1、丹傳汽車傳動軸有限公司DanchuanAutomobileTransmissionShafeCO.Ltd發(fā)動機(jī)固定支架（A130112J-X0100）鑄造工藝設(shè)計評審精鑄廠技術(shù)室2013.1.28小組成員名單及任務(wù)分配王家忠：牽頭并參與工藝設(shè)計評審和圖紙的校對工作；徐 洋：負(fù)責(zé)鑄造工藝設(shè)計并利用華鑄CAE軟件進(jìn)行鑄造工藝模擬分析；劉安升：負(fù)責(zé)圖紙的轉(zhuǎn)換設(shè)計（3D圖、產(chǎn)品圖）并輸出；許 飛：負(fù)責(zé)工藝圖的設(shè)計并輸出；李堰武：負(fù)責(zé)毛坯圖的設(shè)計并輸出；各成員之間的工作是緊密聯(lián)系和相互配合的。1.鑄造工藝分析1.1讀圖此次所需鑄造的是一種固定乘用車發(fā)動機(jī)的支架。因為是乘用車上的產(chǎn)品，所以綜合性能要求較高

2、，屬安保件，外觀要求舒適美觀。鑄件材質(zhì)為ZGD410-700 I，屬于低合金結(jié)構(gòu)鋼I類零件,零件凈重1.15Kg（3D數(shù)模計算的理論重量），其最大輪廓尺寸12593.563，屬中小件，大部分均勻壁厚8mm，聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)過渡合理，3-25的圓屬分散熱節(jié)位置，右視圖中“此處沿圓周方向壁厚差不大于0.4mm”（孔是10.3+0.1 0）并是機(jī)加工基準(zhǔn)，主視圖中毛坯應(yīng)保證平行度要求，符合特種鑄造要求，可以進(jìn)行精密鑄造工藝設(shè)計。采用全自動壓蠟機(jī)模具（SWZ15II-1A）制模大批量生產(chǎn)。需加工的部位有：（1）擴(kuò)孔10.3+0.1 0（加工基準(zhǔn)B），表面粗糙度Ra6.3； （2）鉆、鉸孔8.5+0.2 0 (

3、)，表面粗糙度Ra6.3； （3）鉆、鉸孔2-10.5+0.2 0 ()，表面粗糙度Ra6.3； （4）銑3-24凸臺端面（基準(zhǔn)面A），表面粗糙度Ra3.2（5），銑18凸臺端面（）表面粗糙度Ra3.2； （6），銑3-25圓柱端面（）表面粗糙度Ra6.3； （7）鉆孔3-10.5 ()并倒角，表面粗糙度Ra3.2；（8）攻絲（螺紋）3-M12，表面粗糙度Ra6.3；其余為不加工面。設(shè)計時考慮加工余量，非加工面由鑄造工藝保證表面質(zhì)量。據(jù)3D數(shù)模計算，鑄件約重1.27Kg。1.2技術(shù)要求分析該產(chǎn)品為安全件，按照EQY-108標(biāo)準(zhǔn)，ZGD410-700牌號未列入，參照精鑄企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)其抗拉強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到7

4、00Mpa以上，屈服強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到410Mpa以上，延伸率應(yīng)達(dá)到16%以上。鑄件通過熱處理正火工藝即可滿足要求，但每批次都要做機(jī)械性能試驗并刻上批次號以便于追溯，按照技術(shù)要求，所發(fā)出的產(chǎn)品必須通過裂痕檢測和X光探傷檢查。毛坯外觀粗糙度要求，采用熔模鑄造生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，履帶式小拋丸機(jī)細(xì)鋼丸拋光。所有生產(chǎn)工藝過程均不得使用含有EQY-1185中規(guī)定的六種禁用物質(zhì)（鎘、汞、鉛、六價鉻、乙二醇、鈦酸鹽），非加工表面涂黑色油漆（烤漆），按要求做鹽霧試驗，所有鑄件轉(zhuǎn)序防止磕碰傷。注：鑄件不允許補(bǔ)焊,其中內(nèi)孔為重要加工面，不允許存在氣孔、夾砂等鑄造缺陷,設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)滿足該點要求。鑄件尺寸公差等級CT5，參照E

