江苏科技大学
本科生毕业设计（论文）
学院某某某
专业某某某
学生姓名某某某
班级学号某某某
指导教师某某某
二零一四年六月
江苏科技大学本科毕业论文
拖拉机轮毂工艺设计Casting process design of tractor wheel s
江苏科技大学
毕业设计（论文）任务书
学院：某某某专业：某某某
学生姓名：某某某学号某某某
指导教师：某某某职称：某某某
毕业设计（论文）题目：
拖拉机前轮毂工艺设计
一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）
1 提供条件：
拖拉机轮毂三视图；
2 设计内容与要求:
(1) 调研收集分析有关资料，了解拖拉机前轮毂的结构特征和
使用性能及铸造性能；
(2) 确定轮毂工艺设计的总体原则;
(3) 进行支座的铸造参数的计算;
(4) 绘制轮毂的铸件三维图和砂型、砂芯、浇注系统的整体图
等；
(5) 对轮毂绘制铸造工艺图。
二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）
1. 毕业设计论文一份（不少于1.5万字）；
2. 外文译文一篇（不少于5000英文单词）；
3. 其它(根据课题性质、类型确定)。
4. 铸造工艺图一份（A2纸张打印）
三、完成日期及进度
2014年3月17日至2014年5月31日，共11周
进度安排：
（1）3.17-3.30 查阅文献，理解相关的英文资料内容；
（2）3.30-4.08 熟知毕业设计任务，包括选题背景，意义、目的、具体试验和步骤等并完成开题报告，实施具体方案；并完成英文翻译；
（3）4.09-4.13 设计所需知识及工具书的整理；
（4）4.14-4.19 绘制零件图，对零件重要参数计算和设计；
（5）4.20-5.25 正式进入毕业设计，完成工艺图及工艺规程的编写；
（6）5.26-6.05整理相关文档；撰写毕业设计论文，准备答辩；
（7）6.8-6.9答辩。
四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:
[1] 涂晶洁; 裴小珍等，轮毂铸造工艺的设计. 热加工工艺. 2003
[2] 范宏训; 赖华清; 胡沉等，铝轮毂铸造工艺设计. 热加工工艺. 2002
[3] 钱翰城; 王公平; 赵建华等，铸件表面缺陷常用挽救技术及其适用性. 2010年中国铸造活动周论文集, 2010, 重庆大学,重庆铸造行业协会
[4] 辜祖勋. 对影响灰铸铁件质量的一些问题的探讨[J]. 铸造, 2003, 52(5): 356-360.
[5] 崔占全，王昆林等著. 金属学与热处理. 北京大学出版社. 2010:366-368.
[6] 杨杰, 董怀宇, 熊守美. 灰铁凝固过程中缩孔缩松的预测. 金属学报, 2005, 41(9): 929-932.
[7] 单琨, 叶以富, 姜青河. 磷对灰铸铁性能的影响[J]. 中国铸造装备与技术, 1999, 2.
系(教研室)主任：（签章）年月日学院主管领导：（签章）年月日
摘要
本设计是对拖拉机前轮毂零件进行铸造工艺设计。通过Proe软件绘制三维图，简单直观的了解铸件各个部位的形状以及结构。根据零件的使用条件、结构特点、生产批量，以及技术要求等进行铸造工艺分析，确定使用树脂砂手工造型。最后进行铸件质量控制分析及制定了检验要求。对于本文浇注系统的设计，采用的是顶注雨淋式
浇注方法。通过查表以及计算得到∑A
内：∑A
横
：∑A
直= 1：1.5：1.2，从而得到了
直浇道、横浇道及内浇道的尺寸和形状。对于热节点预防缩松缩孔采取的方法是运用冷铁激冷的方法。在整个设计中，提出了很多工艺分析，并在最后分析了各类缺陷，并进行预防。
关键词：灰铸铁；拖拉机前轮毂；工艺设计
Ⅰ
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31
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Abstract
This design is the casting blank technology design for front hub bearing in tractor.According to Three-dimensional map drawn by Preo Software,we Simply understand casting’s various parts of shapes and the structure.Depending on the condition of parts, structural characteristics, production volume, as well as the technical requirements,we determine using hand molding resin sand. At last,Completed the design of sand core, gating system, cold iron and so on.Then,we did the control analysis of casting quality and established the inspection requirements.We use the top note and rain gating methods in the design of gating system. By reading table and computing,we got ∑A内：∑A横：∑A直= 1：1.5：1.2.Whereby, we got the size and shape of the sprue and runner and in-runner.We use cold iron processing technologies prevent shrinkage porosity.Throughout the design, made a lot of process analysis, and in the final analysis of the various types of defects and prevention.
Keywords:Gray cast iron; the front wheel hub of tractor; process design
Ⅱ
第一章绪论 (1)
1.1 灰铸铁 (1)
1.1.1 灰铸铁简介 (1)
1.1.2 灰铸铁的牌号、性能及用途 (2)
1.2 灰铸铁铸件的处理 (3)
1.2.1 孕育处理及作用 (3)
1.2.2 灰铸铁铸件的热处理方式 (4)
1.3 灰铸铁缺陷分析及预防措施 (4)
1.3.1 工艺、冶金因素 (5)
1.3.2用孕育剂进行灰铸铁孕育处理时禁止的四则 (5)
1.3.3 灰铸铁件表面缩陷和缩孔的产生及防止 (6)
1.4 灰铸铁件生产的工艺要求 (7)
1.4.1 零件工艺分析的要求 (7)
1.4.2 对浇注时，位置选取的一般要求 (7)
1.4.3 分型面的选取要求 (8)
1.4.4 砂芯设计的一般方法和原则 (8)
1.4.5 树脂砂造型的优越性 (9)
1.5 课题研究意义 (9)
第二章拖拉机轮毂工艺分析 (10)
2.1 拖拉机轮毂 (10)
2.2 产品技术要求 (10)
2.3 轮毂工艺分析 (10)
2.4 加工面要求 (10)
第三章工艺方案的确定 (12)
3.1铸造方案的选择 (12)
3.2 凝固原则、浇注位置的确定 (12)
3.3 分型面的确定 (13)
3.3.1 提出方案 (13)
3.3.2 综合分析三种方案的优缺点 (14)
3.4 主要工艺参数的确定 (14)
3.4.1 最小铸出壁厚 (14)
3.4.2 最小铸出孔 (15)
3.4.3 铸造收缩率 (15)
