轴承座铸造工艺设计

轴承座铸造工艺设计李尚武摘要：在创造中华民族5000多年文明史的历程中，铸造生产贡献巨大。砂型铸造在机械制造业中占有非常重要的地位,不受质量、尺寸、材料种类及生产批量的限制。而用于装轴瓦的部分总称壳件，其上半部称为轴承盖，下半部称为滑动轴承座。本次对滑动轴承座进行设计。滑动轴承座大多用铸铁制造，材料为HT200或ZG200～ZG400，承受载荷大的采用铸钢或钢板焊接结构。广泛应用于冶金，矿山，输送系统，环保设备等。滑动轴承座在铸造过程中有严格的技术要求。本文通过对滑动轴承座的研究，得出滑动轴承座的铸造工艺。关键词：砂型铸造；技术要求；铸造工艺；铸造技术1材料的确定灰铸铁件主要应用于可铸造壁较薄且形状复杂的铸件。灰铸铁有良好的耐磨性，液态流动性好，凝固收缩性小，抗压强度高，吸震性好，使用时有充分的强度和刚性，价格适宜。滑动轴承座主要承受压力，能够满足且适合滑动轴承座工作要求。因此，选用灰铸铁件。在灰铸铁中，常用的HT200性能良好，便于加工和铸造，故选HT200做为铸造材料2结构工艺分析滑动轴承座主要由上盖，底座，轴瓦组成。由任务书知上方小孔过小不铸出，铸件图样如图1。滑动轴承座的中心孔距地尺寸为132mm；圆通外径22mm，长24mm；支撑板厚6mm；地板高25mm。为小型铸件。主要承受径向载荷，使用简单不需要安装轴承，且轴瓦内表面不承担载荷的部分有油槽，这样润滑油可以通过油孔和油沟进入间隙，起到润滑保养作用。由于其经常处于压应力和摩擦状态，故要求能抗压和耐磨损。通过查找《金属成型工艺设计》比较分析得到：，故选择灰铸铁HT200作为铸件材料。图1三维形状及零件图如图2图23工艺方案的设计3.1铸型种类及方法确定铸件按铸型性质不同，可分为砂型铸造、特种铸造和快速成型等方法。而砂型铸造是以砂型作为造型材料，用人工或机械方法在沙箱内制造出型腔及浇筑系统的铸造方法。不受铸件质量、尺寸、材料种类及生产批量限制，原料来源广泛、价格低廉，应用最为普遍。砂型铸造中的湿型铸造比较适用于中小型铸件，对大批量机械化流水线上更为实用。滑动轴承座在工程中的应用是比较广泛常见的。滑动轴承支座内部结构简单，主要由内腔和小孔等组成，表面形状相对复杂，但无特殊表面质量要求；从尺寸上来讲，属于较小尺寸造型；由于选用了灰铸铁材料且生产批量不大，技术要求不太高，综合分析考虑选用砂型铸造成型，铸型种类为湿型，采用手工分模，这样在满足要求的同时，操作灵活，工艺装备简单，成本低，生产率高，必要时易于采用机械自动化操作。3.2型芯结构及制造滑动轴承座零件有一圆柱筒，故型芯应为一圆柱体，其直径应小于40㎜，又型芯比较简单，故采用整体式芯盒制芯的造芯的造芯方法。3.3分型面的筛选分型面选择时，应在保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺过程，对于质量要求不高的外形复杂小批铸件来讲，更应先选择分型面，节省更多的人力物力，由于滑动轴承座分型结构明显，具有垂直分型面，可以选择以下几种：A方案.如图3-1将轴承座的一个对称面a-a作为分型面。这种分型方法思路简单，符合了最大截面原则，但是这样不利于内浇铸口引入，浇注口的选择对铸件质量有重要影响。B方案.如图3-2选择分型面b-b，此分型面平直，大部分铸型位于下沙箱，便于起模，下芯，提高铸件尺寸精度和生产效率，且只有一个分型面，便于浇铸时铸型填充，其他不合理分型方案不再一一列举，无怪乎不能满足分型原则，分型方式对铸件成型精度等影响较大方案A方案B根据分型面数量尽量少，尽量平直等原则。保证铸件的质量，选择方案B。