5、QY-1081.3 合金鑄造性能分析（1） 流動性 含碳量對低合金鑄鋼的流動性影響仍很大，如ZG30MnSi比ZG20MnSi的流動性要好的多，錳和硅可提高鋼水的流動性。在合金元素中一些高熔點的合金元素(如Mo、W)使鋼水的流動性降低，而低熔點的合金元素(如Mn、Cu)則使鋼水的流動性提高。低合金鑄鋼的流動性與相同含碳量的鑄鋼基本相近。（2） 收縮率 在線收縮率與體收縮率方面，低合金鋼與具有相同含碳量的碳鋼相近。（3） 熱裂 低合金鋼與碳鋼在鑄造性能方面的主要差別表現(xiàn)在形成裂紋的傾向上，由于低合金鋼的元素偏析大，導(dǎo)熱性又比較差，故產(chǎn)生裂紋的傾向較為嚴(yán)重，在生產(chǎn)過程中應(yīng)注意控制。（4） 結(jié)晶特點

6、 由于錳、硅、鉻等元素能降低鋼的導(dǎo)熱性，并且能增大結(jié)晶溫度范圍，因而促使產(chǎn)生粗大的晶粒，并且晶內(nèi)偏析也較大。2.確定鑄造工藝方案2.1確定鑄造方法（1）.先期采用手工注蠟?zāi)＞呱a(chǎn)樣件，用來調(diào)試和驗證工藝及生產(chǎn)過程的相容性，工藝驗證完畢，按成熟工藝重新制作一套全自動壓蠟機(jī)模具，以滿足大批量生產(chǎn)要求。（2）.采用低溫模料制模，水玻璃作粘結(jié)劑，石英粉、高鋁粉作耐火涂料、自動線制殼工藝造型，中頻爐熔化鋼水澆注的生產(chǎn)工藝。（3）.清理轉(zhuǎn)序防磕碰傷，履帶式拋丸機(jī)細(xì)鋼丸（0.4mm）拋丸處理。（4）.鑄件熱處理采用正火工藝。2.2確定澆注位置和分型面澆注位置（內(nèi)澆口安放位置）選擇原則：（1）重要加工面應(yīng)朝下

7、或呈直立狀態(tài)；（2）鑄件的大平面應(yīng)朝下；（3）應(yīng)有利于鑄件的補(bǔ)縮；（4）應(yīng)保證鑄件有良好的金屬液平穩(wěn)順利充入型腔，不產(chǎn)生紊流和夾雜物；（5）在組合模組和制殼時，起支撐熔模和型殼的作用；（6）在熔失熔模時，起導(dǎo)出液態(tài)模料的作用；（7）一般用直澆道兼作冒口以補(bǔ)縮鑄件，既是澆道又是冒口；（8）方便模具制作和取模操作；（9）盡量提高工藝出品率和生產(chǎn)效率。對于該件的內(nèi)澆口安放位置有以下幾種方案需要在實際生產(chǎn)過程中一一驗證。方案一、二、三、四是為了確保3-M12內(nèi)部無缺陷，但制作模具較麻煩，活塊多，工藝出品率也不高。方案五能做到外觀質(zhì)量較好，工藝出品率高，工效也高。但不能確保3-M12內(nèi)部無缺陷。方案六能

8、確保3-M12內(nèi)部無缺陷工藝出品率高，工效也高，但不好打磨，影響外觀質(zhì)量。分型面選擇原則：（1）分型面應(yīng)盡可能在同一平面，避免曲線分型面。同時應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目；（2）盡可能減少壓型中活塊的數(shù)量；（3）分型面應(yīng)盡量不穿過熔模的某一完整表面，特別是基準(zhǔn)面；（4）開型后熔模應(yīng)能留在設(shè)計者預(yù)先確定的位置。對于沒有起模裝置的壓型，開型后，熔模必須留在沒有起模裝置的半型內(nèi)。（5）手工操作的壓型，上壓型內(nèi)腔的體積應(yīng)盡量小，以減少上壓型的體積和質(zhì)量，便于操作；（6）分型面的選擇，應(yīng)注意較少清理和減少機(jī)械加工的工作量；（7）分型面的選擇要便于易割內(nèi)澆道型腔的制造。分型面選擇方案的最終確定：由外協(xié)模具制造廠