3.4.4机械加工余量 (16)
3.4.5 公差等级 (17)
3.4.6 起模斜度 (18)
第四章砂芯设计 (20)
4.1 砂芯的基本介绍 (20)
4.2 砂芯分块的基本规则 (20)
4.3 砂芯芯头设计 (20)
第五章浇注系统设计与计算 (22)
5.1 浇注系统综述 (22)
5.2浇注系统设计与计算 (24)
第六章补缩设计 (27)
6.1 补缩概述 (27)
6.2 补缩设计 (27)
6.3 出气孔的设计 (28)
第七章砂箱铸件数量的确定 (29)
7.1 概述 (29)
7.2 砂箱铸件数量确定 (29)
第八章铸件的落砂、清理及后处理 (31)
8.1 除砂 (31)
8.2 清理及后处理 (31)
第九章铸造缺陷分析以及控制 (32)
9.1 铸造缺陷分析及防止措施 (32)
9.1 .1 缩孔、缩松 (32)
9.1.2．粘砂 (32)
9.1.3．偏芯 (32)
9.2 铸件质量检验 (32)
结论 (34)
致谢 (36)
参考文献 (37)
第一章 绪论
1.1 灰铸铁
1.1.1 灰铸铁简介
灰铸铁是通过孕育处理后含有片状石墨的铸铁（图1-1），包含的元素有铁、
碳、硅、锰、硫、磷。对于灰铸铁，一般她的价格合理便宜，在生产中，占80%
以上[1]。
研究表明，石墨的具体形态影响着灰口铸铁的性能和微观组织。其中的片状
石墨把基体割裂，这样的情况比较严重，因此在石墨顶端会出现集中应力，导致
它的抗拉强度和各方面的性能比钢低的多，但是，灰铸铁的抗拉强度不比钢差
，同时，灰铸铁的力学性能也受基体组织的一定的影响。如图1-2，铁素体基体
灰铸铁的石墨片粗大，同时，它的强硬度很低，在生产应用中，使用的较少；珠
光体基体灰铸铁（图1-3）的石墨片细小，无论强度还是硬度，都是很高，在重
要的铸件中，通常使用它，比如如制造床身、机体等重要件；铁素体一珠光体（图
1-4）基体灰铸铁的石墨片比珠光体灰铸铁大，但是性能没有珠光体灰铸铁好，此种铸铁的强度、硬度尽管比前者低，但仍可满足一般机体要求，其铸造性、减
震性均佳，且便于熔炼，应用也很广。因此，珠光体基体子啊工业生产运用中比
较多。于此同时，灰铸铁的铸造性能、耐磨性、切削加工性、减震性等都是非常
优越的。因此它在生产运用中所占比例较大也不为过。
图1-1 灰铸铁中的片状石墨 图1-2 F 基体灰铸铁
图1-3 P 基体灰铸铁 图1-4 F+P 基体灰铸铁
1.1.2 灰铸铁的牌号、性能及用途[2]
灰铸铁的牌号是由“HT”（“灰铁”两字汉语拼音字首）和最小抗拉强度ζ值（用
φ30mm 试棒的抗拉强度来对照）表示。例如牌号HT200表示φ30mm 试棒的最小
抗拉强度值为200MPa 的灰铸铁。设计铸件时，应根据铸件受力处的主要壁厚或
平均壁厚选择铸铁牌号。
当一定牌号铁液浇注壁厚均匀而形状简单的铸件时，壁厚变化所造成抗拉强
度的变化，可从本表查出参考性数据；当铸件壁厚不均匀或有型芯时，此表仅能
近似地给出不同壁厚处抗拉强度值，铸件设计应根据关键部位实测值进行。如表
1-1。
表1-1 灰铸铁的牌号、力学性能及用途（摘自GB/T 9439－1988）
铸铁类别牌
号
铸件壁
厚/mm
力学性能
σb/MPa ≥
HBS
应用
铁素体灰铸铁HT
100
2.5～10 130 10～166 适用于载荷小、对摩擦和磨损无特殊
要求的不重要铸件，如防护罩、盖、
油盘、手轮、支架、底板、重锤、小
手柄等
10～20 100 93～140
20～30 90 87～131
30～50 80 82～122
铁素体—珠光体
灰铸铁HT
150
2.5～10 175 137～
205
承受中等载荷的铸件，如机座、支架、
箱体、刀架、床身、轴承座、工作台、
带轮、端盖、泵体、阀体、管路、飞
轮、电机座等
10～20 145 119～
179
20～30 130 110～
166
30～50 120 105～
157
珠光体灰铸铁HT
200
2.5～10 220 157～
236
承受较大载荷和要求一定的气密性或
耐蚀性等较重要铸件，如汽缸、齿轮、
机座、飞轮、床身、气缸体、气缸套、
活塞、齿轮箱、刹车轮、联轴器盘、中
等压力阀体等
10～20 195 148～
222
20～30 170 134～
200
30～50 160 129～
192
HT
250
4.0～10 270 175～
262
10～20 240 164～
247
20～30 220 157～
236
30～50 200 150～
225
1.2 灰铸铁铸件的处理
1.2.1 孕育处理及作用[4]
我们发现，其显微组织在很大的程度上影响着灰铸铁的力学性能。在没有对灰铸铁进行孕育处理的时候，它的组织形态，力学性能等都比较差，甚至在铸件的薄壁处产生白口。因此，孕育处理是保证铸件质量必不可少的因素。
铸铁孕育处理中需要的孕育剂，如硅铁（可以含锶、钡、锆或者少量的稀土）加入量，进行孕育处理，对铸铁的化学成分影响甚小，对其显微组织的影响却很
大，因而能改善灰铸铁的力学性能，对其物理性能也有明显的影响。适当的孕育处理的作用：
1.减少和消除白口的趋向；
2. 避开白口组织；
3. 使得铸件壁厚敏感性降低，使铸件截面的显微组织和硬度都差别小；
4. 促使共晶团的形核，增多共晶团数量；
5.促进石墨形态为细小分布的A型石墨，达到改善铸铁的力学性能的要求。孕育处理恰当时，铸件具有较好的流动性，较小的收缩性，并且加工性能得到改善，各方面性能有所提高。
孕育剂让铁中出现很多亚显微核心，使得在液相中出现共晶团。靠近共晶凝固温度的时候，首先形成小石墨片，并长出共晶团。结晶时，石墨晶核数目增多，石墨片尺寸变小，更均匀的分布在基体中。因此显微组织是在细小的珠光体基体上分布着细小的片状石墨，铸铁在孕育处理后强度增加了，并且它的塑形以及韧性都有所提高。
1.2.2 灰铸铁铸件的热处理方式[1]
灰铸铁的热处理后不能改变石墨的形态，因而不可能明显提高灰铸铁件的力学性能。灰铸铁的热处理主要用于消除铸件内应力和白口组织，稳定尺寸，提高表面硬度和耐磨性等。
去应力退火：用以消除铸件在凝固过程中因冷却不均匀而产生的铸造应力，防止铸件产生变形和裂纹。其工艺是将铸件加热到500～600℃，保温一段时间后随炉缓冷至150～200℃以下出炉空冷，有时把铸件在自然环境下放置很长一段时间，使铸件内应力得到松弛，这种方法叫“自然时效”，大型灰铸铁件可以采用此法来消除铸造应力。
石墨化退火：以消除白口组织，降低硬度，改善切削加工性能。方法是将铸件加热到850～900℃，保温2～5小时，然后随炉缓冷至400～500℃，再出炉空冷，使渗碳体在保温和缓冷过程中分解而形成石墨。
表面淬火：提高表面硬度和延长使用寿命。如对于机床导轨表面和内燃机汽缸套内壁等灰铸铁件的工作表面，需要有较高的硬度和耐磨损性能，可以采用表
面淬火的方法。常用的方法有高（中）频感应加热表面淬火和接触电阻加热表面淬火。
1.3 灰铸铁缺陷分析及预防措施[3]
1.3.1 工艺、冶金因素
（1）冷却的速度冷却速度是铸件的一个非常敏感性质，同一个铸件，厚，薄部件，内外部都能得到相差很大的组织，这主要是因为在石墨化的冷却速度。影响铸件冷却速度的因素较多：铸件壁厚和重量、铸型材料的种类、浇冒口和重量等等。由于铸件的壁厚、重量和结构取决于工作条件，不能随意改变，故在选择化学成分时应考虑到它们对组织的影响。
（2）铸铁液体孕育处理的因素孕育处理是把孕育剂加入到铁液中达到改变冶金不同的状态，来改善或者改变组织形态和性能。对灰铸铁而言，进行孕育处理是为了获得A型石墨、珠光体基体、细小共晶团的组织，以及减少铸件薄壁或边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性；对可锻铸铁而言，是为了缩短短退火周期，增大铸件的允许壁厚和改善组织的结构；对球墨铸铁而言，是为了减少铸件白口倾向，提高球化率和改善石墨的圆整性。
