在沙箱內(nèi)制造出型腔及澆筑系統(tǒng)的鑄造方法。不受鑄件質(zhì)量、尺寸、材料種類及生產(chǎn)批量限制，原料來源廣泛、價格低廉，應(yīng)用最為普遍。砂型鑄造中的濕型鑄造比較適用于中小型鑄件，對大批量機械化流水線上更為實用?；瑒虞S承座在工程中的應(yīng)用是比較廣泛常見的?；瑒虞S承支座內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，主要由內(nèi)腔和小孔等組成，表面形狀相對復(fù)雜，但無特殊表面質(zhì)量要求；從尺寸上來講，屬于較小尺寸造型；由于選用了灰鑄鐵材料且生產(chǎn)批量不大，技術(shù)要求不太高，綜合分析考慮選用砂型鑄造成型，鑄型種類為濕型，采用手工分模，這樣在滿足要求的同時，操作靈活，工藝裝備簡單，成本低，生產(chǎn)率高，必要時易于采用機械自動化操作。3.2型芯結(jié)構(gòu)及制造滑動軸承座零件有一圓柱筒，故型芯應(yīng)為一圓柱體，其直徑應(yīng)小于40，又型芯比較簡單，故采用整體式芯盒制芯的造芯的造芯方法。3.3分型面的篩選分型面選擇時，應(yīng)在保證鑄件質(zhì)量的前提下，盡量簡化工藝過程，對于質(zhì)量要求不高的外形復(fù)雜小批鑄件來講，更應(yīng)先選擇分型面，節(jié)省更多的人力物力，由于滑動軸承座分型結(jié)構(gòu)明顯，具有垂直分型面，可以選擇以下幾種：A方案.如圖3-1將軸承座的一個對稱面a-a作為分型面。這種分型方法思路簡單，符合了最大截面原則，但是這樣不利于內(nèi)澆鑄口引入，澆注口的選擇對鑄件質(zhì)量有重要影響。B方案.如圖3-2選擇分型面b-b，此分型面平直，大部分鑄型位于下沙箱，便于起模，下芯，提高鑄件尺寸精度和生產(chǎn)效率，且只有一個分型面，便于澆鑄時鑄型填充，其他不合理分型方案不再一一列舉，無怪乎不能滿足分型原則，分型方式對鑄件成型精度等影響較大方案A方案B根據(jù)分型面數(shù)量盡量少，盡量平直等原則。保證鑄件的質(zhì)量，選擇方案B。3.4鑄造位置及澆注口的確定根據(jù)重要表面向下放原則，將滑動軸承座的重要表面放在下面，由于該構(gòu)件有多個面，因此將其中較大的面朝下放，并對向上的表面采用增加加工余量等措施保證質(zhì)量，由大而薄表面向下原則，滑動軸承座的大面積平直表面或薄壁部分，在澆鑄時應(yīng)放在鑄型下部，并盡量讓加固肋板垂直，防止出現(xiàn)澆鑄不足，冷隔等缺陷；由厚大斷面處向上原則，應(yīng)將滾動軸承座厚大斷面兩端放在上下面，這樣有利于放置冒口和冷鐵補縮。澆注口選擇應(yīng)符合鑄件凝固方式及特點，保證鑄型填充及鑄件質(zhì)量，盡量選取有利澆注位置，分析此結(jié)構(gòu)及造型位置， 圖3-3選用圓筒右上方為澆注口如圖3-3，從而避免直澆對鑄件造成沖擊，而且有利于型芯排氣，落砂和檢驗等。4 鑄件工藝參數(shù)確定4.1加工余量 零件最大尺寸<120mm,加工余量取4.0mm灰口鑄鐵的加工余量值（摘自JB2854-80）4.2拔模斜度為了便于取模，在平行于出模方向的模樣表面上所增加的斜度稱為拔模斜度。拔模斜度應(yīng)根據(jù)模樣高度及造型方法來確定，中小型木模的拔模斜度值為=0.5030。模樣高時取下限，模樣矮時取上限。金屬的拔模斜度值比木模的小些。綜合考慮拔模斜度取40分。4.3收縮量選擇由鑄造材料灰鑄鐵可知，其收縮量在0.7%-1.0%之間，在單件或小批量生產(chǎn)時取上限，故收縮量選為1.0%.