9、家自定，但要尊重分型面選擇原則。2.3確定型內(nèi)鑄件數(shù)目由于鑄件外形尺寸較小，先期采用手工注蠟?zāi)＞叩囊话阃庑纬叽鐬?50*250*150，型內(nèi)最多可布6件，但考慮到先期是樣件生產(chǎn)以及需要驗證工藝，為降低生產(chǎn)成本，先采用一模兩件試生產(chǎn)。工藝成熟后即采用全自動壓蠟機(jī)模具生產(chǎn)，一?？梢赃_(dá)到1216件。2.4不鑄出孔及槽的確定:表1查表，該鑄件所有的孔均能鑄出，但考慮到蠟?zāi)：丸T件容易變形，裝配尺寸難于保證，并且鑄孔后給機(jī)加工帶來困難，由于孔10.3+0.1 0是加工第一基準(zhǔn)，該孔可留加工量后鑄出，其余所有的孔均不鑄出。減輕重量的深窩可以直接鑄出。2.5機(jī)械加工余量的確定:（1）澆注時鑄件的上表面可能有氣

10、孔和夾渣，而側(cè)面較好，所以上表面應(yīng)取較大余量，側(cè)面可小些。（2）容易變形的鑄件，加工余量應(yīng)大些。(3)當(dāng)鑄件局部表面需淬火時，一般淬火表面要留有加工余量，其加工余量應(yīng)計入脫碳層厚度。（4）加工余量也同加工方法有關(guān)，表2列出了不同加工方法的單面加工余量。（5）加工余量與鑄件輪廓尺寸有關(guān)。鑄件尺寸越大，余量也越大，見表3.表2 不同加工方法的單面加工余量（mm）加工面加工方法平面外面內(nèi)孔車削120.72.0-銑削12-磨削0.20.50.20.50.20.5拉削0.51.0-12擴(kuò)孔-12鏜孔-0.51.5表3 鑄件的單面加工余量鑄件最大輪廓尺寸（mm）5050120120160260400400

11、630單面加工余量(mm)0.50.50.71.01.5根據(jù)圖紙技術(shù)要求：鑄件尺寸公差按EQY-108鑄件尺寸公差值中的CT5確定加工余量，3-M12螺紋孔端面是進(jìn)鋼水口位置，加工方法是銑銷應(yīng)放2mm加工量；底座端面易變形，加工方法是銑銷，應(yīng)放2mm加工量；10.3+0.1 0是擴(kuò)孔，單邊應(yīng)放1.5mm加工量。2.6起模斜度的確定拔模斜度值由外協(xié)模具制造廠家自定，但要參照以上表A1的規(guī)定（EQY-108的標(biāo)準(zhǔn)）2.7鑄造收縮率的確定影響鑄件尺寸精度的因素很多，諸如鑄件的結(jié)構(gòu)、原材料的性質(zhì)、模料及合金的收縮、型殼的膨脹等，根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗，熔模鑄造的綜合收縮率可定在2%左右。2.8澆注系統(tǒng)的確

12、定一）澆注系統(tǒng)的類型按引入金屬液的高度分 頂注式、注入式、底注式、側(cè)注式和聯(lián)合注入式（或叫階梯式和多層式）1） 頂注式 頂注式即金屬液從型腔的頂部注入，如圖1所示。2）底注式 底注式是將金屬液從型腔下部注入，如圖2所示。3）側(cè)注式 測注式即金屬液從型腔的側(cè)面水平或傾斜注入，如圖3所示。4）聯(lián)合注入式 聯(lián)合注入式是上述三種（或其中兩種）方式的聯(lián)合應(yīng)用，如圖4所示。 圖一 圖二 圖三 圖四按金屬液引入的部位分 1） 金屬液由鑄件熱節(jié)處注入，用冒口節(jié)或直澆道補(bǔ)縮，如圖5所示。2） 金屬液從鑄件薄壁處注入，鑄件熱節(jié)處用專設(shè)冒口補(bǔ)縮，如圖6所示。 圖五 圖六對于該產(chǎn)品我們采用側(cè)注式和聯(lián)合注入式比較合理。