（3）过热处理的因素。细化铁液的石墨，形成枝晶石墨；增加化合物的碳含量减少石墨量；提高断面组织的均匀分布；减少抹除铸铁的原有劣质性能；对铸件的补缩有一定的影响，这些都是可以通过提高铁液过热的温度。于此，还可以通过保温来达到相似的效果。
（4）炉料自有特性的因素在生产运用中，我们发现改变金属炉料（例如采用不同产地的生铁或改变炉中配料的比例等)然而在化学成分没有变化时，铸铁有不同的性质，这个就可以说明原有材料的性能影响着生产出来的铸件的性能，称之为：“遗传性”为此，采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”，并改善铸铁的组织和性能。
综上所述，铸铁的工艺因素和冶金因素对铸铁的力学性能有着很大的影响，因此，不应忽视对这些影响因素的控制。
1.3.2用孕育剂进行灰铸铁孕育处理时禁止的四则
灰铸铁用的孕育剂可以按功能、主要元素、形状等进行分类，在使用孕育剂进行灰铸铁孕育处理时应禁忌四则[5]：
一则，禁止使用未烘干的孕育剂未烘干的孕育剂加入金属液中，会因其中的水分与金属液中的金属元素在高温下反应生成金属氧化物及氢，生成的初生氢溶人金属液会导致铸件皮下气孔等缺陷。因此，孕育剂在使用前必须烘干。
二则，禁止使用纯硅或纯硅铁作孕育剂纯硅或不含钙、锶、钡、铝的硅铁不可用作孕育剂，其原因在于石墨靠铁液中析出的二氧化硅异质生核，而二氧化硅靠钙锶钡的硫氧化物异质生核，才能防止铁液的过冷和白口倾向。应采用至少含ωca 1%~2%、含ωAl0.05%～0.5%的、含ωSi为75%的硅铁作孕育剂，或采用硅—锆系、硅—钙系、硅—铈系、硅—钡系等高效孕育剂。
三则，孕育剂不可草率加入，要讲究方法孕育剂若飘浮在金属液面上会很快氧化而难以被金属液吸收，因此采用冲人法时，应准确地加到铁液流与液面接触处或与浇槽接触处。由于孕育方法对孕育效果有直接影响，因此还可采用浇口杯孕育、硅铁棒孕育、大块浮硅孕育、孕育丝孕育、铁液流孕育以及型内孕育等。
四则，孕育剂的粒度不宜过粗或过细若粒度过粗则不能较迅速地为铁液所溶化吸收，残余的未溶孕育剂颗粒混入铸件将恶化性能或导致报废。粒度亦不宜过细，粉末状的孕育剂极易氧化烧损、失去孕育作用，而且会造成铸件夹渣。1.3.3 灰铸铁件表面缩陷和缩孔的产生及防止
缺陷产生原因：金属液在凝固时产生液态收缩，如无金属液补充，就可能导致铸件不致密。由于灰铸铁在凝固时会发生膨胀，能补偿金属液早期的收缩。灰铸铁良好的铸造工艺性能很大程度上来源于此。但是凝固也伴随着铸件外形胀大倾向，这又促使铸件不致密。铸型刚度越差外形胀大越甚、越大，铸件不致密程度越严重。
缺陷防止措施：
1.提高铸型刚度。如采用干型、自硬砂和提高紧实度铸型。
2.充分的夹紧铸型或足够的压铁质量。
3.采用高强度、高刚度的砂箱。
4.避免不必要的过高的浇注温度。
5.高牌号低碳灰铸铁要考虑补缩
6. 孕育铸铁在满足所需的力学性能的前提下，应限制孕育剂的加加量以最小必要量为宜。
7.改进浇注系统减少铸件热节。
8.改进铸件结构设计，避免断面突变，转角应圆角过渡。
1.4 灰铸铁生产中的工艺方面的要求
1.4.1 对零件工艺分析的要求
对于零件的观察与分析应该从如下几点分析：
(1)铸件壁厚应适当，以避免冷隔等缺陷，铸件也不宜太薄，也不能太厚，要设计的恰当；
（2）预防铸件发生变形
(3)铸件内部壁应比外壁较薄，让内壁和外壁可以均匀地冷却，减少应力，减轻内应力和预防裂纹；
(4)防止在浇注时有大平面结构，如果存在大平面，在金属液体上升到该处，因为断面的存在，金属液体的上升速度就会很小，导致金属液体长时间的烘烤型壁，容易造成夹砂，砂孔等浇注不到的缺陷，因此尽量的把水平壁改为有一点斜度的壁或者是曲面壁[6]。
(5)对补缩以及顺序凝固有一定帮助；
（6）避免出现较大的收缩阻碍，对于薄厚壁的对接以及拐弯处的对接需要采用渐渐过度的形式，同时采用大的圆角惊醒相连接避开集中应力从而避开裂纹。
(7)对于壁厚的要求是尽量均匀，减少过厚，避开热节，对那些壁厚很不均匀的工件来说，在冷却过程中容易形成很大的内部应力，也会在热节点出现铸造缺陷，如缩孔，裂纹等。
1.4.2 对浇注时，位置选取的一般要求[7]
如何确定浇注位置：
(1)对于铸件的加工面和受力的面都是应该放置的最低面以及侧面，这样可以防止产生气孔和沙眼等铸造缺；
(2)在浇注中，她的位置应该有利于凝固顺序的原则，那些收缩率大的铸件，
课程设计说明书 泵盖铸造工艺设计 院系：机械工程学院 专业：材料成型及控制工程 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 时间：
目录 1.铸造工艺分析 (1) 1.1零件介绍 (1) 1.2零件生产方式选择 (1) 1.3技术要求分析 (1) 1.4 合金铸造性能分析 (2) 2.确定铸造工艺方案 (2) 2.1确定铸造方法 (2) 2.2确定浇注位置和分型面 (2) 2.3确定型内铸件数目 (3) 2.4不铸出孔及槽的确定 (3) 2.5机械加工余量和铸造圆角的确定 (3) 2.6起模斜度和分型负数的确定 (5) 2.7砂芯的确定 (7) 2.8铸造收缩率的确定 (7) 2.9冒口的确定 (7) 2.10浇注系统的确定 (8) 3.芯盒的设计 (9) 3.1芯盒材质和分盒方式的确定 (9) 4.总结 (9) 参考资料 (10)
1.铸造工艺分析 零件简介： 1.1零件介绍： 零件名称：泵盖 零件材料：HT200 1.2零件生产方式选择： 大批量生产，零件图如下：
1.3技术要求分析 按照国家标准，对于HT200，其抗拉强度应达到200Mpa。铸件在使用时工作条件较好，但此铸件需起隔爆作用，按照技术要求，需在粗加工后进行时效处理及相应的热处理工艺。另外，铸件清砂后，焖火铲除毛刺喷砂后喷G04-6铁红过氯乙烯底漆。除此外无特殊技术要求。 注：其中φ21H7内孔为重要加工面，不允许存在气孔、夹砂等铸造缺陷。 1.4 合金铸造性能分析 灰铸铁具有良好的铸造性能： （1）流动性。灰铸铁的熔点较低，结晶温度范围较小，在适宜的浇注温度下，具有良好的流动性，容易填充形状复杂的薄壁铸件，且不易产生气孔、浇不足、冷隔等缺陷。 （2）收缩性。灰铸铁的浇注温度较低，凝固中发生共析石墨化转变，使其线收缩小，产生的铸造应力也较小，所以铸件出现翘曲变形和开裂的倾向以及形成缩孔、缩松的倾向都较小。 （3）灰铁充型能力好，强度较高，耐磨、耐热性好，减振性良好，铸造性较好，但需人工时效。 2.确定铸造工艺方案 2.1确定铸造方法 铸件材质为HT200，，其轮廓尺寸25×φ110，属中小件，联结结构合理，符合灰铸铁铸造要求，可以进行铸造工艺设计。采用湿砂型机器造型大批量生产。 采用湿砂型机器脱箱造型，热芯盒水玻璃砂射芯机制芯。 2.2确定浇注位置和分型面 浇注位置选择原则： （1）重要加工面应朝下或呈直立状态； （2）铸件的大平面应朝下； （3）应有利于铸件的补缩； （4）应保证铸件有良好的金属液导入位置，保证铸件能充满； （5）应尽量少用或不用砂芯； （6）应使合型、浇注和补缩位置一致。