砂型鑄造時幾種合金鑄造收縮率的經(jīng)驗值4.4型芯及型芯頭選擇滑動軸承座內(nèi)腔成圓柱形孔，由分型方式可知，采用垂直型芯，有利于穩(wěn)固定位，排氣和落砂，由基本尺寸知，型芯長度為24mm，下型芯高度H1值為15mm，；上型芯值為15mm，芯頭間隙為0.5-1.5mm,定為1.0mm；下芯頭斜度5-10選為7，上芯頭斜度6-15選擇10.5 澆注系統(tǒng)的擬定5.1系統(tǒng)作用與結(jié)構(gòu)分析 系統(tǒng)澆注是指砂型中引導(dǎo)金屬液流入型腔的通道，一般由澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道等組成。澆口杯承接金屬液，并經(jīng)直澆道流入橫澆道，再分配給各內(nèi)澆道流入型腔，因此各交道形狀及截面大小均影響鑄件質(zhì)量.5.2橫澆道及其結(jié)構(gòu)橫澆道除將金屬液分配給個各內(nèi)澆道外，最主要的作用是擋渣，課阻止水平流動中的熔渣進(jìn)入型腔。通常為加強其擋渣作用，常采用鋸齒形橫澆道，穩(wěn)流式橫澆道或帶濾網(wǎng)的橫澆道。5.3各組元截面尺寸確定 各組元截面尺寸可根據(jù)鑄件合金種類、質(zhì)量、尺寸、壁厚、澆鑄時間等，利用簡便經(jīng)驗公式求得。 1：1.5：2 適用于大件 1：1.2：1.4 適用于大件S內(nèi):S模：S直 1：1.1：1.15 適用于中小件 1：10.6：1.11 適用于薄壁小件生產(chǎn)中最小的內(nèi)澆道截面積為0.04cm2，直澆道最小直徑一般不小于15-18mm。 1內(nèi)澆道橫截面選擇扁平梯形如圖5-1，其特點是扁平梯形內(nèi)澆道高度低，熔渣不易進(jìn)入，廣泛用于鑄鐵件生產(chǎn)。根據(jù)內(nèi)澆道橫截面積S內(nèi)=1 .3 cm2，查表5-1“灰鑄鐵件澆注系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值”a=20mm，b=18mm，c=8mm，內(nèi)澆道橫截面積如下圖所示 2橫澆道的界面形狀選擇梯形如圖5-2，因為梯形橫澆道當(dāng)渣能力強、開設(shè)容易，應(yīng)用廣。由S橫=1.2c，表5-1“灰鑄鐵件澆注系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值”得：A=12mm，B=6mm，C=14mm。所以橫澆道橫截面積如下圖所示：3、直澆道。直澆道橫截面積通常采用圓形如圖5-3，由S直=1.4 c，查表6-1“灰鑄鐵件澆注系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值”D=13mm。所以該軸承座的直澆道的橫截面積如下圖所示： 圖5-1內(nèi)澆道橫截面積圖 5-2橫澆道橫截面積圖 5-3直澆道表5-1灰鑄鐵件澆注系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)澆道尺寸/mm（S內(nèi)/m )橫澆道尺寸/mm（S橫/m直澆道尺寸/mm（S直/ m)abcS內(nèi)abcS內(nèi)ABCS橫DS直1195506410501611182401723014126808512801914223602031018157115106151202315254802342020188150117171502818317202757024211022513921225322235950328003026113101410263103828421380381130403012455171133450463250195045159045411460020123760056405828005322005652179202416469206545703850653320585322120028205012008060805600805030灰鑄鐵阻流截面計算公式：F阻澆注系統(tǒng)中的最小斷面總面積（cm2）；G流經(jīng)F阻斷面的金屬液總重量（Kg）；總流量損耗系數(shù)；t澆注時間（s）；Hp平均靜壓力頭（cm）式中G=1.56 KG；=0.42；Hp=24 cm；澆注時間t的計算如下：G型內(nèi)金屬液的總質(zhì)（重量）（Kg）S1系數(shù)，取決于鑄件壁厚，由表查出。