13、如圖7和圖8 圖 七 圖 八 圖 九 圖 十 圖 十一 圖 十二二）澆注系統(tǒng)的組成及選擇熔模鑄造澆注系統(tǒng)包括澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道。根據(jù)鑄件的特點有時還附設(shè)冒口、撇渣器、出氣孔等。1） 澆口杯 澆口杯的作用是盛接來自澆包的液態(tài)金屬，并使整個澆注系統(tǒng)建立一定的壓力，以進(jìn)行充填和補(bǔ)縮。2） 直澆道 直澆道是引導(dǎo)金屬液進(jìn)入型腔的垂直通道。它又是制殼操作的支柱，多數(shù)情況下兼有冒口的作用。3） 橫澆道 橫澆道是連接直澆道和內(nèi)澆道的中間通道。它的作用是分配金屬液流、補(bǔ)縮和擋渣。4） 內(nèi)澆道 內(nèi)澆道是直澆道（或橫澆道）與型腔連接的通道。內(nèi)澆道的主要作用是控制金屬液流入型腔的速度和方向，他的位置、形狀

14、、數(shù)目以及長度和截面尺寸都對鑄件的質(zhì)量有很大的影響。內(nèi)澆道設(shè)計包括確定其位置、數(shù)量、形狀、長度和截面尺寸等。a) 內(nèi)澆道位置的選擇 見方案一、二、三、四、五、六所示b) 內(nèi)澆道數(shù)量的確定 確定內(nèi)澆道數(shù)量時，要考慮澆注、補(bǔ)縮、制模、制殼、脫蠟、切除澆冒口和防止鑄件變形等方面的要求。c) 內(nèi)澆道的形狀 內(nèi)澆道的形狀隨鑄件注入金屬液部位的結(jié)構(gòu)形狀而定。其斷面形狀可為矩形、圓形、扇形、新月形等。d) 內(nèi)澆道長度 在熔模鑄造中，內(nèi)澆道在多數(shù)情況下起著冒口頸的作用，為了使補(bǔ)縮效果好，內(nèi)澆道長度應(yīng)在便于切削的條件下，越短越好。采用氣割時，其長度多為1015mm，采用易割澆道時，多為812mm。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)

15、和補(bǔ)縮要求，便于生產(chǎn)，保證鑄件的質(zhì)量，這里選用直澆道和圓形內(nèi)澆口，不需要橫澆道，詳見工藝圖。三）澆注系統(tǒng)尺寸的確定澆注系統(tǒng)設(shè)計除了正確選擇澆注系統(tǒng)類型外，還要確定各單元尺寸和它們之間的比例關(guān)系。1. 內(nèi)澆口尺寸的確定：圖中3-25的三個圓柱是分散的三個熱節(jié)部分，內(nèi)澆口應(yīng)設(shè)在該處，按公式 D內(nèi)=（0.51.0）D節(jié)式中： D內(nèi)內(nèi)澆道直徑，mm D節(jié)鑄件上熱節(jié)圓直徑，mmD內(nèi)=（0.51.0）25=0.525=12.5 mm 修正為13 mm內(nèi)澆口數(shù)量為3個2. 直澆道尺寸的確定：澆注系統(tǒng)為封閉式澆注系統(tǒng)，各基元尺寸及比例關(guān)系為：（F為截面積）F內(nèi)：F橫：F直=1:1.3:1.05這里F內(nèi)=（13

16、/2）2 3.14=133 mm2如果每組組樹數(shù)量為4件，則內(nèi)澆道總截面積F內(nèi)總=13334=1596 mm2直澆道截面為矩形，尺寸即為4040=1600 mm2如果每組組樹數(shù)量為2件，則內(nèi)澆道總截面積F內(nèi)總=13332=798 mm2直澆道截面為矩形，尺寸即為3030=900 mm2具體尺寸詳見下圖： 三）蠟?zāi)＝M樹方案的確定：組樹方案有六種，詳見以上圖七、八、九、十、十一、十二。圖七方案每組4件，工藝出品率和工效均較理想，但不能確保內(nèi)在質(zhì)量；圖八方案每組4件，工藝出品率和工效均較理想，但組樹后蠟?zāi)＜嗷ジ缮妫豢扇。粓D九方案每組2件，每件內(nèi)澆口為3個，工藝出品率和工效均較低，但能確保內(nèi)在質(zhì)量；圖十方案每組2件，每件內(nèi)澆口為2個，工藝出品率和工效均較低，但不能確保內(nèi)在質(zhì)量；圖十一方案每組4件，每件內(nèi)澆口為3個，工藝出品率和工效均較理想，也能確保內(nèi)在質(zhì)量，但打磨后影響外觀質(zhì)量；圖十一方案每組4件