铝合金车轮低压铸造工艺 铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造原理 低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中流入型腔。待金属液凝固以后，将炉膛中的压缩空气释放，未凝固的金属从升液管中流回到炉中。控制流入炉膛空气的压力、速度,就可以控制金属流入型腔中的速度和压力，并能让金属在压力下结晶凝固，压力一般不超过 1 ㎏/㎝2。这种工艺特点是铸件在压力下结晶，组织致密，机械性能好；低压另一个特点就是用一个升液管将铸型直接和炉膛连通，在压力的作用下，直接浇注铸型，不用冒口，浇口也很小。所以金属的利用率高。 2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 汽车铝合金车轮的结构特征：汽车铝合金车轮有大有小，有正偏距，有负偏距，有二片式，有三片式，都是圆形铸件，轮缘是均匀壁厚，面积比较大，轮辐比较厚，轮辐和轮缘交接处热节都比较大。而铝轮毂的浇注系统只有一个小浇口，没有冒口。轮辐多半作为横浇道，但是轮辐的位置是由轮毂的结构所决定的，不是由铸造工艺的设计者来决定的。因此偏距小，或负偏距车轮，会让铸造工艺设计者很头痛。然而轮毂的正面为装饰面，一般要求较高，要求精加工、车亮面、抛光、电镀，而低压铸造正好可以把轮毂的正面放在下模，放在浇口的旁边，在压力下结晶，得到致密的组织。使得低压铸造轮毂正面加工以后，表面质量，表面光洁度都比较好。 3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 工艺设计之前，轮毂设计之初，需考虑与轮毂相关的几个基本内容。首先要正确的计算结构强度，这是影响到它生产出来以后安全使用的问题，另一个重要问题是否方便于铸造工艺，是否有利于机加，抛光和电镀，是否有利于减少废品降低成本，提高铸件整体质量，设计一款美观的车轮是不能不考虑它的铸造、加工工艺性的。 4 汽车铝轮低压铸造模具设计 模具设计之前工艺方案是重大的原则问题，方案错了，整个模具设计将全功尽废，如果设计不当，不从铸造工艺角度上去考虑，会极大地影响铸造厂去生产出完美的致密的铸件来。所以在确定模具的设计方案之前，要请专家和现场工作者进行评审。根据产品结构的特点（要注意完全符合顺序凝固条件的产品结构是很少的）评审出一个能创造顺序凝固条件的模具设计方案。模具设计者要深黯与之相关的铸造设备和铸造工艺，设计者要多到现场去请现场的工作者指导。动手设计时要对以下方面进行考虑： a在轮毂的零件图上画出轮毂各部份的加工余量； b在上下模和型芯各个部位，需要考虑适当的拔模斜度； c为了考虑铸件的顺序凝固，对铸件壁厚要通过“补贴”调整圆角，减小热节等措施来尽量符合“壁厚梯度”原则，还要在铸件补缩的距离上给予适当的壁厚考虑，在必要的地方要考虑风冷或水冷，总之整个模具从轮缘到浇口要创造一个顺序凝固的温度场。 d铸型的排气，特别在大平面或死角部分； e在铸件的凸台部份考虑是否用铜块，增加冷却速度；
设计说明书 题目:砂型铸造压工艺及模具设计 年级、专业: 姓名: 学号: 指导教师: 完成时间:
目录 第一章、简介 (5) 1.1.我国铸造技术发展现状 (5) 1.2.我国铸造未来发展趋势 (5) 第二章、铸造工艺方案的确定 (6) 2.1.产品的生产条件、结构及技术要求 (6) 2.2.零件铸造工艺性 (6) 2.3.造型，造芯方法的选择 (7) 2.4.浇注位置的确定 (8) 2.5.分型面的确定 (9) 2.6.砂箱中铸件数量及排列方式确定 (9) 第三章、铸造工艺参数及砂芯设计 (11) 3.1.工艺设计参数确定 (11) 3.1.1.铸件尺寸公差 (11) 3.1.2.机械加工余量 (11) 3.1.3.铸造收缩率 (12) 3.1.4.起模斜度 (12) 3.1.5.最小铸出孔和槽 (12) 3.1.6.铸件在砂型内的冷却时间 (13) 3.1.7.铸件重量公差 (13) 3.1.8.工艺补正量 (13) 3.1.9.分型负数 (13) 3.2.砂芯设计 (13) 3.2.1.芯头的设计 (15) 3.2.2.砂芯的定位结构 (16) 3.2.3.芯骨设计 (17) 3.2.4.砂芯的排气 (17) 第四章、浇注系统及冒口、出气孔等设计 (18) 4.1.浇注系统的设计 (18) 4.1.1.选择浇注系统类型 (18) 4.1.2.确定内浇道在铸件上的位置、数目、金属引入方向 (18) 4.1.3.决定直浇道的位置和高度 (19) 4.1.4计算浇注时间并核算金属上升速度 (20) 4.1.5.计算阻流截面积 (20) 4.1.6.计算直浇道截面积 (20) 4.1.7.浇口窝的设计 (21) 4.2.冒口的设计 (22) 4.3.出气孔的设计 (22) 第五章、铸造工艺装备设计 (23) 5.1.模样的设计 (23) 5.1.1.模样材料的选用 (23) 5.1.2.金属模样尺寸的确定 (23)
铸造工艺设计说明书 零件名称：联轴器 指导老师：范宏训 设计人：邱满元 学号：T833-1-34
目录 1零件概述 (1) 1.1零件信息 (1) 1.2技术要求 (2) 2铸造工艺方案拟定 (2) 2.1 分型面选择 (3) 2.2浇注位置选择 (4) 3铸造主要参数 (4) 4 浇注系统设计计算 (4) 5 冒口设计 (5) 6砂芯设计 (6) 7模板 (7) 8 参考文献 (9) 9总结 (9)
1零件概述 1.1零件信息 名称：联轴器材料：球墨铸铁 外形尺寸：φ120X80 体积: 298.4cm2 质量: 2.16kg 生产批量：大批量生产零件二位图如下图所示 零件三维图如图1.1所示 图1.1 联轴器三维图
1.2技术要求 （1）铸件加工后，加工面不得有任何的铸造缺陷，非加工表面不得有明显 的夹渣、凹陷、砂眼和裂纹；。 （2）该零件配合方式为过盈配合； （3）保证该件受力较大的工作部分的力学性能。 2铸造工艺方案拟定 1 、铸造工艺图如图所示，分型面、加工余量、拔模斜度如图所示 对于单个零件，其冒口及浇注系统初步定为如下图所示，浇注位置和冒 口正好选在热节最大的地方 冒口 浇注系统
选择分型面的理由：1、保证铸件大部分位于下箱，温度分布较为合理，冒口 位置设计较为方便，便于补缩； 2、有要求的加工面都位于下型腔，其质量得到保证 3、铸件主要工艺参数的选择 加工余量——根据零件服役条件及加工部位精度要求，该零件主要工作面及尺寸有配合要求的部位是零件中间的连接孔，取加工余量3mm ，其他部位无； 收缩率——球墨铸铁，查表得收缩率为0.8%-1.2%，取ε=1.0% 拔模斜度——便于铸件从型腔中取出，取各处拔模斜度为1° 铸件质量——在增加铸件拔模斜度等工艺参数后计算的铸件体积为 298.4cm2，质量为2.16kg 4 浇注系统设计计算 铁液经球化,孕育处理后，温度下降，易氧化。因此要求浇注系统能大流量输送铁液，又有一定的挡渣能力。故薄壁小型球墨铸铁常用的封闭式浇注方式，它充型速度较快，又有挡渣能力，充型平稳。 用奥赞公式如公式4.1可计算阻流截面积： p L g H ut A 31.0G =∑ Gl 为浇注重量，该铸件质量Gc ≈2.16kg 出品率 %75~60=η，估算Gl=Gc/η≈2.5kg u 浇注系统流量损耗因素，查表得干型中小铸型阻力5.0≈u t 浇注时间 ，由 t=s √Gl 取=t 3s p H 为平均静压力头高度。 该方案可近似认为是中间浇注式，Hp ≈Ho-C/8。 式中C 为零件高度C ≈80cm ，0H 取140mm 得p H =130mm 。 故最小面积： 21335.031.0.5x82411.9cm A g ==???∑
铝合金车轮低压铸造工艺 目录 铝合金车轮低压铸造工艺 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 1.2 低铸汽车铝合金轮的工艺特点 1.3 汽车铝轮低压铸造工艺设计 1.4 汽车铝轮低压铸造模具设计 1.5 铝轮低压铸造工艺过程 1. 模具检查 2. 模具喷砂 3. 模具的准备 4. 模具涂料 5. 涂料性能和配比 6. 涂料的选择 7. 模具的预热和喷涂 1.6 开机前的准备工作 1. 保温炉的准备 2. 陶瓷升液管的准备 3. 设备和工艺工装的准备