3.4铸造位置及浇注口的确定根据重要表面向下放原则，将滑动轴承座的重要表面放在下面，由于该构件有多个面，因此将其中较大的面朝下放，并对向上的表面采用增加加工余量等措施保证质量，由大而薄表面向下原则，滑动轴承座的大面积平直表面或薄壁部分，在浇铸时应放在铸型下部，并尽量让加固肋板垂直，防止出现浇铸不足，冷隔等缺陷；由厚大断面处向上原则，应将滚动轴承座厚大断面两端放在上下面，这样有利于放置冒口和冷铁补缩。浇注口选择应符合铸件凝固方式及特点，保证铸型填充及铸件质量，尽量选取有利浇注位置，分析此结构及造型位置，图3-3选用圆筒右上方为浇注口如图3-3，从而避免直浇对铸件造成冲击，而且有利于型芯排气，落砂和检验等。4铸件工艺参数确定4.1加工余量零件最大尺寸120mm,加工余量取4.0mm灰口铸铁的加工余量值（摘自JB2854-80）4.2拔模斜度为了便于取模，在平行于出模方向的模样表面上所增加的斜度称为拔模斜度。拔模斜度应根据模样高度及造型方法来确定，中小型木模的拔模斜度值为α=0.50°~30°。模样高时取下限，模样矮时取上限。金属的拔模斜度值比木模的小些。综合考虑拔模斜度取40分。4.3收缩量选择由铸造材料灰铸铁可知，其收缩量在0.7%-1.0%之间，在单件或小批量生产时取上限，故收缩量选为1.0%.砂型铸造时几种合金铸造收缩率的经验值4.4型芯及型芯头选择滑动轴承座内腔成圆柱形孔，由分型方式可知，采用垂直型芯，有利于稳固定位，排气和落砂，由基本尺寸知，型芯长度为24mm，下型芯高度H1值为15mm，；上型芯值为15mm，芯头间隙为0.5-1.5mm,定为1.0mm；下芯头斜度5°-10°选为7°，上芯头斜度6°-15°选择10°.5浇注系统的拟定5.1系统作用与结构分析系统浇注是指砂型中引导金属液流入型腔的通道，一般由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道等组成。浇口杯承接金属液，并经直浇道流入横浇道，再分配给各内浇道流入型腔，因此各交道形状及截面大小均影响铸件质量.5.2横浇道及其结构横浇道除将金属液分配给个各内浇道外，最主要的作用是挡渣，课阻止水平流动中的熔渣进入型腔。通常为加强其挡渣作用，常采用锯齿形横浇道，稳流式横浇道或带滤网的横浇道。5.3各组元截面尺寸确定各组元截面尺寸可根据铸件合金种类、质量、尺寸、壁厚、浇铸时间等，利用简便经验公式求得。1：1.5：2适用于大件1：1.2：1.4适用于大件S内:S模：S直﹛1：1.1：1.15适用于中小件1：10.6：1.11适用于薄壁小件生产中最小的内浇道截面积为0.04cm2，直浇道最小直径一般不小于15-18mm。1内浇道横截面选择扁平梯形如图5-1，其特点是扁平梯形内浇道高度低，熔渣不易进入，广泛用于铸铁件生产。根据内浇道横截面积S内=1.3cm2，查表5-1“灰铸铁件浇注系统标准值”a=20mm，b=18mm，c=8mm，内浇道横截面积如下图所示2横浇道的界面形状选择梯形如图5-2，因为梯形横浇道当渣能力强、开设容易，应用广。由S横=1.2c㎡，表5-1“灰铸铁件浇注系统标准值”得：A=12mm，B=6mm，C=14mm。所以横浇道横截面积如下图所示：3、直浇道。直浇道横截面积通常采用圆形如图5-3，由S直=1.4c㎡，查表6-1“灰铸铁件浇注系统标准值”D=13mm。