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1、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行設(shè)計?；瑒虞S承座大多用鑄鐵制造，材料為HT200或ZG200～ZG400，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。滑動軸承座在鑄造過程中有嚴格的技術(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

2、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)表面不承擔載荷的

3、部分有油槽，這樣潤滑油可以通過油孔和油溝進入間隙，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2 3 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

4、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。 滑動軸承座在工程中的應(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

5、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

6、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

7、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α=0.50~30。模樣高

8、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)

9、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

10、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)標準值” a=20mm，b=18mm，c=8mm，內(nèi)澆道橫截面積如下圖所示

11、 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)標準值”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)標準值” 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)標準值

12、 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㎡) a b c S內(nèi) a b c S內(nèi) A B C S橫 D S直 11 9 5 50 6 4 10 50 16 11 18 240 17 230 14 12 6 80 8 5 12 80 19 14 22 360 20 310 18 15 7 115 10 6 15 120 23 15 25 480 23 420 20 18 8 150 11 7

13、 17 150 28 18 31 720 27 570 24 21 10 225 13 9 21 225 32 22 35 950 32 800 30 26 11 310 14 10 26 310 38 28 42 1380 38 1130 40 30 12 455 17 11 33 450 46 32 50 1950 45 1590 45 41 14 600 20 12 37 600 56 40 58 2800 53 2200 56 52 17 920 24

14、 16 46 920 65 45 70 3850 65 3320 58 53 22 1200 28 20 50 1200 80 60 80 5600 80 5030 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）； μ——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；μ=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

15、。 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

16、 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 2.8kg 4mm 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 150 150 50 壓鐵緊固420kg 下箱 150 150 80 砂型烘干 烘干溫度\℃ 烘干時間\h 方法 300 5 烘干爐 澆冒口尺寸\mm 澆道數(shù)量

17、 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 >1250 35~55 >10 熱處理工藝 加熱2~4h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；使我們進一步提高圖紙、文字表達能力；為今后工作打下基礎(chǔ)。 本文為鑄造工藝

18、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)計的嚴密性、嚴謹性，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，對于我們進一步認識鑄造領(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。