1.7 铝车轮低压铸造液面加压规范 1. 加压规范的几种类型 2. 铝车轮低压铸造加压规范的设定 3. 设计铝轮低铸加压曲线的步骤 4. 铝轮低铸工艺曲线实例 1.8 铸件缺陷分析，原因及解决办法 1. 疏松（缩松）的形成与防止 2. 缩孔的形成与防止 3. 气孔的形成与防止 4. 针孔的形成与防止 5. 轮毂的变形原因及防止 6. 漏气的产生原因及防止 7. 冷隔（冷接，对接），欠铸（浇不足，轮廓不清）的形成与防止 8. 凹（缩凹，缩陷）的形成与防止 铝合金车轮低压铸造工艺 铝合金车轮制造技术是多种多样的，而铝车轮的铸造工艺，目前主要有两种：一种是金属型重力铸造，一种是低压铸造。我们主要是做汽车铝合金车轮，制造工艺采用的 是低压铸造。我们教材面向的对象主要是我们公司的员工，所以对工艺技术的介绍是有针对性的，介绍的方法也是不一样的。 1 低压铸造工艺 1.1 低压铸造原理 低压铸造是将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用一个管(叫升液管)和炉膛里的金属液相通。如果在炉膛中金属液面上加入带压力的空气，金属液会从升液管中
轴承座铸造工艺设计说明书 一、工艺分析 1、审阅零件图 仔细审阅零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。仔细样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性，有两个方面：（1）审查零件结构是否符合铸造工艺 （2 ）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施避 零件名称：轴承座 零件材料：HT150 生产批量：大批量生产 2、零件技术要求 铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。 3、选材的合理性 铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等， 用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的 牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。 4、审查铸件结构工艺性 铸件壁厚不小于最小壁厚5-6又在临界壁厚20-25以下。 二、工艺方案的确定
1、铸造方法的确定 铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择 （1）造型方法、造芯方法的选择 根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型 （2）铸造方法的选择 根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。 （3）铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。 2、浇注位置的确定 根据浇注位置选择的4条主要规则，选择铸件最大截面，即底面处。 3、分型面的选择 本铸件采用两箱造型，根据分型面的选择原则，分型面取最大截面，即底面。 三、工艺参数查询 1、加工余量的确定 根据造型方法、材料类型进行查询。查得加工余量等级为11~13， 取加工余量等级为12。
铸造工艺设计说明书 课程设计：机械工艺课程设计 设计题目：底座铸造工艺设计 班级：机自1103 设计人： 学号： 指导教师：张锁梅、贾志新
前言 学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。其目的是： （1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。 （2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。 （3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。 （4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。 （5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。
目录 一、工艺审核 (1) 1.数量与材料 (1) 2.图样 (1) 3.零件的结构性 (1) 二、成形工艺设计 (1) 1．确定工艺方案 (1) （1）浇注位置的选择 (2) （2）分型面的选择 (2) 2.确定铸造工艺参数 (4) （1）机械加工余量和铸出孔 (4) （2）浇注位置的选择 (5) （3）拔模斜度 (5) （4）铸造收缩率 (6) 3．砂芯设计 (6) 4．浇注系统的设计 (6) 5. 冷铁的设置 (6) 三、心得体会 (7)
目录 一、工艺分析 (1) 1、审阅零件图 (1) 2、零件的技术要求 (1) 3、零件的技术要求 (1) 4、确定毛坯的具体生产方法 (1) 5、审查铸件的结构工艺性 (1) 二、工艺方案的确定 (1) 1、铸造方法的选择 (1) 2、造型、造芯方法的选择 (2) 3、浇注位置的确定 (2) 4、确定毛坯的具体生产方法 (2) 5、砂箱中铸件数目的确定 (2) 三、砂芯设计 (2) 1、水平砂芯设计 (3) 2、凹槽处采用自带型芯 (3) 四、工艺参数的确定 (3) 1. 加工余量 (3) 2.起模斜度 (4) 3. 铸造圆角 (4) 4. 铸造收缩率 (4) 5. 最小铸出孔 (4) 6、机械加工余量的选取 (4) 五、浇注系统设计 (4) 六、冒口及冷铁设计 (5) 七、铸造工艺图和铸件图 (6) 八、小结 (7) 九、参考文献 (8)
一、工艺分析 1、审阅零件图 查看零件图的具体尺寸与图纸绘制是否正确。 零件名称: 套筒座 工艺方法：铸造 零件材料：HT250 零件重量：3.1955kg 毛坯重量：4.3303kg 生产批量: 100件/年，为小批量生产 2、零件的技术要求 零件在铸造方面的技术要求：未铸造圆角半径：R=2~3 mm；时效处理。 3、选材的合理性 套筒座选用的材料是HT250，为灰铸铁。灰铸铁铸件的壁厚不应太薄，边角处应适当加厚，防止出现白口组织使该处既硬又难于加工。此零件用于支承,只要求能够承受抗压即可，选择材料HT250可以满足要求。 4、确定毛坯的具体生产方法 根据以上信息可知,由于零件属中型零件小批量生产，形状比较简单、壁厚比较均匀，且该材料为灰铸铁，所以确定毛坯的生产方法为砂型铸造，采用砂型铸造具有生产周期短，灵活性大、成本低的优点。 5、审查铸件的结构工艺性 铸件轮廓尺寸为162x134x133mm，查表得砂型铸造的最小壁厚为6mm,套筒座的壁厚符合其要求。在套筒座中最小壁厚为6mm,最大铸造壁厚为15mm。 二、工艺方案的确定 1、铸造方法的选择 由于套筒座的年产量为100件，属小批量生产，且零件结构简单，所以确定毛坯的生产方法为砂型铸造，由于铸件的高度为133mm，浇注位置上没有较大的壁厚、材料为HT250不需要冷铁。所以砂型种类为湿型。 2、造型、造芯方法的选择 选择造型方法为手工造型，造芯方法为手工刮板造芯。
铝合金轮毂铸造裂纹缺陷及预防 裂纹，铝合金轮毂铸造常见缺陷之一；它是产品失效的直接原因。现场对裂纹的认知缺少，难以采取有效解决办法，本文主要介绍毛坯中主要裂纹缺陷。 低压铸造铝合金轮毂常见裂纹缺陷，按缺陷位置分可分为：内轮缘裂纹、外轮缘裂纹、冒口裂纹、胎圈座裂纹、轮辐夹角裂纹、螺栓孔裂纹等。按裂纹冷热性质分可分为：热裂纹、冷裂纹，其中内外轮缘裂纹一般属于冷裂纹，它主要出现在成品车轮，由疲劳源产生裂纹。以下将按照部位一一解释、 在解释毛坯裂纹之前，需先解释热裂与冷裂的定义及区别。 热裂的形成温度是在合金形成金属骨架，线收缩开始温度到固相线温度区内，这一温度区间称为“有效结晶温度区间”。目前，关于热裂的形成机理主要有两种解释：强度理论和液膜理论。强度理论认为：合金存在热脆区以及热脆区内合金的断裂应变低是产生热裂的重要原因，铸件内变形集中是热裂形成的必要条件；因此，合金凝固过程中，收缩受到外界阻碍时，如果产生的外应力超过合金的强度，则会有裂纹产生。液膜理论认为：热裂的形成是由于铸件在凝固末期晶间存在液膜和铸件在凝固过程中受到拉应力共同作用的结果；如果铸件收缩受到阻碍，拉应力和变形主要集中在液膜上，使液膜被拉长，当应力足够大时，液膜开裂形成晶间裂纹。目前比较主流的原因是：液膜的存在是形成热裂的主要原因，铸件收缩受阻是形成热裂的必要条件；主要集中作用于晶间液膜上，使液膜开裂。 冷裂是由于模具温度低，外表面将凝固成一个薄的固态壳层。内部未凝固的金属液受压力直接作用于刚凝固的外表壳层上，使其受拉应力，而这个外表固态壳层是凝固时间不长、内部又受到高温液体加热的高温层，其边缘温度处在液固两相的临界温度上，根据液膜理论，从而使其形成裂纹源，在冷却过程中，受拉应力作用，不断生长，最终将成为裂纹 内外轮缘裂纹，严格来讲不属于铸造裂纹范畴；在铸造过程中内外轮缘作为产品延伸率最佳区域，极少出现铸造裂纹。经常出现在汽车行驶几万公里后，主要成形原因为疲劳或外力作用开裂。 冒口裂纹，典型的热裂；一般由于冒口凝固不足，强度较低或冒口造型不佳造成起拔模力大产生拉裂。典型状况为冒口内裂、冒口表层横向开裂、冒口内纵