5.4 系統(tǒng)引注位置的選用 類澆口常設(shè)在鑄件中部某一高度的分型面上，且內(nèi)澆道開在橫澆道尾端15-40mm處，可將金屬液從合適的地方引入型腔，這種澆注方法應(yīng)用普遍，適用于各種壁厚均勻、高度不大的中、小型鑄件。故滑動軸承座應(yīng)選擇中注式澆口5.5冒口及尺寸確定 一般小型、壁厚均勻的鑄件可不設(shè)冒口，故在此省略。 綜上所述：將內(nèi)澆道開設(shè)在下型的分界面上，并分兩道將金屬液從兩端法蘭處注入，有利于法蘭冷卻過程中補縮，將橫澆道開設(shè)在上型分型面上，起集渣排氣作用；在上型開設(shè)直澆道，以形成必要的靜壓力，在上型頂面開設(shè)澆口杯，以便于澆注 。鑄造工藝圖如圖5-1.圖5-1鑄造工藝圖零件圖及工藝卡見附圖附 錄 鑄造工藝卡擬定鑄件名稱材料牌號生產(chǎn)類型毛坯質(zhì)量最小壁厚鑄件圖支撐臺HT200小批2.8kg4mm 造型造型方法砂箱鑄造、兩箱造型砂箱內(nèi)部尺寸/mm規(guī)格長寬高緊固方法上箱15015050壓鐵緊固420kg下箱15015080砂型烘干烘干溫度烘干時間h方法3005烘干爐澆冒口尺寸mm澆道數(shù)量截面積橫澆道1個1.2c內(nèi)澆道1個1.3c直澆道1個1.4c澆注工藝規(guī)格出爐溫度/澆注溫度/澆注速度/sec冷卻時間/h>1300>12503555>10熱處理工藝加熱24h至55020，保溫均熱1 2h后緩冷總 結(jié) 通過課程設(shè)計鞏固和加深了我們對鑄造工藝課及其它有關(guān)基礎(chǔ)課和技術(shù)基礎(chǔ)課的知識；握鑄造工藝及工藝工裝的設(shè)計方法，鍛煉運用鑄造工藝手冊及其它技術(shù)資料的基本技能；使我們進(jìn)一步提高圖紙、文字表達(dá)能力；為今后工作打下基礎(chǔ)。 本文為鑄造工藝課程設(shè)計的課題設(shè)計報告，設(shè)計課題為滑動軸承座的鑄造工藝設(shè)計。報告從活動軸承座零件圖開始分析，逐步確定鑄造工藝方案，至模樣模板以及芯盒的設(shè)計，其過程和數(shù)據(jù)均已一一給出。在此次課程設(shè)計中，團隊發(fā)揮了較大的作用。在課程設(shè)計的初期，由于我們都對鑄造工藝有相應(yīng)的不了解，故大家都去查找了相關(guān)資料。在課題設(shè)計過程中，鑄造工藝圖無疑是很重要的，其標(biāo)示出了分型面、機械加工余量、砂芯形狀尺寸、澆注系統(tǒng)等一系列鑄造中必不可少的參數(shù)。不理解之處就去查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，并詢問老師意見。我們發(fā)現(xiàn)，鑄造工藝設(shè)計中有著大量的工藝參數(shù)需要去查找，并且面對大量的數(shù)據(jù)信息，如何從中選出適合本課題鑄件的相關(guān)參數(shù)有著一定難度。信息的取舍與否直接影響到課題設(shè)計的嚴(yán)密性、嚴(yán)謹(jǐn)性，因此在這個問題上，我們也多次詢問老師的意見，在于老師的交流和溝通中，不斷地改善我們的設(shè)計。通過這次課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己很多方面的知識掌握的不到位，在今后的學(xué)習(xí)中要不斷的復(fù)習(xí)、討論、詢問，爭取掌握所學(xué)理論并能在實際中應(yīng)用。此次鑄造工藝課程設(shè)計，對于我們進(jìn)一步認(rèn)識鑄造領(lǐng)域起到了極大的作用，通過實際的工藝設(shè)計，親身投入到設(shè)計中去，學(xué)習(xí)設(shè)計思路，對于我們而言，有著不可小覷的意義。