所以该轴承座的直浇道的横截面积如下图所示：图5-1内浇道横截面积图5-2横浇道横截面积图5-3直浇道表5-1灰铸铁件浇注系统标准值内浇道尺寸/mm（S内/m㎡)横浇道尺寸/mm（S横/m㎡直浇道尺寸/mm（S直/m㎡)abcS内abcS内ABCS横DS直1195506410501611182401723014126808512801914223602031018157115106151202315254802342020188150117171502818317202757024211022513921225322235950328003026113101410263103828421380381130403012455171133450463250195045159045411460020123760056405828005322005652179202416469206545703850653320585322120028205012008060805600805030灰铸铁阻流截面计算公式：F阻——浇注系统中的最小断面总面积（cm2）；G——流经F阻断面的金属液总重量（Kg）；μ——总流量损耗系数；t——浇注时间（s）；Hp——平均静压力头（cm）式中G=1.56KG；μ=0.42；Hp=24cm；浇注时间t的计算如下：G——型内金属液的总质（重量）（Kg）S1——系数，取决于铸件壁厚，由表查出。5.4系统引注位置的选用类浇口常设在铸件中部某一高度的分型面上，且内浇道开在横浇道尾端15-40mm处，可将金属液从合适的地方引入型腔，这种浇注方法应用普遍，适用于各种壁厚均匀、高度不大的中、小型铸件。故滑动轴承座应选择中注式浇口5.5冒口及尺寸确定一般小型、壁厚均匀的铸件可不设冒口，故在此省略。综上所述：将内浇道开设在下型的分界面上，并分两道将金属液从两端法兰处注入，有利于法兰冷却过程中补缩，将横浇道开设在上型分型面上，起集渣排气作用；在上型开设直浇道，以形成必要的静压力，在上型顶面开设浇口杯，以便于浇注。铸造工艺图如图5-1.图5-1铸造工艺图零件图及工艺卡见附图附录铸造工艺卡拟定铸件名称材料牌号生产类型毛坯质量最小壁厚铸件图支撑台HT200小批2.8kg4mm造型造型方法砂箱铸造、两箱造型砂箱内部尺寸/mm规格长宽高紧固方法上箱15015050压铁紧固420kg下箱15015080砂型烘干烘干温度\℃烘干时间\h方法3005烘干炉浇冒口尺寸\mm浇道数量截面积横浇道1个1.2c㎡内浇道1个1.3c㎡直浇道1个1.4c㎡浇注工艺规格出炉温度/℃浇注温度/℃浇注速度/sec冷却时间/h1300125035~5510热处理工艺加热2~4h至550±20℃，保温均热1~2h后缓冷总结通过课程设计巩固和加深了我们对铸造工艺课及其它有关基础课和技术基础课的知识；握铸造工艺及工艺工装的设计方法，锻炼运用铸造工艺手册及其它技术资料的基本技能；使我们进一步提高图纸、文字表达能力；为今后工作打下基础。本文为铸造工艺课程设计的课题设计报告，设计课题为滑动轴承座的铸造工艺设计。报告从活动轴承座零件图开始分析，逐步确定铸造工艺方案，至模样模板以及芯盒的设计，其过程和数据均已一一给出。在此次课程设计中，团队发挥了较大的作用。在课程设计的初期，由于我们都对铸造工艺有相应的不了解，故大家都去查找了相关资料。在课题设计过程中，铸造工艺图无疑是很重要的，其标示出了分型面、机械加工余量、砂芯形状尺寸、浇注系统等一系列铸造中必不可少的参数。不理解之处就去查找相关文献资料，并询问老师意见。我们发现，铸造工艺设计中有着大量的工艺参数需要去查找，并且面对大量的数据信息，如何从中选出适合本课题铸件的相关参数有着一定难度。信息的取舍与否直接影响到课题设计的严密性、严谨性，因此在这个问题上，我们也多次询问老师的意见，在于老师的交流和沟通中，不断地改善我们的设计。通过这次课程设计发现自己很多方面的知识掌握的不到位，在今后的学习中要不断的复习、讨论、询问，争取掌握所学理论并能在实际中应用。此次铸造工艺课程设计，对于我们进一步认识铸造领域起到了极大的作用，通过实际的工艺设计，亲身投入到设计中去，学习设计思路，对于我们而言，有着不可小觑的意义。