铝合金轮毂热处理相关知识 1、铝合金轮毂热处理过程及重要性 热处理就是以一定的加热速度，升到某一温度下保温一定时间并以一定的速度冷却，得到某种合金组织和性能要求的一种加工方法。其主要目的是：提高力学性能，增强耐腐性能，改善加工性能，获得尺寸的稳定性。 铸造铝合金轮毂选用的材料是A356铝合金（美国牌号），对应的国内合金牌号为ZL101，属铝-硅系铸造合金，通常采用T6热处理工艺，含义如下表： 表1 热处理状态代号、名称及特点 铝合金轮毂的热处理强化的主要方法是固溶淬火加人工时效。在Al-Si-Mg 合金中，固溶处理的实质在于：将合金加热到尽可能高的温度，并在该温度下保持足够长的时间，使强化相Mg2Si充分溶入α-Al固溶体，随后快速冷却，使高温时的固溶体呈过饱和状态保留到室温。温度愈高，愈接近固相线温度，则固溶处理的效果愈好。固溶处理也会改变共晶Si的形态，随着固溶保持时间的延长，Si相有一个缓慢球化和不断粗化的过程，这种过程随固溶温度的提高而增强。一般铝合金轮毂的固溶温度选择在535--545℃之间，时间为6小时。固溶温度对Si 相形态的影响要比保温时间的影响大得多，通过参照相关理论和试验发现，550℃保温100分钟后的Si相形态等同于540℃保温300分钟后的形态，目前中信戴卡公司热处理工序步进式连续炉，除特殊产品有明确要求外，均采用固溶550℃保温140分钟左右的热处理工艺。当然，选择的是较高的固溶温度，对设备稳定性
的要求也很高，炉膛内各部温度要均匀，否则局部温度过高，会导致部分产品过热、过烧。 铝合金轮毂淬火时的水温一般选择在60--80℃之间，而且水的状态对机械性能也有一定影响，这是因为轮毂淬火时水温升高，工件表面局部水气化的可能性增大，一旦气囊形成，冷速就明显降低，这会使机械性能降低，因而在工件淬火的情况下，必须要开启水循环装置（搅拌器、循环泵等），使水箱内的水处于流动状态，水温均匀，工件表面没有形成气囊的机会，保持一定的冷却速度，确保淬火效果。 控制淬火的转移时间对Mg2Si强化相的分布很重要，转移时间长会使强化元素扩散析出而降低合金的力学性能，所以转移时间越短越好，这也是生产实际中为什么要求转移时间控制在20s之内的原因。 淬火后人工时效温度的选择，对轮毂机械性能的影响非常明显，较高的时效温度下，屈服强度σ0.2随时效时间的增加而提高，延伸率δ则会降低，硬度升高。相反较低的时效温度和较短时效的时间，屈服强度σ0.2会偏低，而延伸率δ升高，硬度降低。目前时效温度通常选择130--160℃之间，时间为150分钟左右。 根据热处理工序特点及质量特性，热处理工序被定为T特性工序。铝合金轮毂热处理的重要性在于，产品能否满足安全使用要求。其质量特性不能用肉眼直观的进行判别，各项性能指标需要借助专门的检验仪器和设备，对轮毂进行各类检测而获得，由于受到检测频率和检测部位的限制，对于每一炉产品，甚至对每一个产品，检测都只是个别的、局部的，无论如何都不能达到对热处理质量100%的检测，检验也不能完全反映整批产品或整个产品的热处理质量；而且由于热处理过程特点是连续生产，批量投入，一旦出现热处理质量问题，对整个工序的影响面很大；另外热处理的产品是经过了熔炼、铸造、X光等工序的轮毂半成品，如果出现热处理质量问题，其损失也是不言而喻的；更主要的是轮毂热处理缺陷的漏检，很容易引发严重的质量事故，给企业带来无法估量的损失。 2、影响铝合金轮毂热处理性能的因素 首先是热处理工序对性能的影响（工艺参数是前提，工艺执行是过程）；其次是化学成分的影响（合金元素的含量控制，尤其是有害元素Fe的控制）；第三是熔炼过程中铝液的净化（除渣、除气）、晶粒细化（常用细化剂AL-TI-B）、变质效果（常用变质剂Sr）；第四是铸造过程中的产生的疏松、夹杂、气孔、
铝合金轮毂基础知识 一、轮毂的概念及工作状况 ●轮毂的概念： 轮毂又叫轮圈，在行业外也有一些不同的叫法：车轮、轮辋等。它作为整车行驶部分的主要承载件，是左右整车性能最重要的安全部件，在OE主机厂被定为A级安全件。 ●轮毂的受力状况： 轮毂通常会受到两个力的作用：一是要承受静态时车辆本身垂直方向的自重载荷；二是要经受车辆行驶中来自各个方向因起动、制动、转弯、石块冲击、路面凹凸不平等各种动态载荷所产生的不规则应力。 轮毂的静态应力分布 轮毂被安装到车上后，车轮便承受着整车垂直方向的自重力。其中轮辋部分是通过轮胎的充气压力传递而来的，轮辐部分的力是通过轮辋传递来的车辆自重力，这些力都属于静态应力。 二、轮毂的工艺介绍及材质优缺点 ●轮毂的材质分类及应用车型： 轮毂通常使用的材料有钢材和铝合金材料两大类，即钢圈和铝轮。钢圈多应用于卡车、货车和大客车等；铝轮已普通应用于轿车、SUV/MPV等(不过有的汽车厂为降低成本给轿车配的备胎还有使用钢圈)。 ●“钢圈”的工艺介绍及材质优缺点： 生产工艺：是用合金钢板材通过轧辊和冲压制成轮辋、轮辐(或钢丝)的坯料，再经铆接、点焊、二氧化碳电弧焊、挤压等工序装配组合而成。 材质优缺点： 优点：制造工艺简单，生产成本低、价格便宜，抗金属疲劳能力强不易变形等。 缺点：外形不美观造型单一，重量大耗油，惯性阻力大，散热性较差，易生锈等。 ●“铝轮”的工艺介绍及材质优缺点： 生产工艺：是将铝合金锭熔化成铝液后进行精炼变质、除气扒渣处理形成较纯净的铝液，铝液再进行铸造浇铸(重力或低压)成白毛坯之后去除浇口、帽口再进行热处理（固熔→淬火→时效），再通过数控车床和加工中心做机械加工形成半成品，再进行粗打磨、前处理清洗、吹水烘干、喷粉+烘烤固化形成粉坯，再进行精打磨、喷色漆、喷透明漆(或透明粉)+烘烤固化后形成最终成品。 ●“铝轮”的工艺介绍及材质优缺点： 材质优缺点： 优点：外观美观造型丰富，重量轻省油，惯性阻力小增加改动机寿命，散热性较好提高轮胎寿命，制造精度高平衡性佳/舒适度好等，漆层附着不易生锈。 缺点：制造工艺复杂，生产成本高，价格较贵，材质较脆抗金属疲劳能力一般容易变形开裂(受严重撞击时易断裂)等。 三、铝合金轮毂的材料介绍 ●铝合金轮毂所应用的材料型号： 轮毂在铸造铝合金方面，目前行业里广泛使用的材料是A356.2铝合金(是属于美国ASTM标准里的
材料成型过程控制 院系：材料科学与工程学院 专业：材料成型与控制工程 姓名： 学号： 指导老师： 日期：2012.9.19至2012.10.15
目录 一、铸造工艺分析 (1) 二、砂芯设计 (3) 三、冒口设计 (5) 四、浇注系统的设计及计算 (7) 五、沙箱铸件数量的确定 (10) 六、参考数目、资料 (11)
图1所示的事U型座，主要用于拆卸主轴上的皮带轮。 材料为ZG25（主要元素含量：W C%=0.22~0.32%，W Mn%=0.5~0.8%，W Si%=0.2~0.45%）。 技术要求：①未标示的铸造圆角半径R=3~5。②未标铸造倾斜度按工厂规格H59~21。③铸件应仔细地清理去掉毛刺及不平处。 图1
一、铸造工艺分析 1.确定铸型种类和造型、制芯方法 此铸件是铸钢件，铸件最大三维尺寸270x110x220 mm，为中小型铸件，铸件结构简单，仅有两个加工面，其他非加工面表面光洁度要求不高，采用温型普通机器造型，砂芯外形简单，采用热芯盒射芯机制芯。 2.确定浇注位置和分型面 方案1：将铸件放置于下箱，分型面选取如图2所示，采用顶注式浇注，此方案浇注系统简单，不用翻箱操作；但是浇注时金属液对型腔冲刷力大，难以下芯，不便设置冒口进行补缩。容易产生夹砂、结疤类缺陷，补缩困难会形成缩孔、缩松结晶等缺陷。 方案2：将铸件放于上箱，分型面选取如图3所示，采用底注式浇注，此方案浇注系统相对复杂，下芯方便，可以将冒口设计在顶部，补缩效果好。 综合以上两种方案考虑，选择方案2较为合理。 图2 图3 铸件全部位于上箱，下表面为分型面 上 下 上 下
图1 流涂装置示意图 1一泄流阀, 2一涂料罐, 3一电动机, 4一搅拌杆, 5一滤网, 6一回收槽 7一砂型, 8一流涂杆头, 9一控制开关, 10一软管, 11一泵 5）静电喷涂法采用粉末涂料，借高压直流电形成强大静电场使粉末涂料微粒在喷枪头部的电晕放电区带电，在电场力和风力作用下向异极性砂芯（型）表面迅速集积成涂层，然后加热使涂料中粘结剂软化重熔建立涂层强度。此法适用于尺寸较狭小的凹坑或狭缝不易徐敷上涂料的场合。 3.6 工艺分析与设计(工艺分析与参数查询) 3.6.1浇注位置的确定 根据对合金凝固理论的研究和生产经验，确定浇注位置时应考虑以下原则： 1．铸件的重要部分应尽量置于下部。 2．重要加工面应朝下或呈直立状态。 3. 使铸件的大平面朝下，避免夹砂结疤类缺陷。 对于大的平板类铸件，可采用倾斜浇注，以便增大金属液面的上升速度，防止夹砂结疤类缺陷（见图1、2）。倾斜浇注时，依砂箱大小，H值一般控制在200～400mm范围内。 图1具有大平面的铸件正确的浇注位置图2 大平板类铸件的倾斜浇注 4．应保证铸件能充满。 对具有薄壁部分的铸件，应把薄壁部分放在下半部或置于内浇道以下，以免出现浇不到、冷却等缺陷。图3为曲轴箱的浇注位置。
5．应有利于铸件的补缩。 6. 避免用吊砂、吊芯或悬臂式砂芯，便于下芯、合箱及检验。 7. 应使合箱位置、浇注位置和铸件冷却位置相一致这样可避免变合箱后或于浇注后再次翻转铸型。 此外，应注意浇注位置、冷却位置与生产批量密切相关。 图 3 曲轴箱的浇注位置 a)不正确b）正确 3.6.2 分型面的选择 分型面是指两半铸型相互接触的表面。除了地面软床造型、明浇的小件和实型铸造法以外，都要选择分型面。 分型面一般在确定浇注位置后再选择。但分析各种分型面方案的优劣之后，可能需重新调整浇注位置。生产中，浇注位置和分型面有时是同时确定的。分型面的优劣，在很大程度上影响铸件的尺寸精度、成本和生产率。应仔细地分析、对比，慎重选择。 分型面的选择原则如下： 1. 应使铸件全部或大部分置于同一半型内； 2. 应尽量减少分型面的数目； 分型面数目少，铸件精度容易保证，且砂箱数目少。 3. 分型面尽量选用平面； 平直分型面可简化造型过程和模底版制造，易于保证铸件精度。 4. 便于下芯、合箱和检查型腔尺寸； 5. 不使砂箱过高； 分型面通常选在铸件最大截面上，以使砂箱不致过高。 6. 受力件的分型面选择不应削弱铸件结构强度； 7. 注意减轻铸件清理和机械加工量。 一个铸件应以哪几项原则为主来选择分型面，需要进行多方案的对比，根据实际生产条件，并结合经验来作出正确的判断，最后选出最佳方案。 3.6.3浇注系统设计(浇注系统设计参数查询) 浇注系统是铸型中液态金属流入型腔的通道之总称。铸铁件浇注系统的典型结构如图4所示，它由浇口杯（外浇口）、直浇道、直浇道窝、横浇道和内浇道等部分组成。广义地说，浇包和浇注设备也可认为是浇注系统的组成部分，浇注设备的结构、尺寸、位置高低等，对浇注系统的设计和计算有一定影响；此外，出气孔也可看成是浇注系统的组成部分。
铝合金轮毂制造工艺及特点分析 【摘要】铝合金轮毂以其质量轻、减震性优良、散热快、寿命长等特点，在现代汽车制造中得到了广泛的应用。本文概述了铝合金轮毂的一些常见的制造工艺，并对其特点进行了简要分析。 【关键词】铝合金；轮毂；制造工艺；特点 长期以来，钢制轮毂占据着汽车轮毂生产的主导地位。随着人们对汽车的舒适度、节能环保等方面要求的提高，钢制轮毂已不再适应现代汽车的需求。铝合金轮毂的出现，以优异的性能和迅猛的技术发展取代了钢制轮毂的主导地位，在现代汽车中得到了广泛的应用。 1.铝合金轮毂的优点及性能要求 铝合金轮毂与钢制轮毂相比，具有质量轻、节省能源的优点。由于材质的差异，铝合金轮毂的质量可比钢制轮毂减轻三到四成，可以有效提高轮毂的转动惯性，使汽车易于加速，并减少了制动所需的能耗，从而降低了油耗。此外，由于铝合金的振动性能比钢强，可以减少震动，改善车辆的重心，平衡性能优于钢制轮毂，尤其在高速行驶时可以得到明显的体现。在散热方面，铝合金轮毂的散热系数是钢制轮毂的两到三倍，在高速行驶时仍然可以保持合适的温度，减少爆胎的危险，提高了行车安全。 鉴于铝合金轮毂的优点，在制造铝合金轮毂的时候，就必须将这些优点全部发挥出来，才能使得铝合金轮毂充分体现其优良的性能。一般来说，一个合格的铝合金轮毂必须具备以下几个特点：（1）材质、尺寸、形状准确合理，这样才能充分发挥轮毂的作用，具有通用性；（2）汽车在行驶时，轮毂的横、纵向振摆小，失衡量与惯性矩小；（3）在保证轻便的同时，还要具有足够的强度、韧性和稳定性；（4）可分离性好；（5）性能具有持久性。 2.铝合金轮毂制造工艺及特点分析 2.1铸造法 铝合金轮毂的铸造法成形具有适应性强、品种多样、生产成本较低的优点，已经成为生产铝合金轮毂最普遍的方法，在全世界的铝合金轮毂中，采用铸造法生产的占80％以上。其工艺方法主要有重力铸造、低压铸造、压力铸造以及挤压铸造等。 2.1.1重力铸造法 重力铸造法是指金属在熔融的状态下依靠自身重力的作用注入模具中而获得铸件的一种工艺方法。重力铸造法大致可分为制芯、浇铸、整理三个步骤，每
扁叉铸造工艺设计说明书 一、工艺分析 1、审阅零件图 查看零件图的具体尺寸与图纸绘制是否正确。 零件名称: 扁叉 工艺方法：铸造 零件材料：HT150 零件重量：0.4066kg 毛坯重量：0.6720kg 生产批量: 100件/年，为小批量生产 2、零件的技术要求 零件在铸造方面的技术要求：铸造圆角半径不得超过1mm；在铸造时不允许有气孔、砂眼、缩孔、缩松和夹杂等缺陷；铸件应进行时效处理；铸件应进行清理，保证表面平整；零件加工完后所有棱边应去除毛刺；不加工表面先涂以防锈漆，再涂以绿色油漆。 3、选材的合理性 扁叉选用的材料是HT150，为灰铸铁。灰铸铁铸件的壁厚不应太薄，边角处应适当加厚，防止出现白口组织使该处既硬又难于加工。此零件用于支承,只要求能够承受抗压即可，又是中等静载，选择材料HT150可以满足要求。 4、确定毛坯的具体生产方法 根据以上信息可知,由于零件属小批量生产，形状比较简单、壁厚比较均匀，且该材料为灰铸铁，所以确定毛坯的生产方法为砂型铸造。 5、审查铸件的结构工艺性 铸件轮廓尺寸为159*59.5*24，查表得砂型铸造的最小壁厚为6mm,扁叉的壁厚符合其要求。铸件质量为0.6720kg，材料为HT150，查表得砂型铸造铸件的临界壁厚为
18mm。壁厚越大，圆角尺寸也相应增大。 二、工艺方案的确定 1、铸造方法的选择 由于扁叉的年产量为100件，属小批量生产，且零件结构简单，所以确定毛坯的生产方法为砂型铸造，砂型种类为湿型。 2、造型、造芯方法的选择 选择造型方法为手工造型，造芯方法为手工刮板造芯。 3、浇注位置的确定 根据计算机辅助铸造工艺设计中关于浇注位置的确定原则（浇注位置应选在铸件最大截面处，应使合箱位置、浇注位置和位置相一政），所以确定浇注位置为铸件中间对称的最大截面--此截面为最大截面、上下对称、且便于充型和起模。 4、分型面的确定 根据计算机辅助铸造工艺设计中关于分型面的确定原则（分型面应选在铸件最大截面处；分型面应尽量选用平面），所以确定分型面为铸件中间对称的最大截面--以便于起模、下芯和检验；分模面与分型面一致。 5、砂箱中铸件数目的确定 扁叉的重量为0.6720 kg，"铸件质量"选择≤5kg，对应的"砂箱尺寸"为"≤ 400mm"，"最小吃砂量"分别为"a=20mm，b=30mm，c=40mm，d或e=30mm，f=30mm，g=20mm"。铸件本身的尺寸为159*59.5*24mm，因此在"400mm"的砂箱中只能放置二个铸件（如图所示）（注：砂箱尺寸=（A+B）/2， A、B分别为砂箱内框长宽及宽度）。
1前言 1.1铸造工艺设计的概念 铸铁件广泛的应用在装备制造业，冶金，建筑，农机，给排水以及国防工业各部门，如在机械制造业中，铸铁件所占比重约为机械重量的40%至80% 。生产的铸件是多种多样的，质量有大有小，厚度可以薄到2mm，也可以达到500mm，可以是各种形状。那么什么是铸造呢？铸造工艺设计又是怎么设计的呢？现代科学技术的发展，要求金属铸件具有高的力学性能、尺寸精度和低的表面粗糙度值；要求具有某些特殊性能，如耐热、耐蚀、耐磨等，同时还要求生产周期短，成本低。因此，铸件在生产之前，首先应进行铸造工艺设计，使铸件的整个工艺过程都能实现科学操作，才能有效地控制铸件的形成过程，达到优质高产的效果。 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，确定铸造方案和工艺参数，绘制铸造工艺图，编制工艺卡等技术文件的过程。铸造工艺设计的有关文件，是生产准备、管理和铸件验收的依据，并用于直接指导生产操作。铸件的生产过程，也就是从零件图开始，一直到铸件成品检验合格入库为止，要经过很多道工序。例如涉及到合金熔炼、造型、制芯材料的配制，工艺装备的准备，铸型的制造、合箱、浇注、落砂和清理等多方面工作。人们把一个铸件的生产过程称为铸造生产工艺过程。 对于一个铸件，编制出铸造生产过程的技术文件就是铸造工艺设计。这些技术文件必须结合工厂的具体条件，是在总结先进经验的基础上，以图形、文字和表格的形式对铸件的工艺生产过程加以科学的规定[1]。它是生产的直接指导性文件，也是技术准备和生产管理、制定进度计划的依据。 1.2设计依据 在进行铸造工艺设计前，设计者应掌握生产任务和要求，熟悉工厂和车间的生产条件，这些是铸造工艺设计的基本依据。此外，要求设计者有一定的生产经验和设计经验，并应对铸造先进技术有所了解，具有经济观点和发展观点。 1.2.1生产任务 1）铸造零件图样。提供的图样必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。设计者应仔细审查图样。 注意零件的结构是否符合铸造工艺性，若认为有必要修改图样时，需与原设计单位或订货单位共同研究，取得一致意见后以修改后的图样作为设计依据。 2）零件的技术要求。金属材质牌号、金相组织、力学性能要求、铸件尺寸及重量公差及其他特殊性能要求，如是否经水压、气压试验、零件在机器上的工作条件等。在铸造工艺设计时应注意满足这些要求。 3）产品数量及生产期限。产品数量是指批量大小。生产期限是指交货日期的长短。对于批量大的产品，应尽可能采用先进技术。对于应急的单件产品，则应考虑使工艺装备尽可能简单，以便缩短生产周期，并获得较大的经济效益。 1.2.2生产条件
目录 1绪言················································2铸造工艺设计··············· 2.1铸件结构的铸造工艺性·········2. 2铸造工艺方案的确定·················2.3参数的选择工艺 2. 4砂芯设计 2. 5浇注系统设计············· 3铸造的工艺装备设计······ 3. 1模样设计······· 3. 2模底板的设计·······················3. 3模样在模底板上的装配············4结束语······· 参考文献
1绪言 我本次课程设计的任务是对灰铸铁支承座进行铸造工艺及工装设计。 灰铸铁具有良好的铸造性能良好的减振性、良好的耐磨性能良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，力学性能较差，但抗压强度与钢相当。 铸造是指将液态合金注入铸型中使其冷却、凝固，并进行后处理，最终成为金属制品的一种生产方法。铸件的生产过程，也就是从零件图开始，一直到铸件成品检验合格入库为止，要经过很多道工序，铸件的生产过程称为铸造生产工艺过程。 本次设计采用砂型铸造，其最大优点就是生产成本低，为机械制造行业中广泛应用的毛坯生产工艺方法。在砂型铸造的过程中，考虑到铸件的结构，生产条件以及加工批量等因素，要对铸件工艺的设计作全面分析，为避免铸件的缺陷，我们要根据标准选择合理的工艺设计方法。 由于每个铸件的生产任务和要求不同，生产条件不同，因此铸造工艺及工装设计的内容也不同。一般情况下，铸造工艺设计包括以下几种技术文件:铸造工艺图，铸造工艺卡，铸型装配图，铸件图，模样图，‘芯盒图，砂箱图，模板图。 铸造工艺及工装设计的过程如下: (1)对零件图纸进行审查和进行铸造工艺性分析 (2)选择铸造方法，确定铸造工艺方法 (3)绘制铸造工艺图 (4)绘制铸件图 (5)绘制铸型装配图 (6)绘制各种铸造工艺装配图 工装图要以铸造工艺图为主要设计依据。 2铸造工艺设计 2. 1铸件结构的铸造工艺性 生产铸件，不仅需要采用先进的合理的铸造工艺和设备，而且还要使零件结构本身符合铸造生产的要求，易于保证铸件品质，简化铸造工艺过程和降低成本。这种对于铸造工艺过程来说的铸件结构的合理性，称为铸件的“铸造工艺性’，它和铸造合金的种类，产量的多少，铸造方法和生产条件等有密切的关系。 2. 1 .1审查铸件结构 (一)铸件应有合适的壁厚 避免浇不到、冷隔等缺陷，铸件不应太薄。本次设计的铸件材料为HT200，最大尺寸为194 X 155mm。
铝合金车轮挤压铸造工艺介绍 目前，国内卡丁车(类似碰碰车)都从国外进口，其中铝合金车轮是一个重要零件。过去，国外采用压力铸造生产该铸件，铸件质量差，且成品率低，劳动强度大。针对该铸件的结构特点和性能要求，如何提高其产品质量、降低原材料消耗、节约能源、提高劳动生产率及降低铸件成本，是当前生产中的关键。从研制的情况可知，采用挤压铸造代替压力铸造是今后制造铝合金车轮行之有效的工艺。 1 车轮材料、要求及铸件设计 图1所示为铝合金车轮零件图。车轮不仅有较高的性能要求，而且形状十分复杂。 图1 车轮零件图 车轮材料的化学成分(质量分数)为：1.5%～3.5%的Cu,10.5%～12.0%的Si,＜0.3%的Mg，＜1.0%的Zn，＜0.5%的Mn，＜1.3%的Fe,＜0.5%的Ni,＜0.5%的Sn，其余为Al。力学性能要求：σb＞276 MPa,σs＞115 MPa,σ＞4.4%,HB＞92。 该车轮内外形的尺寸精度较高，都应加放加工余量及余块。按挤压铸造工艺的要求，把形状复杂的车轮零件图设计如图2所示的铸件图。 由该图可见，为便于从铸件内孔脱出及简化模具加工，把原来的阶梯轴孔设计成圆柱形φ30 mm，内壁斜度为3°［1］。
图2 车轮铸件图 2 模具结构及设计参数［1］ 2.1 挤压铸造模具结构 铝合金车轮挤压铸造的模具结构如图3所示。它主要有凸模、右凹模、顶杆镶块和左凹模组成所要求的型腔。左凹模和右凹模分别固定在左凹模定模板和右凹模动模板上，左凹模定模板用螺钉紧固在下模板上，右凹模动模板经过侧缸在导柱上实施开启及闭合。 图3 车轮挤压铸造模具 1.上模板 2.凸模固定板 3.凸模 4.导柱 5.右凹模 6.右凹模动模板 7.垫板 8.下模板 9.顶杆镶块 10.左凹模 11.左凹模定模板 采用2000 kN油压机改装进行挤压铸造，其工作过程是：将定量的合金熔液浇入型槽后，固定在活动横梁上的凸模以一定速度向下挤入型腔，压力达一定数值后保压；铝合金凝固后卸压，凸模通过工作缸的回程向上移动，顶杆镶块通过下顶缸从铸件内向下退出，直到全部脱离铸件之后，再用侧缸开启右凹模，取出铸件。 2.2 模具设计的主要参数